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"PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREILS D'AVIATION
A AILES ROTATIVES"
Cette invention est relative aux appareils d'a- viation à ailes rotatives du genre dans lequeL les pales de sustentation peuvent pivoter collectivement autour d'axes individuels de changement de pas pour modifier le pas géné- ral du rotor, son but principal étant de perfectionner généralement le mécanisme servant à faire ainsi pivoter les pales.
Suivant l'invention, on prévoit un organe de ma- noeuvre ayant une liaison de commande réversible avec les pales pour faire pivoter celles-ci, et des moyens de stabi-
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lisation, agissant de préférence indépendamment des susdi- tes liaisons, pour maintenir chaque pale élastiquement à un pas optimum prédéterminé. Par liaison "réversible", on entend une liaison qui agit avec un rapport de transmis- sion suffisamment faible pour que les réactions des pales autour de leurs axes de changement de pas influencent l'or- gane de changement de pas.
En raison de ce faible rapport, de grands changements de pas peuvent être effectués instan- tanément par le pilote, alors que, étant donné que la réac- tion élastique des moyens de stabilisation est transmise à la main, elle constitue à tout instant une indication sûre et exacte de la valeur du pas général du rotor.
La disposition suivant l'invention possède ainsi toutes les caractéristiques d'un système de pilotage direct, stable et sensible, en comparaison avec un mécanisme irré- versible de réglage du pas, et un appareil d'aviation muni du présent système est capable d'effectuer certaines opéra- tions extrêmement avantageuses qui seraient autrement impos- sibles ou peu sûres à tenter.
Par exemple, dans le cas d'un appareil d'aviation à ailes auto-rotatives, dans lequel les pales ne sont pas normalement actionnées par un moteur mais tournent d'elles- mêmes dans Le courant d'air créé autour de l'appareil pen- dant le vol, il est habituel d'utiliser le moteur de l'ap- pareil, avant le vol, pour communiquer au rotor une rota- tion initiale, afin de diminuer la période d'envol. A l'aide d'un système de commande suivant l'invention, le rotor peut être amené à son état de trainée rotative minimum (qui, dans la pratique, est approximativement l'équivalent d'un pas
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nul) et, par conséquent, ce rotor peut être amené à une vi- tesse de rotation anormalement élevée à l'aide de la puis- sance limitée dont on dispose.
En débrayant rapidement le moteur et augmentanle pas du rotor, l'appareil s'élèvera au-dessus du sol sous l'influence de l'excès d'énergie ci- nétique des pales et, si cette manoeuvre a été correctement exécutée, l'avion aura recueilli, au moment où la vitesse du rotor est retombée à sa valeur auto-rotative normale, une vitesse d'avancement suffisante pour empêcher son re- tour à la terre.
De même, à la fin d'une descente verticale, le pilote peut augmenter le pas du rotor pour obtenir une poussée supplémentaire momentanée et enrayer ou freiner la descente pendant que l'appareil se pose sur le sol.
Toutefois, les manoeuvres de ce genre exigent un réglage régulier, rapide et délicat du pas du rotor, et il est évident que même si le mécanisme ordinaire de réglage fin pouvait être manoeuvré de façon à changer le pas du rotor avec une rapidité suffisante, ce mécanisme ne permet- trait pas au pilote le "sentir" d'une façon générale le rotor, comme cela est essentiel pour les buts envisagés. On remarquera aussi que l'invention donne au pilote la possi- bilité de réduire instantanément à zéro le pas du rotor et la poussée au moment où l'avion touche le sol lors de l'atterrissage.
Ceci supprime sensiblement la période criti- que pendant laquelle l'avion n'est ni entièrement supporté par l'air, ni maintenu fermement sur le sol par son poids etst sujet à se retourner s'il n'est pas exactement orien- té vers le vent.
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D'autres caractéristiques et avantages importants de l'invention seront mis en évidence au cours de la des- cription qui en sera donnée ci-après en se référant aux dessins annexés qui montrent un mode de réalisation satis- faisant de l'invention appliqué à un appareil d'aviation à ailes auto-rotatives.
Sur les dessins annexés :
Fig. 1 est une vue de côté partiellement schéma- tique des pièces essentielles.
Fig. 2 est une vue en plan de la structure du moyeu du rotor et des articulations des racines des pales.
Dans cette construction, le moyeu rotatif 1 pos- sède généralement la forme d'une cuvette annulaire dont les parois interne 2 et externe s'élèvent cylindriquement.
La paroi interne 2 est supportée pour tourner autour d'un arbre tubulaire 4 à l'intérieur duquel s'élève une colonne de commande verticale 5.
Trois pales sont prévues, qui pivotent sur le moyeu autour d'axes de battement individuels p-p, ces axes étant situés dans le même plan et intersectant l'axe de rotation du moyeu en un point commun F. Des pivots de bat- tement 6 sont disposés suivant ces axes et sont supportés, à leurs extrémités internes et externes, par les parois 2 et 1 du moyeu, et les racines des pales portent des fourches 7 dont les branches sont intercalées mutuellement et régu- lièrement dans l'espace annulaire compris entre ces parois et pivotent par leurs extrémités sur les pivots respectifs 6. Les branches de fourche de chaque pale sont découpées ou perforées en 8 pour laisser passer les pivots de battement
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se rapportant aux autres pales.
La paroi externe du moyeu est découpée en .2. en trois endroits pour loger les queues des fourches 7, ces queues portant des pivots de "traînée" verticaux 10 autour de chacun desquels pivote l'extrémité à rotule d'un bras court tubulaire 11 supportant une pale. A ce pivot est associé un amortisseur à friction réglable 12.
La racine du longeron de la pale est constituée par un tube d'acier 13 qui est muni d'une enveloppe carénée 14 et coulisse sur le bras de support 11, de sorte qu'il peut pivoter autour de son axe longitudinal pour faire va- rier le pas de la pale. Le rôle du bras 11 est de supporter la pale au repos et, bien entendu, il n'existe sensiblement pas de frottement entre ces pièces lorsque l'appareil est en vol.
La pale est fixée intérieurement et radialement à ses articulations de la racine par un tirant 15 élastique à la torsion, lequel tirant est constitué par une tige d'acier à têtes refoulées et filetées, ce tirant étant situé suivant l'axe commun de la racine 13 et du bras de support 11. A son extrémité externe, le tirant 15 est fixé à la structure de la pale et, à son extrémité interne, il entre en prise avec un taraudage du bras .de support 11 et est fixé similairement par un assemblage à tampon fileté et goupille conique 16.
Le pas des pales est réglé à l'aide d'un bras 17 qui pivote autour d'un axe vertical sur un collier 18 fixé autour de la racine de la pale, ce bras 17 faisant généra- lement saillie vers l'avant de la pale dans le sens de la
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rotation. L'extrémité supérieure de la colonne de commande centrale 5 fait saillie au-dessus du moyeu et porte une tête rotative 19 munie de trois bras rayonnants 20. Ces bras vont en se recourbant légèrement vers le bas et leurs extrémités libres sont assemblées à l'aide de rotules, en 21, avec les extrémités libres des bras 17. Un des bras 20 est fixé rigidement à la tête rotative 19 et constitue un bras principal, les deux autres pivotant à leurs racines autour d'axes verticaux sur la tête rotative.
On peut ainsi faire varier légèrement la disposition angulaire mutuelle de ces bras en conformité avec les mouvements des pales autour de leurs pivots de "traînée".
L'organe de commande 2 est monté universellement, en 22, à l'intérieur d'un "pot" creux 23 qui peut lui-même effectuer un mouvement coulissant de faible amplitude dans l'arbre creux 4 du rotor. Lorsque l'organe 2 reçoit un mouvement d'inclinaison dans une direction quelconque d'une colonne commandée par le pilote (non représentée), les an- gles d'hélice des pales sont cycliquement ou "différentiel- lement" modifiés pendant une courte période de temps jus- qu'au moment où les pales ont pour ainsi dire été amenées dans le nouveau plan de rotation des joints à rotule 21, ce qui incline, d'une façon correspondante,l'axe de rotation véritable et la ligne de poussée du rotor autour du point F.
La variation du pas d'une pale n'est contrecarrée que par l'élasticité en torsion de son tirant,et il n'existe aucune résistance de frottement comme ce serait le cas si des paliers de butée étaient utilisés aux racines des pales.
Ceci est particulièrement important pendant la période pen-
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dant laquelle les pas des pales changent "différentielle- ment", étant donné que chaque ancrage de pale produit une réaction à variation harmonique sur l'ensemble de commande, au lieu de créer une réaction de frottement dont la valeur serait constante et qui ne serait soumise qu'à une inver- sion rapide. De plus, lorsqu'il existe trois ou un multiple de trois pales, la somme de ces variations harmoniques est égale à zéro à tout instant, et il ne reste (comme on le verra au cours de ce qui suit) qu'une réaction stable fon- damentale sollicitant élastiquement le système de commande vers sa position centrale.
En élevant ou abaissant le "pot" 23, on modifie le pas général du rotor considéré dans son ensemble, ce qui constitue le réglage que concerne principalement l'in- vention. Dans ce cas encore, l'écart entre l'inclinaison d'une pale quelconque et son pas optimum (auto-rotatif) soumet son tirant 15 à une flexion de torsion et ne rencon- tre que la résistance due à l'élasticité de cet organe. Le "pot" 23 est déplacé verticalement par une barre de pous- sée "réversible" 24 reliée à un levier pivotant incliné 25 placé à portée de la main du pilote.
La disposition est telle que, lorsque le pilote élève ce levier, le pas du ro- tor augmente, et vice versa, de sorte que lorsque le pilote effectue un mouvement instinctif pour "relever" l'appareil, celui-ci obéit immédiatement, c'est-à-dire qu'il s'envole au départ, est freiné s'il descend, ou s'élève brusquement si l'opération est réalisée pendant qu'il avance.
En raison de l'action des pales et de leurs an- crages flexibles à la torsion, ce levier restera élastique-
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ment dans la position correspondant à la meilleure valeur auto-rotative générale du pas du rotor s'il est abandonné à lui-même pendant le vol. Toutefois, pour le réglage fin, le levier se meut sur un secteur denté 26 et porte un cliquet 27 engagé dans la denture du secteur et pouvant en être dégagé, à la manière des leviers de frein de véhi- cules.
La denture du secteur ne s'étend pas au delà d'une position correspondant à un pas d'auto-rotation maximum sûr, étant donné que, si un pas plus grand était maintenu pendant quelque temps, le rotor risquerait de "caler", mais ladite denture s'étend vers le bas jusqu'à la position de pas minimum du rotor et de traînée minimum, afin que le levier puisse être maintenu dans une position convenable sans effort ou sans surveillance pendant que s'effectue son accélération préparatoirement à l'envol.
L'appareil est muni d'une hélice tractive action- née par un moteur disposé dans le nez, ce moteur étant destiné à transmettre un couple de démarrage au rotor par l'intermédiaire d'un embrayage rapidement débrayable.
Le dispositif de débrayage est relié par une transmission à câble Bowden 28 au cliquet gz de telle manière que, lors- qu'on serre celui-ci en faisant mouvoir le levier, le dé- brayage est débrayé automatiquement.
Cette disposition permet d'effectuer un envol vertical de la façon suivante :
Le pilote place le levier 25 de réglage du pas à la position minimum et manoeuvre l'embrayage principal et l'organe de commande des gaz du moteur, ce qui élève gra- duellement la vitesse du rotor jusqu'à sa valeur maximum
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avec la traînée réglée au minimum. Il tire alors le levier de réglage du pas régulièrement vers le haut et, en une seule opération rapide, débraie la commande du rotor en permettant à la force motrice entière d'être appliquée à l'hélice tractive et, sans retard, il augmente le pas pour commencer à élever l'avion verticalement au-dessus du sol avant qu'aucune perte de vitesse angulaire se soit pro- duite.
Pendant cette opération, le pilote serre le cliquet du levier ce qui le maintient dégagé pour permettre les mouvements petits et gradués nécessaires mais, aussitôt que l'appareil a pris son régime pour la marche en avant, il verrouille le levier 25 dans sa position de pas auto- rotatif optimum.
On remarquera que la liaison entre la barre de poussée 24 et le levier 25 est telle que le dispositif de réglage du pas est beaucoup plus précis aux angles voisins de la position de poussée nulle qu'aux angles supérieurs; ceci est désirable en raison de la grande sensibilité du rotor à un faible accroissement du pas lorsqu'il tourne à sa vitesse maximum. A cet égard, on remarquera toutefois que l'effet d'une manoeuvre brutale du dispositif de comman- de du pas (ou l'effet similaire de rafales ou c:oups de vent rencontrés au cours du vol) est grandement réduit par la diminution automatique du pas du rotor qui accompagne tout accroissement de la formation en cône des pales vers le haut, en raison de la géométrie des liaisons de commande portées par le moyeu.
Le poids des liaisons de commande peut être com- pensé par une masse d'équilibrage 29, mais il est préféra-
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ble d'utiliser un ressort 30 à ceieffet de façon à con- server en service son caractère vivant au dispositif de réglage du pas et à éviter aussi l'introduction de poids mort ou d'inertie dans le système.
De nombreuses additions et modifications peuvent évidemment être apportées à l'appareil d'aviation parti- culier décrit ci-dessus sans sortir du cadre de l'inven- tion. Par exemple, il est préférable de munir l'appareil de freins à roues d'atterrissage ou porteuses qui sont aussi desserrés automatiquement par la transmission Bowden 28 lorsqu'on manoeuvre le levier de réglage du pas.