Brevet FR2041762A1 — publié le 19710205

Le secteur technique de l'invention est celui de l'aviation et plus singulièrement, dans un tel secteur, l'invention comprend des dispositions d'organes de sustentation et de propulsion, notamment pour les aérodynes à voilure tournante. 5 II est connu de pourvoir tin rotor équipant un aérodyne à voilure tournante de différentes articulations permettant des mouvements des pales en traînée, en battement et en incidence. Les dispositions classiques avec articulations de battement et de traînée conduisent à des réalisations méca-10 niques compliquées, nécessitant en outre de fréquentes interventions d'entretien. On connaît également, pouç&e tels aérodynes, des rotors sustentateurs dans lesquels sont uniquement prévues des articulations de pales qui permettent d'en faire varier l'inci-15 dence et en pareil cas, des moyens élastiques ou l'élasticité même des composants permettent de suppléer à l'absence d'articulations . Par ailleurs, de tels rotors comprennent généralement un arbre de rotor proprement dit et un moyeu muni d'atta-20 ches de pales, ledit moyeu étant extérieurement pourvu de bras rapportés. Comme un tel agencement entraîne une fabrication toujours délicate, onéreuse et conduisant à des ensembles lourds, il a été envisagé d'y remédier par une construction comportant tin mât rotor monobloc constitué d'une pièce creuse unique for-25 mant à la fols arbre, moyeu et flasque, une telle pièce comportant des moyens de réunion aux pales de rotor qui offrent des articulations de battement et de traînée. Une disposition de ce genre a été décrite dans le brevet français N° 1.419.635 et dans la demande de brevet français N° FV. 157.831 déposée le 4 Juil-30 let 1968 au nom de la Demanderesse pour "Moyeu articulé pour rotor d'hélicoptère". Il a été aussi envisagé d'éliminer ces articulations dans une construction comportant un mât rotor monobloc pourvu d'une pluralité de "bras cylindriques maintenant des sup-35 ports de pales„ autorisant simplement leur variation d'incidence, mais interdisant tout mouvement en traînée et en battement. Un agencement de cette nature a été décrit dans le brevet français N° 1.542.617. L'invention concerne un agencement qui remédie aux 40 inconvénients du rotor classique dont le. moyeux-;comporte pouir BÀD original1 69 17323 2 2(m762 chaque pale une triple articulation en battement, en traînée et en incidence, en conservant les avantages du rotor rigide ne comportant qu'une articulation d'incidence, avantages résidant, en particulier, dans la simplicité de construction, la faible 5 masse et le prix de revient favorable. Un tel agencement conserve néanmoins les avantages du rotor classique totalement articulé, plus singulièrement en ce qui concerne le faible niveau vibratoire à grande vitesse et le faible niveau des contraintes en battement dans les pales et dans le moyeu, sans présenter les 10 inconvénients inhérents à ce type de rotor, à savoir : a) le billage ou "brinellage", c'est^à-dire la for-" mation d'empreintes par les éléments roulants sur les pistes des roulements chargés par la force centrifûge, roulements soumis à des mouvements oscillants* ce qui réduit la durée de vie de ces -15 organes; b) le nécessité d'équiper de tels rotors d'amortisseurs de traînée, de dispositifs de liaison inter-pales jouant le même rôle, ou les deux à la fois. L'invention comprend à eet effet tin mât moyeu mono-20 bloc creux offrant, à titre d'attaches d'organes de liaison avec les pales, des lobes doubles disposés dans des plans parallèles à l'axe de rotation du moyeu, ees lobes doubles formant des chapes en nombre correspondant à celui des pales dudit rotor. Selon une particularité de l'invention, chacune 25 desdites chapes reçoit les extrémités, conformées en axe de battement, des épaulements d'une fusée dont le oorps maintient un manchon tournant sur ladite fusée et solidarisé d'une pale. On donne de préférén«e à une telle pale une flexibilité dans son plan qui autorise les mouvements de. traînée induits en vol par le 30 battement. Un tel agencement assure aux organes travaillant dans le plan du rotor et constituant tin encastrement en traînée une grande résistance aux charges alternées dans ledit plan. En 35 * a) un tel aontage confère la possibilité de donner à des roulements à aiguilles logés dans les Joues de chapes un diamètre et une largeur maximum, compatibles avec l'assemblage des épaulements précités sur le corps de la fusée correspondante et le maximum d'écartement des deux paliers entrant dans la 40 constitution de l'articulation de battement; b) chaque fusée et ses deux épaulements forment un ensemble moxjobloe très rigide, car la zone critique de raccordement entre epaulements et corps s y trouve renforcée par possibilité de larges dimensions, de sorte que les contraintes y sont BAP ORIGINAL , - —^ 69 17323 3 2041762 ^réduites à un taux que l'on peut rendre inférieur à la limite de fatigue et l'on peut ainsi donner à la pièce une durée de vie non limitée; c) la construction des lobes peut être réalisée en 5 les rendant aussi proches que possible de l'axe du moyeu, ce qui permet de réduire la masse de ceux-ci tout en leur donnant des sections respectant un faible niveau de contraintes dans lesdits lobes, en compatibilité avec une bonne tenue à la fatigue; d) un tel rapprochement entre axe de battement et 10 axe de rotor aboutit à une diminution notable des efforts de commande dudit rotor. Outre la grande sauplesse des pales d'un tel rotor dans leur plan, pour obtenir un fonctionnement satisfaisant de l'ensemble, il convient aussi d'ajuster les fréquences naturelles 15 de vibration desdites pales de manière à réduire les contraintes dynamiques qu'elles subissent. Une autre particularité de l'invention réside dans le fait que la fusée constitue, du coté de l'articulation de battement, un point d'ancrage d'éléments, inextensibles mais sou-20 pies en torsion, de liaison avec un organe d'appui du manchon support de pale;, pour la reprise des efforts centrifuges. Par ailleurs, l'articulation de battement impose la présence d'une butée anti-cone laquelle est réalisé», selon l'invention, par coopération entre des doigts d'accrochage appa-25 raissant dans les régions internes des fusées^ de préférence à la partie supérieure du moyeu, et un anneau à action mutuelle eb réciproque sur les pales, travaillant en traction et situé dans la.même région. Un tel montage est avantageux à la fois par son prix et par sa faible masse. 30 La lubrification de «es articulations peut être assurée à la façon connue au moyen de graisses ou d'huiles, notamment en ce dernier cas à partir d'un réservoir à niveau visible et de canalisations souples appropriées. Le montage d'un tel mât moyeu sur la boîte de trans-35 mission principale de l'hélicoptère, le montage des manchons d'at tache de pales sur les fusées, la fixation des éléments souples du coté de l-'attache de pale et la commande par plateau cyclique, peuvent être identiques à ce qui se trouve décrit dans le brevet français précité N° 1.542.617, ainsi que dans la demande BAD ORIGINAL1 69 17323 4 2041762 'de certificat d'addition N° PV. 171.912 du 30 Octobre 1968 qui s'y rattache. La description qui va suivre d'un exemple d'exécution d'un tel agencement permettra, en regard des dessins annexés;, 5 de bien comprendre comment 1'invention peut être mise en pratique . La figure 1 représente, avec un arrachement, une vue en élévation d'un tel moyeu rotor dépourvu d'articulations de traînée. 10 La figure 2 montre, également av«c dea arrachements, une vue en plan correspondant à la figure 1. Dans l'exemple représenté, l'agencement «omprend un mât moyeu 1 constitué par un corps creux monobloc dont la tête renforcée 2 présente latéralement et à l'extérieur trois chapes 15 formées de paires de lobes 3. L'écartement des lobes 3 de chaque paire fait apparaître, au niveau de la partie renforcée, une configuration ayant l'aspect d'un prisme triangulaire 4 équilatéral, dont la largeur des faces correspond à peu près à l'écartement des lobes 3 de chaque paire, les faces dudit prisme étant donc aussi 20 proches que possible de l'axe de rotation de ce mât moyeu. Chaque lobe 3 est perforé d5une ouverture circulaire 5 dont l'axe est perpendiculaire à la direction de l'axe de rota-tiondu mât moyeu 1 et chaque ouverture reçoit, à coulissement dans une frette dure 6 rapportée, la jupe 8 d'un chapeau 7 . Cha-25 que fond de chapeau offre une bordure dépassante d'appui au fond d'un logement aménagé dans la face externe de chaque lobe et, grâce à une encoche dans cette bordure, les chapeaux sont immobilisés en rotation par coopération avec les têtes coniques de tocs 8arendus ainsi prisonniers, ces prisonniers arrêtant simultanément 30les chapeaux de deux lobes connexes. Ces chapeaux se trouvent serrés en traction r. 'un vers l'autre contre les extrémités d'une entretoise Greuse 9, grâbe à des boulons 10 et 11 traversant les fonds des chapeaux et arrêtés sur ces derniers par leur ;tête.et des rondelles freins 12, Contre yj les fonds des chapeaux apparaissent les bagues de roulements 13 et 14 de butée, qui encadrent les extrémités d'épaulements 15 et 16 creux, constituant un axe de battement à l'extrémité du corps 17 également creux d'une fusée passant entre les lobes 3. Sur ces extrémités d'épauleaents sont en outre montées 4q et arrêtées par emboîtement les bagues internes 18 et 19 de roule- BAD ORIGINAL 69 17323 ^ 2041?62 ments à aiguilles, ces dernières roulant sur les faces : internes ' des 'jupes "des chapeaux.. La bague intérieure du roulement 13 repose sur l'extrémité de 11épauleraent 15 et au contact de cette bague est 5 disposée une cloche d'étanchéité 20 maintenant le lubrifiant du roulement 13. La bague intérieure du roulement 14 opposé repose sur un empilage 21 de rondelles élastiques qui reposent elles-mêmes sur un épaulement intérieur d'une cloche d'étanchéité 22 10 qu'une bordure externe applique sur la tranche de 1'épaulement 16 opposé. L'un des boulôns 11 est pourvu d'un graisseur 23 permettant le remplissage de l'espace intérieur à 1'entretoise 9* cette dernière comportant des perforations sous les cloches 20 15 et 22. Bien entendu des joints d'étanchéité toriques ou à lèvres sont prévus entre cloches et entretoise, entre jupes des chapeaux et bagues externes des roulements à aiguilles, ainsi qu'entre les jupes des chapeaux elles-mêmes et les bagues inté-20 rieures desdits roulements à aiguilles, la forme torique étant réservée aux éléments relativement immobiles, celle à lèvre; aux éléments mutuellement mobiles. Le corps de fusée 17 est creux et reçoit l'organe de jonction 24 souple en torsion mais inextensible de retenue à 25 l'arrachement centrifuge du manchon 25 d'attache de la pale correspondante. A cet effet, le fond de la partie creuse de la fusée communique avec la partie ereuse des épaulements par une fente 26 laquelle est traversée par un axe 27 arrêté d'un côté par une tête et de l'autre par un écrou, cet axe recevant un oeil 30 terminal de l'attache 24 s'emboîtant dans ladite fente. Ce manchon 25, monté sur roulements à aiguilles 28 et 29 entretoisés par des douilles 30 et 31 limitant une réserve de lubrifiant entre bagues externe et interne, reçoit un bouchon 32 d'ancrage par un axe 33 à l'autre extrémité de l'attache 24, ce montage 35 étant sensiblement identique à celui qui se trouve décrit dans le brevet français N° 1.542.617 et sa demande de certificat d'addition précités. Il en est de même pour le montage du mât moyeu 1 sur la boîte de transmission principale de l'hélicoptère et pour la commande de pas des pales du rotor, assurée notamment 40 par une manivelle 34 rapportée latéralement sur le manchon 25. BAD ORIGINAL 69 17323 2041762 L'étanchéité à la lubrification pour les roulements à aiguilles 28 et 29 est assurée, à partir d'un graisseur de remplissage 35 prévu latéralement dans la paroi du manchon 25, au voisinage de son fond récepteur du bouchon 32, par un' joint 5 inférieur à la fusée portant sur une frette rapportée 36 réceptrice du bouchon 32 d'un côté et, de l'autre, par un joint 37 complexe complété par un cache-poussière 38; Il est à noter que cette lubrification assurée par des graisseurs 23 et 35 pourrait aussi être réalisée à partir d'un réservoir à niveau visi-10 ble disposé en tête du mât rotor et relié à des raccorde remplaçant lesdits graisseurs par des tubulures souples, ce réservoir et ces tubulures n'étant pas représentés. Pour assurer la limitation des mouvements battement des pales d'un tel rotor, les épaulements de-fusée com-15 portent dans leur région centrale des facette# usinées 39 et 4g formant Un dièdre. La facette inférieure 39 est complétée par une paire de salrots rapportés 41 montés articulés sur un axe 42 qui traverse le bossage 43 apparaissant en relief entre des dégagements sur le corps des épaulements, cPes sabots coopérant 20 avec une face d'appui 44 aménagée sur le fond de la chape constituée par les lobes 3 entré un bord de ladite face et un dégagement central. La faeette supérieure 40 est susceptible de coopérer directement avec une facette analogue d'appui 45 du même 25 fond de chape. Cette facette 40 est en outre terminée par un doigt 46 dont la région située du côté de la fusée co*porte un profilage 47 de retenue d'un anneau rigide 48 dont la section est celle d'un profilé à double champignon. Cet anneau 48 enserre 30 les trois doigts 46 correspondant aux trois pales du rotor décrit. Cet anneau 48 est compris entre les faces supérieures des lobes 3 et les doigts étoilé» 49 d'une plaque d'arrêt 50 d'allure triangulaire rapportée par boulonnage et emboîtement sur la tête du mât moyeu 1. 35 II est à remarquer que la fusée 17, d'une seule pièce avec s es épaulements 15 etysômporte une zone de raccordement très forte qui permet d'y réduire les contraintes à un niveau inférieur à la limite "de fatigue dans te métal, ce qui donne ainsi une durée de vie sans limite indiquée à la pièce. Les dimen- bad original 69 17323 7 2o4l762 sions relatives entre diamètre externe d'épaulements et diamètre intérieur aux ouvertures des lobes 3 permet une présentation avec introduction en biais qui autorise le montage, ce dernier étant terminé depuis l'extérieur des lobes par pose des roulements 5 et des chapeaux, avec blocage sur 1'entretoise interne 9 par les boulons 10 et 11. La disposition resserrée au maximum des axes de battement vis-à-vis de l'axe de rotation du mât moyeu permet de réduire la masse des lobes 3 tout en y respectant un faible ni-10 veau de contraintes, compatible avec une bonne tenue en fatigue de ces lobes. On diminue aussi par cette disposition les efforts de commande dans l'ensemble du rotor. Par ailleurs, le développement susceptible d'être donné aux jupes des chapeaux 7 permet de donner aux roulements 15 à aiguilles et à leurs bagues intérieures 18 et 19 le maximum de portée et également de diamètre, ce qui diminue le taux des pressions exercées. . Enfin , la butée anti-cône réalisée par anneau 48 et doigts 46 confère à ce montage libre en battement une action 20 réciproque et mutuelle des pales les unes sur les autres. Les dispositions de ces organes en tête dtf moyeu avec un anneau travaillant en traction, apportent des avantages quant à sa masse et à son prix sans astreinte à des impératifs gênants pour les encombrements. Au surplus, les contraintes résultant des mouve-25 ments en traînéejfeont limitées par la flexibilité donnée aux pales dans leur propre plan, avec détermination de leur fréquence vibratoire propre choisie de manière à réduire les contraintes dynamiques qu'elles subissent intrinsèquement. L'ensemble offre ainsi une liberté d'oscillation 30 des pales limitée au seul domaine du battement, qui évite les inconvénients apparaissant dans les rotors rigides à supports de pales encastrés, inconvénients tels que l'instabilité &u rotor pour les grandes vitesses d'avancement de 1;aérodyne -et la grande puissance de commande nécessaire aussi bien que les inconvénients 35 des rotors dans lesquels les pales sont doublement articulées en battement et en traînée, qu^oivent être équipés d'amortisseurs des mouvements de traînée et qui comportent de nombreux roulements supportant des mouvements oscillants, roulementaéhargés par la force centrifuge et susceptibles de billage ou brinellage intense. On 40 aboutit ainsi à tin ensemble plus léger et d'une construction plus économique, tout en conservant l'avantage d3un faible niveau BAD ORIGINAL' 17323 8 2041762 vibratoire à grande vitesse d'avancement de l'aérodyne, d'un faible niveau de contraintes en traînée dans les pales et dans le moyeu et à l'absence, bien entendu, de contraintes de battement dans le moyeu lui-même. Il est clair que sans sortir du cadre de l'invention, des modifications pourraient être apportées aux dispositions ci-dessus décrites à titre d'exemple. 69 17323 9 2041762 ' ' - REVENDICATIONS - 1.- Rotor d'aérodyne à voilure tournante, comportant un mât moyeu monobloc creux, caractérisé par le fait qu'il comprend des attaches d'organes de liaison avec les pales du- 5 dit rotor, constituées par des lobes doubles, disposés dans des plans parallèles à l'axe de rotation de ce rotor, ces lobes doubles formant des chapes en nombre correspondant à celui desdites pales. 2.- Rotor selon la revendication 1, caractérisé 10 par le fait que chaque paire de lobes reçoit les extrémités, conformées en axes de battement, d'épaulements d'une fusée ayant un corps sur lequel est maintenu un manchon tournant pourvu d'unqkttache de pale. 3.- Rotor selon la revendication 2, caractérisé 15 par des pales présentant dans leur plan une flexibilité qui autorise élastiquement les mouvements de traînée induits en vol par les battements. 4.- Rotor selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les extrémités des épaulements sont comprises 20 dans des roulements de butée et dans des roulements de pivotement disposés par paires dans des chapeaux rapprochés de l'extérieur dans les alésages des lobes, chapeaux eux-mêmes maintenus par blocage externe, en butée intérieure eontre les extrémités d'une entretoise traversant lesdits épaulements. 25 5«- Rotor selon la revendication 4, caractérisé par une entretoise creuse formant alimentation et réserve de lubrifiant et par des joints d'étanchéité entre chapeaux et roulements, entre roulements et épaulements ainsi qu'entre roulements et entretoise. 30 6.- Rotor selon la revendication 4, caractérisé par l'interposition de l'un des côtés des épaulements, d'un appui élastique indirect entre roulement de butée et tête d1épaulement. ■£.- Rotor selon la revendication 2, caractérisé 35 par le fait que le fond de la fusée comporte l'attache d'un organe de retenue du manchon vis-à-vis des efforts centrifuges, organe souple en torsion mais sensiblement inextensible. 8.- Rotor selon la revendication 2, caractérisé par le fait que sur la paire d'épaulements apparaissent deux BAD ORIGINAL 69 17323 10 2041762 facettes coopérant en butée avec des faces d'appui aménagées au fond de la chape formée par les lobes correspondants, coopération limitant l'amplitude du mouvement de battement. 9«- Rotor selon la revendication 8, caractérisé 5 par le-fait que sur les épaulements de fusée, apparaît un doigt supérieur coopérant avec la région intérieure d'un anneau rigide . travaillant en traction et dont l'action est réciproque et mutuelle sur l'ensemble des organes d'attache des pales, cet anneau jouant librement à la partie supérieure du moyeu 10 entre les faces supérieures des lobes et des organes rapportés de retenue, fixés en tête du moyeu.