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Title:
CONVERTIBLE TILT-WING AIRCRAFT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/189684
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a convertible tilt-wing aircraft, including: a fuselage (F), a wing, at least one portion of which can tilt (AB) relative to the fuselage (F) about an axis (A) of rotation substantially perpendicular to the longitudinal axis (AL) of the fuselage (F), characterised in that it also includes: a first pod (N1) including a first shrouded (C1) rotor (R1) and a second pod (N2) including a second shrouded (C2) rotor (R2), both pods (N1, N2) being each secured to one end of the tilting portion of the wing (AB), such as to form an integral wing/pod assembly, the planes of the rotors (R1, R2) substantially forming an extension of the axis (A) of rotation of the tilting portion of the wing.

Inventors:
VANDAME, Etienne (Maratice, Jizni 466 psc, Uherske Hradiste, 686 05, CZ)
Application Number:
IB2015/000918
Publication Date:
December 17, 2015
Filing Date:
June 11, 2015
Export Citation:
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Assignee:
BERMOND, Gérome (1220 Bd Maréchal Leclerc, Eze, F-06360, FR)
International Classes:
B64C29/00
Domestic Patent References:
WO2010137016A22010-12-02
WO2008054234A12008-05-08
Foreign References:
FR1406674A1965-07-23
US3544042A1970-12-01
US3393882A1968-07-23
US5141176A1992-08-25
US2961189A1960-11-22
US20060016930A12006-01-26
EP2551193A12013-01-30
US7874513B12011-01-25
FR1406674A1965-07-23
US3061242A1962-10-30
US5141176A1992-08-25
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Aéronef convertible à aile basculante comprenant

- un fuselage (F),

- une aile dont au moins une partie est basculante (AB) par rapport au fuselage (F) selon un axe (A) de rotation perpendiculaire à l'axe (AL) longitudinal du fuselage (F),

caractérisé en ce qu'il comprend en outre :

- une première nacelle (N1) comprenant un premier rotor (R1 ) caréné (C1) et une deuxième nacelle (N2) comprenant un deuxième rotor (R2) caréné (C2), les deux nacelles (N1 , N2) étant chacune solidaires d'une extrémité de la partie basculante de l'aile (AB), la partie basculante de l'aile (AB) étant monobloc avec les nacelles (N1 , N2) pour former un ensemble aile-nacelles,

les plans des rotors (R1 , R2) étant décalés de l'axe (A) de rotation de la partie (AB) basculante de l'aile d'une distance allant jusqu'à 30% de la corde de l'aile, l'axe passant par les centres de poussée des rotors étant décalé par rapport à l'axe (A) de rotation de la partie (AB) basculante de l'aile.

2. Aéronef selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'aéronef comprend un mécanisme d'actionnement et un dispositif de contrôle et commande du dispositif d'actionnement assurant la rotation de l'ensemble comprenant la partie basculante de l'aile et les nacelles en fonction des phases de vol souhaitées parmi un vol vertical, horizontal ou transitoire.

3. Aéronef selon la revendication 2, caractérisé en ce que le mécanisme d'actionnement de la partie basculante (AB) est disposé sur le dessus du fuselage (F) dans une partie fixe (AF) de l'aile solidaire du haut du fuselage (F), la partie basculante (AB) de l'aile formant une découpe en U, dont les jambes viennent s'emboiter en position vol horizontal dans la partie fixe (AF) et dont la partie centrale du U surplombe le fuseSage (F) et tes jambes encadrent le fuselage en position vol vertical ou transitoire,

4. Aéronef ssiôft la revend (cation 3, caractérisé en ce que la partie fixe (AF) de î'aiie solidaire du haut du fuselage (¥) a une forme an T dont les extrémités de la partie fixe formant la barre du T dépassent de part et d'autre du fuselage (F) et vers l'arrière par rapport aux carénages (Cl, C2) des nacelles (NI , N2).

5. Âéronef seÊon au moins une des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que le mécanisme d'action nernent comprend au moins un actlonneur {£1 , E2) solidaire de la partie basculante (AB) de l'aile, l'aetionneur (E1 , £2) étant muni d'un pignon (Pi, P2) apt à tourner sur une demi-roue dentée (RDI, RD2) solidaire du fuselage (F) pour assure le basculement de la partie basculante de l'aile (AB).

6. Aéronef seton au moins une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le mécanisme d'actionnement comprend au moins un actlonneur solidaire du fuselage (F), l'actionneur étant muni d'un pignon apte â tourner sur une demi- roue dentée solidaire de la partie basculante de l'aile pour assurer Se basculement de Sa partie basculante de l'aile (AB),

7 Aéronef selon au moins une des revend icai ions 1 à 6, caractérisé en ce que l'axe ÇA) de rotation est aligné avec Se centre de poussée des nacelles (N1 , N2)t situé environ â 30% de la corde des carénages (Cl, C2) des nacelles (NI , 2), en partant de Pavant et en se déplaçant vers l'arrière,

8. Aéronef selon au moins une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que Ses bords d'attaque de la partie basculante (AB) de aile et la jointure entre Sa partie basculante (AB) de l'aile et les nacelles sont optimisés pour envoyer Ses tourbillons marginaux d© l'aile à l'extérieur des nacelles (Ni, 2),

9. Aéronef selon au moins une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'aéronef comprend en outre au moins un moteur (M) dont le couple est apte à être transmis, par une boîte de transmission (BT) comprise dans le fuselage, à deux arbres de transmission (AT1 , AT2) installés dans des paliers (D1 , D2, D3, D4) solidaires du fuselage (F) et traversant des roulements (RL1 , RL2) pour entraîner les rotors (RI , R2) des nacelles (N1 , N2).

10. Aéronef selon au moins une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que un générateur électrique est accouplé à un moteur thermique (M) et à un système de stockage de l'électricité, et possède les moyens d'alimenter en électricité des moteurs électriques intégrés dans les cônes d'hélice (4, 5) de chaque nacelle (N1 , N2).

11. Aéronef selon la revendication 9, caractérisé en ce que les deux arbres de transmission (AT1 , AT2) sont prolongés de cardans (CC1 , CC2) aptes à entraîner les rotors (R1 , R2) des nacelles (N1 , N2).

12. Aéronef selon au moins une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'aile est équipée de becs d'attaques mobiles, d'aérofreins, d'ailerons ou de volets hypersustentateurs.

13. Aéronef selon au moins une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la première nacelle (N1) comprend un premier volet (V1) au moins partiellement mobile en sortie du premier rotor (R1) caréné, la deuxième nacelle (N2) comprenant un deuxième volet (V2) au moins partiellement mobile en sortie du deuxième rotor (R2) caréné, le premier volet (V1) et le deuxième volet (V2) étant montés en rotation autour d'axes sensiblement parallèles à l'axe (A) de rotation de l'aile.

14. Aéronef selon la revendication 13, caractérisé en ce que le premier volet (V1) et le deuxième volet (V2) s'étendent au moins sur la totalité de la largeur de la première nacelle (N1) et respectivement la deuxième nacelle (N2).

15. Aéronef selon au moins une des revendications 13 à 14, caractérisé en ce que le premier volet (V1) et le deuxième volet (V2) sont actionnables sélectivement par un mécanisme soit de manière symétrique, soit de manière dissymétrique.

16. Aéronef selon au moins une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que la transmission de la puissance vers les rotors est réalisée par des câbles électriques dans le cas où les rotors sont actionnés par des moteurs électriques.

17. Aéronef selon au moins une des revendications 9 ou 11 , caractérisé en ce que chaque nacelle (N1 , N2) comprend dans chaque cône d'hélice (4, 5) une boîte mécanique de renvoi de la puissance ainsi que les moyens de faire varier le pas de chaque rotor (R1 , R2).

18. Aéronef selon au moins une des revendications 9 à 11 , caractérisé en ce que chaque nacelle (N1 , N2) comporte un cône d'hélice (4, 5) solidaire du carénage (C1 , C2) par le moyen d'une traverse (T1 , T2) dont les deux extrémités sont fixées au carénage (C1, C2), ledit cône d'hélice incorporant soit la boite de renvoi, soit un moteur électrique.

19. Aéronef selon au moins une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que chaque nacelle (N1 , N2) comprend une autre traverse perpendiculaire (U1 , U2) à la première traverse (T1 , T2) formant ainsi une croix à l'intérieur du carénage (C1 , C2).

20. Aéronef selon au moins une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que l'aéronef comprend en outre un rotor caréné (1) installé en position sensiblement horizontal à une des extrémités du fuselage.

21. Aéronef selon la revendication 20, caractérisé en ce que le rotor caréné est installé en position horizontale à l'extrémité avant de l'aéronef, l'aéronef comprenant deux ailes de type canard situées de part et d'autre du fuselage (F).

22. Aéronef selon au moins une des revendications 1 à 20, caractérisé en ce que l'aéronef comprend un empennage muni d'au moins un stabilisateur (S1) et d'au moins une dérive (DR1 , DR2).

23., Aéronef selon la revendication 22, caractérisé en ce que le ou les stabilisateur (S1) et la ou les dérives (DR1 , DR2) sont équipés respectivement d'au moins une gouverne de profondeur et/ou d'au moins une gouverne de direction.

Description:
Aéronef convertible à aile basculante

La présente invention concerne le domaine aéronautique, plus particulièrement le domaine des aéronefs convertibles à rotors carénés basculants fixés en bout d'aile, ces rotors carénés étant appelés « nacelles ».

Les documents FR 1.406.674 et US 3,061 ,242 enseignent de tels aéronefs à ailes fixes et nacelles pivotantes en bout d'aile. Selon la position des nacelles, ces aéronefs peuvent ou bien se déplacer à la verticale avec une vitesse de translation faible comme les hélicoptères dans un mode « hélicoptère », ou bien se déplacer à l'horizontal à des vitesses plus élevées comme les avions dans un mode « avion ».

Ces aéronefs proposent une solution de propulsion plus avantageuse en termes de vitesse maximale et de stabilité que les hélicoptères. Mais à puissance installée égale, lesdits aéronefs ne peuvent emporter autant de

/ ' charges et de passagers que les hélicoptères. En effet, leur système de propulsion nécessite de lourds carénages, dont la masse mais également les forces aérodynamiques s'exerçant sur eux affectent défavorablement la structure de. l'aéronef. La masse de ces aéronefs est de fait supérieure à celle des hélicoptères de même capacité.

Le document ; US 5,141 ,176 enseigne un aéronef à aile basculante supportant des moteurs et des hélices dont les axes de rotation sont compris dans le plan de l'aile; mais décalées vers l'avant du fuselage par rapport à l'axe de pivotement de l'aile. Cependant, par cet agencement d'aile, de moteur et d'hélices, le poids des hélices et la poussée qu'elles exercent affectent défavorablement la structure de l'aéronef lors du passage d'un mode de vol à l'autre. En outre, le changement de position des moteurs pour passer d'un mode à un autre rend l'aéronef instable et difficile à contrôler. Enfin, les hélices ne sont pas carénées et le rajout d'un carénage alourdirait la structure amplifiant le porte-à-faux et la nécessité de mouvoir l'ensemble par des actionneurs puissants et par conséquent lourds, pénalisant ainsi les performances et la stabilité de l'aéronef.

Dans la pratique, la production en série d'un aéronef convertible qui aurait une capacité d'emport fortement minorée par rapport aux hélicoptères concurrents serait difficilement viable.

Ainsi, il existe un besoin incontestable de proposer un aéronef convertible à rotors carénés limitant l'impact du surpoids généré par leurs carénages, tout en assurant les performances attendues des aéronefs convertibles à rotors carénés basculants, et ce durant toutes les phases de vol.

La présente invention a pour objectif de pallier un ou plusieurs des inconvénients de l'art antérieur en proposant un aéronef à aile basculante plus stable et plus facilement contrôlable dont la masse serait réduite ainsi que le coût de fabrication.

À cet effet, l'invention concerne un aéronef convertible à aile basculante comprenant :

- un fuselage,

- une aile dont au moins une partie est basculante (AB) par rapport au fuselage selon un axe de rotation sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal du fuselage,

caractérisé en ce qu'il comprend en outre :

- une première nacelle comprenant un premier rotor caréné et une deuxième nacelle comprenant un deuxième rotor caréné, les deux nacelles étant chacune solidaires d'une extrémité de la partie basculante de l'aile basculante, les plans des rotors étant dans le prolongement de l'axe de rotation de la partie basculante de l'aile, afin d'éviter tout moment fléchissant causé par la poussée des rotors, l'axe de rotation correspondant à un axe de rotation de l'ensemble aile-nacelles.

Selon une autre particularité, les plans des rotors contiennent sensiblement l'axe de rotation de la partie basculante de l'aile, l'axe contenant les centres des rotors étant sensiblement décalé par rapport à l'axe de rotation de la partie basculante de l'aile.

Selon une autre particularité, l'aéronef comprend un mécanisme d'actionnement et un dispositif de contrôle et commande du dispositif d'actionnement assurant la rotation de l'ensemble comprenant la partie basculante de l'aile et les nacelles en fonction des phases de vol souhaitées parmi un vol vertical, horizontal ou transitoire, selon le choix du pilote.

Selon une autre particularité, le mécanisme d'actionnement de la partie basculante est disposé sur le dessus du fuselage dans une partie fixe de l'aile solidaire du haut du fuselage, la partie basculante de l'aile formant une découpe en U, dont les jambes viennent s'emboiter en position vol horizontal dans la partie fixe, afin de minimiser la traînée et dont la partie centrale du U surplombe le fuselage et les jambes encadrent le fuselage en position vol vertical ou transitoire.

Selon une autre particularité, la partie fixe de l'aile solidaire du haut du fuselage a une forme en T dont les extrémités de la partie fixe formant la barre du T dépassent de part et d'autre du fuselage et vers l'arrière par rapport aux carénages des nacelles.

Selon une autre particularité, le mécanisme d'actionnement comprend au moins un actionneur solidaire de la partie basculante de l'aile, l'actionneur étant muni d'un pignon apte à tourner sur une demi-roue dentée solidaire du fuselage pour assurer le basculement de la partie basculante de l'aile.

Selon une autre particularité, le mécanisme d'actionnement comprend au moins un actionneur solidaire du fuselage, l'actionneur étant muni d'un pignon apte à tourner sur une demi-roue dentée solidaire de la partie basculante de l'aile pour assurer le basculement de la partie basculante de l'aile. Selon une autre particularité, l'axe de rotation est aligné avec le centre de poussée des naceHes, situé environ à 30% de la corde des carénages des nacelles, en partant de l'avant et en se déplaçant vers l'arrière.

Selon une autre particularité, les bords d'attaque de la partie basculante de l'aile et la jointure entre la partie basculante de l'aile et les nacelles sont optimisés pour envoyer les tourbillons marginaux de l'aile à l'extérieur des nacelles.

Selon une autre particularité, l'aéronef comprend en outre au moins un moteur dont le couple est apte à être transmis, par une boîte de transmission comprise dans le fuselage, à deux arbres de transmission installés dans des paliers solidaires du fuselage et traversant des roulements pour entraîner les rotors des nacelles.

Selon une autre particularité, un générateur électrique est accouplé à un moteur thermique et à un système de stockage de l'électricité, et possède les moyens d'alimenter en électricité des moteurs électriques intégrés dans les cônes d'hélice de chaque nacelle.

Selon une autre particularité, les deux arbres de transmission sont prolongés de cardans aptes à entraîner les rotors des nacelles.

Selon une autre particularité, l'aile est équipée de becs d'attaques mobiles, d'aérofreins, d'ailerons ou de volets hypersustentateurs.

Selon une autre particularité, la première nacelle comprend un premier volet au moins partiellement mobile en sortie du premier rotor caréné, la deuxième nacelle comprenant un deuxième volet au moins partiellement mobile en sortie du deuxième rotor caréné, le premier volet et le deuxième volet étant montés en rotation autour d'axes sensiblement parallèles à l'axe de rotation de l'aile. Selon une autre particularité, le premier volet et le deuxième volet s'étendent au moins sur la totalité de la largeur de la première nacelle et respectivement la deuxième nacelle.

Selon une autre particularité, le premier volet et le deuxième volet sont actionnables sélectivement par un mécanisme soit de manière symétrique, soit de manière dissymétrique.

Selon une autre particularité, la transmission de la puissance vers les rotors est réalisée par des câbles électriques dans le cas où les rotors sont actionnés par des moteurs électriques.

Selon une autre particularité, chaque nacelle comprend dans chaque cône d'hélice une boîte mécanique de renvoi de la puissance ainsi que les moyens de faire varier le pas de chaque rotor.

Selon une autre particularité, chaque nacelle comporte un cône d'hélice solidaire du carénage par le moyen d'une traverse dont les deux extrémités sont fixées au carénage, ledit cône d'hélice incorporant soit la boite de renvoi, soit un moteur électrique

Selon une autre particularité, chaque nacelle comprend une autre traverse perpendiculaire à la première traverse formant ainsi une croix à l'intérieur du carénage.

Selon une autre particularité, l'aéronef comprend en outre un rotor caréné installé en position sensiblement horizontal à une des extrémités du fuselage.

Selon une autre particularité, le rotor caréné est installé en position horizontale à l'extrémité avant de l'aéronef, l'aéronef comprenant deux ailes de type canard situées de part et d'autre du fuselage. Selon une autre particularité, l'aéronef comprend un empennage muni d'au moins un stabilisateur et d'au moins une dérive.

Selon une autre particularité, le ou les stabilisateurs et la ou les dérives sont équipés respectivement d'au moins une gouverne de profondeur et/ou d'au moins une gouverne de direction.

D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés :

La figure 1 est une vue en perspective d'un fuselage dont les nacelles sont orientées en mode avion,

La figure 2 est une vue en perspective d'un fuselage dont les nacelles sont orientées en mode hélicoptère,

La figure 3 est une vue de haut de l'ensemble aile-nacelles en transparence,

La figure 4 est une vue transversale de l'actionneur de l'aile pour un mode « avion »,

La figure 5 est une vue du dessus de l'aile représentant la partie basculante de l'aile et la partie fixe de l'aile pour un mode « avion »,

La figure 6 représente un schéma des forces appliquées à un système de nacelles basculantes fixées en bout d'aile,

La figure 7 est un schéma des forces appliquées à une configuration aile- nacelles structurellement continue,

La figure 8 est un schéma représentant la position des arbres de transmission du couple moteur au rotor par rapport à l'axe de rotation de l'aile basculante,

La figure 9 représente une vue en perspective du mécanisme d'actionnement assurant la rotation de l'ensemble comprenant la partie basculante de l'aile et les nacelles ainsi que la boîte de transmission pour un mode « hélicoptère ». Les mêmes éléments présents dans plusieurs figures distinctes sont affectés d'une seule et même référence.

L'invention va être décrite en référence aux figures énumérées ci- dessus.

L'invention prévoit une aile montée basculante par rapport à un fuselage et au moins deux nacelles (N1 , N1), chacune monté fixe aux extrémités d'une partie basculante (AB) de l'aile. La partie basculante (AB) de l'aile est monobloc avec les nacelles (N1 , N2) pour former un ensemble aile-nacelles. La partie basculante (AB) de l'aile constitue une structure continue d'une nacelle (N1 , N2) à l'autre. Ladite structure bascule autour d'un axe (A) de rotation sensiblement transversal au fuselage (F), préférentiellement perpendiculaire à l'axe longitudinal (AL) du fuselage (F).

Les systèmes d'entraînement en rotation de l'ensemble aile-nacelles sont fixés au fuselage lui-même. Leur positionnement sur l'axe (A) de rotation transversal au fuselage (F) est donc libre, au contraire d'un système actionneur situé exclusivement en bout d'aile.

Dans une configuration classique avec des nacelles basculantes en bout d'aile, les points d'attache des nacelles sur les ailes sont des roulements.

D'un point de vue physique d'après la figure 6, le bilan des forces appliquées sur l'ensemble des ailes (10) et des nacelles (N1) est l'égalité entre les forces (F0) de poussée des nacelles (N1) et les forces (Fa, Fb) appliquées à la liaison entre l'aile et le fuselage. Les forces (F0) de poussée des nacelles (N1) est la moitié du poids de l'aéronef s'il y a une nacelle à chaque bout de l'aile. Da est la distance entre l'axe de poussée de la nacelle et le point d'attache extérieur le plus éloigné du fuselage sur lequel est appliquée la force Fa. Db est la distance entre l'axe de poussée de la nacelle et le point d'attache intérieur le plus proche du fuselage sur lequel est appliquée la force Fb. Mais une analyse plus précise des forces à la jonction des nacelles et de l'aile démontre que des forces plus importantes que la poussée des nacelles s'y appliquent. Cela est dû au fait que les roulements, au niveau de l'axe de rotation des nacelles, doivent compenser non seulement la force (F0) de la poussée de la nacelle, mais également le moment de force généré par la poussée de la nacelle que multiplie le bras de levier du rayon de la nacelle.

Il faut donc considérablement renforcer la structure de l'aile pour qu'elle puisse absorber cette force, ce qui conduit à une augmentation non négligeable du poids de l'ensemble de l'aéronef.

Au contraire, avec une structure continue aile-nacelles d'après la figure 7, les forces (F0) de poussée des nacelles (N1) s'appliquent directement aux points (11) d'attachement de l'aile (AB) sur le fuselage et donc égalent les forces (Fd) appliquées sur les points d'attachement. Le principe de continuité structurel est le même que sur une aile de type « cantilever » ou « voilure en porte-à-faux ». Le bilan des forces est donc grandement simplifié.

Les avantages d'une telle configuration sont nombreux.

Cela permet tout d'abord de limiter la masse de l'aéronef. L'aile étant moins lourde que dans la solution technique des nacelles basculantes en bout d'aile fixe, par conséquent c'est l'ensemble de l'aéronef qui sera moins lourd.

Lors du basculement de l'ensemble aile-nacelles, un grand moment de tangage est . généré par l'aérodynamique des nacelles. Afin d'optimiser le dimensionnement des actionneurs de rotation de l'ensemble aile-nacelles, il est bénéfique d'aligner l'axe de rotation de l'ensemble avec le point où les efforts aérodynamiques seront les moins importants. Le plus avantageux est le centre de poussée des nacelles qui correspond au centre d'application de la portance, situé environ à 30% de la corde du carénage desdites nacelles, en partant de l'avant et en se déplaçant vers l'arrière, c'est à dire la queue du fuselage. La structure continue aile-nacelles présente l'avantage de pouvoir être facilement conçue afin que son axe de rotation se situe dans l'alignement du centre de poussée des carénages, limitant ainsi la masse du système de mise en rotation. En outre, plusieurs avantages existent également dans le domaine aérodynamique.

Comme les nacelles sont fixes par rapport à l'aile, cela permet d'optimiser les bords d'attaque de l'aile et la jointure aile-nacelle, pour envoyer les tourbillons marginaux à l'extérieur de la nacelle, et non pas à l'intérieur, ce qui engendrerait une dissymétrie dans les efforts de l'hélice, et par conséquent une vibration cyclique, préjudiciable à la structure et aux passagers.

Lors du basculement des nacelles, l'angle d'attaque de l'aile va générer une portance non négligeable qui s'additionne à celle des nacelles, ce qui va permettre une réduction des vitesses de vol à angle d'inclinaison des nacelles donné.

Il convient d'ajouter que les avantages en termes de sécurité sont doubles.

Étant fixes par rapport à l'aile, les deux nacelles voient leur rotation assurée exactement dans le même temps. L'éventualité d'une dissymétrie de leur rotation, qui serait fatale au contrôle de l'aéronef, est donc définitivement écartée, améliorant significativement la sécurité du vol, et simplifiant de fait tous les systèmes chargés de contrôler le bon fonctionnement de la rotation.

L'installation d'au moins deux actionneurs de rotation de l'ensemble aile- nacelles, dont chacun aurait à lui seul les capacités de mettre en rotation l'ensemble aile-nacelles, permet d'assurer une redondance en cas de panne de l'un des deux actionneurs, ce qui est conforme aux exigences de certification et de sécurité.

Pour finir, l'ensemble aile-nacelles en position « hélicoptère » permet un accès visuel et manuel facile des systèmes de rotation, dans la perspective des visites pré-vol et/ou des entretiens périodiques.

L'invention offre ainsi la possibilité de produire en série un aéronef convertible qui répond naturellement aux exigences de conception, de fiabilité, de coût de revient, et de règles de certification aéronautiques. De manière facultative, l'invention comprend en outre au moins l'une quelconque des caractéristiques suivantes :

La configuration est mise en mouvement par un ou plusieurs systèmes de rotation. Chaque système de rotation est constitué d'un engrenage fixé sur le fuselage (F) et d'un actionneur fixé sur une partie basculante (AB) de l'aile, ou inversement. Optionnellement, les actionneurs sont électriques ou hydrauliques. De manière générale, la configuration peut être mise en rotation par tout système d'actionnement linéaire ou rotatif, y compris purement mécanique, notamment par le moyen de bras et de bielles.

La configuration permet d'abriter une boîte (BT) de transmission principale. La transmission de là puissance entre ladite boîte et les boîtes de transmission logées dans chaque nacelle se fait par des arbres (AT1 , AT2) de transmission solidaires du fuselage par des paliers (D1 , D2, D3, D4). La transmission de la puissance peut aussi se faire par des câbles électriques dans le cas où les rotors soient mouvementés par des moteurs électriques.

Les deux parties (AB, AF) de l'aile sont implantées au niveau supérieur du fuselage (F).

La partie arrière de l'aile peut être fixe (AF), n'interférant pas, dans son déplacement, avec la forme du fuselage (F) ou la vue des passagers. Elle peut être utilisée pour stocker du carburant, comme dans un avion classique, et même accueillir des volets. Cette partie arrière ou autrement appelée partie fixe (AF) pourrait également avoir la possibilité de se mouvoir de façon indépendante des la partie avant.

L'aile peut se voir pourvue de tout système de contrôle habituellement utilisés sur des avions classiques, à savoir notamment des becs d'attaques mobiles, des aérofreins sur l'extrados, ou des ailerons. Elle peut également accueillir des volets hypersustentateurs, afin d'en modifier la portance.

L'aile s'étend dans une direction sensiblement perpendiculaire au fuselage de l'aéronef, et peut, alternativement, présenter une flèche vers l'arrière ou l'avant, ou du dièdre. La configuration permet d'abriter tous moyens de contrôle de l'aéronef, notamment toutes commandes mécaniques ou électriques visant à actionner tous moyens de contrôle logés dans les nacelles.

Optionnellement, la configuration dispose de carénages de protection de tout ou partie des systèmes mécaniques, électriques ou hydrauliques qu'elle abrite.

D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs.

L'aéronef convertible selon l'invention comprend un fuselage (F) et une aile (AB, AF) qui s'étend dans une direction sensiblement transversale au fuselage (F). Au moins une partie (AB) de l'aile est basculante par rapport au fuselage selon un axe (A) de rotation perpendiculaire à l'axe longitudinal du fuselage (F).

L'aéronef comprend en outre une première nacelle (N1) comprenant un premier rotor (R1) caréné (C1) et une deuxième nacelle (N2) comprenant un deuxième rotor (R2) caréné (C2). Les deux nacelles (N1 , N2) sont solidaires de l'aile (AB) à ses deux extrémités de l'aile.

L'aéronef peut comprendre des renforts (12) permettant de renforcer la liaison entre la partie basculante (AB) de l'aile et les nacelles (N1 , N2). Un renfort (12) peut être installé au niveau de chaque liaison.

Les plans des rotors (R1 , R2) contiennent sensiblement l'axe (A) de rotation de la partie (AB) basculante de l'aile. L'axe passant par les centres des rotors est sensiblement décalé par rapport à l'axe (A) de rotation de la partie (AB) basculante de l'aile. L'intention est d'aligner au plus près l'axe passant par le centre de poussée des nacelles avec l'axe (A) de rotation de la partie (AB) basculante de l'aile. Ainsi, les plans des rotors et l'axe (A) peuvent être décalés d'une distance allant jusqu'à 30% de la corde de l'aile. Cet agencement permet de minimiser l'influence du poids des nacelles et de leur poussée sur l'aile (AB) tout en permettant une meilleure stabilité de l'aéronef lors d'un changement de mode. Chaque nacelle (N1 , N2) comporte un cône d'hélice (4, 5) solidaire du carénage (C1 , C2) par le moyen d'une traverse (T1 , T2) dont les deux extrémités sont fixées au carénage (C1 , C2), ledit cône d'hélice incorporant soit une boite de renvoi, soit un moteur électrique

Chaque nacelle peut comprend une autre traverse perpendiculaire à la première traverse (T1 , T2) formant ainsi une croix à l'intérieur du carénage (C1 , C2).

Chaque nacelle (N1 , N2) comprend dans chaque cône d'hélice (4, 5) une boîte mécanique de renvoi de la puissance ainsi que les moyens de faire varier le pas de chaque rotor (R1 , R2).

En référence aux figures 1 à 3, l'invention comprend une aile qui s'étend dans une direction sensiblement transversale au fuselage (F). L'aile (AB) est divisée en deux parties. Une première partie (AB) avant est basculante par rapport au fuselage (F) selon l'axe (A) de rotation perpendiculaire à l'axe longitudinal (AL) du fuselage (F). Une partie partie (AF) arrière est fixe et solidaire du fuselage F.

Le mécanisme d'actionnement de la partie basculante (AB) est disposé sur le dessus du fuselage (F) dans une partie fixe (AF) de l'aile solidaire du haut du fuselage (F). La partie basculante (AB) de l'aile forme une découpe en U, dont les jambes viennent s'emboiter en position vol horizontal dans la partie fixe (AF) et dont la partie centrale du U surplombe le fuselage (F) et les jambes encadrent le fuselage en position vol vertical ou transitoire.

La partie fixe (AF) de l'aile solidaire du haut du fuselage (F) a une forme en T dont les extrémités de la partie fixe formant la barre du T dépassent de part et d'autre du fuselage (F) et vers l'arrière par rapport aux carénages (C1 , C2) des nacelles (N1 , N2).

La configuration selon l'invention comprend également deux nacelles ( 1 et N2), optionnellement équipées de tous moyens permettant le contrôle de l'aéronef. Chaque nacelle (N1 , N2) est un organe de propulsion de l'aéronef et comprend un carénage interne (C1, C2), ainsi qu'au moins un rotor (R1 , R2), muni de pales et configuré pour tourner à l'intérieur de chaque carénage interne (C1 , C2). Les nacelles (N1 et N2) sont situées à l'extrémité de la partie basculante de l'aile (AB).

Comme illustré en figure 4, la partie basculante de l'aile (AB) comporte des longerons, préférentiellement deux, (L1 et L2), dont les extrémités semi circulaires (SC1 et SC2) sont solidaires des carénages (C1 et C2) des nacelles (N1 et N2), notamment par le moyen de boulons. L'ensemble forme ainsi une structure continue qui permet de limiter les points d'application des forces et de simplifier les renforts (12) structuraux nécessaires à l'absorption des forces.

L'aéronef comprend un mécanisme d'actionnement et un dispositif de contrôle et commande du dispositif d'actionnement assurant la rotation de l'ensemble comprenant la partie basculante (AB) de l'aile et les nacelles (N1 , N2) en fonction des phases de vol souhaitées parmi un vol vertical, horizontal ou transitoire.

Le mécanisme d'actionnement comprend au moins un actionneur (E1 , E2), équipé d'un pignon (P1 , P2), et une demi-roue dentée (RD1, RD2).

Selon un mode de réalisation, le ou les actionneurs (E1 et E2) sont solidaires de l'aile, tandis que les roues dentées (RD1 et RD2) sont solidaires du fuselage (F), et implantées au niveau de son maître couple, c'est-à-dire de sa section la plus large, et par conséquent la plus résistante.

Avantageusement, selon un autre mode de réalisation, le ou les actionneurs (E1 et E2) peuvent être solidaires du fuselage (F), tandis que les roues dentées (RD1 et RD2) sont solidaires de la partie basculante de l'aile (AB). Des actionneurs linéaires peuvent remplacer les pignons et roues dentées.

Plus généralement, la rotation de la partie basculante de l'aile (AB) peut être générée par tout type d'actionneur, qu'il soit électrique, hydraulique ou thermique, assorti d'une transmission par engrenages ou par des courroies. Elle peut en outre être générée par tout système manuel mécanique, notamment transmis par bras et bielles. Cela permet d'augmenter la sécurité en configurant un système de secours manuel, actionnable par le pilote en cas de défaut du système électrique ou hydraulique.

De manière caractéristique, la partie basculante de l'aile (AB) tourne sur deux roulements (RL2 et RL3), solidaires du fuselage (F).

Selon un mode de réalisation illustré en figure 3, l'aéronef comprend au moins un moteur dont le couple est transmis par une boîte principale de transmission (BT) à deux arbres de transmission (AT1 et AT2), installés dans des paliers (D1 , D2, D3, D4) solidaires du fuselage (F). La boîte de transmission (BT) est comprise dans le fuselage (F). Lesdits arbres de transmission (AT 1 et AT2) sont pourvus à leur extrémité de cardans (CC1 et CC2), permettant de transmettre le couple moteur aux rotors (R1 et R2) selon l'angle induit par les nécessités de la position de la nacelle (N1, N2). Les arbres de transmission (AT1 et AT2) traversent des roulements (RL1 et RL2).

Par exemple selon la figure 8, l'axe (A) de rotation de l'ensemble aile- nacelles est décalé par rapport à la droite (B) comprenant les points (13) de liaison entre les arbres de transmission (T) et les boîtes de renvoi de chaque rotor (R1 , R2) qui transmettent le couple moteur aux rotors fourni par les arbres de transmission. Les cardans (CC1 , CC2) permettent ainsi de transmettre le couple moteur aux rotors (R1 , R2) malgré le décalage. Lesdits cardans (CC1 , CC2) permettent également d'optimiser la position des rotors (R1 , R2) à l'intérieur des nacelles (N1 , N2).

Selon un autre mode de réalisation, un générateur électrique (B) est accouplé au moteur thermique (M) et à un système de stockage de l'électricité, et possède les moyens d'alimenter en électricité des moteurs électriques intégrés dans les cônes d'hélice (4, 5) de chaque nacelle (N1 , N2). Un système de stockage de l'électricité alimente des moteurs électriques intégrés dans les cônes d'hélice de chaque nacelle.

Le moteur (M) peut être un simple moteur thermique, un simple moteur électrique ou une combinaison de moteur thermique et de moteur électrique.

Comme illustré en figure 1, la configuration permet une première position de l'ensemble aile-nacelle comprenant la partie basculante de l'aile (AB) et les nacelles (N1 et N2), avec les rotors (R1 et R2) tournant autour d'une direction sensiblement horizontale. Cette position est dite « mode avion » dans laquelle la partie basculante de l'aile est comprise dans un plan horizontal.

Comme illustré en figure 2, la configuration permet une deuxième position de l'ensemble aile-nacelle comprenant la partie basculante de l'aile (AB) et les nacelles (N1 et N2), avec les rotors (R1 et R2) tournant autour d'une direction sensiblement verticale. Cette position est dite « mode hélicoptère » dans laquelle la partie basculante de l'aile est comprise dans un plan vertical.

De préférence, l'ensemble comprenant la partie basculante de l'aile (AB) et les nacelles (N1 et N2) est orientable sur un secteur angulaire d'environ 95° entre le mode hélicoptère et le mode avion, bien que ce secteur angulaire ne soit pas limitatif. Elles peuvent être maintenues dans toute position intermédiaire lors d'une quelconque phase de vol.

Selon un mode de réalisation, la première nacelle (N1) comprend un premier volet (V1) mobile en sortie du premier rotor (R1) caréné. La deuxième nacelle (N2) comprend également un deuxième volet (V2) mobile en sortie du deuxième rotor (R2) caréné.

Le premier volet (V1) et le deuxième volet (V2) sont montés en rotation autour d'axes parallèles à l'axe (A) de rotation de l'aile et dans le prolongement de l'axe de rotation des rotors: Les volets (V1, V2) peuvent être monoblocs ou comprendre une partie fixe et une partie mobile.

Le premier volet (V1) et le deuxième volet (V2) s'étendent au moins sur la totalité de la la largeur de la première nacelle (N1) et la deuxième nacelle (N2) respectivement.

Le premier volet (V1) et le deuxième volet (V2) sont actionnables sélectivement par un mécanisme indépendant de celui commandant la rotation de l'ensemble aile basculante nacelles, soit de manière symétrique, soit de manière dissymétrique. Ce mécanisme peut être constitué d'un ensemble de tringles articulées par rapport au fuselage et à l'intérieur de l'aile avec des renvois angulaires ou des cardans pour pouvoir venir agir sur les volets dont les axes sont décalés par rapport à l'axe de pivotement de l'aile basculante et éventuellement par rapport à l'axe de transmission de puissance, dans le cas de rotors actionnés mécaniquement. Les nacelles solidaires de la partie basculante de l'aile donnent la possibilité de choisir de façon optimale par où faire passer les tringles des volets, alors que si les nacelles étaient mobiles par rapport à l'aile, il faudrait faire passer les tringles par l'axe de rotation des nacelles qui sont déjà encombrés par la transmission du couple moteur aux rotors.

Ces volets ne sont pas destinés à contrôler le basculement de l'ensemble aile- nacelles. Les volets permettent de modifier le comportement de l'aéronef ou de contrôler et/ou compenser aérodynamiquement l'aéronef.

Selon un mode de réalisation, l'aéronef comprend un empennage muni d'au moins un stabilisateur (S1) et d'au moins une dérive (DR1 , DR2), équipés respectivement d'au moins une gouverne de profondeur et d'au moins une gouverne de direction.

Selon un mode de réalisation, l'aéronef comprend en outre un rotor caréné (1) installé en position sensiblement horizontale à une des extrémités du fuselage (F).

Selon un mode de réalisation, le rotor caréné (1) est installé en position sensiblement horizontale à l'extrémité arrière du fuselage (F) au niveau de l'empennage.

Selon un mode de réalisation, le rotor caréné (1) est installé en position horizontale à l'extrémité avant de l'aéronef. L'aéronef comprend alors deux ailes de type canard situées de part et d'autre du fuselage (F) afin d'équilibrer les forces aérodynamiques qui s'exercent sur le fuselage en vol horizontale.

L'invention offre ainsi la capacité, pour un aéronef muni de nacelles basculantes, d'emporter des charges utiles et des passagers d'une masse sensiblement équivalente à celle qu'emporteraient des hélicoptères de même puissance, et même d'une masse bien supérieure aux aéronefs à rotors ouverts basculants de même puissance.

En outre, la configuration selon l'invention offre un gain appréciable en termes de sécurité, en simplifiant et en fiabilisant le basculement de l'ensemble du système propulsif. La configuration selon l'invention représente ainsi une solution particulièrement avantageuse pour toutes les applications aériennes effectuées par tous aéronefs à décollage vertical pourvus d'une aile et de nacelles.

A titre d'exemple non limitatif, un aéronef selon l'invention présente un gain de sa masse d'environ 15 % par rapport à un aéronef à ailes fixes et nacelles basculantes en bout d'ailes de même taille et muni des mêmes systèmes propulsif et de contrôle.

En effet, les aéronefs à nacelles basculantes en bout d'aile doivent avoir des renforcements locaux de l'aile afin de compenser la force exercée sur les roulements tenant l'axe de rotation des nacelles. Cette force est causée par les poussées des nacelles mais aussi par le moment généré par la force de poussée de la nacelle qui a un bras de levier correspondant au diamètre de chaque nacelle.

Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes, et l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci-dessus.