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WO2007028831A1 - Ensemble de commande de voilure tournante - Google Patents

Ensemble de commande de voilure tournante Download PDF

Info

Publication number
WO2007028831A1
WO2007028831A1 PCT/EP2006/066193 EP2006066193W WO2007028831A1 WO 2007028831 A1 WO2007028831 A1 WO 2007028831A1 EP 2006066193 W EP2006066193 W EP 2006066193W WO 2007028831 A1 WO2007028831 A1 WO 2007028831A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
rotating
assembly according
rotors
control
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/066193
Other languages
English (en)
Inventor
Hubert Forgeot
François CHEVILLARD
Vivien Volant
Original Assignee
Cnam - Conservatoire National Des Arts Et Metiers
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cnam - Conservatoire National Des Arts Et Metiers filed Critical Cnam - Conservatoire National Des Arts Et Metiers
Publication of WO2007028831A1 publication Critical patent/WO2007028831A1/fr

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/04—Helicopters
    • B64C27/08—Helicopters with two or more rotors
    • B64C27/10—Helicopters with two or more rotors arranged coaxially
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/54—Mechanisms for controlling blade adjustment or movement relative to rotor head, e.g. lag-lead movement
    • B64C27/58—Transmitting means, e.g. interrelated with initiating means or means acting on blades
    • B64C27/59—Transmitting means, e.g. interrelated with initiating means or means acting on blades mechanical
    • B64C27/605—Transmitting means, e.g. interrelated with initiating means or means acting on blades mechanical including swash plate, spider or cam mechanisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/54—Mechanisms for controlling blade adjustment or movement relative to rotor head, e.g. lag-lead movement
    • B64C27/80—Mechanisms for controlling blade adjustment or movement relative to rotor head, e.g. lag-lead movement for differential adjustment of blade pitch between two or more lifting rotors

Definitions

  • the present invention relates to rotary wing aircraft employing a plurality of counter-rotating coaxial rotors.
  • the invention relates more precisely the control devices of the rotary wings of these devices and more particularly the control devices in lace.
  • the yaw control of rotary wing aircraft is traditionally effected either by action on a single rotor or by the use of a control passing inside the rotor shaft or by free rotation of two shafts. one in the other.
  • rotor and collective pitch control systems are also known to be obtained thanks to the presence of solidary cyclic plates. connected in inclination by control joints actuated by control members such as servomotors, the inclination of the plates allowing the modification of the attack angle (pitch) of the blades of the associated rotors.
  • radio controlled miniature devices there is a particular sensitivity in terms of autonomy, noise emitted and exposure to wind, including crosswind.
  • these devices intended in particular for the observation of buildings, industrial sites or at risk comprise directional observation elements and more particularly cameras having several degrees of freedom.
  • a disadvantage of this type of observation element is the complexity of their commands often leading to the disruption of the trajectory followed by the devices.
  • a first object of the invention is to provide an alternative to known yaw controls.
  • a second object of the invention is to propose, in the context of these devices with increased sensitivity, a set of coaxial multi rotor controls having a good efficiency and a simplicity of particular embodiment, while respecting the constraints of autonomy, noise, resistance to wind they are subject.
  • Another object of the present invention is to provide a set of coaxial multi rotor controls for simplifying the controls of the directional observation elements of the devices while maintaining a high accuracy in the movement of the latter.
  • Another object of the present invention is to provide a set of coaxial multi rotor controls which improves the lift of a system and, therefore, its efficiency.
  • a rotary wing control assembly comprising at least two coaxial and counter-rotating rotors, each fixed on a rotor shaft and associated with a swashplate, each swashplate consisting of two rotating elements relative to each other.
  • each swashplate comprising one of its rotating elements rotatably connected to the associated rotor and each swashplate being further provided with means allowing its inclination relative to its associated rotor and means for transmitting its inclination under the shape of attack inclination of the blades of its associated rotor
  • the control assembly comprising means permanently imposing the same inclination of two cyclic plates, characterized in that it comprises yaw control means able to impose a translational motion to one of the rotor shafts relative to another rotor shaft of a set of two rotors to vary the torque applied to at least one of the rotors.
  • FIG. 1 represents a perspective view of a coaxial counter-rotating multirotor wing tilt control assembly according to the invention
  • FIG. 2 represents a sectional side view of a power transmission device of a coaxial counter-rotating multirotor wing tilt control assembly according to the invention
  • FIG. 3 shows a sectional side view of a yaw control device of a coaxial counter-rotating multirotor wing tilt control assembly according to the invention
  • FIG. 4 represents a schematic perspective view of a rolling and pitch control device of a coaxial counter-rotating multirotor wing tilt control assembly according to the invention
  • FIG. 5 represents a planar mono-rotary plate with coplanar rotating elements, proposed according to another variant of the invention.
  • FIG. 6 shows a block diagram of the control members of an assembly according to the invention for a radio controlled apparatus.
  • the rotary wing control assembly 300 shown in FIG. 1 consists essentially of a drive assembly of two rotors, a lower rotor 100 and an upper rotor 200, in the opposite direction of rotation, as well as two cyclic plates 110. , 210 associated respectively with each of the rotors 100 and 200.
  • the so-called cyclic plateaux cyclic trays 110 and upper 210 are superimposed on each other and surround respectively the shafts 400, 500 of the lower rotor 100 and the upper rotor 200.
  • each swashplate 110, 210 is composed of two rotating disks called upper disk 112, 212 and lower disk 116, 216, superimposed and free from rotation relative to each other as described below in connection with Figure 4.
  • the two shafts of coaxial rotors 400 and 500 along the central axis of the two rotors will respectively carry the rotor / swashplate pairs 100, 110 and 200, 210.
  • the upper shaft 500 on which the rotor / swashplate pair 200, 210 is mounted, has an outer diameter smaller than the hollow lower shaft 400, on which the rotor / swashband torque 100, 110 is mounted.
  • These shafts 400, 500 are arranged one in the other, the mounting of the upper shaft 500 in the lower shaft 400 is achieved by means of ball bearing type or self-lubricated rings.
  • Each swashplate 110, 210 is a steerable control transmission means for establishing a mechanical link between fixed control members 350 associated with the frame 360 of the aircraft and the controls of the rotor heads 100,
  • control members 350 connected to the control transmission means are control members 350 arranged integrally on a frame 340 of the frame 360 of the aerodyne 300.
  • the collective pitch control will be ensured by a common movement of the control members 350 which rise and fall along the rotor shafts 400, 500 carrying the rotor heads.
  • the commands of movement of roll, pitch and yaw are ensured by the movement of one or more organs of control 350 according to the desired inclination for the rotor heads 100, 200.
  • the cyclic pitch control and collective pitch transmission means comprise the integral cyclic plates 110, 210 connected by control actuators themselves connected to the control members. orders 350.
  • the yaw movement control transmission means comprise, in particular, the shafts 400, 500 of the rotors 100, 200 connected to control members 350 as well as the integral cyclic plates 110, 210 connected by control actuators.
  • the power transmission means 600 of the rotary wing control assembly is in the form of gear means 610 rotating the lower shaft 400 associated with the rotor. lower 100 of the control assembly 300 and therefore the upper shaft 500.
  • gear means 610 whose nature and geometry can be chosen specifically by the operator are connected, in a manner known per se, with a power source such as, for example, a single motor 380 (not shown) fixed on the building 340 which will communicate to them a motive power.
  • a power source such as, for example, a single motor 380 (not shown) fixed on the building 340 which will communicate to them a motive power.
  • gear means 610 will relay the driving power to the two shafts of the rotors 400, 500 and thus to the blades 130, 230 of the rotors 100, 200.
  • an alternator will supply the driving power of the control assembly 300.
  • gear means there may be mentioned as non-limiting examples of gear means, the use of conical gear type.
  • These conical gear means 610 are held by a pivot-type connection to the frame 340 of the aerodyne 300, axis connection defined by the central axis of the birotor.
  • the translated shaft is the lower shaft 400 associated with the lower rotor 100.
  • the translational movement of the lower shaft 400 induces a vertical movement along the central axis of the birotor via a control joint on the lower disk of the lower swashplate 110.
  • the translational movement varies the spacing between the planes of the blades 130, 230 of the rotor heads 100 and 200 and the attack incidence of the blades 230 of the upper rotor 200 negative or positive.
  • the yaw control is thus ensured by the difference in aerodynamic torque and therefore of the lift applied to each rotor 100, 200 of the assembly 300.
  • control members 350 may be used.
  • the member is in the form of a system 700 based on the crank-rod principle.
  • a referential is defined relative to the direct orthonormal coordinate system (O, X, Y, Z) associated with the frame 340, the X axis being defined by the direction of the rotor shaft 400 and the Z axis by the axis perpendicular to the plane of the figure.
  • O, X, Y, Z direct orthonormal coordinate system
  • the 700 system is a mechanism consisting of three parts:
  • crank 710 rotatable about the axis OZ relative to the frame
  • the different bodies are connected by conventional joints. There may be mentioned, for example, rotoid type joints.
  • the shaft of the lower rotor meanwhile, is fitted on the piston 720 of the system 700.
  • the rotation of the axis crank Oz provided by a driving torque causes, via the rod, a translation in the direction OX, in a rectilinear, regular and straight way of the piston 720, likewise causing a translational movement of the lower rotor shaft 400 associated therewith.
  • the yaw movement control members presented by the crank system 730 - crank 710 may be replaced by an electromechanical system to provide even greater stability in control.
  • the cyclic and collective pitch control transmission means consist of integral cyclic plates 110 and 210, connected by control joints actuated by the control members 350.
  • the control joints are preferably rods.
  • Each of the two cyclic plates 110, 210 is disposed on its respective rotational shaft 400, 500 by means of a ball joint 120, 220 allowing this plate 110, 210 to be inclined relative to the shaft 400, 500.
  • Each ball 120, 220 is a ball joint allowing longitudinal sliding along each shaft 400, 500.
  • each swashplate 100, 200 is rotatably connected to the corresponding shaft portion 400, 500, as well as the ball joint 120, 220.
  • This simultaneous rotation is used to transform an inclination of the swashplate 110, 210 into a variation of attack inclination of the rotor blades 100, 200 associated.
  • Each blade 130, 230 of a rotor 100, 200 considered is in connection with a point of the upper disk 112, 212 corresponding in such a way that the height of the swashplate 110,210 in line with the blade
  • each blade 130, 230 of each rotor has a forward extension element 133, 233 that is to say beyond its leading edge.
  • Each of these front extensions is connected with the point 113, 213 of the corresponding upper disk 112, 212, located vertically above this extension before 133, 233 of blade 130, 230 considered.
  • a raising of a plate 110, 210 upwards in the zone over which the blade 130, 230 projects leads raises the leading edge of the blade 130, 230 considered, that is to say an increase of the pitch at moment of the passage of the blade 130, 230 in this zone.
  • an offset of the set of a swashplate 110, 210 produces a lifting of the common leading edge of each of the blades 130, 230 of the rotor 100, 200 associated.
  • the cyclic pitch which thus causes the tilting of the cyclic plates 110, 210 and sets the angle of attack of the blades 130, 230 allows control in roll and pitch.
  • a cyclic pitch and a collective pitch are applied to each of the two rotors 100, 200.
  • the same steps are applied to the two rotors 100 and 200, that is to say the same inclination of the two cyclic plates 110, 210 with respect to the central axis of the birotor.
  • a tilting connection is set up between the two cyclic plates 110, 210.
  • the rotating elements are specifically the upper disc 212 of the lower swashplate 110 and the lower disc 216 of the upper swashplate 210.
  • intermediate rods 140 does not form an obstacle with respect to the rotation of the lower blades 130 in front of which these rods 140 are located, since they rotate simultaneously with the latter. Despite their rotation, these links 140 accurately transmit the inclination and the overall displacement of the lower swashplate 110 to the upper swashplate 210.
  • the intermediate links 140 are connected to each of the rotating elements concerned each time by an end ball 142 so that these rods 140 do not oppose itself by a relative rotation between these two rotating elements.
  • the upper rotating disk 212 of the swashplate 210 which by nature has the inclination of the lower disk 216 of the same plate 210, has at all times the same inclination as the upper rotary disk 112 of the lower plate 110.
  • the two cyclic plateaux 110, 210 are thus borrowed from the same inclination as well as from the same overall displacement.
  • This element consists of a compass presented in the form of an articulated arm 150 of the two-portion type interconnected by a hinge 155.
  • These two arm portions 152, 154 are inscribed in a diametral plane passing through the axis of said birotor. These two arm portions 152,154 are connected to the upper rotating disk of the lower plate and to the lower rotating disc of the upper plate by a connection which does not allow the helical inclination, although allowing a possible slight clearance corresponding to a slight folding of the arm 150.
  • the lower disk 116 of the lower plate 110 is equipped via ball joints 162, a series of rods 160 connected to the control members 350.
  • These links 160 are here three in number distributed at 120 ° around the axis of the birotor.
  • each of the links 160 makes it possible to adopt all the desired angles for the lower swashplate 110 and thus also for the upper swash plate 210, as well as to print a longitudinal displacement of the two trays. .
  • the number of links 160 actuating the lower swashplate 110 can vary mainly between 2 and 8, the number 3 being presented here preferably.
  • the number of intermediate links 140 connecting the two cyclic trays 110 and 120 is itself variable.
  • the control principle is adopted here in its simple version since it has the controls of the blades 130, 230 so that the variation of the angle of attack of the blades 130, 230 is in the same direction on each rotor 100, 200.
  • the height of a plateau point 110, 210 is communicated on an extension 133, 233 which is always located at the front of the blades that one is on the upper rotor 200 or on the lower rotor 100.
  • the pitch control is arranged in an opposite manner depending on whether it is the upper rotor or the lower rotor. This particular arrangement consists in placing the extension 133,
  • FIG. 5 Another variant, illustrated in FIG. 5, consists of using one or more cyclic plates each in the form of two elements. turners consisting of a central disc 112 ', 212' and a peripheral ring 116 ', 216' free from rotation relative to each other.
  • This system will notably control a source of power
  • actuators 41, 42 controlling the directional observation elements of the apparatus and the series of actuators 350 controlling the collective pitch and roll movement, pitch and yaw of the apparatus.
  • It comprises a radio module 1 linking the device to a ground station, and a series of sensors 15, the assembly communicating with a computer 70 which will determine the commands to be transmitted to the various actuators 350, 41, 42 and at the power source 380.
  • the computer comprises a processing module 2 of the radio module 1 which provides the interface between the instructions received by the radio controlled device and the information from the ground station.
  • These Instructions can be high level commands, point coordinates to follow, or semi-assisted steering commands.
  • the architecture of the computer is distributed type, thus limiting, for example, possible operating problems or failure. Its role is to convert the frames from the radio module into variables interpretable by the computer and vice versa to allow the transmission of data to the radio module 1 from the data / variables of the computer.
  • the computer also comprises a power source management module 3 which makes it possible to generate signals that can be interpreted by the power source 380 that rotates the shafts of the rotors 100 from instructions originating from the ground station.
  • the computer further comprises a battery management module 9 and a central intelligence module 4 which will ensure the internal decisions to the device.
  • Examples of decisions include the management of the initialization of the aircraft, the automatic landing and take-off of the aircraft, the sending of information to the ground station, or sonar management.
  • the ground station sends the GPS coordinates to the device in an absolute reference (terrestrial reference).
  • absolute coordinates must be converted to relative coordinates (device mark) so that the device can move in the right direction. This is the role of the relative coordinate calculation module 5 present in the computer 70.
  • This module will use in particular the information provided by a compass 6 and previously processed by a module 6, this information giving the angular position of the device relative to the north, that is to say the actual yaw to determine the instructions in position x, y and z relative of the device.
  • an inertial unit 13 via a processing module 7, provides the relative positions x, y, z and the actual angles in roll and pitch of the apparatus as well as accelerations.
  • This data will be sent back to the ground station via the radio module 1 to display the position of the device on the ground.
  • the presence in the control system 90 of several sensors 15 allows the device to have a certain autonomy and either to maintain its position or to decide to move by itself.
  • This system comprises different correction modules 21 to 26 ensuring the digital servocontrol of the device.
  • the sampling frequency of the servo is imposed by the raw response time of the slower mechanical elements.
  • a response time of 5% can vary from 1 to 8 seconds.
  • the modules 22, 23, 24 respectively provide a correction of the position in z, y, and x of the apparatus by receiving as input the relative positional positions in x, y, z and the variables x, y, z relative real .
  • the modules 25, 26 will respectively determine the roll and the pitch of the apparatus by comparing the roll and pitch instructions received from the respective correcting modules 23 and 24 and their actual values.
  • the set of correctors 22, 25, 26 respectively provide variables denoted a, b, c which will then be processed by a control interface 30 to generate the angles of rotation, respectively 3 actuators 31, 32, 33 that will control the device. These are differential commands.
  • the corrector module 21 corrects, meanwhile, the yaw of the device by comparing the yaw position of the ground station and the actual yaw measured by the compass 11.
  • the yaw control simplifies the control of the directional observation element 40 by releasing it with a degree of freedom to observe its target.
  • the directional observation element 40 for example a camera, is simplified and has only one degree of freedom.
  • it is defined perpendicular to the direction of movement of the apparatus and, for example, corresponds to a sweep of 180 °.
  • an alternative embodiment of the invention provides a directional observation element 40 providing a scanning parallel to the direction of movement of the device.
  • this particular servo system allows the device to move without disruption in its path.
  • An alternative embodiment of the invention also provides an additional actuator 41 connected to a sonar 10 to allow a 360 ° observation of the targeted area.
  • the devices have just been described with reference to the radio controlled control of a rotary wing aerodyne, having several coaxial rotors, but can be extended to all areas of fluid mechanics using either the orientation of flow of a fluid, for example the propulsion of submersibles and the diffusion of an air flow of an air conditioning system, or to the orientation with respect to the flows of a fluid for example, the wind-powered systems .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
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Abstract

L'invention concerne un ensemble de commande de voilure tournante (300) comprenant au moins deux rotors (100, 200) coaxiaux et contrarotatifs, fixés, chacun, sur un arbre de rotor (400,500) et associé à un plateau cyclique (110,210) , chaque plateau cyclique (110,210) consistant en deux éléments tournants (112,212,116,216) relativement l'un à l'autre, chaque plateau cyclique (110,210) comprenant l'un de ses éléments tournants (112,212,116,216) assujetti en rotation au rotor (100,200) associé et chaque plateau cyclique (110,210) étant en outre muni de moyens autorisant son inclinaison par rapport à son rotor associé ainsi que des moyens de transmission de son inclinaison sous la forme d'inclinaison d'attaque des pales (130,230) de son rotor associé, l'ensemble de commande comprenant des moyens imposant en permanence une même inclinaison de deux plateaux cycliques (110,210), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande en lacet aptes à imposer un mouvement de translation à l'un des arbres de rotor par rapport à un autre arbre de rotor d'un ensemble de deux rotors afin de faire varier le couple appliqué à au moins l'un des rotors.

Description

« Ensemble de commande de voilure tournante »
Domaine de l'invention
La présente invention concerne les appareils à voilures tournantes et faisant appel à plusieurs rotors coaxiaux contrarotatifs.
Elle trouve notamment application pour les appareils volants, les systèmes de type éolien ou sous-marin, les ventilations, etc.
L'invention concerne plus précisément les dispositifs de commandes des voilures tournantes de ces appareils et plus particulièrement les dispositifs de commandes en lacet.
Arrière plan technologique
La commande en lacet des appareils à voilure tournante s'effectue traditionnellement soit par action sur un seul rotor, soit par l'utilisation d'une commande passant à l'intérieur de l'arbre du rotor ou encore par libre rotation de deux arbres l'un dans l'autre.
Ces techniques présentent respectivement les inconvénients d'une efficacité moindre et d'une grande complexité de réalisation.
On connaît, par ailleurs, dans le domaine des hélicoptères à multirotors coaxiaux contrarotatifs, des ensembles de commandes à voilure tournante de pas collectif et de pas cyclique (commande en roulis, tangage et lacet) s'effectuant grâce à la présence de plateaux cycliques solidaires reliés en inclinaison par des articulations de commande actionnées par des organes de commandes tels que des servomoteurs, l'inclinaison des plateaux permettant la modification de l'inclinaison d'attaque (pas) des pales des rotors associés.
Par ailleurs, dans le cas, notamment, des appareils miniatures radio pilotés, on note une sensibilité toute particulière en termes d'autonomie, de bruit émis et d'exposition au vent, notamment au vent de travers. De plus, de manière conventionnelle, ces appareils destinés notamment à l'observation de bâtiments, de sites industriels ou à risques comprennent des éléments d'observation directionnels et plus particulièrement des caméras présentant plusieurs degrés de liberté. Un inconvénient de ce type d'éléments d'observation est la complexité de leurs commandes conduisant souvent à la perturbation de la trajectoire suivie par les appareils.
Par ailleurs, dans le cas d'un appareil à voilure tournante tels que les appareils radio pilotés ou encore les systèmes de type éolien, les ventilations ou les sous marins, on note que l'utilisation d'un monorotor offre une portance limitée à ces systèmes.
Un premier but de l'invention est de proposer une alternative aux commandes en lacet connues.
Un second but de l'invention est de proposer, dans le contexte de ces appareils à sensibilité accrue, un ensemble de commandes de multi rotor coaxial ayant une bonne efficacité et une simplicité de réalisation particulière, tout en respectant les contraintes d'autonomie, de bruit, de résistance au vent dont ils font l'objet.
Un autre but de la présente invention est de fournir un ensemble de commandes de multi rotor coaxial permettant une simplification des commandes des éléments d'observation directionnels des appareils tout en conservant une grande précision dans le déplacement de ces derniers.
Un autre but de la présente invention est de proposer un ensemble de commandes de multi rotor coaxial qui améliore la portance d'un système et, par conséquent, son rendement.
Il est également désirable de proposer un ensemble de commandes de multi rotor coaxial qui offre une grande maniabilité et un bon compromis entre la recherche d'une large autonomie, l'économie d'énergie et une charge utile maximale dans la réalisation et le fonctionnement d'un appareil volant.
Présentation de l'invention II est ainsi proposé un ensemble de commande de voilure tournante comprenant au moins deux rotors coaxiaux et contra rotatifs, fixés, chacun, sur un arbre de rotor et associé à un plateau cyclique, chaque plateau cyclique consistant en deux éléments tournants relativement l'un à l'autre, chaque plateau cyclique comprenant l'un de ses éléments tournants assujetti en rotation au rotor associé et chaque plateau cyclique étant en outre muni de moyens autorisant son inclinaison par rapport à son rotor associé ainsi que des moyens de transmission de son inclinaison sous la forme d'inclinaison d'attaque des pales de son rotor associé, l'ensemble de commande comprenant des moyens imposant en permanence une même inclinaison de deux plateaux cycliques, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande en lacet aptes à imposer un mouvement de translation à l'un des arbres de rotor par rapport à un autre arbre de rotor d'un ensemble de deux rotors afin de faire varier le couple appliqué à au moins l'un des rotors.
Brève description des dessins
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif et doit être lue au regard des figures annexées parmi lesquelles :
- la figure 1 représente une vue en perspective d'un ensemble de commande d'inclinaison de voilure à multirotor coaxial contrarotatif selon l'invention;
- la figure 2 représente une vue latérale en coupe d'un dispositif de transmission de puissance d'un ensemble de commande d'inclinaison de voilure à multirotor coaxial contrarotatif selon l'invention; - la figure 3 représente une vue latérale en coupe d'un dispositif de commande en lacet d'un ensemble de commande d'inclinaison de voilure à multirotor coaxial contrarotatif selon l'invention;
- la figure 4 représente une vue schématique en perspective d'un dispositif de commande en roulis et tangage d'un ensemble de commande d'inclinaison de voilure à multirotor coaxial contrarotatif selon l'invention;
- la figure 5 représente un plateau cyclique mono planaire à éléments tournants coplanaires, proposé conformément à une autre variante de l'invention ;
- la figure 6 représente un schéma fonctionnel de commande des organes de commande d'un ensemble selon l'invention pour un appareil radio piloté.
Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention
1. Ensemble de commande de voilure tournante
L'ensemble de commande de voilure tournante 300 présenté sur la figure 1 se compose essentiellement d'un ensemble d'entraînement de deux rotors, un rotor inférieur 100 et un rotor supérieur 200, à sens de rotation inverse ainsi que de deux plateaux cycliques 110, 210 associés, respectivement, à chacun des rotors 100 et 200. Les plateaux cycliques dits plateaux cycliques inférieur 110 et supérieur 210 se trouvent superposés l'un à l'autre et, entourent respectivement les arbres 400, 500 du rotor inférieur 100 et du rotor supérieur 200.
Par ailleurs, chaque plateau cyclique 110, 210 se compose de deux disques tournants dits disque supérieur 112, 212 et disque inférieur 116, 216, superposés et libres de rotation l'un par rapport à l'autre tels que décrits plus loin en relation avec la figure 4. Les deux arbres de rotors 400 et 500 coaxiaux selon l'axe central des deux rotors vont porter respectivement les couples rotor/plateau cyclique 100, 110 et 200, 210.
L'arbre supérieur 500, sur lequel est monté le couple rotor/plateau cyclique 200, 210, a un diamètre externe plus petit que l'arbre inférieur 400, creux, sur lequel est monté le couple rotor/plateau cyclique 100, 110.
Ces arbres 400, 500 sont disposés l'un dans l'autre, le montage de l'arbre supérieur 500 dans l'arbre inférieur 400 se réalisant grâce à des moyens de type roulement à billes ou bagues autolubrifiées.
Ils ont un mouvement de rotation inverse et sont reliés à des moyens de transmission de puissance 600 qui seront décrits plus loin en relation avec la figure 2.
Chaque plateau cyclique 110, 210 se présente comme un moyen de transmission de commande orientable permettant d'établir un lien mécanique entre des organes de commandes 350 fixes associés au châssis 360 de l'aérodyne et les commandes des têtes de rotors 100,
200 en rotation.
Ces organes de commande 350 reliés aux moyens de transmission de commande sont des organes de commande 350 disposés solidairement sur un bâti 340 du châssis 360 de l'aérodyne 300.
Leur disposition géométrique reste à la discrétion de l'opérateur selon les besoins de l'ensemble de commande de voilure tournante 300. Ces organes de commande 350 vont permettre de réaliser les commandes de pas collectif, de pas cyclique et de lacet de l'ensemble 300.
Ainsi, la commande de pas collectif va être assurée par un mouvement commun des organes de commande 350 qui s'élèvent et s'abaissent le long des arbres de rotors 400, 500 portant les têtes de rotors.
Les commandes de mouvement de roulis, tangage et de lacet sont elles assurées par le mouvement d'un ou plusieurs organes de commande 350 selon l'inclinaison souhaitée pour les têtes de rotors 100, 200.
Comme cela va être décrit plus loin en relation avec les figures 3 et 4, les moyens de transmission de commande de pas cyclique et de pas collectif comprennent les plateaux cycliques 110, 210 solidaires reliés par des actionneurs de commande eux-mêmes reliés aux organes de commandes 350.
Les moyens de transmission de commande de mouvement en lacet comprennent quant à eux notamment les arbres 400, 500 des rotors 100, 200 reliés à des organes de commandes 350 ainsi que les plateaux cycliques 110, 210 solidaires reliés par des actionneurs de commande.
2. Système de transmission de puissance
En s'appuyant maintenant sur les figures 1 et 2, les moyens de transmission de puissance 600 de l'ensemble de commande de voilure tournante se présentent sous la forme de moyens d'engrenage 610 entraînant en rotation l'arbre inférieur 400 associé au rotor inférieur 100 de l'ensemble de commande 300 et par conséquent l'arbre supérieur 500.
Ces moyens d'engrenage 610 dont la nature et la géométrie peut être choisie spécifiquement par l'opérateur sont en liaison, de manière connue en soi, avec une source de puissance comme, par exemple, un moteur unique 380 (non illustré) fixé sur le bâti 340 qui leur communiquera une puissance motrice.
Ces moyens d'engrenage 610 vont relayer la puissance motrice aux deux arbres des rotors 400, 500 et ainsi aux pales 130, 230 des rotors 100, 200. Dans une variante de réalisation de l'invention, on propose d'utiliser plusieurs sources de puissance, chacune d'entre elles étant utilisée pour entraîner en rotation un rotor spécifique. Ainsi, on peut citer par exemple le cas particulier d'un système de type éolien où un alternateur fournira la puissance motrice de l'ensemble de commande 300.
D'autre part, on peut citer comme exemples non limitatifs de moyens d'engrenage, l'utilisation d'engrenage de type conique.
Ces moyens d'engrenage coniques 610 sont maintenus par une liaison de type pivot sur le bâti 340 de l'aérodyne 300, liaison d'axe défini par l'axe central du birotor.
D'autre part, ils sont liés mécaniquement par une liaison de type pivot glissant avec l'arbre 400 du rotor inférieur 100, liaison d'axe défini par l'axe central du birotor.
Cette liaison permettant le coulissement de l'arbre 400 dans l'engrenage 610, le mouvement de translation de l'arbre 400 entraîné en rotation est possible.
3. Dispositif de commande de mouvement en lacet
Ainsi, pour obtenir la stabilité de l'ensemble de commande de voilure tournante 300 et, plus particulièrement réaliser la commande en lacet, on choisit de translater l'un ou l'autre des arbres de rotors 400 et 500 pour chaque couple de plateaux cyclique 110 ,210 envisagés.
Dans l'exemple, non limitatif, illustré ici, l'arbre translaté est l'arbre inférieur 400 associé au rotor inférieur 100.
Il subit un mouvement de translation suivant la direction de l'axe central du birotor 100, 200.
Lorsque les deux arbres sont en rotation, comme l'ensemble 300 ne dispose que d'une seule source de puissance, la différence de vitesse de rotation est constante entre les deux rotors 100,
200 et entre les deux plateaux cycliques 110, 210 auxquels ils sont associés.
Indépendamment des commandes de mouvement de roulis et tangage qui vont être réalisées, le mouvement de translation de l'arbre inférieur 400 induit un mouvement vertical le long de l'axe central du birotor par l'intermédiaire d'une articulation de commande sur le disque inférieur du plateau cyclique inférieur 110.
Celui-ci induit le même mouvement vertical du disque supérieur 212 du plateau cyclique supérieur 210 puisque le plateau cyclique inférieur 110 de commande des pales 130 du rotor inférieur 100 est fixe en position et en orientation par rapport au plateau cyclique supérieur 210 du rotor supérieur 200 comme cela sera décrit en relation avec la figure 4.
Le mouvement de translation fait varier l'écartement entre les plans des pales 130, 230 des têtes de rotors 100 et 200 ainsi que l'incidence d'attaque des pales 230 du rotor supérieur 200 en négatif ou en positif.
La commande de lacet est ainsi assurée par la différence de couple aérodynamique et donc de portance appliquée à chaque rotor 100, 200 de l'ensemble 300.
Pour réaliser le mouvement de translation d'un des arbres 400, 500 d'un couple de rotors 100, 200, de nombreux organes de commande 350 peuvent être utilisés.
Dans un mode de réalisation de l'invention illustré figure 3, l'organe se présente sous la forme d'un système 700 basé sur le principe bielle-manivelle.
En s'appuyant sur la figure, on définit un référentiel rapporté au repère orthonormé direct (O, X, Y, Z) associé au bâti 340, l'axe X étant défini par la direction de l'arbre de rotor 400 et l'axe Z par l'axe perpendiculaire au plan de la figure.
Le système 700 est un mécanisme se composant de trois pièces :
- Une manivelle 710 mobile en rotation autour de l'axe OZ par rapport au bâti;
- Un piston 720 mobile en translation suivant l'axe OX par rapport au bâti;
- Une bielle 730 fixe articulée en A avec la manivelle 710 et en B avec le piston 720. Les différents corps sont reliés par des joints classiques. On peut citer, par exemple, des joints de type rotoïdes.
L'arbre du rotor inférieur, quant à lui, est emmanché sur le piston 720 du système 700. La rotation de la manivelle d'axe Oz assurée par un couple moteur entraîne, par l'intermédiaire de la bielle, une translation dans la direction OX, de manière rectiligne, régulière et droite du piston 720, entraînant de même un mouvement de translation de l'arbre de rotor 400 inférieur qui lui est associé. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les organes de commande de mouvement de lacet présenté par le système bielle 730 - manivelle 710 peut être remplacé par un système électromécanique pour offrir une stabilité encore plus grande dans la commande.
4. Dispositif de commande de pas cyclique et collectif
En s'appuyant maintenant sur la figure 4, les moyens de transmission de commande de pas cyclique et collectif se composent des plateaux cycliques solidaires 110 et 210, reliés par des articulations de commande actionnées par les organes de commandes 350.
Les articulations de commande sont, de préférence, des biellettes.
Chacun des deux plateaux cycliques 110, 210 est disposé sur son arbre de rotation 400, 500 respectif par l'intermédiaire d'une rotule 120, 220 autorisant ce plateau 110, 210 à présenter une inclinaison par rapport à l'arbre 400, 500.
Chaque rotule 120, 220 est un coulisseau à rotule permettant son coulissement longitudinal le long de chaque arbre 400, 500.
Le disque supérieur 112, 212 de chaque plateau cyclique 100, 200 est lié en rotation à la portion d'arbre 400, 500 correspondante, ainsi que la rotule considérée 120, 220.
Cette rotation simultanée est utilisée pour transformer une inclinaison du plateau cyclique 110, 210 en une variation d'inclinaison d'attaque des pales du rotor 100, 200 associé. Chaque pale 130, 230 d'un rotor 100, 200 considéré est en liaison avec un point du disque supérieur 112, 212 correspondant d'une telle façon que la hauteur du plateau cyclique 110,210 à l'aplomb de la pale
130, 230 considérée commande l'inclinaison d'attaque de celle-ci à l'instant considéré.
Pour cela, chaque pale 130, 230 de chaque rotor présente un élément d'extension vers l'avant 133, 233 c'est-à-dire au delà de son bord d'attaque.
Chacune de ces extensions avant est reliée avec le point 113, 213 du disque supérieur correspondant 112, 212, situé à l'aplomb de cette extension avant 133, 233 de pale 130, 230 considérée.
Ainsi une surélévation d'un plateau 110, 210 vers le haut dans la zone surplombée par la pale 130, 230 produit une levée du bord d'attaque de la pale 130, 230 considérée c'est-à-dire une augmentation du pas au moment du passage de la pale 130, 230 dans cette zone.
On comprend également qu'un décalage de l'ensemble d'un plateau cyclique 110, 210 produit une levée du bord d'attaque commune de chacune des pales 130, 230 du rotor 100, 200 associé.
On comprend, en outre, qu'une inclinaison du disque supérieur 112,212 d'un plateau 110, 210 par rapport à l'arbre de rotation 400,
500 considéré génère un pas de type cyclique sur les pales 130, 230 c'est-à-dire une levée du bord d'attaque lorsque la pale 130, 230 se trouve au dessus de la partie surélevée du plateau 110, 210 et au contraire un abaissement du bord d'attaque lorsque la pale 130, 230 se situe au dessus de la partie abaissée du plateau 110, 210 .
Le pas cyclique qui provoque ainsi le basculement des plateaux cycliques 110, 210 et fixe l'angle d'attaque des pales 130, 230 permet la commande en roulis et tangage.
Dans l'exemple considéré ici, on applique un pas cyclique et un pas collectif à chacun des deux rotors 100, 200.
En outre, on applique les mêmes pas sur les deux rotors 100 et 200 c'est-à-dire une même inclinaison des deux plateaux cycliques 110, 210 par rapport à l'axe central du birotor. Pour produire la même inclinaison et /ou le même déplacement sur chaque rotor on met en place une liaison en inclinaison entre les deux plateaux cycliques 110, 210.
Pour réaliser une telle liaison malgré les rotations contraires des rotors, on dispose d'une série de biellettes intermédiaires 140 qui établissent chacune une liaison entre deux éléments tournants qui appartiennent à deux plateaux cycliques 110, 210 opposés.
Dans l'exemple illustré sur la figure 4, les éléments tournants sont spécifiquement le disque supérieur 212 du plateau cyclique inférieur 110 et le disque inférieur 216 du plateau cyclique supérieur 210.
Ainsi le disque inférieur 216 du plateau cyclique supérieur 210 tourne simultanément avec le disque supérieur 112 du plateau cyclique inférieur 110.
Il tourne donc dans le sens contraire du rotor supérieur 200 au niveau duquel il se trouve.
La liaison verticale matérialisée par des biellettes intermédiaires 140 ne forme pas obstacle vis à vis de la rotation des pales inférieures 130 devant lesquelles ces biellettes 140 se trouvent, puisqu'elles tournent de manière simultanée avec ces dernières. Malgré leur rotation ces biellettes 140 transmettent avec précision l'inclinaison et le déplacement d'ensemble du plateau cyclique inférieur 110 au plateau cyclique supérieur 210.
Les biellettes intermédiaires 140 sont reliées à chacun des éléments tournants concernés à chaque fois par une rotule d'extrémité 142 de sorte que ces biellettes 140 ne s'opposent pas, par elle mêmes à une rotation relative entre ces deux éléments tournants.
Le disque tournant supérieur 212 du plateau cyclique 210, qui par nature a l'inclinaison du disque inférieur 216 de ce même plateau 210 présente à tout moment la même inclinaison que le disque tournant supérieur 112 du plateau inférieur 110.
Les deux plateaux cycliques 110,210 sont donc emprunts d'une même inclinaison ainsi que d'un même déplacement d'ensemble. D'autre part, afin d'assurer une rotation identique entre le disque tournant supérieur 212 du plateau inférieur 110 et le disque inférieur
116 du plateau supérieur 210, un élément de transmission de rotation
150 interdit tout décalage en rotation et donc toute inclinaison en hélice des biellettes 140 autour de l'axe du birotor.
Cet élément est constitué d'un compas présenté sous la forme d'un bras articulé 150 du type à deux portions reliées entre elles par une charnière 155.
Ces deux portions de bras 152, 154 sont inscrites dans un plan diamétral passant par l'axe dudit birotor. ces deux portions de bras sont 152,154 sont reliés au disque supérieur tournant du plateau inférieur ainsi qu'au disque tournant inférieur du plateau supérieur par une liaison n'autorisant pas l'inclinaison en hélice, bien qu'autorisant un éventuel léger jeu correspondant à un léger pliage du bras 150. Pour générer l'inclinaison simultanée de cet ensemble, le disque inférieur 116 du plateau inférieur 110 est équipé par l'intermédiaire de rotules 162, d'une série de biellettes 160 reliés aux organes de commande 350.
Ces biellettes 160 son ici au nombre de trois réparties à 120° autour de l'axe du birotor.
Le mouvement vertical appliqué à chacune des biellettes 160 par les organes de commande 350 permet d'adopter tous les angles souhaités pour le plateau cyclique inférieur 110 et donc aussi pour le plateau cyclique supérieur 210, ainsi que d'imprimer un déplacement longitudinal des deux plateaux.
Bien entendu le nombre de biellettes 160 actionnant le plateau cyclique inférieur 110 peut varier principalement entre 2 et 8, le chiffre 3 étant présenté ici préférentiellement.
Le nombre de biellettes intermédiaires 140 reliant les deux plateaux cycliques 110 et 120 est lui-même variable.
On préconise un nombre entre 2 et 8 et de préférence 3 dont les emplacements se situent préférentiellement à 120° les uns aux autres, idéalement dans l'alignement et au dessus des biellettes de commande en inclinaison du plateau cyclique inférieur 110.
Pour la transmission des inclinaisons et décalages des plateaux
110, 210 sur les pas des pales 130, 230 concernés, on fera la remarque suivante.
Le principe de commande est adopté ici dans sa version simple puisqu'on dispose les commandes des pales 130, 230 de telle façon que la variation de l'angle d'attaque des pales 130, 230 soit dans le même sens sur chaque rotor 100, 200. Concrètement la hauteur d'un point de plateau 110, 210 est communiquée sur une extension 133, 233 qui est toujours située à l'avant des pales que l'on soit sur le rotor supérieur 200 ou sur le rotor inférieur 100.
En d'autres termes une inclinaison des plateaux cycliques 110, 210 impose un pas cyclique de même sens pour les deux rotors
100,200.
Cependant dans un mode de réalisation particulier, on dispose la commande de pas de manière opposée selon qu'il s'agisse du rotor supérieur ou du rotor inférieur. Cette disposition particulière consiste à placer l'extension 133,
233 d'une pale en avant du bord d'attaque de pale 130, 230 de l'un des deux rotors 100, 200, et en arrière du bord de fuite de pales 130, 230 pour l'autre rotor 100, 200. L'inclinaison identique des deux plateaux cycliques est alors transmise de manière inverse selon qu'il s'agisse des pales 230 de rotor supérieur 200 ou du pas des pales 130 de rotor inférieur 100.
5. Configuration des plateaux cycliques
Bien que l'invention est été décrite ici en référence à l'utilisation de deux plateaux cycliques à éléments tournants superposés, une autre variante, illustrée figure 5, consiste à utiliser un ou plusieurs plateaux cycliques se présentant chacun sous la forme de deux éléments tournants consistant en un disque central 112', 212' et un anneau périphérique 116', 216' libres de rotation l'un par rapport à l'autre.
On veille à utiliser des roulements à billes ayant un faible jeu axial et radial dans les deux plateaux cycliques 110', 210'. Les disques centraux 112', 212' des plateaux cycliques 110',
210' sont essentiellement ajourés pour un gain de masse et notamment le disque intérieur 112 du plateau inférieur.
Lorsqu'il remplace un plateau cyclique 110 à éléments tournants superposés un tel plateau monoplanaire 110' est disposé de tel façon que l'anneau périphérique 116' est relié aux commandes venues du châssis tandis que le disque central 112' est relié au disque tournant inférieur du plateau cyclique supérieur 200.
Ce dernier est alors en rotation solidaire avec le rotor inférieur 100, dans le sens contraire du rotor au niveau duquel il se trouve.
6. Système de commande
En s'appuyant maintenant sur la figure 6, on observe un système de commande 90 d'un appareil possédant des capacités d'intelligence artificielle et pouvant être radio commandé.
Ce système va notamment commander une source de puissance
380, des actionneurs 41, 42 contrôlant les éléments d'observations directionnels de l'appareil ainsi que la série d'actionneurs 350 contrôlant les commandes de pas collectif et de mouvement de roulis, tangage et lacet de l'appareil.
Il comprend un module radio 1 faisant le lien entre l'appareil et une station au sol, et une série de senseurs 15, l'ensemble communiquant avec un calculateur 70 qui va déterminer les commandes à transmettre aux différents actionneurs 350, 41, 42 et à la source de puissance 380.
Le calculateur comprend un module de traitement 2 du module radio 1 qui réalise l'interface entre les consignes reçues par l'appareil radio piloté et les informations provenant de la station sol. Ces consignes peuvent être des commandes de haut niveau, coordonnées de points à suivre, ou de commandes de pilotage semi assisté. L'architecture du calculateur est de type répartie, limitant ainsi, par exemple, des éventuels problèmes de fonctionnement ou de panne. Son rôle est de convertir les trames provenant du module radio, en variables interprétables par le calculateur et inversement de permettre la transmission des données vers le module radio 1 à partir des données/variables du calculateur.
Par ailleurs, le calculateur comprend également un module de gestion de source de puissance 3 qui permet de générer des signaux interprétables par la source de puissance 380 entraînant en rotation les arbres des rotors 100 à partir de consignes provenant de la station sol.
Le calculateur comprend, en outre, un module de gestion de batterie 9 et un module d'intelligence centrale 4 qui assurera les décisions internes à l'appareil.
On peut citer comme décisions, par exemple, la gérance de l'initialisation de l'appareil, l'atterrissage et le décollage automatique de l'appareil, l'envoi de renseignements à la station au sol, ou encore la gestion de sonars. Lorsque l'opérateur décide de déplacer l'appareil en un point précis, la station sol envoie à l'appareil les coordonnées GPS dans un repère absolu (repère terrestre). Ces coordonnées absolues doivent être converties en coordonnées relatives (repère de l'appareil) afin que l'appareil puisse se diriger dans la bonne direction. C'est le rôle du module de calcul de coordonnées relatives 5 présent dans le calculateur 70.
Ce module va utiliser notamment les informations fournies par une boussole 6 et préalablement traitées par un module 6, ces informations donnant la position angulaire de l'appareil par rapport au nord, c'est-à-dire le lacet réel pour déterminer les consignes en position x, y et z relatives de l'appareil.
Plusieurs senseurs 15 fournissent d'autres variables au calculateur 70. Ainsi, une centrale inertielle 13, par l'intermédiaire d'un module de traitement 7, fournit les positions relatives x, y, z et les angles réels en roulis et tangage de l'appareil ainsi que les accélérations.
Ces informations étant peu précises, elles ont couplées à celles d'un GPS 12 (positions absolues x, y et z), également traitées pour obtenir les positions x, y et z relatives réelles de l'appareil grâce à un filtre de Kalman 50.
Ces données seront renvoyées à la station sol via le module radio 1 pour afficher la position de l'appareil au sol. La présence dans le système de commande 90 de plusieurs senseurs 15 permet à l'appareil de présenter une certaine autonomie et soit de conserver sa position soit de décider de se déplacer par lui- même.
En effet, ces éléments participent à un système d'asservissement de l'appareil en temps réel.
Ce système comprend différents modules correcteurs 21 à 26 assurant l'asservissement numérique de l'appareil.
La fréquence d'échantillonnage de l'asservissement est imposée par le temps de réponse brut du plus lent des éléments mécaniques. On peut citer, par exemple, avec une fréquence de 20Hz (soit 50ms) un temps de réponse à 5% pouvant varier de 1 à 8 secondes.
Les modules 22, 23, 24 fourniront respectivement une correction de la position en z, y, et x de l'appareil en recevant en entrée les consignes de position en x, y, z relatifs et les variables x, y, z relatifs réels.
Les modules 25, 26 détermineront respectivement le roulis et le tangage de l'appareil en comparant les consignes en roulis et tangage reçues des modules correcteurs respectifs 23 et 24 et leurs valeurs réelles. L'ensemble des correcteurs 22, 25, 26 fournissent respectivement des variables notées a, b, c qui seront ensuite traitées par une interface de commande 30 pour générer les angles de rotation, respectivement des 3 actionneurs 31, 32, 33 qui piloteront l'appareil. Il s'agit de commandes différentielles.
Le module correcteur 21 corrige, quant à lui, le lacet de l'appareil en comparant la consigne en lacet de la station sol et le lacet réel mesuré par la boussole 11.
Il détermine l'angle en lacet d d'un quatrième organe de commande 34 qui agit en levant ou baissant l'arbre 500 du rotor supérieur 500.
Ainsi, la commande en lacet simplifie la commande de l'élément d'observation directionnel 40 en le libérant d'un degré de liberté pour observer sa cible.
L'élément d'observation directionnel 40, par exemple une caméra, est simplifié et ne présente plus qu'un degré de liberté.
Il est ainsi commandé par un actionneur 42 qui contrôle le balayage de la zone à observer.
De préférence, celui-ci est défini perpendiculairement à la direction de déplacement de l'appareil et, par exemple correspond à un balayage de 180°.
Toutefois, une variante de réalisation de l'invention propose un élément d'observation directionnel 40 offrant un balayage parallèle à la direction de déplacement de l'appareil.
D'autre part, ce système d'asservissement particulier permet à l'appareil de se déplacer sans perturbation dans sa trajectoire.
Une variante de réalisation de l'invention prévoit également, un actionneur 41 supplémentaire relié à un sonar 10 pour permettre une observation à 360° de la zone ciblée.
Les dispositifs viennent d'être décrits en référence à la commande radio pilotée d'un aérodyne à voilure tournante, disposant de plusieurs rotors coaxiaux, mais peuvent être étendus à tous les domaines de la mécanique des fluides faisant appel, soit à l'orientation des flux d'un fluide, par exemple la propulsion de submersibles et la diffusion d'un flux d'air d'un système de climatisation, soit à l'orientation par rapport aux flux d'un fluide par exemple, les systèmes de type éolien.

Claims

REVENDICATIONS
1. Ensemble de commande de voilure tournante (300) comprenant au moins deux rotors (100, 200) coaxiaux et contrarotatifs, fixés, chacun, sur un arbre de rotor (400,500) et associé à un plateau cyclique (110,210) , chaque plateau cyclique (110,210) consistant en deux éléments tournants (112,212,116,216) relativement l'un à l'autre, chaque plateau cyclique (110,210) comprenant l'un de ses éléments tournants (112,212,116,216) assujetti en rotation au rotor (100,200) associé et chaque plateau cyclique (110,210) étant en outre muni de moyens autorisant son inclinaison par rapport à son rotor associé ainsi que des moyens de transmission de son inclinaison sous la forme d'inclinaison d'attaque des pales (130,230) de son rotor associé, l'ensemble de commande comprenant des moyens imposant en permanence une même inclinaison de deux plateaux cycliques (110,210), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande en lacet aptes à imposer un mouvement de translation à l'un des arbres de rotor par rapport à un autre arbre de rotor d'un ensemble de deux rotors afin de faire varier le couple appliqué à au moins l'un des rotors.
2. Ensemble selon la revendication précédente caractérisé en ce que il comprend une seule source de puissance pour entraîner en rotation les rotors.
3. Ensemble selon la revendication 1 précédente caractérisé en ce que il comprend une source de puissance par rotor à entraîner en rotation.
4. Ensemble selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que il comprend un système de commande (90), ledit système comportant des moyens d'asservissement des moyens de commande en lacet.
5. Ensemble selon la revendication précédente caractérisé en ce que les moyens d'asservissement sont aptes à déterminer l'angle en lacet d'un organe de commande (34) agissant sur au moins un arbre de rotor (400,500), par comparaison entre deux valeurs de lacet, l'une étant une consigne externe et l'autre mesurée par au moins un senseur (11) embarqué.
6. Ensemble selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que il comprend des moyens d'observation directionnel (40) comprenant un degré de liberté.
7. Ensemble selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens de commande en lacet comprennent une manivelle (710) et un piston (720) articulés par une bielle (730).
8. Ensemble selon la revendication précédente caractérisé en ce que les moyens de commande en lacet comprennent en outre des moyens de rotation de la manivelle (710), les dits moyens étant aptes à entraîner un mouvement de translation du piston (720) et des moyens de fixation de l'arbre d'un rotor sur le piston (720) aptes à transmettre le mouvement de translation du piston (720) audit arbre de rotor.
9. Ensemble selon la revendication précédente caractérisé en ce que le mouvement de translation est un mouvement de translation suivant la direction de l'axe central des rotors (100,200).
10. Ensemble selon la revendication 1 précédente caractérisé en ce que les moyens de commande en lacet se présentent sous la forme d'un système électromécanique.
11. Ensemble selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'ensemble de commande (300) comporte, en outre, des moyens pour imposer à un élément tournant (216) qui est libre de rotation par rapport au rotor associé une rotation identique à celle dont fait l'objet un élément tournant relié au rotor du plateau cyclique opposé, les moyens étant constitués par un bras (150) relié à ses deux extrémités à chacun des deux éléments tournants (112, 216), ce bras comportant en partie courante une charnière (155) autorisant le pliage du bras.
12. Appareil volant à voilure tournante incorporant deux rotors coaxiaux et contrarotatifs caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de commande de voilure tournante conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.
13. Appareil volant de type miniature radio piloté à voilure tournante et à multirotor coaxial et contrarotatif caractérisé en ce qu'il comprend un élément de commande de voilure tournante conforme à l'une quelconque des revendications précédentes 1 à
11.
14. Système éolien incorporant deux rotors coaxiaux et contrarotatifs caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de commande de voilure tournante conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 11 précédentes.
15. Système de ventilation incorporant deux rotors coaxiaux et contrarotatifs caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de commande de voilure tournante conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 11 précédentes.
16. Système sous marin incorporant deux rotors coaxiaux et contrarotatifs caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de commande de voilure tournante conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 11 précédentes.
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