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Title:
OPTIMIZED HELICOPTER - AEROPLANE - WING- PROPELLER/ROTOR PROFILES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/206860
Kind Code:
A1
Abstract:
Translational flight is provided by a propeller or rotor. There are single propellers or rotors and contra-rotating double propellers or rotors. The first propeller or rotor evacuates the depression in front of the propeller or rotor for translation with an increased level of performance. This gain is achieved through the mere fact of having cleared at the rear of the first propeller or rotor the rear compression which acts as a plug blocking the active depression which lifts this compression. The objective is to compensate the 2nd propeller or rotor without mechanical complication or cost, using a corrected single propeller or rotor with a new profile equivalent to the two air flows. The angle of the leading edge needs to be multidirectional, with the air circulation dependent on the direction of flight and on the position of the propeller or rotor and of the relative wind; the efficiency of the lift is affected by at least a raised portion and a depression. Device designed for propellers/rotors, aeroplane wings, helicopters, hydroplane drones.

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Inventors:
BUENDIA JOSE (FR)
PICCALUGA PIERRE (CH)
GIRY FRANÇOIS (FR)
PERRICHON CLAUDE-ANNIE (FR)
PICCALUGA ELINA (CH)
MARTY FABIEN (CH)
CHARBONNEAUX MARC (FR)
Application Number:
PCT/FR2018/000019
Publication Date:
November 15, 2018
Filing Date:
February 09, 2018
Export Citation:
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Assignee:
BUENDIA JOSE (FR)
PICCALUGA PIERRE (CH)
GIRY FRANCOIS (FR)
PERRICHON CLAUDE ANNIE (FR)
PICCALUGA ELINA (CH)
MARTY FABIEN (CH)
CHARBONNEAUX MARC (FR)
International Classes:
B64C11/00; B64C11/16; B64C11/18; B64C11/20; F01D5/14; F04D29/18
Domestic Patent References:
WO2015185806A12015-12-10
WO2013107944A22013-07-25
Foreign References:
FR420897A1911-02-09
GB352507A1931-07-10
CN102530212A2012-07-04
EP2774843A12014-09-10
CN106114850A2016-11-16
FR415236A1910-09-21
CN105620727A2016-06-01
FR827152A1938-04-20
FR18241E1914-02-28
US5540406A1996-07-30
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
BUENDIA, Jose (FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1°- Ce procédé est d'optimiser le vide en avant de l'hélice et d'évacuer le plein de pression en arrière de l'hélice pour activer le vide à l'avant de l'hélice, qui est fait par 2 hélices contrarotatives, compensé par le procédé en une seule hélice, ce qui par les formes ajustées par un nouveau profil d'hélice, où l'effet de dépression avant s'optimise et se complète avec un profil arrière, apportant en premier lieu moins de bruit et autant de performances avec des vitesses de rotation plus basses, pour l'équilibre des forces de vide devant l'hélice et de dépression conjuguées de l'arrière de l'hélice corrigée par des formes, biomimétisme des ailes d'insectes, en surfaces multi-axes, 3D, pour l'activité arrière de l'hélice qui contribue à évacuer l'air, le pas est fortement augmenté, les rendements passent à plus de 25%, procédé utile pour tout aéronef et aussi adapté pour le monde nautique, dans le milieu moins élastique, 2°- Procédé suivant le revendication 1 caractérisé par le profil qui est conjointement amélioré par un profil multidirectionnel de portance de la surface supérieure de l'hélice en bosse arrondie, pour optimiser l'hélice sur plusieurs faces multidirectionnelle de portance, les flux d'air de façon continue du profil de l'hélice ou d'une aile d'avion face au sens de vol frontal ou par vent de travers les profils allongent le flux d'air de portance pour de meilleurs rendements d'au moins 20% en multi axes de positions d'air relatif.

3°- Appareil suivant la revendication 1 est une hélice à profils corrigés qui permet de diminuer les diamètres des hélices et de les rendre plus performantes, avec un bras profilé, un pas fortement augmenté, avec moins de bruit par la double activité des profils, avant et arrière, répartissant la dépression avant de l'hélice couplée avec l'évacuation de compression d'air arrière levés de l'hélice, qui agissent comme un bouchon de cette dépression corrigée par une surface plus large, la corde augmentée entre le bord d'attaque et du bord de fuite et à géométrie souple qui ajuste les compressions arrières ajustées par l'effet ressort en courbures multi-axes, ces technologies sont utiles aux pales d'hélicoptères ou autres aéronefs compensant les doubles hélices contrarotatives sans complication mécanique et coût, aussi adaptées pour le milieu eau, les hélices de bateau, navires, machines nautiques, sous-marin. 4°- Appareil suivant les 2 revendications 1 et 2 dont les profils allongés de la corde, sont réalisés par l'homme de l'art en produits semi-rigides pour assurer la souplesse du bord de fuite caractérisé par des matières composites rigides par les épaisseurs et souples sur les parties fines des bords de fuite, au moins un raidisseur intégré, moulé en acier par exemple, peut assurer les rigidités des pales.

5°- Appareil suivant les revendications 1 et 4, réalisé avec des matières solides, fibres de carbone, graphène, kevlar, les métaux comme le fer, acier ou produits composites sont idéaux par exemple de réalisation par l'homme de l'art, les bords de fuites multi-axes sont profilés comme des embases encastrées sur les profils solides, pour marier les matières rigides aux matières souples, semi-rigides afin de compléter les profils actuels, ou optimiser ceux à venir suivant les conditions de cet appareil, de l'allongement souple, ressort du bord de fuite 3D. 5 6°- Appareil suivant les revendications 1, 3 et 5 caractérisé par la pale d'hélice qui comporte une à trois sections importantes de vide différent, espacé, ou au moins un trous afin d'amortir les tensions sur la matière hélice ce qui permet un échappement de pressions de flux d'air. 7°- Appareil suivant la revendication 1 et 2 caractérisé par au moins un profil par au moins une surface bossée supérieure, assurant en mode multidirectionnel de portance du sens de

10 l'air, qui permet en continu de maintenir une adhérence dans toutes les positions de l'hélice ou de 2 ailes d'avion face au sens de vol de l'écoulement des flux d'air et aussi en diagonale du sens de vol et pour les hélicoptères d'augmenter les adhérences et rendements sur la ou les pales montantes et descendantes face au sens du vol, ce qui en assure plus de sécurité et évite la chute par manque d'adhérence/portance latérale.

15 8°-Appareil suivant les revendications 1 et 2, 7 est caractérisé par au moins une bosse et un profil creux de dépression de sustentation sur le dessus des pales d'hélicoptère, d'hélice et des ailes d'avion.

9°- Appareil suivant les revendications 1, 2, 7 caractérisé par au moins une ailette accompagnant les flux d'air d'adhérence en position extrême d'action neutre de l'hélice étant 20 alignée dans le flux d'air du sens de vol, sur sa longueur prolonge, proche de l'axe, le dessous de l'hélice à son bord de fuite allongé, par une protubérance, un appendice décalée permet un échappement, l'écoulement de l'air de la pale ou des pales de l'hélice.

10°- Appareils suivant les revendications 1, 2, 7, 8, 9 valable pour les ailes et hélices d'avion, pales d'hélicoptère et aussi les modèles réduits, les drones, les hydroglisseurs.

25 11°- Appareil suivant toutes les revendications se caractérise en ce que toutes les ailes, pales reçoivent les produits quantiques, oxyde de graphène, supraconducteurs pour plus de performances.

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Description:
PROFILS - AILES-HELICES - AVIONS - HELICOPTERES - OPTIMISES

Dans l'aviation, il est un milieu relatif qui met enjeu la pesanteur et l'espace élastique 'air'. Cette évolution du monde aéronautique détenriine les lois enjeu et les équilibres subtils.

Fig. 1 un aéronef (5) tient en l'air par la portance des forces de sustentation (6) par le profil de l'aile (7) qui crée une dépression sur l'extrados du profil. L'activité de l'aile et de l'hélice est comme un sabre qui coupe l'air et déséquilibre les forces des flux d'air au profit de la dépression (6,2) qui compense respectivement la masse de l'avion (5) et la translation (1). Dans les deux cas, l'important est le simple flux sur l'extrados. La translation du vol (1) est assurée ici par l'hélice (4). Il y a la simple hélice et les doubles hélices contrarotatives montrent bien ces effets en 2 étages. La première active le vide (2) Fig.1 pour la translation avec un taux de rendement, dit de 65%, avec les 2 hélices le gain passe à 90%. Ce gain est donné par le simple fait d'avoir dégagé à l'arrière de la première hélice la compression (3) Fig.1, par une 2 lème hélice contrarotative non représentée, objet de ce PCT qui va compenser la 2 lème hélice sans complication mécanique et coût : Avec une seule hélice corrigée, ses nouveaux profils ont l'équivalence des doubles flux des 2 hélices contrarotatives. Fig.l, c'est en prenant en compte les double flux sur 3 axes d'actions, que les équilibres entre les forces avant et arrière de l'hélice (4), les profils avant arrière seront correctement ajustés pour une gestion différente du flux arrière (3), complémentaire aux flux (2) avant de l'hélice (4). On ne parle jamais des forces simultanées de l'équilibre avant et arrière de l'hélice qui est une gestion de simple flux sur un seul plan du sabre que constitue l'hélice. L'hélice assure les forces de translation par les particules de l'air arrivant par le vide de la dépression (2) par la forme de l'hélice, particules qui s'accumulent sur la compression (3) en arrière de l'hélice. Le 2 flux, dont celui arrière est à optimiser sur une seule hélice pour un rendement équivalent à 2 hélices. Sur le vol des oiseaux, ces 2 forces sont parfaitement optimisées par les formes des ailes et leurs trajectoires en 3 D. Les avions se comportent comme des Sabres sur 1 plan de coupe, coupant l'espace. Fig.l, Les faits obligent à revoir la dynamique des forces en vol sur une vision multi-axes, tant en avant de l'hélice qu'en arrière, où là il faut évacuer la compression (3), le coussin d'air qui ne doit pas freiner, ainsi disparaître pour l'avancée de l'aéronef (5). Une hélice Fig. 1 : l'action est la dépression (2), la compression arrière (3) doit s'optimiser, disparaître à l'action des forces engagées (2) et est complémentaire sur l'arrière (3) de l'avant (2) de l'hélice. Le profil arrière doit dégager l'air, pour accentuer le vide avant, le bord de fuite souple agit comme un ressort d'ajustement de pression. Ce PCT conduit les performances par les profils optimisé adaptés afin d'obtenir moins de bruit avec des vitesses de rotations plus basses. Le juste équilibre est le couplage des forces de dépressions avant (2) et d'appuis arrière (3) par le ressort du bord de fuite ainsi optimisé, qui sont complémentaires. Le juste équilibre du pas de l'hélice est adaptable par l'effet ressort (3) du bord de fuite Fig. 3, dépend de son inclinaison et aussi de la longueur de sa corde allant du bord d'attaque vers le bord de fuite et de la gestion des tourbillons de la traînée derrière la pale de l'hélice qui doit être minime afin que la pale suivante ne soit pas dérangée par le sillage de la trainée de la précédente. Les technologies actuelles permettent de corriger les trainées, améliorées pour des valeurs de 25% au moins 30%. Ces performances naturelles constatées sur les oiseaux vont permettre d'activer de nouvelles voilures des hélices qui vont tourner moins vite, avoir un balayement de l'air plus important, très actif de part et d'autre de l'hélice, diminuant les bruitsde l'environnement et optimisant les performances. Fig.2 la partie centrale (7), proche de l'axe est vide juste un petit bras de l'hélice profilé, au moins un trou (6) de venturi, dans le profil, en basse vitesse, accentue les adhérences sans décrochement et permet d'amortir les tensions de pression et de dépression de chaque côté des pales. C'est par une voilure plus conséquente en terme de surface active et aussi le fait de permettre le juste équilibre entre les dépressions avant de l'hélice et un balayage de poussée à l'arrière plus important, avec des trainées diminuées, objets de ces corrections, que l'hélice devient très efficace. Ces forces de justes équilibres remettent en cause les formes actuelles qui sont optimisées, Fig.2 : la pale (1) est très arrondie (2), la corde est allongée coupe A- A', ce qui permet d'avoir une grande surface active et d'interface avec l'air, les formes ressemblent à celle des insectes mouches, abeilles, celles-ci s'activent en oscillations par les battements. L'hélice, appareil de ce PCT doit compenser ces fonctions, tout en étant en rotation, il faut compenser les axes multiples des trajectoires des ailes des insectes, par des formes de profil agissant en 3D, c'est du Biomimétisme, ce qui explique ces formes arrondies sur 3 axes de répartitions des forces sur les flux d'air multi-axes considérés, 3 axes d'actions de répartitions de pressions. Ce procédé est de définir Fig. 1, le vide (2) en avant de l'hélice (4) et d'évacuer le plein en arrière de l'hélice (3) pour augmenter le vide à l'avant de l'hélice, ce qui permet de conjuguer les forces par les formes ajustées Fig. 2, Fig.3, Fig. 4. La Fig. 3 est une comparaison de profils, en (2) la coupe A- A' qui détermine une grande surface (3) un profil long souple au bord de fuite, qui se plie si les contraintes sont trop fortes suivant les différentiels de vitesses et en (1) le profil conventionnel par comparaison de forme. La fig. 4 de la pale d'hélice (1 ) comporte une à trois sections importantes de vides (2), espacées sans continuités, de dimensions différentes pour répondre à des contraintes différentes de pressions, réparties sur le bord de fuite, afin de donner des libertés structurelles de souplesse de la matière (3) qui permettent d'anticiper et d'amortir les tourbillons, turbulences en cas de grandes contraintes, comme un échappement de pressions des lignes de flux d'air. Les lignes de forces de l'air sont absorbées amorties par l'effet ressort, suivent soit les profils ou s'échappent par ces grandes entailles de vide matière. Les pressions air conjointes de l'hélice et de la dépression avant, sont réparties à l'arrière par l'évacuation des surplus d'air arrière, ce qui permet de lever le bouchon de circulation air arrière. Ces technologies peuvent être adaptées aux pales d'hélicoptères ou autres aéronefs ou aussi pour les hélices de bateau qui dans le milieu de la densité de l'eau, sont adaptées aux forces plus denses, plus rigides que l'air, moins élastiques. Ces ajustements subtils suivant ce procédé, contribuent à de nettes améliorations pour les bateaux, navires, machines de loisirs nautiques, sous-marin. C'est la gestion du double flux air ou eau du concept du plein et du vide. Il est certain que des hélices en bois, métal ou composite rigide ne peuvent considérer et intégrer cette souplesse d'amortissement de ces contraintes fortes, afin d'évacuer et de jouer des turbulences de l'air. Les hélices sont réalisées suivant les normes aéronautiques de fiabilités, en matières composites solides par les épaisseurs et souples sur les parties fines des bords de fuites. Les produits fibres de carbone, kevlar, graphène, ou produits composites sont idéaux par exemples de réalisations par l'homme de l'art. Tout est dans l'art de la gestion de la pression de l'air élastique ! On peut envisager des matières solides, comme les métaux, fer acier, avec des ailerons profilés ou embases encastrées sur les profils pour le bord de fuite, pour marier les matières rigides aux matières souples, semi-rigides afin de compléter les profils actuels, ou optimiser ceux à venir suivant les conditions présentes de ce texte marquant 'l'utilité' et les conditions des hélices corrigées. Formes et matières constituent les appareils pales et hélices d'aéronefs optimisés pour les efficacités, performances aéronautiques, avec réductions d'envergures, pour avions, hélicoptères, tout engin volant dans l'espace et aussi du milieu nautique plus adapté, hélices affinées du fait du milieu aquatique qui tolère moins de différences de tensions entre l'avant et l'arrière des hélices, les deux faces contribuant solidairement aux efforts de propulsions, translation du bateau. L'élasticité de l'air permet un jeu de performances techniques qui jouent dans les forces antagonistes et en multi-axes. Les paramètres avec un pas fortement augmenté de l'hélice (2) Fig. 3 par rapport au profil (1), cache des précisions de dextérités qu'expriment les ailes d'insectes et d'oiseaux de propriétés extraordinaires, que les défis de ce procédé remplissent par ces conditions de finesse et les performances obtenues aux limites maxi par la souplesse d'exécution in fine. Ce procédé est de définir le vide en avant de l'hélice et d'évacuer le plein en arrière de l'hélice pour augmenter l'aspiration par le vide à l'avant de l'hélice, les formes ajustées de l'hélice sont corrigées par une géométrie en courbure multi-axes, sa fonction est de compléter les effets de dépressions avant de l'hélice qui doivent s'optimiser et de compléter les fonctions de l'arrière de l'hélice qui évacuent les pressions et s'appuient, optimisent aussi le coussin d'air arrière. Au moins un raidisseur Fig.2 en acier (5) intégré, dans la pale assure les rigidités des pales, il est moulé dans un produit composite, semi dur, pour marier souplesse et solidité. Par ailleurs, une hélice (1) Fig. 5 traverse l'air l'espace (2) comme une aile d'avion sur son bord d'attaque (3) qui est l'angle habituel de l'efficacité et cela pour sa fonction première de traction pour un avion ou de portance pour un hélicoptère ou autogire, ce qui en assure plus de sécurité et évite la chute par manque d'adhérence/portance latérale. L'angle d'attaque (3) du profil de l'hélice en rotation (4) est perpendiculaire au sens du vol (5) pour un avion qui a un profil du pas de l'hélice ou à pas variable. Cette dépose concerne une modification d'approche de l'angle du bord d'attaque d'une voilure d'aéronef, qui doit être multidirectionnelle du bord d'attaque, la circulation de l'air suivant le sens de vol, de la position de l'hélice et du vent relatif ou de travers, le cas est plus complexe sur les aéronefs autogires ou hélicoptères et les drones. La fig. 6 montre la position fonction de l'hélice sur un autogire, le bord d'attaque (1) est face au sens du vol (2) de la pale remontante (3) et l'autre pale est descendante (4). La Fig.7 montre une pale ou hélice en position sur l'autogire du bord d'attaque (1) dans le sens du vol (2), l'écoulement de l'air (3) est sur la longueur de l'hélice et sur les deux pales. Dans ce cas de Fig. 7 extrême, l'efficacité de portance est inexistante. Le profil de l'appareil constitué des deux pales doit avoir un profil répondant aux critères de sustentation, portance augmentée conçu par une corde plus grande sur la partie supérieure dans le sens d'écoulement longitudinal de la corde plus courte inférieure de l'hélice ou de l'aile, le rendement de portance est impacté par au moins une bosse (4) et/ou au moins un creux (6) de dépression vers le milieu de la pale. Chacune des pales est caractérisée par au moins un bossage (4) avec ou un creux modifiant le profil optimisé en portance et de la traînée qui meurt sur le bord de fuite décalé (5) de l'axe comme une nageoire qui remonte ou pas, par l'écoulement de l'air le long de la pale ou de l'hélice ou d'une aile d'avion. Le procédé est d'accompagner l'air en arrière de la pale de façon optimisée dégageant les traînées d'air. En effet l'hélice tourne et évacue l'air derrière elle. Sur l'extrémité des pales Fig. 3, le bord d'attaque frontal et latéral doit avoir un profil arrondi sur le dessus des pales tournantes afin de créer de la portance d'une part face au sens du vol, mais aussi pendant la phase descendante de la pale, quand l'air est en flux diagonal, le profil doit conserver les critères de la portance pour de la traction/portance. Le son renseigne sur les signatures de la portance qui décroche très vite, trop tôt par un bruit strident. La portance augmentée, accompagnée pendant la rotation, un bruit sourd s'entend plus longtemps, témoin de la cohérence de portance ou de traction. La portance ou la traction joue avec le vent relatif, avec un angle d'incidence par rapport au sens du vol et aussi par vent de travers par exemple. Le son devient plus profond, moins aigu par ces modifications qui justifient une portance accrue par les lignes de flux d'air qui couvrent mieux, épousent sans décrocher l'extrados, le dessus de l'hélice. Le recouvrement plus long est efficace avec moins de décrochement des flux d'air, plus d'adhérence sur 20% de la rotation qui accompagne l'hélice et donne l'efficacité attendue, mesurée par les sons plus doux, moins agressifs pour les riverains des aéroports et les usagers de l'avion. Cette double correction du profil des hélices, bosse et creux constituent des profils modulés venant accompagner, allonger le flux d'air pendant les rotations. L'homme de l'art intègre les deux nouvelles conditions constituant conjointement cet appareil. La physique des hélices considère le plan de l'axe des hélices dans le plan de vol ou approchant, cela n'est pas toujours vrai, par fort vent de travers. La physique de forme modifie les hypothèses d'analyses en mode correspondant à la réalité des turbulences où le rendement, la stabilité est requise en mode diagonale du vol de situation (2) Fig.7 l'inclinaison multi directionnelle des profils de l'hélice ou d'une aile a besoin de tous les différents sens des particules d'air ordonnées d'adhérences dans tous les cas de figures frontales et latérales de la position de l'hélice suivant les vents relatifs, augmentant les cohérences de portance de tous les flux d'air. Le procédé est d'accompagner les rotations d'au moins une hélice en gardant le plus longtemps l'accrochage des flux d'air évitant les décrochements prématurés, par un profil de pale en mode multidirectionnel de la surface supérieure bossée, Fig.7 arrondie sur plusieurs angles d'écoulement de l'air sur plusieurs angles de façon continue du profil de face au sens de vol, au profil en diagonale du sens de vol de l'hélice, par l'homme de l'art pour augmenter les effets de traction ou de portance en (7,6) derrière au moins une bosse (4). Sur une hélice à une ou plusieurs pales, ou les 2 ailes d'avion, elles ont au moins un profil corrigé par une surface bossée supérieure en mode multidirectionnel qui permet en continu de maintenir, augmenter une adhérence dans toutes les positions de l'hélice ou ailes d'avion face au vent latéral augmentant la surface porteuse de la pale (1) ou des 2 ailes d'avion, qui sont en position latérale de côté au vent (3) de la translation (2) de l'hélice ou pale d'hélicoptère. Le procédé dans le sens du vol et en diagonale du sens de vol et particulièrement pour les hélicoptères et les modèles réduits, les drones, les hydroglisseurs permet d'augmenter les sustentations sur les pales montantes et descendantes dans les positions extrêmes, où les pales sont positionnées en longueur dans l'axe du vol (2) Fig.7. Dans cette condition, l'hélice est alignée dans le flux d'air du sens de vol, au moins une ailette est constituée où finissent les écoulements des flux d'air résiduels collant par adhérence au profil adapté en diagonale de l'hélice, sur la longueur de la pale, par l'homme de l'art. L'ailette est un appendice fin, décalé, une protubérance proche de l'axe prolonge le dessous, le raccord du bord de fuite allongé de l'hélice et permet un échappement, écoulement de l'air guidé à l'arrière de l'hélice, comme un aileron, une nageoire, queue de poisson. C'est un profil d'hélice pour les ailes d'avion, drone, qui remplace les winglets. Toutes les ailes, pales reçoivent les produits peintures quantiques, oxyde de graphène, supraconducteurs pour plus de performances.