FR3146308A1 - Aéronef à décollage et atterrissage vertical du type se tenant sur la queue - Google Patents

Aéronef à décollage et atterrissage vertical du type se tenant sur la queue Download PDF

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Mischa MASSON
Arnaud De Ponnat
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Fleasy
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Fleasy
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C29/00—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft
    • B64C29/02—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis vertical when grounded

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  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
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Abstract

L’invention concerne un aéronef à décollage et atterrissage vertical du type se tenant sur la queue (10). Le fuselage de l’aéronef comprend une section avant (21) qui contient des sièges (11,12) pour des passagers, et qui est montée pivotante par rapport à une section de queue (22). Au sol, des moyens d’actuation causent le basculement de la section avant (21) par rapport à la section arrière (22), en avant et vers le bas, afin de permettre l’embarquement/débarquement des passagers. La section arrière reste immobile, et continue de reposer au sol, sur la queue (24) de l’aéronef. Dans le même temps, les sièges (11,12) sont maintenus à une assiette horizontale pour le confort des passagers. Figure pour l’abrégé : [Fig.4A]

Description

Aéronef à décollage et atterrissage vertical du type se tenant sur la queue
La présente invention se rapporte au domaine de l’aéronautique et notamment à un aéronef à décollage et atterrissage vertical du type se tenant sur la queue, c’est-à-dire susceptible de se tenir sur la partie arrière du fuselage, c’est-à-dire sur son empennage le cas échéant ou sinon sur la partie du fuselage qui est généralement la plus à l’arrière de l'aéronef durant le vol en phase de croisière, et qui est adapté pour décoller et atterrir dans cette position.
Elle concerne plus particulièrement la thématique de l’embarquement/débarquement de passagers et/ou de fret, pour un tel aéronef.
 Arrière-plan technologique
Les aéronefs à décollage et atterrissage vertical ou "ADAV" (qui est l’équivalent français de l’acronyme anglo-saxon VTOL, mis pour «Vertical Take-Off and Landing»), notamment les ADAV à propulsion électrique (qui sont connus sous l’acronyme eVTOL, mis pour «electric Vertical Take-Off and Landing», en anglais), font actuellement l’objet d’un intérêt particulier. Ils représentent en effet un axe de recherche pour des aéronefs plus propres, pour une mobilité décarbonée.
Il existe différents types de tels aéronefs. Un cas particulier d’ADAV est le type «tailsitter» (ou «tail-sitter»), ce terme signifiant littéralement "qui se tient sur sa queue" en anglais. Ce type d’aéronef se présente sous la forme d’une cellule dont l’axe longitudinal, qui est horizontal durant la phase de croisière du vol, se trouve à la verticale (ou à la quasi-verticale) au moment de la phase d’atterrissage et/ou de la phase de décollage, après une transition d’un mode de vol dit "horizontal" à un mode de vol dit "vertical" pour l’atterrissage ou avant la transition inverse pour le décollage, respectivement. Ces transitions consistent en une rotation de sensiblement 90° de l’aéronef autour de l’axe du (ou des) plan(s)s porteur(s), c’est-à-dire les ailes, aussi appelé axe de tangage dans le jargon de l’homme du métier.
Les aéronefs de ce type qui existent actuellement sont essentiellement des drones, c’est-à-dire des véhicules aériens sans personne (i.e., sans humain) à bord et dont le pilotage est automatique ou télécommandé, aussi appelés « UAV » (mis pour «Unmanned Aerial Vehicle»), ou « RPAS » (mis pour «Remotely Piloted Aircraft System») selon la terminologie retenue par l'organisation de l'aviation civile internationale.
Du fait du basculement à 90° de la cellule de l’aéronef qui est impliqué par ces transitions, des passagers qui seraient assis avec une assiette nulle au décollage se verraient pivotés jusqu’à avoir leur assise à la quasi-verticale et leur face tournée vers le sol durant la croisière. Ou bien, pour que les passagers soient assis avec une assiette nulle en croisière, il conviendrait qu’ils se trouvent "sur le dos" pendant la phase de décollage et la phase d’atterrissage, ce qui n’est pas idéal.
Afin d’éviter cela, il a été proposé dans le document FR3048412 un aéronef pouvant décoller et atterrir verticalement, pouvant embarquer un (ou plusieurs) pilote(s) et éventuellement un ou plusieurs passagers, dans lequel les sièges du (des) pilote(s) et le cas échéant du (des) passager(s) peuvent effectuer un mouvement de rotation inverse de celui du reste de l'aéronef lors des transitions précitées. Ainsi l'assise des sièges est maintenue à l'horizontale lors du basculement de l'aéronef à la transition entre le mode vertical et le mode horizontal après le décollage, et lors du basculement de l'aéronef qui a lieu à la transition du mode horizontal vers le mode vertical en vue de l’atterrissage.
On cherche actuellement à faire évoluer ce concept pour la réalisation d’aéronefs de ce type pouvant embarquer un nombre de passagers et/ou un chargement utile (du "fret") qui soit plus significatif, en vue d’applications commerciales dans le transport aérien.
Cependant, les règles de conception des aérostructures impliquent immanquablement que le fuselage de tels aéronefs améliorés du point de vue de l’atteinte d’un tel objectif, soit de forme allongée dans la direction de l’axe longitudinal de l’aéronef. En effet, cet axe est horizontal durant l’essentiel du vol de croisière, en sorte que son allongement est la seule véritable solution pour augmenter la capacité de chargement sans trop augmenter la traînée de l’aéronef. Dit autrement, les emports c’est-à-dire des passagers et/ou de la (les) charge(s) utile(s), sont idéalement positionnés dans la longueur de l’aéronef, suivant son axe longitudinal qui est horizontal lors de la phase de croisière du vol, afin de réduire la trainée du fuselage.
Or, du fait des phases de transition présentées ci-dessus, l’avant d’un aéronef de type "tailsitter" ainsi allongé se trouve relativement haut par rapport au sol lorsque l’aéronef est au sol, en se tenant verticalement sur sa queue. Il s’ensuit que les pilotes, des passagers et/ou des éléments de cargo (fret) placés à l’avant de l’aéronef se retrouvent donc à plusieurs mètres au-dessus du niveau du sol lorsque l’aéronef est au parking.
Il apparaît donc une problématique, spécifique à ce type d’aéronef, concernant l’embarquement et le débarquement des emports dans les utilisations commerciales visées, qu’il s’agisse de passagers ou de fret.
L’invention adresse cette problématique, en proposant une solution élégante permettant de faciliter le chargement/déchargement d’un aéronef du type précité.
Un premier aspect de l’invention proposée concerne un aéronef à décollage et atterrissage vertical du type se tenant sur la queue et comprenant une cellule avec un fuselage allongé selon une direction longitudinale correspondant à l’axe de roulis (X) de l’aéronef, dans lequel :
  1. le fuselage comprend une section de fuselage arrière comprenant le cône de queue de l’aéronef et sur laquelle l’aéronef peut se tenir quand il est posé au sol ; et
  2. le fuselage comprend en outre une section de fuselage avant, distincte de la section de fuselage arrière, comprenant le cône de nez de l’aéronef et formant :
    1. le cockpit dans lequel sont installés un ou des sièges pour un ou plusieurs membres d’équipage, respectivement ; et/ou
    2. la cabine dans laquelle sont installés un ou des sièges pour un ou plusieurs passagers, respectivement,
caractérisé en ce que :
  1. la section de fuselage avant est couplée via une liaison pivotante à la section de fuselage arrière pour pouvoir basculer à l’horizontale vers l’avant par rapport à ladite section de fuselage arrière quand l’aéronef est posé au sol, alors que la section de fuselage arrière continue de se tenir [posée au sol] verticalement sur la queue ;
  2. l’aéronef comprend des moyens d’actuation réversibles, qui sont adaptés
    1. pour causer le basculement de la section de fuselage avant à l’horizontale vers l’avant par rapport à la section de fuselage arrière, et, en outre,
    2. pour causer le relèvement vers l’arrière de ladite section de fuselage avant dans l’alignement de ladite section de fuselage arrière ;
  3. les sièges sont associés à un dispositif de stabilisation d’assiette permettant de maintenir l’assise des sièges horizontale, et ce
    1. durant les transitions entre le vol vertical en phase de décollage et en phase d’atterrissage, d’une part, et le vol horizontal en phase de croisière en mode, d’autre part, et réciproquement, ainsi que,
    2. lors du basculement de la partie de fuselage avant par rapport à la partie de fuselage arrière et lors du relèvement vers l’arrière de ladite section de fuselage avant dans l’alignement de ladite section de fuselage arrière.
Ainsi, le niveau de hauteur par rapport au sol d’embarquement/débarquement des passagers et/ou de chargement/déchargement de la charge utile de l’aéronef est abaissé, tout en maintenant l’assiette des personnes à bord non seulement durant l’ensemble des phases du vol mais aussi lors des opérations d’embarquement et de débarquement comprenant le basculement de la section de fuselage avant par rapport à la section de fuselage et donc par rapport au sol.
Dans le reste de la présente description, et pour simplifier, la section de fuselage avant est parfois appelée "cabine" (ou partie de "nez", voire "nez") de l’aéronef. De même, la section de fuselage arrière est aussi appelée "partie de queue", voire "queue" de l’aéronef. En outre, le basculement de la cabine par rapport à la partie de queue est parfois appelé "ouverture" du fuselage, et l’opération inverse à savoir le redressement de la cabine à la verticale pour revenir dans l’axe de la partie de queue et s’y verrouiller, est parfois appelée "fermeture" du fuselage, en référence au déverrouillage et au verrouillage, respectivement, des deux sections de fuselage (avant et arrière) montées pivotantes l’une par rapport à l’autre. Ce verrouillage/déverrouillage sera explicité plus loin.
Grâce à la mise en œuvre de modes de réalisation qui seront décrits en détails dans ce qui suit, la cabine peut être pivotée lors des phases d’embarquement/débarquement et se retrouver avec son axe longitudinal orienté suivant l’horizontale ou proche de l’horizontale. Cette disposition inclinée sur l’horizontale de la cabine rapproche les passagers et/ou la charge utile du sol, ce qui permet un embarquement/débarquement et un chargement/déchargement aisés, éventuellement via des portes prévues à cet effet. Avantageusement, ces opérations peuvent être effectuées, le cas échéant, en n’utilisant que des équipements aéroportuaires conventionnels seulement. La portion de queue reste immobile durant cette manœuvre, et à la suite de la manœuvre, en sorte qu’elle conserve son axe longitudinal disposé verticalement ou sensiblement verticalement, comme pour les ADAV de type «tailsitter» existants. Avantageusement, en outre, l’accès aux équipements compris dans la partie de queue, notamment pour le remplissage de réservoirs, le rechargement de batteries, ou la connexion d’un câble d’alimentation électrique de l’aéronef au parking, demeure inchangé malgré la mise en œuvre de l’invention. De plus, le basculement de la cabine peut également simplifier la visite et l'accès à des éléments qui se situent dans la section de queue et qui sont autrement situés derrière la cabine, en ouvrant un passage à cet effet.
Pour le décollage, et une fois que l’aéronef est chargé et que l’équipage et/ou les passagers ont embarqué, les portes éventuelles sont fermées et la cabine est pivotée par les actionneurs pour être redressée en position verticale ou quasi-verticale, dans l’axe de la portion de queue. L’ensemble est verrouillé en position. Durant cette opération de "fermeture" du fuselage de l’aéronef, les occupants sont maintenus à l’horizontale par le système de stabilisation de l’assise des sièges. La cabine et la portion de queue restent ensuite verrouillées ensemble pendant tout le vol. Le système de stabilisation de l’assise des sièges permet de maintenir constante l’assiette des passagers malgré la bascule en tangage qui est ensuite effectuée en vol pour la transition du vol en mode vertical au vol en mode horizontal ou de croisière après le décollage, et vice-versa pour l’atterrissage, conformément à l’art antérieur décrit dans le document FR3048412.
L’opération inverse de l’opération de "fermeture" du fuselage de l’aéronef ci-dessus, c’est-à-dire l’opération d’"ouverture" du fuselage, est réalisée pour le débarquement des passagers et/ou le déchargement de la charge utile, après l’atterrissage et l’arrêt des moyens de propulsion pour passer en mode parking.
On appréciera que des modes de réalisation peuvent être adaptés à diverses configurations d’aéronef ADAV de type «tailsitter», notamment mais pas exclusivement :
  1. les aéronefs à voilure fermée en position arrière, comme par exemple le Snecma C-450 Coléoptère™ ;
  2. les aéronefs à voilure delta et empennage mono- ou bi-vertical, par exemple le Convair XFY-1 Pogo™ et le Ryan X-13 vertijet™ ;
  3. les aéronefs à voilure conventionnelle et empennages de tous types, comme l’aéronef AeroVironment SkyTote™ ;
  4. les aéronefs à architecture de fuselage portant, dit «lifting body» en anglais ; et,
  5. les aéronefs à plans portant multiples (biplans et supérieurs), en configuration tandem et/ou canard.
La queue de l’aéronef peut donc inclure ou non des empennages verticaux, horizontaux, en « V », en « T », etc., sans limitation particulière.
Avantageusement, la cabine peut être entièrement fermée et isolée par rapport à la section de queue, et être dotée d’ouvertures vers l’extérieur pour le débarquement, ou n’être que partiellement carénée, le reste du carénage restant solidaire de la queue lors de la bascule. Ceci peut réduire la nécessité de prévoir des ouvertures pour l’accès aux différentes sections et compartiments du fuselage, voire rendre des ouvertures supplémentaires superflues.
Dans des modes de mise en œuvre avantageux, l’aéronef peut comprendre un dispositif de verrouillage/déverrouillage qui est adapté pour verrouiller mécaniquement la section de fuselage avant à la section de fuselage arrière durant toutes les phases de vol y-compris le décollage et l’atterrissage. On évite ainsi le risque d’ouverture intempestive du fuselage en dehors des cas où l’aéronef est au parking, dont les conséquences seraient potentiellement désastreuses.
Par exemple, le dispositif de verrouillage/déverrouillage peut être configuré :
  1. pour empêcher le décollage de l’aéronef tant que le verrouillage de la section de fuselage avant à la section de fuselage arrière n’est pas réalisé ; et,
  2. pour n’autoriser la séparation physique de la section de fuselage avant de la section de fuselage arrière qu’après un désarmement manuel à effectuer une fois que l’aéronef [a atterri et] est en mode parking [c’est-à-dire posé au sol et avec ses moyens de propulsion à l’arrêt].
Ainsi, on s’assure que la fermeture du fuselage est effective avant le décollage, et qu’elle le demeure jusqu’à ce que l’aéronef ait atterri et soit au parking à son point de stationnement définitif pour le débarquement des passagers et/ou le débarquement de la charge utile.
Dans des modes de réalisation, le dispositif de verrouillage/déverrouillage peut comprendre des moyens à engagement mutuel ayant au moins un élément du type d’une mâchoire, monté fermement sur l’une des sections de fuselage avant et arrière, et qui est adapté pour s'accrocher physiquement et automatiquement à un élément associé qui est solidaire de l’autre section de fuselage, quand la section de fuselage avant se redresse vers l’arrière et vient en alignement avec la section de fuselage arrière. Cela garantit un accrochage indépendant de tout dysfonctionnement lié à un dispositif de commande informatique (par exemple un bug au niveau logiciel), par exemple. Le caractère automatique du verrouillage prévient aussi toute erreur humaine comme une manœuvre inappropriée voire un oubli.
Nonobstant, le dispositif de verrouillage/déverrouillage peut cependant être configuré pour inhiber les moyens d’actuation afin d’empêcher le basculement de la section de fuselage avant à l’horizontale vers l’avant, tant que le désarmement manuel dudit dispositif n'a pas été réalisée. On ajoute ainsi un niveau de sécurité supplémentaire.
Dans des modes de réalisation, la section de fuselage avant peut être couplée à la section de fuselage arrière par l’intermédiaire d’une liaison pivotante avec déport vers l’avant de la section de fuselage avant par rapport à la section de fuselage arrière, lors du basculement à l’horizontale vers l’avant de ladite section de fuselage avant par rapport à ladite section de fuselage arrière. Un tel déport peut être obtenu grâce à un pivot qui est monté mobile dans une glissière, par exemple. Ce déport peut être utile avec une configuration "biplan" de l’aéronef c’est-à-dire avec une voilure comportant deux plans parallèles, ou dans des cas où le basculement de la cabine vers l’avant pourrait interférer avec des éléments de l'aéronef comme des hélices. En effet, le pivotement de la cabine par rapport à la queue peut être accompagné d'un mouvement de translation de la cabine, toujours vers l’avant de l’aéronef et en s’abaissant suivant l’horizontal, à la manière d’un animal qui s’abaisse pour ramper sur son ventre.
Dans des modes de réalisation, les moyens d'actuation prévus pour causer le basculement de la cabine par rapport à la queue peuvent comprendre un ou plusieurs actuateurs agencés pour contrôler le basculement de la section de fuselage avant par rapport à la section de fuselage arrière. Il peut s’agir d’actuateurs linéaires, notamment des pistons pneumatiques, hydraulique ou préférentiellement électriques. En variante, il peut s’agit d’actuateurs rotatifs, comme un dispositif vis-écrou dont l’écrou est entraîné en rotation par un moteur électrique.
L’un au moins des actuateurs linéaires ou rotatifs peut être adapté pour coopérer avec un compas assurant la liaison pivotante entre la section de fuselage avant et la section de fuselage arrière. Ceci permet l’utilisation de vérins linéaires ou rotatifs à moindre débattement, plus courts, et donc moins lourds.
D’une manière générale, le choix du nombre et du type d’actionneurs sera effectué selon les contingences d’agencement et du poids de la section de fuselage avant à manœuvrer, et en fonction en outre des contraintes liées aux sources d’énergie (pneumatique, hydraulique ou électrique) éventuellement disponibles.
Dans des modes de réalisation, la section de fuselage arrière comprend un empennage formé de plans fixes uniquement (c’est-à-dire sans plans mobiles formant des gouvernes), et au moins un élément de train d’atterrissage par l’intermédiaire duquel l’aéronef peut prendre appui sur le sol lors de l’atterrissage vertical. En outre, la section de fuselage avant peut comprendre un atterrisseur distinct des éléments du train d’atterrissage de la section de fuselage arrière, lequel atterrisseur est adapté pour offrir un point d'appui au sol à la section de fuselage avant lorsqu’elle est basculée à l’horizontale vers l’avant par rapport à la section de fuselage arrière. Il offre un point d'appui supplémentaire quand la cabine est basculée, ce qui permet en particulier d’éviter les mouvements de l'aéronef au sol lors du débarquement, les masses des passagers se déplaçant dans la cabine, par exemple vers le nez comme il sera mentionné plus bas. Dans certaines applications, cet atterrisseur peut faire partie d'un ensemble de trains permettant en outre un posé "conventionnel" de l’aéronef, c’est-à-dire un atterrissage à l’horizontale.
Si la masse le permet, l’atterrisseur de la section de fuselage avant, qui comprend par exemple une roulette à l’extrémité d’un bras, peut être rétractable. Il peut alors être adapté pour se loger, en position rétractée, dans un caisson formé dans une partie inférieure de la section de fuselage avant et fermé par une trappe. En variante, l’atterrisseur peut être amovible, en tout ou en partie, et être un équipement non-embarqué qui est mis en place par un opérateur au sol de la même manière que des cales visant à immobiliser et stabiliser l’aéronef dès son atterrissage.
Dans des modes de réalisation avantageux, l’aéronef comprend des moyens de manœuvre de l’atterrisseur de la section de fuselage avant (tels qu’un vérin pneumatique, hydraulique ou électrique), qui sont adaptés pour déployer l’atterrisseur vers l’avant et le rétracter vers l’arrière en même temps que la section de fuselage avant bascule vers l’avant ou se relève vers l’arrière, respectivement. La manœuvre de l’atterrisseur bénéficie alors avantageusement, lors de sa sortie et lors de sa rentrée, de l’aide du moment cinétique de la cabine en mouvement. La force et l’énergie requises spécifiquement par les moyens de manœuvre de l’atterrisseur pour assurer leur fonction peuvent avantageusement être réduites.
Par ailleurs, le dispositif de stabilisation d’assiette permettant de maintenir l’assise des sièges horizontale est de préférence un dispositif passif comprenant, pour chaque siège de la section de fuselage avant, un axe solidaire de ladite section de fuselage avant (par exemple solidaire du châssis de cette section de fuselage) auquel ledit siège est suspendu de manière pivotante. Cet axe peut alors former un pivot au-dessus de la position du centre de gravité de l'ensemble formé par le siège et, le cas échéant un passager ou membre d’équipage qui est assis sur ce siège. De cette manière l’assise du siège est maintenue horizontale par la seule action de la gravité, à la manière d’une balancelle. On peut prévoir des ralentisseurs, par exemple au moins un vérin pneumatique par siège ou par rangée de sièges, pour freiner les mouvements de rotation des sièges et éviter les à-coups.
En outre, dans des modes de réalisation, le dispositif de stabilisation d’assiette permettant de maintenir l’assise des sièges horizontale peut comprendre, pour chaque siège, une butée avant et/ou une butée arrière qui sont adaptées pour limiter l'amplitude du mouvement de rotation du siège par rapport au pivot. Ces butées peuvent être mutualisées en étant associées, directement ou le cas échant indirectement via toute pièce intermédiaire, à une barre à laquelle plusieurs sièges, par exemple les sièges d’une même rangée de sièges, sont couplés ensemble.
Par ailleurs, dans des modes de réalisation la section de fuselage avant peut comprendre une porte d’accès depuis l’extérieur de l’aéronef à la partie de fuselage avant, notamment au cockpit et/ou à la cabine. Cette porte d’accès peut avantageusement avoir un escalier intégré, agencé dans au moins une partie de la porte qui est adaptée pour s’ouvrir en basculant vers le bas.
Dans des modes de réalisation, la porte d’accès est disposée dans le cône de nez de la section de fuselage, et s’ouvre en se déployant vers l’extérieur de l’aéronef suivant la direction de l’axe de roulis de l’aéronef. Cette solution rend inutile l’utilisation d’un escabeau roulant amené sur le tarmac auprès de l’aéronef pour la montée à bord et/ou la descente des passagers. Dit autrement, l’aéronef est autonome de ce point de vue.
Dans des modes de réalisation élégants, la porte comprend une partie de porte inférieure adaptée pour s’ouvrir en pivotant vers le bas et qui, le cas échéant, intègre l’escalier précité, ainsi qu’une partie de porte supérieure qui est adaptée pour s’ouvrir en pivotant vers le haut suivant le même axe vertical que ladite partie de porte inférieure. La porte s’ouvre alors comme les pétales d’une fleur, les parties inférieure et supérieure de la porte s’éloignant l’une de l’autre. Cette forme de réalisation est adaptée aux fuselages de petit diamètre, et aux configurations dans lesquelles la section de fuselage avant descend très près du sol en sorte que le déploiement de l’intégralité de la porte vers le bas peut être source de contraintes pour la cinématique de cet ouvrant.
Brève description des figures
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera mieux comprendre encore en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée. Dans les dessins, on a représenté :
  • et : des vues en perspective isométrique d’une représentation stylisée d’un aéronef à décollage et atterrissage vertical (ADAV) en position debout (i.e., du type "se posant sur la queue"), en vol durant la phase de croisière et au sol en mode parking, respectivement ;
  • et : des vues en perspective isométrique similaires à celles de la et de la , respectivement, d’un exemple d’ADAV de type «tailsitter» ayant une voilure et des moyens de propulsions conformes à ceux exposés dans le document FR3048412, et qui peut mettre en œuvre des modes de réalisation de l’invention ;
  • : une représentation schématique, en vue de côté, de la bascule en tangage d’un aéronef mettant en œuvre des modes de réalisation de l’invention, qui est effectuée en vol pour passer du vol en mode vertical effectif lors du décollage au vol en mode horizontal adapté pour le vol en phase de croisière, et vice-versa pour passer du mode horizontal au mode vertical en vue de l’atterrissage, avec un dispositif de maintien de l’assiette des sièges conforme à l’art antérieur décrit dans le document FR3048412 ;
  • et : une vue en perspective isométrique et une vue de côté, respectivement, d’un aéronef selon des modes de réalisation de l’invention, se tenant sur sa queue, au sol et en mode parking, dans la configuration prévue pour la phase d’embarquement/débarquement, avec la section de fuselage avant (i.e., la cabine) pivotée à l’horizontale vers l’avant par rapport à la section de fuselage arrière (i.e., la section de queue) qui demeure posée verticalement sur le sol comme juste après l’atterrissage vertical en position debout ;
  • et : des vues de côté, en coupe dans le plan longitudinal de l’aéronef, illustrant le mécanisme de liaison pivotante reliant la cabine à la section de queue du fuselage, par pivot simple et par pivot avec déport, respectivement ;
  • et , et , et , ainsi que et , des vues de côté, en coupe dans le plan longitudinal de l’aéronef, illustrant quatre modes de réalisation respectifs de la liaison pivotante reliant la cabine à la portion de queue du fuselage, à chaque fois en configuration "fermée" du fuselage avec la cabine alignée et verrouillée avec la section de queue, d’une part, et en configuration "ouverte" du fuselage avec la cabine en position basculée par rapport à la portion de queue, d’autre part ;
  • : un schéma fonctionnel illustrant le principe de fonctionnement du dispositif de stabilisation d’assiette des sièges permettant de maintenir leur assise horizontale durant (notamment) l’opération de basculement de la cabine par rapport à la portion de queue de l’aéronef, dont le résultat est illustré par la figure et la figure ;
  • et : des vues de dessus de l’aéronef en mode parking, avec la cabine alignée et verrouillée avec la section de queue et avec la cabine déverrouillée et basculée vers l’avant par rapport à ladite section de queue, respectivement ;
  • et : des vues de face de l’aéronef en mode parking, avec la cabine alignée et verrouillée avec la portion de queue et avec la cabine déverrouillée basculée vers l’avant par rapport à ladite portion de queue, respectivement ;
  • : une vue en perspective isométrique d’un aéronef selon des modes de réalisation de l’invention, dans lesquels seule une partie de la cabine bascule vers l’avant par rapport à la section de fuselage arrière, une autre partie restant solidaire de la section de fuselage arrière ;
  • et : des vues de côté en coupe dans le plan longitudinal de l’aéronef du dispositif de verrouillage / déverrouillage de la cabine avec la section de queue du fuselage, à l’état déverrouillé et à l’état verrouillé, respectivement ;
  • , , et : des vues en perspective isométrique d’un aéronef selon des modes de réalisation de l’invention, illustrant différentes étapes successives du basculement de la cabine à l’horizontal vers l’avant par rapport à la section de queue du fuselage ;
  • : une vue en perspective isométrique d’un aéronef selon des modes de réalisation, avec la section de cabine abaissée par basculement vers l’avant par rapport à la section de queue, montrant la porte-escalier ouverte ;
  • : une vue en perspective isométrique d’un aéronef selon des modes de réalisation, de face, avec la section de cabine abaissée pareillement qu’à la , illustrant un exemple de contexte d’utilisation de la porte-escalier pour l’accès à bord de l’aéronef ;
  • : une représentation schématique d’un aéronef selon des modes de réalisation, montrant la porte-escalier fermée, vue de l’intérieur de la cabine, dans la direction de l’axe de roulis X de l’aéronef vers l’avant ; et,
  • : une vue en perspective isométrique d’un aéronef selon des modes de réalisation, avec la section de cabine abaissée, montrant la porte en deux parties inférieure et supérieure, en position pleinement ouverte.
Description de mode(s) de réalisation
Dans la description de modes de réalisation qui va suivre et dans les figures des dessins annexés, les mêmes éléments ou des éléments similaires portent les mêmes références numériques aux dessins.
De plus, les différents éléments ne sont pas représentés à l’échelle de manière à privilégier la clarté des figures. Par ailleurs, les différents modes de réalisation et variantes ne sont pas exclusifs les-uns-des-autres, et peuvent être combinés entre eux.
Tout aéronef peut, d'une manière générale, être décomposé en un nombre limité de sous-ensembles. On distingue ainsi, principalement, et pour simplifier :
  1. la cellule, qui comprend le fuselage et, le cas échéant, le train d’atterrissage ;
  2. la voilure, qui peut être fixe ou tournante (pour un hélicoptère), et peut éventuellement être orientable ;
  3. des moyens de propulsion, qui comprennent le(s) moteur(s) ainsi que l’hélice ou les hélices associée(s), ou le cas échéant un ou plusieurs turboréacteurs ou turbopropulseurs ;
  4. des moyens de stockage de l’énergie nécessaire à l’alimentation des moyens de propulsion, et des moyens de production et de stockage d’énergie électrique, hydraulique (fluides sous pression), etc. ; ainsi que, le cas échéant,
  5. les gouvernes pilotées mécaniquement, hydrauliquement et/ou électriquement via les commandes de vol, mais aussi les servitudes de bord, l’avionique, etc.
Par conception, un aéronef en vol peut, selon les commandes de vol qui lui sont appliquées par le pilote, tourner autour de son centre de gravité G dans l’espace à trois dimensions (i.e., l’espace aérien, ou plus simplement l’air) qui l’entoure. Par convention, l’homme du métier parle de tangage, de roulis et de lacet pour désigner ces trois rotations, respectivement.
Pour la suite de la description, on considère d’une part le référentiel terrestre qui est totalement lié à la Terre en ce sens qu’il est centré sur le centre de masse de la Terre et que les trois axes sont liés au globe terrestre. Ces axes se déplacent avec la rotation de la Terre. Lorsqu'on effectue une observation ou une expérience dans un lieu quelconque sur la surface de la Terre, c’est également le référentiel de ce lieu, puisque le lieu en question se déplace avec la Terre. Bien que la Terre soit globalement sphérique, le référentiel terrestre peut localement être apparenté, très grossièrement, à un plan appelé plan horizontal terrestre qui est tangent à la surface de la Terre au point du globe terrestre considéré, et à un axe V, dit axe vertical terrestre, dont la direction correspond à la direction gravitationnelle terrestre en ce point et est orthogonale audit plan horizontal terrestre. Dans les figures des dessins, l’axe vertical terrestre V est systématiquement orienté verticalement dans le plan de la figure, en étant orienté du bas vers le haut.
On considère d’autre part un repère tridimensionnel XYZ, orthogonal et orienté, correspondant au référentiel lié à l’aéronef. Le repère XYZ comprend ainsi trois axes, qui sont des droites imaginaires perpendiculaires entre elles deux-à-deux et qui s'entrecroisent toutes les trois en un point qui est le centre de gravité G de l'aéronef. Ces axes se déplacent avec l’aéronef et pivotent par rapport à la Terre en même temps que l'aéronef. Par convention, l’homme du métier parle de roulis, de tangage et de lacet pour désigner les rotations de l’aéronef autour de chacun des trois axes X, Y et Z, respectivement. Plus particulièrement, ces axes comprennent :
  1. l’axe de roulis ("roll", en anglais) ou axe longitudinal X de l’aéronef, passant par l’avant (ou nez) et l’arrière (ou queue) de la cellule. Une rotation autour de l’axe de roulis permet d’incliner l’avion latéralement, vers la droite ou vers la gauche. Cette manœuvre sert à mettre l’avion en virage. Sur un avion standard, elle est obtenue en déplaçant le manche vers la droite ou vers la gauche, ce qui actionne les gouvernes de gauchissement (ou ailerons) sur les ailes ;
  2. l’axe de tangage ("pitch", en anglais), ou axe latéral Y de l’aéronef reliant les extrémités des ailes (pour un aéronef à voilure fixe) ; une rotation autour de l’axe de tangage permet de monter ou de descendre le nez de l’appareil et ainsi de le faire monter ou descendre dans l’espace aérien. Sur un avion standard, elle est obtenue en tirant ou en poussant le manche d'avant en arrière ou inversement, ce qui actionne les gouvernes de profondeur (ou empennage horizontal, au niveau de la queue) ;
  3. l’axe de lacet ("yaw", en anglais), ou axe vertical Z de l’aéronef ; la rotation autour de cet axe permet de stabiliser l’aéronef en contrôlant la symétrie du vol lors de sa course de décollage ou à l’atterrissage, et permet de maintenir un vol symétrique en croisière. Sur un avion standard, elle est obtenue en commandant la gouverne de direction (ou empennage vertical, au niveau de la queue) à l’aide du palonnier.
Dans les dessins, le repère XYZ lié à l’aéronef est représenté lorsque cela améliore la lisibilité de la figure, en périphérie du dessins (i.e., sans être centré sur le centre de gravité G de l’aéronef) afin de ne pas surcharger la figure.
Sauf mention contraire explicite, les termes et expressions entre guillemets ci-dessous (et tous les termes dérivés, ainsi que les expressions sémantiquement équivalentes) sont utilisés dans le présent exposé en référence au repère XYZ lié à l’aéronef, selon la convention qui suit:
- « devant », « derrière », « avant », « arrière » et les dérivés tels que « en-avant » et « en-arrière », ainsi que les verbes « avancer » et « reculer » ou les verbes équivalents et les substantifs dérivés, sont utilisés en référence à la direction de l’axe de roulis X du repère lié à l’aéronef ;
- « gauche », « droite », « à gauche » ou « à droite », « vers la gauche » ou « vers la droite », « côté gauche » ou « côté droit », sont utilisés en référence à la direction de l’axe de tangage Y du repère lié à l’aéronef ; et,
- « sur », « sous », « dessus », « dessous » et leurs dérivés tels que « au-dessus » et « en-dessous » ou « par-dessus » et « par-dessous », les termes « supérieur » et « inférieur », sont utilisés en référence à la direction de l’axe vertical Z du repère lié à l’aéronef.
En outre, les termes relatifs qui suivent, ainsi que d’autres, le cas échéant, sont utilisés en mentionnant celui des axes X, Y ou Z du repère lié à l’aéronef qui est considéré, lorsque cela ne résulte pas implicitement du contexte de l’utilisation de ces termes dans le présent exposé ou lorsqu’un doute serait possible :
- « côté », « à côté » ou « du côté » ;
- « longitudinal », « latéral » ou « transversal » ; ainsi que
- « longueur », « largeur », « hauteur » ou « épaisseur ».
Par contre, et sauf mention contraire explicite, les termes « haut » et « bas » et les expressions associées comme « vers le haut » et « vers le bas », mais aussi les termes « horizontal » et « vertical » ainsi que tous les termes et expressions associés ou dérivés comme « à/vers/sur l’horizontale » et « à/vers/ sur la verticale », de même que les verbes « monter » ou « descendre » ainsi que tous les verbes équivalents ou dérivés comme « remonter » et « redescendre » et les expressions associées, de même encore que les substantifs dérivés et leurs substantifs associés comme « montée » et « descente », « remontée » ou « redescente », sont utilisés en référence à la direction verticale V correspondant à la direction gravitationnelle du référentiel terrestre (lié à la Terre).
L’invention s’applique à un type particulier d’aéronef à décollage et atterrissage vertical (ADAV), à savoir un aéronef à décollage et atterrissage vertical "en position debout", ou « ADAV se tenant sur la queue ». On entend par là un ADAV du type atterrissant verticalement sur son empennage lorsqu’il en existe un ou sinon sur la partie la plus en arrière de son fuselage (via des éléments de support au niveau du cône de queue du fuselage), et qui décolle verticalement depuis cette position et bascule ensuite à l'horizontale pour le vol de croisière. L’homme du métier utilise le terme anglais «tail-sitter» (ou «tailsitter») pour désigner ce type d’aéronef, qui serait traduit littéralement par "qui se tient sur la queue" ou "se tenant sur la queue" en français. Pour un avion classique, un empennage comprend généralement des éléments tels qu’un ou plusieurs plans fixes verticaux formant une (ou des) dérive(s) de stabilisation en lacet, et un ou plusieurs plans fixes horizontaux formant des ailerons de stabilisation en roulis et en tangage. Gnéralement, l’empennage comprend en outre un ou plusieurs plans mobiles verticaux et un ou plusieurs plans mobiles horizontaux, formant les gouvernes de lacet et les gouvernes de profondeur, respectivement.
Par l’expression "vol en phase croisière" ou "vol de croisière" ou plus simplement "croisière", on entend une phase de vol d’un aéronef comprise entre le décollage et l’atterrissage. La croisière inclut la phase de montée vers l'altitude de croisière et la phase de descente (ou d’approche) en vue de l'atterrissage.
Pour un vol commercial, la partie courante du vol de croisière, c'est-à-dire sans la phase de montée et la phase de descente, s’effectue généralement à altitude constante (selon une trajectoire ni ascendante ni descendante), choisie par le pilote en préparant son plan de vol. La trajectoire de l’aéronef, en référence au référentiel terrestre, est alors comprise dans un plan horizontal. Cette trajectoire est globalement rectiligne si, en outre, l’aéronef navigue à cap constant.
Par l’expression "en mode parking", on entend la configuration d’un aéronef lorsqu’il est posé au sol à son point de stationnement, qu’il atteint après l’atterrissage et éventuellement une phase de roulage, et lorsque ses moyens de propulsion sont à l’arrêt. C’est dans ce mode que sont effectuées les opérations de chargement/déchargement des emports, et notamment les opérations d’embarquement/débarquement des passagers, le cas échéant. L’homme du métier appréciera que, selon les modes de réalisation qui vont être décrits plus en détails dans ce qui suit, c’est également dans le mode parking, pour des raisons de sécurité, que l’opération d’ouverture et l’opération de fermeture par les basculement de la partie de fuselage avant par rapport à la partie de fuselage arrière, an avant vers le bas ou en arrière vers le haut, respectivement, sont effectuées.
Le terme "roulage" ou ("ou taxiage", de l’anglais «taxiing») est utilisé dans le jargon aéronautique pour désigner tous les déplacements d'un aéronef sur une plateforme aéroportuaire qui sont effectués grâce à ses propres moyens de propulsion. Par extension, le roulage comprend les déplacements d’aéronefs comme les hélicoptères ou les ADAV qui, lorsqu'ils ne sont pas équipés de roues, se déplacent à environ un mètre du sol, en vol lent. Les déplacements tractés d'aéronefs entre les hangars et les points de stationnement ou d'embarquement (en anglais «pushback»), ne sont pas inclus dans le roulage.
Les schémas de la et de la , montrent un aéronef 10 de type ADAV en phase de vol en mode croisière, et en mode parking, respectivement. La cellule de l’aéronef 10 comprend un corps principal, à savoir le fuselage 20, qui généralement est globalement cylindrique et allongé suivant une direction longitudinale correspondant à la direction de l’axe de roulis X. Le fuselage 20 s’étend ainsi suivant cette direction X entre une extrémité avant 23 appelée cône de nez, ou nez, d’une part, et une extrémité arrière 24 appelée cône de queue, ou queue, d’autre part.
L’aéronef 10 comprend en outre une voilure 30, ayant pour fonction de procurer la portance nécessaire à la sustentation de l’aéronef en vol. C’est en effet la vitesse relative de l'air et de la voilure qui génère une action mécanique, à savoir la portance, qui permet à la machine de voler. Un aéronef comme celui représenté, qui est un aéronef à voilure fixe (c’est-à-dire non tournante, contrairement aux aéronefs à voilure tournante comme les hélicoptères) comprend ainsi au moins une paire d’ailes s’étendant dans un même plan de part et d’autre du fuselage, à savoir plus particulièrement dans un plan parallèle au plan horizontal X,Y défini par l’axe de roulis X et l’axe de tangage Y. Des aéronefs peuvent comprendre deux jeux de telles ailes, s’étendant parallèlement dans des plans respectifs, voire plus. On parle ainsi, par exemple, d’un aéronef biplan lorsqu’il comprend deux jeux d’ailes ainsi disposées.
L’aéronef comprend en outre des moyens de propulsion ou propulseurs, non représentés sur la et la , adaptés pour générer la poussée nécessaire aux différentes phases du vol, y-compris bien entendu le décollage et l’atterrissage. Ces moyens peuvent comprendre au moins un moteur à pistons ou un motopropulseur associé à une ou plusieurs hélices (le cas échéant des hélices contrarotatives), ou un turboréacteur générant un jet d’air expulsé vers l’arrière pour propulser l’aéronef vers l’avant.
Pour assurer sa stabilité en vol, l’aéronef 10 comprend généralement, en outre, des éléments d’empennage (ou empennages) au niveau de la queue 24, dont certains sont fixes et d’autres, le cas échéant, peuvent être mobiles en rotation autour de l’axe de tangage Y ou de l’axe de lacet Z pour stabiliser l’assiette et la trajectoire de l’aéronef, notamment durant un vol en phase de croisière. Dans l’exemple représenté à la et à la , il s’agit d’empennages fixes seulement, à savoir une dérive 241 qui s’étend dans le plan X,Z comprenant l’axe de roulis X et l’axe de lacet Z, ainsi que des ailerons 242 (un de chaque côté dans l’exemple représenté, dont un seul est visible à la ) qui s’étendent dans le plan Y,Z comprenant l’axe de tangage Y et l’axe de lacet Z. Des empennages mobiles et même des empennages fixes ne sont pas obligatoires, la stabilité et/ou le contrôle d’assiette et de trajectoire pouvant être obtenus par un agencement particulier et une commande adaptée des moyens de propulsion, ainsi qu’il sera exposé plus loin en référence à des modes de réalisation d’un aéronef adapté pour implémenter l’invention.
Globalement, l’équilibre des masses entre les différents éléments constitutifs et les emports de l’aéronef 10 est tel que son centre de gravité se situe dans la section du fuselage 20 à laquelle les ailes de la voilure 30 sont rattachées. La mise en tangage vers l’avant ou vers l’arrière consiste à orienter le nez 23 du fuselage 20 vers le haut ou vers le bas, respectivement, en le faisant pivoter autour de l’axe de tangage Y reliant les extrémités latérales des ailes de la voilure 30. Dans le premier cas, l’aéronef monte en prenant de l’altitude. Dans le second cas il descend en perdant de l’altitude. Le lacet est une rotation du nez 23 à gauche ou à droite autour de l’axe de lacet Z qui s’étend de haut en bas. Et le roulis désigne la mise en rotation autour de l’axe de roulis X axe allant du nez 23 à la queue 24. Les axes Y, Z et X sont alternativement désignés comme axe latéral, axe de dérive et axe longitudinal, respectivement. Ainsi qu’il a déjà été mentionné, ces axes se déplacent avec l’aéronef 10 et pivotent par rapport à la Terre en même temps que l'aéronef.
La et la sont similaires à la et à la , respectivement, et montrent un exemple d’ADAV de type «tailsitter» ayant une voilure à deux plans 31 et 32 décalés suivant les axes X et Z. Dans l’exemple, les extrémités latérales respectives des plans 31 et 32 sont reliées entre elles par deux plans de dérive 33 (un de chaque côté)qui s’étendent dans le plan X,Z comprenant l’axe de roulis X et l’axe de lacet Z, en sorte que la voilure ainsi formée est une voilure dite "fermée". Le plan 31 est idéalement au-dessus du centre de gravité de l’aéronef 10 et est dit "plan supérieur" de ce fait (et/ou "plan avant" car il est par ailleurs en avant du centre de gravité de l’aéronef 10), et le plan 32 est idéalement au-dessous du centre de gravité de l’aéronef 10 et est dit "plan inférieur" de ce fait (et/ou "plan arrière" car il est aussi, et par ailleurs, en arrière du centre de gravité de l’aéronef 10).
Cet aéronef 10 possède des moyens de propulsion à plusieurs propulseurs, désignés collectivement par la référence 40 dans les dessins, qui sont espacés et comprennent au moins trois propulseurs qui sont décalés suivant les axes X et Z, et de préférence en nombre égal à huit pour avoir une redondance suffisante en cas de panne d’un moteur, conformément à ce qui est enseigné dans le document FR3048412. Dans l’exemple considéré, il s’agit de moteurs électriques respectifs alimentés par une pile à hydrogène, couplés chacun à une hélice dont l’axe est disposé dans le bord d’attaque de l’un des plans supérieur 31 et inférieur 32 de la voilure 30. Cet aéronef biplan convient avantageusement pour la mise en œuvre des modes de réalisation de l’invention. Sans entrer dans des détails qui seraient sans rapport avec l’objet de la présente description, l’homme du métier appréciera que l’avantage de cet aéronef réside notamment dans le fait qu’il ne nécessite pas d’empennages mobiles, ni de moyens d’inclinaison des éléments de voilure ou d’inclinaison des moyens de propulsion.
En outre, l’aéronef 10 auquel les modes de réalisation peuvent être appliqués comprend un système de stabilisation de l’assiette des sièges permettant de maintenir l’assise des passagers horizontale durant les transitions entre le mode vertical et le mode horizontal, ladite transition consistant en une bascule en tangage à 90° de l’aéronef dans son entier. Le principe et un mode de réalisation d’un tel système est également décrit dans le document FR3048412 précité. Dans l’exemple montré à la et à la , l’aéronef comprend un premier rang de sièges 11 (ou sièges de rang 1, ou sièges de 1errang), ainsi qu’un second rang de sièges 12 (ou sièges de rang 2, ou sièges de 2èmerang), disposés l’un derrière l’autre suivant la direction longitudinale X du fuselage. Au moins certains des sièges et préférentiellement tous les sièges de l’aéronef 10 sont localisés dans une section 21 du fuselage comprenant le cockpit pour le(s) pilote(s) et/ou la cabine pour le(s) passager(s). Cette section 21 est dite "section de fuselage avant" car elle est située en avant d’une autre section 22 du fuselage qui comprend la queue 24 de l’aéronef 10, laquelle est de ce fait dite "section de fuselage arrière" ou "section de queue" (voire "queue", plus simplement et par abus de langage).
La section de fuselage avant 21 comprend la cabine, c’est-à-dire la zone de l’aéronef dans laquelle sont disposé les sièges pour le(s) passager(s). Elle peut aussi comprendre le nez 23 du fuselage, comme dans l’exemple représenté, et donc généralement aussi le cockpit comprenant le(s) siège(s) pour le(s) pilote(s), le cas échéant (c’est-à-dire si l’aéronef est piloté par une personne à bord). Mais cela n’est pas obligatoire, dans la mesure où une autre section de fuselage, encore plus en avant que la section 31, peut comprendre le nez 23, et peut comprendre le cockpit le cas échéant. De même, une section de fuselage intermédiaire peut se trouver intercalée entre la section 31 (i.e., la cabine) et la section de queue 32. Dit autrement, l’invention n’entend pas être limitée par le nombre de sections du fuselage, ni par la fonction et l’agencement de ces différentes sections de la cellule de l’aéronef. Les modes de réalisation n’exigent qu’une seule chose, à savoir que le fuselage de l’ADAV de type «tailsitter» possède une section de fuselage comprenant les sièges (idéalement tous les sièges) pour le(s) pilote(s) et/ou le(s) passager(s), qui soit située en avant d’une autre section de fuselage comprenant la queue 24 de l’aéronef sur laquelle l’aéronef 10 se tient debout après l’atterrissage et avant le décollage.
Comme montré à la , l’aéronef peut comprendre des éléments de train d’atterrissage comme les éléments 321 et 322 représentés. Dans cet exemple, il s’agit de roulettes disposées chacune à l’extrémité d’une jambe qui s’étend, ici depuis les extrémités latérales de l’aile basse 32, vers le sol lorsque l’aéronef se tient sur la queue 24 comme représenté à la figure. Si le poids le permet, ces éléments peuvent être rétractables afin de se loger dans l’aile basse 32 ou dans les éléments de dérive 33 après le décollage, et en être sortis avant l’atterrissage. On évite ainsi un impact sur la traînée de l’aéronef en vol. L’extrémité de la dérive 241 (non visible à la mais visible à la ) peut aussi comprendre un tel élément de train d’atterrissage, non représenté. Il peut s’agir d’une simple roulette, éventuellement pivotante, par exemple autour de l’axe de lacet Z. En variante ou en complément, des trains d’atterrissage peuvent aussi comprendre d’autres types de support au sol, comme par exemple des patins, des skis, etc., selon les spécificités de l’application envisagée. En d’autres termes, l’invention n’est limitée ni par le nombre, ni par la nature, ni par l’agencement des éléments du train d’atterrissage. De tels éléments ne sont pas même indispensables en soi, l’aéronef pouvant se poser en position debout directement sur les éléments d’empennage 241, 242 s’il en existe un, et/ou de la voilure 30 ou du fuselage 20, comme par exemple des éléments agencés au niveau du cône de queue 24.
Les commandes de vol d'un tel ADAV de type «tailsitter», avec en outre un système de stabilisation d’assiette pour les sièges, sont déjà décrites dans le document FR3048412. Cette description ne sera pas reprise ici, dans le souci de ne pas alourdir la présente description, dans la mesure où l’invention ne concerne pas spécifiquement ces aspects du fonctionnement opérationnel de l’aéronef. L’homme du métier pourra se référer à ce document pour plus d’information à ce sujet, le cas échéant.
On rappellera simplement que, contrairement aux aéronefs classiques de type avion, l’empennage d’un aéronef de ce type ne comprend que des plans fixes. Dit autrement, il ne comprend pas de plans mobiles formant gouvernes verticale(s) ou horizontale(s) pour modifier volontairement l'équilibre de l’aéronef : ni gouverne de direction pour le contrôle du lacet, ni gouverne de profondeur pour l'équilibre en tangage et le contrôle de la montée ou de la descente. Cette conception est particulièrement adaptée pour un aéronef qui se tient sur la queue («tailsitter»), car les gouvernes d’un avion sont des éléments d’empennage fragiles en raison de leur montage mobile.
La stabilisation et le contrôle d’un tel aéronef, tant en lacet qu’en tangage, ainsi que le contrôle de la montée ou de la descente sont obtenus uniquement via les moyens de propulsion, par des commandes de vol spécifiques. A cet effet, les moyens de propulsion comprennent une pluralité de propulseurs ayant, dans l’exemple présenté dans le document FR3048412 comme dans l’exemple montré à la et de la , chacun un moteur entraînant au moins une hélice, dont au moins une paire de tels propulseurs qui sont décalés suivant l’axe de tangage Y, et au moins une paire de propulseurs qui sont décalés suivant l’axe de roulis, chacun des deux propulseurs de ces paires de propulseurs étant disposé de part et d’autre, respectivement, du centre de gravité de l’aéronef. En pratique, ces deux paires de propulseurs sont mises en œuvre par trois propulseurs au minimum, dont l’un est alors commun aux deux paires, ou plus. Ces propulseurs ne pivotent par rapport au reste de l’aéronef (fuselage et voilure).
En ce qui concerne la voilure, on rappelle qu’un aéronef de ce type comprend une voilure fixe, c’est-à-dire qui ne pivote pas par rapport au fuselage. Il s’agit d’un aéronef de type biplan, i.e., dont la voilure est composée de deux plans parallèles, s’étendant dans la direction de l’axe de tangage Y. Ces deux plans sont superposés suivant la direction de l’axe de lacet Z, l’un (qui est dit plan supérieur) étant plus haut que l’autre (lequel est dit plan inférieur) suivant cette dernière direction. En outre, ces deux plans sont décalés l’un de l’autre suivant la direction de l’axe de roulis X, l’un étant plus en avant (vers le nez du fuselage) que l’autre (qui est plus en arrière, donc plus proche de la queue du fuselage). Dans le cas de l’exemple considéré ici, le plan 31 de la voilure est le plan supérieur et est celui qui est le plus en avant. Dans le cas de l’exemple considéré ici, le plan 31 est le plan inférieur et est celui qui est le plus en arrière.
Avant le décollage (cf. ), l'aéronef 10 repose sur le sol à l'aide des supports du train d’atterrissage à l'arrière de l'aéronef. L'assise de chacun des sièges 11,12 du ou des pilotes et du ou des passagers est alors en position horizontale, comme également représenté en partie droite de la .
Le décollage s'effectue grâce à la poussée respective de chacun des propulseurs 40, dont la somme doit alors être supérieure au poids de l'aéronef dans cette phase du vol pour vaincre la gravité terrestre. L'attitude de l'aéronef est contrôlée dans cette phase du vol en lacet, en tangage et en roulis en ajustant les poussées respectives des différents propulseurs, pour maintenir globalement un avancement de l'aéronef vers le haut. Les hélices des propulseurs 40 sont alors approximativement dans un même plan horizontal, et assurent la portance de l’aéronef. Alors que l'assise des sièges reste en position horizontale, l’aéronef s’élève alors à la manière d’un hélicoptère, et ce jusqu'à ce qu'une altitude suffisante ait été atteinte.
Comme illustré schématiquement par la flèche 301 à la , l'aéronef bascule alors progressivement son sens d'avancement de la verticale vers l'horizontale, par une action en tangage telle que décrite plus haut. On parle de transition pour désigner cette manœuvre. Les ailes 31 et 32 de la voilure fixe 30 prennent progressivement le relais des hélices des propulseurs 40 (cf. et ) pour assurer la portance, en évitant tout décrochage par un contrôle adéquat de la poussée respective des différents propulseurs. L'assise des sièges 11,12 du ou des pilotes et du ou des passagers, quant à elle, reste en position horizontale, par une rotation inverse au sens de basculement de l'aéronef et coordonnée avec le basculement en tangage de l’aéronef de 90° vers l’avant. Selon l’enseignement du document FR3048412, ce résultat est obtenu par des moyens actifs commandés à l'aide d'une centrale de calcul inertiel. L'aéronef 10 passe alors en phase de croisière, comme représenté en partie gauche de la . Les propulseurs se retrouvent alors approximativement dans un même plan vertical, sans avoir pivoté par rapport aux ailes puisque c’est l’intégralité de l’aéronef qui a basculé en tangage de 90° vers l’avant. Durant la transition, et au fur et à mesure du basculement de l'aéronef 10 pour passer de la phase de décollage à la phase de croisière, et à mesure également de l'augmentation de la vitesse horizontale, les ailes de l'aéronef 10 génèrent de plus en plus de portance jusqu'à assurer totalement la sustentation de l'aéronef en croisière. En croisière, l’aile supérieure 31 et l’aile inférieure 32 génèrent seules la portance de l'aéronef et les moyens de propulsion 40 (cf. ) n’assurent plus que son déplacement horizontal.
De la même façon, l'aéronef 10 peut inversement basculer du mode horizontal de la phase de croisière au mode vertical de la phase d'atterrissage, comme symbolisé par la flèche 302 à la . Cette autre transition, inverse de celle décrite ci-dessus, est obtenue grâce à la poussée différentielle des propulseurs qui crée une action en tangage du type de celle décrite plus haut, en faisant passer progressivement l'axe de poussée des propulseurs de l'horizontale à la verticale orientée vers le haut. Le nez 23 de l’aéronef est relevé vers l’avant et vers le haut. Durant cette manœuvre, l'assise des sièges 11 et 12 reste en position horizontale par une rotation inverse au sens de basculement de l'aéronef, et coordonnée sous la commande de la centrale de calcul inertiel précitée. Après le basculement complet, l'aéronef est alors orienté verticalement, l'axe de poussée des propulseurs étant orienté verticalement vers le haut et la somme de leurs poussées respectives étant contrôlée pour égaler le poids de l'aéronef 10. La descente s'effectue en diminuant un peu la poussée des propulseurs dont la somme doit être alors un peu inférieure au poids de l'aéronef 10. L'attitude de l'aéronef est contrôlée dans cette phase du vol en lacet, en tangage et en roulis, en ajustant les poussées respectives des différents propulseurs pour maintenir ces propulseurs approximativement dans un même plan horizontal. L'aéronef 10 atterrit sur sa queue 24 lorsqu'il atteint le sol à la fin de la descente. Il repose alors sur le sol à l'aide des supports (roulettes, pieds ou ski) du train d’atterrissage situés aux extrémités arrière de l’aéronef, comme représenté en partie droite de la .
On va maintenant décrire différents modes de réalisation de la liaison pivotante entre la cabine 21 et la section de queue 22 du fuselage de l’aéronef 10.
La figure et la figure sont des vues de côté et en coupe dans le plan longitudinal de l’aéronef, c’est-à-dire le plan comprenant l’axe de roulis X et l’axe de lacet Z et qui est orthogonal à l’axe de tangage Y de l’aéronef. Ces figures montrent un mode de réalisation du mécanisme de liaison pivotante qui relie la cabine 21 à la section de queue 22 du fuselage. Dans le mode de réalisation de la , cette liaison est réalisée par un (ou plusieurs) pivot(s) simple(s), figuré ici par un roulement à billes. Il peut y avoir un point de pivot de chaque côté latéral du fuselage. Il peut aussi y avoir une barre formant un axe pivot, s’étendant transversalement suivant la direction de l’axe de tangage Y, avec éventuellement un ou plusieurs paliers intermédiaires. Dans le mode de réalisation de la , cette liaison est réalisée par pivot avec déport. Ce dépôt peut être obtenu en permettant un coulissement du roulement 51 dans une glissière 53, qui relie la section de cabine 21 à la section de queue 22. Il peut y avoir au moins une telle glissière de chaque côté latéral de ces deux sections du fuselage. Dans les deux cas, c’est-à-dire tant à la figure qu’à la figure , la cabine 21 est représentée en traits pointillés dans la position dressée dans laquelle elle est alignée avec, et verrouillée à la queue 22. Et elle est également représentée en traits continus dans la position basculée à l’horizontale vers l’avant, par rapport à la queue 22 qui demeure en position verticale.
Dans le mode de réalisation conforme à la , le pivotement de la cabine vers l’avant, qui s’effectue "en tangage" c’est-à-dire par rotation autour d’un axe pivot qui est parallèle à l’axe de tangage Y de l’aéronef, s’accompagne d’une translation de ladite cabine également vers l’avant, c’est-à-dire suivant la direction (et le sens conventionnel) de l’axe de roulis X de l’aéronef.
La liaison pivotante entre la section de fuselage avant 21 et la section de fuselage arrière 22 de la cellule de l’aéronef est composée d'au moins un pivot avec ou sans déport comme exposé dans ce qui précède, et en outre de moyens d’actuation réversibles. Des modes de réalisation de ces moyens d’actuation réversibles sont représentés de la à la . Ils sont adaptés, quant à leur forme et leur agencement, pour actionner le basculement et le relèvement de la section de fuselage avant 21 par rapport à la section de fuselage arrière 22, pour permettre de positionner la cabine correctement, soit en position horizontale pour le chargement/déchargement de l’aéronef 10, soit en position verticale alignée avec la section de fuselage arrière 22 pour le décollage. Un système d’actuation peut être composé d'actuateurs linaires (pistons pneumatiques, hydrauliques, électriques, hydroélectriques, ...) ou rotatifs.
Le nombre, le type et les caractéristiques du ou des vérins sont au choix de l’homme du métier, en fonction des forces de poussée et de traction requises dans le contexte de l’application visée. Il existe trois types de vérins, ayant chacun ses avantages et inconvénients.
Un vérin pneumatique est un vérin très rapide, car utilisant de l'air comprimé qui est un fluide compressible, sous une pression de l’alimentation généralement comprise entre environ 6 bars et environ 10 bars. Sa force de poussée et sa force de traction dépendent essentiellement de l’alésage du piston, et du diamètre de la tige du vérin.
Un vérin hydraulique supporte des forces plus importantes qu’un vérin pneumatique car il est alimenté par un fluide liquide incompressible, à savoir de l’huile sous pression (typiquement jusqu'à 350 bars). Il a une vitesse d’action moins élevée qu’un vérin pneumatique, mais il est possible de réguler facilement sa vitesse en contrôlant le débit du fluide qui rentre dans les chambres du cylindre, en sorte qu’il permet un positionnement plus précis qu’un vérin pneumatique. Un vérin hydraulique serait donc à préférer pour actionner la section de fuselage avant 21 si celle-ci est relativement lourde. Toutefois, on appréciera qu’un vérin hydraulique est généralement très lourd en lui-même, sans parler des moyens nécessaires à la génération de la pression du fluide (compresseur d’huile), et nécessite donc une installation robuste pouvant dissuader l’homme du métier dans le contexte des applications visées.
Enfin, un vérin électrique peut également supporter des charges très lourdes, pouvant aller jusqu’à plusieurs tonnes, plus lourdes qu’un vérin pneumatique bien que moins importantes que celles supportées par un vérin hydraulique. Un vérin électrique est par contre facile à mettre en œuvre. Il comprend généralement un système vis-écrou formant une liaison glissière hélicoïdale, dont l'écrou est entraîné par un moteur électrique. On l’appelle aussi un "vérin intelligent" car il est facilement programmable à l’avance et à distance. Ce type de vérin est donc particulièrement efficace pour les applications qui nécessitent de gérer plusieurs positions, en fonction de paramètres donnés. Il est aussi d’une grande précision dans la gestion des positions, avec une marge d’erreur très faible. Il constitue un très bon candidat pour les applications envisagées.
Dans un mode de réalisation conforme à la et à la un système d’actuation comprend un vérin 61, dont le piston 611 et la tige d’actionnement 612 sont directement attachés à un point fixe de la section de fuselage avant 21 et à un point fixe la section de fuselage arrière 22, respectivement de la cellule de l’aéronef. Cette solution est également illustrée par les schémas de la figure et de la figure , mais aussi par ceux de la figure et de la figure et encore par ceux de la figure et de la figure .
Dans un mode de réalisation conforme à la et à la , l’actuateur comprend, de préférence de chaque côté latéral du fuselage, un vérin 61 en combinaison avec un ciseau 62 (ou compas), ayant deux lames 621 et 622 articulées entre elles. Cette solution permet de réduire le débattement du vérin qui est nécessaire, et donc sa taille, son encombrement et sa masse propre. Le ciseau pas 62 comprend deux lames 621 et 622 articulées entre elles par un pivot, et qui sont couplées chacune et de manière pivotante au châssis de l’une respective des sections de fuselage avant et arrière, 21 et 22, respectivement. Les points d’ancrage du vérin 61 sont fixés par des pivots sur les lames 621 et 622 agencées en ciseau. Dit autrement, le vérin 61 opère comme un levier d’actionnement du compas 62, qui démultiplie sa course et permet d'augmenter l’amplitude de la rotation de la section de fuselage avant 21 par rapport à la section de fuselage arrière 22 pour un vérin de taille et de caractéristiques données.
Il va sans dire que le ou les vérins peuvent en outre être utilisés en combinaison avec une vis trapézoïdale, à billes, à rouleaux, à bobine ou avec un système de courroies, sans sortir du cadre de l’invention. Le choix de la solution complète sera fait par l’homme du métier sur la base de ses connaissances générales et en fonction de la masse de la section de fuselage avant chargée, de la durée des cycles de basculement et de relèvement de la section de fuselage avant, mais également des énergies d’alimentation disponibles et d’une manière générale des contraintes techniques (notamment de poids, et d’encombrement et/ou économiques dans l’application concernée.
Dans un mode de réalisation conforme à la et à la , un actuateur (de préférence de chaque côté latéral du fuselage) est un moteur rotatif 54 disposé directement dans l’axe du pivot assurant la liaison pivotante entre la section de cabine 21 et la section de queue 22. Cette solution est la plus simple à mettre en œuvre, et est avantageuse dans le contexte d’un aéronef « plus/tout électrique ».
Dans le mode de réalisation conforme à la et à la , le système d’actuation comprend de préférence de chaque côté latéral du fuselage, un actuateur électrique rotatif 55 agencé dans l’axe charnière (pivot) d’un ciseau 56, ayant deux lames 561 et 562 articulées l’une par rapport à l’autre au niveau dudit axe pivot du ciseau. Cette solution présente l’avantage d’une meilleure stabilité des sections 21 et 22 entre elles, notamment que celle du mode de réalisation conforme à la et à la .
La illustre le principe de fonctionnement du dispositif de stabilisation d’assiette des sièges, qui permet de maintenir leur assise horizontale durant (notamment) l’opération de basculement de la cabine 21 par rapport à la section de queue de l’aéronef, dont le résultat est illustré par la figure et la figure , par exemple. A la figure, un siège 701 est symbolisé par un triangle et son assise est figurée par la base du triangle. Le sommet du triangle qui est opposée à cette base coïncide avec l’axe d’un point de pivot 703.
Ce dispositif est un système mécaniquement simple, et avantageusement d’un poids très modéré. On utilise la position du centre de gravité 706 de l'ensemble passager/siège 701 par rapport au point de pivot 703 pour maintenir l’assise du siège à l'horizontale par l'action de la gravité. Ce point de pivot 703 peut être réalisé en ayant un axe solidaire au siège 701, lequel est supporté par des paliers ou roulements solidaires de la cabine 21. Des butées 704 et 705 limitent l'amplitude du mouvement, vers l’avant et vers l’arrière, respectivement.
En référence à la , une pièce 707 en forme de « L » solidaire du siège 701 est disposée près de l’axe du pivot 703. Elle possède deux extensions à 90° l’une de l’autre et qui entrent en butée, pour l’une avec la butée arrière 4 en position décollage comme représenté avec l’axe Z orienté verticalement vers le haut, et pour l’autre avec la butée avant 705 en position basculée de la cabine 21 quand l’axe Y se couche sur l’horizontale vers la gauche de la figure.
La flèche courbe de la , qui est orientée dans le sens horaire figure un mouvement du siège701 lors du basculement de la cabine 21 par rapport à la section de queue, et non de la cabine 21. Si on choisissait de décrire le mouvement de la cabine 21 par une flèche, celle-ci devrait être orientée dans le sens anti-horaire (ou trigonométrique).
En référence à la , des modes de réalisation peuvent être envisagés dans lesquels seule une partie 211 de la cabine bascule 21 vers l’avant par rapport à la section de fuselage arrière, une autre partie 212 restant solidaire de la section de fuselage arrière 22. Dans ce cas, les sièges 11 et 12 sont solidaires de la partie 211 de la cabine qui bascule. Dans l’exemple représenté, la partie 211 correspond sensiblement à la moitié inférieure du tronçon de fuselage correspondant à la cabine 21, par exemple celle située sous un plancher, et comprend aussi ledit plancher ainsi que les sièges 11 et 12 et leur système de maintien d’assiette (par exemple un ou plusieurs portiques sur lesquels chaque siège est monté pivotant à la manière d’une balancelle, comme exposé ci-dessus en référence à la , ces portiques étant alors fixés au plancher de la partie inférieure 211 de la cabine 21.
Dit autrement, la portion du fuselage qui bascule vers l’avant et en direction du sol par rapport à la section de fuselage arrière 23 n’est pas nécessairement un cylindre caréné sur toute la périphérie par la peau du fuselage, qui correspondrait à un tronçon de fuselage complet découpé suivant la direction de l’axe de roulis X entre deux plans déterminés transversaux audit axe, ou entre un tel plan et le cône de nez 23 du fuselage..
Par exemple, la section de fuselage avant 21, n’est que partiellement carénée, au niveau seulement de la partie 211 qui bascule pour l’embarquement et le débarquement des passagers. Le reste du carénage, par exemple une verrière formant la partie supérieure 212 de la cabine 21 dans l’exemple représenté à la , reste solidaire de la section de queue 22 lors de la bascule. Ceci peut réduire la nécessité de prévoir des ouvertures pour l’accès aux différentes sections et compartiments du fuselage, voire rendre des ouvertures supplémentaires superflues.
Avantageusement, si une soute à bagages et/ou un compartiment cargo sont aménagés sous le plancher de la partie inférieure 211, ces espaces de chargement basculent avec ladite partie inférieure 211 en sorte que les avantages de l’invention concernant l’aide au chargement/déchargement de bagages ou de fret sont également obtenus avec ce mode de réalisation.
En référence à la et à la le dispositif de verrouillage / déverrouillage de la cabine avec la section de queue du fuselage, peut comprendre des moyens à engagement mutuel, de type, crochet/ancrage. Il s’agit par exemple d’une ou plusieurs mâchoires 71 et 72. Ces mâchoires sont montées fermement sur l’une des sections de fuselage avant et arrière (comme montré à la et à la ). Elles sont adaptées pour s'accrocher physiquement et automatiquement à un élément associé qui est solidaire de l’autre section de fuselage, quand la section de fuselage avant 21 se redresse vers l’arrière en alignement avec la section de fuselage arrière 22.
Par exemple, la mâchoire 71,72 vient s'emboiter sur une partie de la cabine 21 quand elle se ferme, par exemple une barre 73 (visible à la ). Ce mécanisme requiert une intervention humaine spécifique (i.e., un désarmement manuel) pour se débloquer. En variante ou en complément, il inhibe les actuateurs de basculement tant que l'action de désarmement n'a pas été réalisée.
L’homme du métier appréciera que les éléments de la cinématique du dispositif de verrouillage et ceux de la cinématique de remontée de la section de fuselage avant sont physiquement liés. Le verrouillage automatique peut être obtenu par un dispositif élastique, tel qu’un ressort associé à un doigt de manœuvre, qui est repoussé contre l’action du ressort lorsque la barre 73 entre dans la mâchoire 71,72. Le déverrouillage peut être obtenu grâce à un vérin 75.
Comme il a déjà été exposé, l'aéronef 10 atterrit lorsqu'il atteint le sol à la fin de la descente, dans la phase d’atterrissage. Il repose alors sur le sol par l’intermédiaire de supports (roulettes, pieds ou skis) situés sur la partie arrière du fuselage, sur son empennage ou sinon (lorsqu’il n’y a pas d’empennage) sur la partie généralement la plus à l’arrière de l'aéronef durant le vol en phase de croisière.
Dans des modes de réalisation, la section de fuselage avant 21 comprend un atterrisseur 130 distinct des éléments du train d’atterrissage de la section de fuselage arrière 22, lequel atterrisseur est adapté pour offrir un point d'appui au sol à la section de fuselage 21 avant lorsqu’elle est basculée à l’horizontale vers l’avant par rapport à la section de fuselage arrière 22.
Cet atterrisseur 130 comprend par exemple une roulette à l’extrémité d’un bras. Un tel mode de réalisation est visible sur la , la , la et la .
Il offre un point d'appui au sol supplémentaire quand la cabine est basculée, en permettant en particulier d’éviter les mouvements de l'aéronef au sol lors du débarquement, les masses des passagers se déplaçant vers le nez. Cet atterrisseur 130 peut faire partie d'un ensemble de trains permettant également un posé "conventionnel" de l’aéronef, c’est-à-dire un atterrissage à l’horizontale.
L’atterrisseur 130 peut avantageusement être rétractable si la masse le permet. Un tel mode de réalisation est illustré par la , la , la et la , notamment.
Le cas échéant, c’est-à-dire lorsqu’il est rétractable, l’atterrisseur 130 prend place en position rétractée dans un caisson dédié, au sein de la partie inférieure du fuselage.
L'atterrisseur rétractable se loge, en position rentrée, dans un compartiment du fuselage, de préférence en partie inférieure du fuselage, par exemple sous le plancher de la cabine 21. Il peut être manœuvré par un vérin hydraulique, et se déployer vers l’avant et se rétracter vers l’arrière en même temps que la cabine bascule vers l’avant ou se relève vers l’arrière, respectivement. De cette manière, sa manœuvre bénéficie lors de sa sortie et lors de sa rentrée de l’aide du moment cinétique de la cabine 21 en mouvement.
Dans des modes de réalisation, l’aéronef 10 possède en outre une porte 160 d’accès au cockpit et/ou à la cabine, ménagée dans la section de fuselage avant 21. Cette porte 160 est visible, en position fermée, sur la , la , la et la . Elle est représentée en position ouverte sur , la , la et la . Comme on le voit, la porte s’ouvre avec au moins une partie qui s’abaisse vers le bas, en direction du sol.
La porte 160 peut avantageusement avoir un escalier agencé sur sa face intérieure de la porte (i.e., la face tournée vers l’intérieur de la cabine 21 en position fermée de la porte) dans une partie de la porte qui est adaptée pour s’ouvrir en basculant vers le bas. Cette solution réduit la masse emportée, et simplifie le débarquement des passagers.
De référence, la porte 160 est disposée dans le cône de nez de la section de fuselage avant 21, et s’ouvre en se déployant vers l’extérieur de l’aéronef 10suivant la direction de l’axe de roulis X de l’aéronef.
Dans des modes de réalisation, la porte 160 comprend une partie de porte inférieure 161 adaptée pour s’ouvrir en pivotant vers le bas et qui comprend l’escalier, ainsi qu’une partie de porte supérieure 162 adaptée pour s’ouvrir en pivotant vers le haut suivant le même axe vertical que ladite partie de porte inférieure 161.
La et la montrent un tel mode de réalisation d’un aéronef dans lequel la cabine 21 comprend une porte en deux parties : d’une part une partie inférieure 161 qui comprend l’escalier d’accès à la cabine, et d’autre part une partie supérieure 162. A la , l’aéronef est posé au sol, en mode parking, et la section de cabine 21 est abaissée par rapport à la section de queue 22 (non visible à la figure), pour l’embarquement/débarquement. Dans la configuration représentée, la porte 160 formée des deux parties 161 et 162 est pleinement ouverte. L’homme du métier appréciera que les parties 161 et 162 s’ouvrent en s’éloignant l’une de l’autre, comme des pétales de fleur, la partie inférieure 161 s’abaissant vers le sol afin de déployer vers le bas son escalier intégré alors que la partie supérieure 162 pivote vers le ciel pour agrandir le passage pour les passagers.
L'escalier intégré dans la porte 160 rend l'aéronef autonome au parking, en rendant superflu l’utilisation d’un escabeau roulant amené sur le tarmac auprès de l’aéronef pour la montée et/ou la descente à bord.
La porte peut être actionnée en ouverture et en fermeture depuis l'intérieur du fuselage. Par exemple, un ou plusieurs boutons placés à proximité de la porte permettent de commander un moteur électrique causant l'ouverture et la fermeture. . Un amortisseur peut contrôler la vitesse de descente de la porte afin qu’elle descende lentement.
On peut prévoir que la porte puisse être manœuvrée manuellement en cas de panne électrique ou lorsque le moteur électrique est débrayé ou défaillant. Également, on peut prévoir que la fermeture puisse se faite tirant la porte depuis l’intérieur, par exemple via un câble de retenue
À l'extérieur de la cabine, une poignée située sur le fuselage, à droite de la porte, permet le verrouillage/déverrouillage de celle-ci. Lorsque la porte est verrouillée, la poignée est horizontale et enfoncée dans un logement. Il faut tirer sur la poignée puis la tourner vers le bas pour déverrouiller la porte. À droite de la poignée une trappe permet d'avoir accès aux boutons UP pour la fermeture Down pour l'ouverture et Stop pour stopper la fermeture ou l'ouverture.
Le cas échéant, la porte peut être munie d'un patin pour la protéger si elle peut toucher le sol lorsqu’elle est entièrement ouverte.
La présente invention a été décrite et illustrée dans la présente description détaillée et dans les figures des dessins annexés, dans des formes de réalisation possibles. La présente invention ne se limite pas, toutefois, aux formes de réalisation présentées. D’autres variantes et modes de réalisation peuvent être déduits et mis en œuvre par la personne du métier à la lecture de la présente description et des dessins annexés.
Dans les revendications, le terme "comprendre" ou "comporter" n’exclut pas d’autres éléments ou d’autres étapes. Les différentes caractéristiques présentées et/ou revendiquées peuvent être avantageusement combinées. Leur présence dans la description ou dans des revendications dépendantes différentes, n’excluent pas cette possibilité. Les signes de référence ne sauraient être compris comme limitant la portée de l’invention.

Claims (16)

  1. Aéronef (10) à décollage et atterrissage vertical du type se tenant sur la queue (24) et comprenant une cellule avec un fuselage (20) allongé selon une direction longitudinale correspondant à l’axe de roulis (X) de l’aéronef, dans lequel :
    1. le fuselage comprend une section de fuselage arrière (22) comprenant le cône de queue (24) de l’aéronef et sur laquelle l’aéronef peut se tenir quand il est posé au sol ; et
    2. le fuselage comprend en outre une section de fuselage avant (21), distincte de la section de fuselage arrière, comprenant le cône de nez (23) de l’aéronef et formant :
      1. le cockpit dans lequel sont installés un ou des sièges pour un ou plusieurs membres d’équipage, respectivement ; et/ou
      2. la cabine dans laquelle sont installés un ou des sièges (11,12) pour un ou plusieurs passagers, respectivement,
    caractérisé en ce que :
    1. la section de fuselage avant est couplée via une liaison pivotante (51) à la section de fuselage arrière pour pouvoir basculer à l’horizontale vers l’avant par rapport à ladite section de fuselage arrière quand l’aéronef est posé au sol, alors que la section de fuselage arrière continue de se tenir verticalement sur la queue ;
    2. l’aéronef comprend des moyens d’actuation réversibles (61,54,55), qui sont adaptés
      1. pour causer le basculement de la section de fuselage avant à l’horizontale vers l’avant par rapport à la section de fuselage arrière, et, en outre,
      2. pour causer le relèvement vers l’arrière de ladite section de fuselage avant dans l’alignement de ladite section de fuselage arrière ;
    3. les sièges sont associés à un dispositif (703) de stabilisation d’assiette permettant de maintenir l’assise des sièges horizontale, et ce
      1. durant les transitions entre le vol vertical en phase de décollage et en phase d’atterrissage, d’une part, et le vol horizontal en phase de croisière en mode, d’autre part, et réciproquement, ainsi que,
      2. lors du basculement de la partie de fuselage avant par rapport à la partie de fuselage arrière et lors du relèvement vers l’arrière de ladite section de fuselage avant dans l’alignement de ladite section de fuselage arrière.
  2. Aéronef selon la revendication 1, comprenant un dispositif de verrouillage/déverrouillage (71-75) qui est adapté pour verrouiller mécaniquement la section de fuselage avant à la section de fuselage arrière durant toutes les phases de vol y-compris le décollage et l’atterrissage.
  3. Aéronef selon la revendication 2 dans lequel le dispositif de verrouillage/déverrouillage est configuré :
    1. pour empêcher le décollage de l’aéronef tant que le verrouillage de la section de fuselage avant à la section de fuselage arrière n’est pas réalisé ; et,
    2. pour n’autoriser la séparation physique de la section de fuselage avant de la section de fuselage arrière qu’après un désarmement manuel à effectuer une fois que l’aéronef est en mode parking.
  4. Aéronef selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le dispositif de verrouillage/déverrouillage comprend des moyens à engagement mutuel ayant au moins un élément (71,72) du type d’une mâchoire, monté fermement sur l’une des sections de fuselage avant et arrière et qui est adapté pour s'accrocher physiquement et automatiquement à un élément associé (73) qui est solidaire de l’autre section de fuselage, quand la section de fuselage avant se redresse vers l’arrière et vient en alignement avec la section de fuselage arrière.
  5. Aéronef selon l’une quelconque des revendications 3 et 4, dans lequel le dispositif de verrouillage/déverrouillage est configuré pour inhiber les moyens d’actuation afin d’empêcher le basculement de la section de fuselage avant à l’horizontale vers l’avant, tant que le désarmement manuel dudit dispositif n'a pas été réalisée.
  6. Aéronef selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la section de fuselage avant est couplée à la section de fuselage arrière par l’intermédiaire d’une liaison pivotante avec déport (52,53) vers l’avant de la section de fuselage avant par rapport à la section de fuselage arrière, lors du basculement à l’horizontale vers l’avant de ladite section de fuselage avant par rapport à ladite section de fuselage arrière.
  7. Aéronef selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens d'actuation comprennent un ou plusieurs actuateurs linéaires (61) ou rotatifs (54,55) agencés pour contrôler le basculement de la section de fuselage avant par rapport à la section de fuselage arrière.
  8. Aéronef selon la revendication 7, dans lequel l’un au moins des actuateurs linéaires ou rotatifs est adapté pour coopérer avec un compas (62,56) assurant la liaison pivotante entre la section de fuselage avant et la section de fuselage arrière.
  9. Aéronef selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel :
    1. la section de fuselage arrière comprend un empennage formé de plans fixes (241,242) uniquement, et au moins un élément de train d’atterrissage (321,322) par l’intermédiaire duquel l’aéronef peut prendre appui sur le sol lors de l’atterrissage vertical ; et dans lequel, en outre,
    2. la section de fuselage avant comprend un atterrisseur (130) distinct des éléments du train d’atterrissage de la section de fuselage arrière, lequel atterrisseur est adapté pour offrir un point d'appui au sol à la section de fuselage avant lorsqu’elle est basculée à l’horizontale vers l’avant par rapport à la section de fuselage arrière.
  10. Aéronef selon la revendication 9, dans lequel l’atterrisseur de la section de fuselage avant est rétractable, en étant adapté pour se loger, en position rétractée, dans un caisson (211) formé dans une partie inférieure de la section de fuselage avant.
  11. Aéronef selon la revendication 10, comprenant des moyens de manœuvre de l’atterrisseur de la section de fuselage avant, adaptés pour déployer l’atterrisseur vers l’avant et le rétracter vers l’arrière en même temps que la section de fuselage avant bascule vers l’avant ou se relève vers l’arrière, respectivement.
  12. Aéronef selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de stabilisation d’assiette permettant de maintenir l’assise des sièges horizontale est un dispositif passif comprenant, pour chaque siège de la section de fuselage avant, un axe (703) solidaire du châssis (210) de ladite section de fuselage avant auquel ledit siège est suspendu de manière pivotante, ledit axe formant un pivot au-dessus de la position du centre de gravité de l'ensemble formé par le siège et le cas échéant un passager ou membre d’équipage assis dessus, pour maintenir l’assise du siège horizontale par l'action de la gravité.
  13. Aéronef selon la revendication 12, dans lequel le dispositif de stabilisation d’assiette permettant de maintenir l’assise des sièges horizontale comprend, pour chaque siège, une butée avant (705) et une butée arrière (704) adaptées pour limiter l'amplitude du mouvement de rotation du siège par rapport au pivot.
  14. Aéronef selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la section de fuselage avant comprend une porte (160) d’accès au cockpit et/ou à la cabine ayant un escalier agencé dans au moins une partie de porte adaptée pour s’ouvrir en basculant vers le bas.
  15. Aéronef selon la revendication 14, dans lequel la porte d’accès est disposée dans le cône de nez (23) de la section de fuselage, et s’ouvre en se déployant vers l’extérieur de l’aéronef suivant la direction de l’axe de roulis (X) de l’aéronef.
  16. Aéronef selon la revendication 14 ou la revendication 15, dans lequel la porte comprend une partie de porte inférieure (161) adaptée pour s’ouvrir en pivotant vers le bas et qui comprend l’escalier, ainsi qu’une partie de porte supérieure (162) adaptée pour s’ouvrir en pivotant vers le haut suivant le même axe vertical que ladite partie de porte inférieure.
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