Brevet FR2034656A1 — publié le 19701211

i 2034656 La présente invention est destinée aux mêmes fins que la demande de brevet des E.U.A. n1 640 237 du 22 mai 1967 de détecteur de pression optique éqtipant par exemple chaque pale d'un rotor et pouvant être utilisé au sol pendant que les pales sont au repos. 5 Le but de l'invention est de fournir un dispositif de sécurité par détection de la pression dans les bras de pales de rotor par les indications de transducteurs de pression qui sont transmises au poste de pilotage et actionnent des dispositifs de signalisation situés dans le champ de vison du pilote qui lui indiquent l'état défectueux du rotor. 10 Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif de détec tion de pression de longeron qui avertit le pilote en vol si l'état du rotor présente un danger, de sorte que celui-ci peut faire attettLr Hélicoptère à la première occasion. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront 15 de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en plan schématique d'une partie d'un totor à six pales équipé de transducteurs de pression de longeron «; - la figure 2 est une coupe transversale à plus grande échelle 20 suivant la ligne 2-2 de la figure 1 ; - la figure 3 est une coupe longitudinale à plus grande échelle d'un transducteur de pression préféré, suivant la ligne 3-3 de la figure 1 ; - la figure 4 est une coupe longitudinale du transformateur rotatif installé à l'extrémité inférieure de l'arbre d'entraînement du rotor ;- 25 - la figure 5 est un schéma de circuits préférés de transmissions de signaux d'alerte vers le poste de pilotage ; - la figure 6 est une coupe schématique d'une variante du transducteur de pression ; et - la figure 7.est un schéma analogue à la figure 5 d'une variante 30 de circuits de signalisation. En se référant plus particulièrement à la figure 1, on voit un rotor d'hélicoptère désigné en son entier par la référence 40 qui est pourvu de six pales 31 à 36, dont chacune comporte l'un des transducteurs de pression 21 à 26. 35 En considérant la figure 2, on voit que chacune des pales du rotor, telle que la pale 31j comprend un bras d'aile à section en D ou longeron ayant un bord d'attaque incurvé 31a et une paroi centrale verticale plane 31b.' 69 38805 2 2034656 Dans la paroi 31b est monté un transducteur de pression 21 et une soupape de retenue d'air 31c. Le longeron est étanche et est porté au moyen de la soupape 31c à une pression de deux atmosphères, par exemple, à l'aide d'un gaz qui peut, avantageusement, être l'air. 5 En considérant la figure 3, on voit que le transducteur 21 com prend un soufflet qui est, de préférence, rempli avec le même gaz et à la même pression que le longeron, de sorte que les variations de température produisent des variations identiques de pression dans ce dernier et dans le soufflet. L'une des extrémités du soufflet 21a est fixée à une enveloppe 10 cylindrique 21d qui est percée d'un certain nombre d'ouvertures 21b à travers lesquelles les fluctuations de pression du longeron sont communiquées au soufflet 21a. La lame mobile d'un interrupteur 11 est fixée à l'extrémité libre du soufflet 21a par l'intermédiaire d'un élément isolant 21c. Quand les pressions sont égales dans le soufflet et dans le longeron, 15 aucune force résultante ne s'exerce et le soufflet est dans la position représentée où l'interrupteur 11 est fermé. Lorsque des fissures de fatigue se développent dans le longeron, la pression interne de celui-ci tombe. Ainsi, une pression résultante d'environ une atmosphère va s'exercer à l'intérieur du soufflet et celui-ci va se dilater, ouvrant ainsi l'inter-20 rupteur 11. Les contacts de l'interrupteur 11 sont connectés à des conducteurs extérieurs par des traversées étanches. Le transducteur de pression de longeron peut être fixé à la paroi 31b par des vis 21e ; l'herméticité est assurée par la présence d'un joint torique 21f. En se référant aux figures 1, 4 et 5, on voit que les interrupteurs 11 à 16 des transducteurs 25 de pression de longeron 21 à 26 sont montés en série près du centre du rotor 40, à l'extrémité supérieure de l'arbre 42 de celui-ci. Les interrupteurs 11 à 16 sont ensuite reliés par deux conducteurs s'étendant à l'intérieur de l'arbre 42 vers l'enroulement 49a d'un transformateur rotatif désigné en son entier par la référence 48 et qui est installé à l'ex-30 trémité inférieure de l'arbre 42. Ce transformateur 48 comprend un rotor 49 qui est fixé à l'arbre 42 et un stator 50 qui est fixé par un montant 52 à la cellule ou châssis 46. L'extrémité inférieure de l'arbre 42 tourne dans le châssis 46 par un roulement à billes 44. L'enroulement de stator 50a est branché, en série avec une résistance 66 de 1 et une résis-35 tance 67 de 200 ohms, aux bornes d'une source électrique alternative de 115 V, 40 Hz, désignée par 60. L'enroulement de stator 50a est shunté par un condensateur 64, formant ainsi un circuit self-capacité parallèle, accordé sur la fréquence d'excitation. La tension de sortie apparaissant aux bornes de la résistance 67 est appliquée à l'entrée d'un pont de re 69 38805 3 2034656 dressement pleine onde 70. La tension de sortie du pont de redressement 70 est appliquée aux bornes d'un condensateur 72 de 25 V, dont la borne négative est à la masse. La borne positive du condensateur 72 est reliée à travers la combinaison en série d'une résistance 74 de 2 et d'une diode 5 de Zener 76 de 5 V, à la base d'un transistor n-p-n 80 dont l'émetteur est à la masse. La base du transistor 80 est reliée à la masse à travers une résistance 78 de 10 kJi . La borne négative d'une source électrique continue 62 de 28 V est à la masse, tandis que sa borne positive est reliée à travers une résistance 83 au collecteur du transistor 80. La résistance 83 10 est shuntée par un voyant lumineux vert 82. Le collecteur du transistor 80 est relié à la base d'un transistor n-p-n à charge d'émetteur 86 dont le collecteur est relié à la borne positive de la source électrique 62. L'émetteur du transistor 86 est relié à la masse à travers deux voyants lumineux rouges en parallèle 88 et 89. 15 Le fonctionnement de ce montage est le suivant : les interrup teurs 11 à 16 restent fermés tant que la pression se maintient à l'intérieur des longerons de chacune des pales du rotor. L'enroulement de rotor 49a est ainsi court-circuité de sorte que l'enroulement de stator 50a ne reçoit qu'une très faible impédance. Ainsi, pratiquement toute la tension 20 de la source électrique apparaît aux bornes des résistances de division de tension 66 et 67. La tension aux bornes de la résistance 67 est sensiblement le sixième de la tension de la source 60 et la tension de sortie redressée du pont 70 appliquée aux bornes du condensateur 72 est d'environ 25 V. Ceci représente le quintuple de la tension de seuil de la diode de 25 Zener 76. Ainsi, le transistor 80 est rendu conducteur, étant pourvu d'un courant de base d'environ 10 mA. Le voyant lumineux vert 82 s'allume puisqu'il reçoit sensiblement 28 V, tandis que les voyants rouges restent éteints, n'étant pratiquement pas alimentés. En cas de baisse de pression dans le longeron de l'une des 30 pales du rotor, l'un des interrupteurs 11 à 16 s'ouvre, décourt-circuitant ainsi l'enroulement de rotor 49a. L'impédance de résonance du circuit accordé formé de l'enroulement de stator 50a et du condensateur 64 est extrêmement élevée et peut dépasser 30 , soit 25 fois la valeur des résistances 66 et 67 en série qui est de 1,2 k Si . Ainsi, la tension de 35 sortie du pont de redressement 70 appliquée aux bornes du condensateur 72 tombe à moins de 1 volt, ce qui ne représente que le cinquième de la tension de seuil de la diode de Zener 76. En conséquence, aucun courant de base n'est fourni au transistor 80 et celui-ci devient pratiquement non conducteur. La base et l'émetteur du transistor 86 s'élèvent à un potentiel 40 élevé, éfcignant le voyant vert 82 et allumant les voyants rouges 88 et 89. 69 38805 4 2034656 Il est S noter que le dispositif de l'invention a été conçu de façon à être "fail-safe", c'est-à-dire de façon à rester sûr même en cas de panne. En effet, en cas de non-fermeture de l'un des interrupteurs 11 à 16 ou d'interruption de l'une des connexions, ou encore, en cas de panne 5 du transformateur rotatif 48 oudi pont de redressement 70, ou encore, en cas de défaillance de la source d'alimentation alternative 60, le transistor 80 devient non conducteur, de sorte que le voyant vert 82 s'éteint, tandis que les voyants rouges 88 et 89 s'allument. De plus, l'utilisation d'un transformateur rotatif assure une 10 grande fiabilité car il est entièrement abrité des radiations électromagnétiques du fait qu'il est monté à l'intérieur de l'arbre 42 et qu'il ne se produit pas de bruit, ni d'usure par friction, comme cela aurait été le cas si l'on avait utilisé des bagues collectrices et des balais. En se référant maintenant à la figure 6, on voit un autre trans-15 ducteur dans lequel l'interrupteur lia est ouvert quand les pressions sont égales dans le longeron et dans le soufflet. En cas de perte de pression dans le longeron, le soufflet se dilate, fermant ainsi l'interrupteur lia. En se référant maintenant à la figure 7, on voit un rotor à quatre pales qui est équipé de transducteurs de pression de longeron du 20 type de celui de la figure 6 et qui comporte des interrupteurs normalement ouverts lia, 11b, 11c et lld. Les quatre interrupteurs sont branchés en parallèle près du centre du rotor, à l'extrémité supérieure de l'arbre 42 de celui-ci. Les interrupteurs lia à 14a sont ensuite connectés par deux conducteurs s'étendant à l'intérieur de l'arbre 42 à l'enroulement 49a 25 d'un transformateur rotatif 48 situé à l'extrémité inférieure de l'arbre 42. L'enroulement de stator 50a est branché, en série avec une résistance 66 de 1 kJL, aux bornes d'une source électrique alternative 60.Un condenssteur dkcord 64 shunte l'enroulement de stator 50a. Une prise du stator est reliée à un enroulement de relais 79 qui actionne un inverseur unipolaire à deux posi-30 tions 81. Le contact mobile de l'inverseur 81 est à la masse. L'un des contacts de l'inverseur 81 est relié à travers un voyant lumineux 82 à la borne positive d'une batterie 62. L'autre contact de l'inverseur 81 est relié à travers deux voyants lumineux rouges en parallèle 88 et 89 à la borne positive de la batterie 62, dont la borne négative est à la masse. 35 Le fonctionnement du montage de la figure 7 est le suivant : les interrupteurs lia et 14a restent ouverts tant que la pression est normale à l'intérieur de chacun des longerons des pales du rotor. Ainsi, 69 38805 5 2034656 l'enroulement de rotor 49a est ouvert et pratiquement toute la tension de la source électrique 60 apparaît aux bornes de l'enroulement 50a„ L'enroulement de relais 79 est excité, attirant la lame mobile de l'inverseur 81 à la position représentée où le voyant vert 82 est allumé. En cas de baisse de pression dans l'un des longerons, l'un des interrupteurs lia à 14a se ferme, court-circuitant ainsi l'enroulement de rotor 49a. De ce fait, l'impédance de l'enroulement de stator 50a devient très faible et sa tension tombe pratiquement à zéro. Ainsi, l'enroulement de relais 79 est désexcité. La lame mobile de l'inverseur 81 se déplace à son autre position, éteignant le voyant vert et allumant les voyants rouges 88 et 89. Le montage de la figure 7 est conçu pour être "fail-safe" ou "fiable" en cas de coupure de l'enroulement 50a, de court-circuit de l'enroulement 49a ou 50a et de panne de l'alimentation 60, puisque l'enroulement de relais 79 est alors désactivé. Toutefois, en cas de coupure du circuit 49a ou des connexions aboutissant aux interrupteurs lia à 14a, la fiabilité cesse et, pour cette raison, on préfère le montage de la figure 5. ~ Dans chacun des dispositifs des figures 5 et 7, un interrupteur à bouton-poussoir 90 normalement fermé est monté en série avec la source électrique alternative 60. En enfonçant le bouton-poussoir 90, à 1'encontre de la force du ressort qui le rappelle, l'alimentation en courant alternatif est interrompue. De ce fait, le voyant vert s'éteint et les voyants rouges s'allument. Le pilote peut ainsi vérifier le bon fonctionnement du montage. En relâchant le bouton-poussoir 90, l'interrupteur retourne à la position normalement fermée représentée. Ceci rétablit l'alimentation en courant alternatif de sorte que les voyants rouges s'éteignent, tandis que le voyant vert se rallume. On voit donc que l'invention atteint ses objectifs. En effet, le montage de détection de pression des pales de rotor fournit au pilote une indication immédiate, visible en vol dans le poste de pilotage, d'une perte éventuelle de pression dans le longeron de l'une des pales du rotor. Ce montage est extrêmement fiable, même en cas de défaillance. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux exemples représentés et décrits, sans sortir pour autant du cadre de l'invention. 69 38805 6 2034656 REVENDICATIONS 1. Dispositif de sécurité pour aéronef ayant un poste de pilotage, caractérisé en ce qu'il comporte,en combinaison, un rotor pourvu d'un certain nombre de pales, chaque pale comportant un bras ou longeron pressurisé, des moyens comprenant un certain nombre de transducteurs pour 5 détecter la pression dans chacun des longerons, un arbre, des moyens pour monter le rotor sur l'arbre, un transformateur rotatif ayant deux enroulements, des moyens pour monter le transformateur sur l'arbre, des moyens connectant chacun des transducteurs à un premier des enroulements et des .. moyens incluant l'autre enroulement pour fournir dans le poste de pilo-ÏQ'. tage une indication d,e la baisse de la pressurisation dans l'un des longerons . 2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel chaque transducteur comprend un soufflet à l'intérieur duquel règne une pression égale à celle du longeron correspondant. 15 3. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel chaque trans ducteur comprend un contact qui est fermé quand le longeron correspondant est pressurisé, lesdits transducteurs étant branchés en série aux bornes du premier enroulement. 4. Dispositif selon la revendication 3 dans lequel les moyens d'in-20 dication comprennent une source électrique alternative, une impédance, des moyens connectant en série l'autre enroulement et ladite impédance aux bornes de la source électrique et des moyens pour détecter la tension aux bornes de 1'iupédance. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé, de plus, par un 25 condensateur shuntant l'un des enroulements et produisant un circuit résonnant parallèle accordé sur une fréquence prédéterminée. 6. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel chaque transducteur comprend un contact qui est ouvert quand le longeron correspondant est pressurisé, lesdits transducteurs étant branchés en parallèle aux bornes dudit 30 premier enroulement. 7. Dispositif selon la revendication 6 dans lequel les moyens d'indication comprennent une source électrique alternative, une impédance, des moyens connectant en série ledit autre enroulement et l'impédance de la source électrique et des moyens pour détecter la tension aux bornes de cet 3 5 enrou1ement. 69 38805 7 2034656 8. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel ledit autre enroulement présente une impédance variable, les moyens d'indication comprenant une source électrique alternative une impédance auxiliaire, des moyens connectant en série cet autre enroulement et ladite impédance auxiliaire aux bornes de ladite source électrique et des moyens pour détecter la tension aux bornes de l'une desdites impédances.