Brevet FR2112356A1 — publié le 19720616

- 1- 2112356 L'invention, se rappox'te à une aile ou à une pale aérodynamique eï plus particulièrement a une paie d'hélicoptère, comprenant un longeron structural définissant l'arête avant de la pale et au moins un e.i.eiiiexit u.e pocne s'etendant vers 1'arrière du xongeron et coopex'suiu sv6o Gêj_ujL~GX pOu.x* ciexxiixj? j.sl secoxoiï aéx'odyxxaialque de la pale. -1 ^ ■» ^ i -*-X Clbo OOXxii'ci U.e»D i/duû lltkj iJl»âoù"uùxS \J. Xi.iliex* XC£u.O J-* û 3 • cl ) ( y"*" ? > i i ? ^ *> j -Ls-i ^ ^ J ^ y j ( -i a xqaex* palô s d1 ±10xi-• coptires de ce type de aorte que l'axe de flexion coïncide avec l'axe de changement du pas,passe à travers le centre aérodynamique et le centre de gravité de la paie et est placé au quart de la corde de la pale. Le longeron structural a une section creuse en forme de D et termine à l'arrière du quart de la corde et à l'avant de l'arête arrière de la pale pour définir la partie avant de la pale. Des éléments de poche arrière sont attachés au longeron et coopèrent avec celui-ci pour définir la section aérodynamique de la pale. Dans les constructions connus,ces poches arrière sont non-structurales (ne contribuent pas à supporter la charge) pour éviter la formation de fissures L l'arête arrière de la paie et les poches arrière doivent être balancées par l'addition de contrepoids non-structuraux prêt, de i'ax'ête avant de la pale,pré-férablement dans l'intérieur du longeron,si on veut maintenir les axes et les points dans ±a position mentionnée ci-dessus. Ces poches arrière et ces contrepoids non-structuraux augmentent la force centrifuge qui doit être supportée par la pale pendant la rotation mais n'assistent pas & la px'évention de la flexion de la p&j.e autour d'un axe transversal. Dans cette description,la flexion autour d'un axe transversal est la flexion autour d'un axe s'étendant entre l'arête avant et l'arête arrière de la pale. Dans certaines constructions d'une paie de ce type, on a trouvé que des vibrations peuvent apparaître en vol dans certaines conditions de fonctionnement. xi'oojet de la px'ésente invention est d'augmenter le rapport rigidité/poids d'une pale d'hélicoptère du type ayant un longeron structurai et des poches arrière . ouivauu la px-ésente invention,le poids de la pale est diminué en réduisant le poids de la pale à l'ax*rière du quart de la corde de la pale,ce qui fournit en plus l'avantage de l'élimination des contrepoids qui étaient nécessaires dans les pales bad original] 71 27735 - 2 - 2132356 connues près de l'arête avant. Un autre avantage de la présente invention est l'augmentation de la section libre à l'intérieur du longeron structural et ainsi on a un plus grand espace pour arranger les dispositifs de contrôle de la paie. ouivant un autre aspect de la présente invention,la rigidité de la pale est augmentée en utilisant une pocne structurale au lieu des pocnes non-structuraies connues. Suivant une autre caractéristique de 1'invention,le poids de la partie arrière du longeron structural est diminué en fabriquant la partie arrière du longeron d'une construction en sandwich au lieu de la construction massive de la partie arrière de la pale. -Selon i ' invention,la partie arrière de la pale en construction à sandwich comprend une peau extérieure,une peau intérieure et un noyau à faible densité,mais avec une stabilité et une résistance au cisaillement appropriées,p.ex. tm matériau à nids d'abeilles,une mousse en matière plastique ou du bois de balsa. Suivant une autre caractéristique de la présente invention, la paroi massive du longeron structural peut être maintenue en des endroits d'une haute concentration delà charge ou de la sollicitation,p.ex. à la racine du longeron où il est relié au moyeu du rotor et au sommet du longeron où il est sollicité par les forces centrifuges dans un rotor à diamètre variable. Un mode de réalisation de la présente invention sera maintenant décrit en référence aux dessins annexés: La figure 1 est une représentation d'une pale d'hélicoptère conventionnelle modifiée suivant la présente invention. La figure 2 est une représentation en coupe d'une pale a longueur variable. . La figure 3 est une représentation en perspective d'une pale connue. La figure 4- est une représentation en coupe d'une pale connue. La figure 5 est une représentation en coupe suivant la ligne 5-5 de la figure 2. La figure 6 est une représentation agrandie d'une partie de la figure 5« La figure 7 est une représentation en perspective d'une pale d'hélicoptère pour illustrer plus clairement la présente r bad 71 27735 - 3 - 2in 2356 invention. Dans la figure i le rotor d'nélicoputre 10 comprend plusieurs paies de rotor ou ailes tournantes 12 supportées par et, s'étendant du moyeu 14- du rotor pour tourner avec celui-ci autour de l'axe de relation 16. La paie 12 comprend un longeron structural 13 et un élément de poche 2C qui est fixé au longeron afin de former la section aérodynamique de la pale. Le longeron 13 est relié d'une façon conventionnelle au rotor 14- par le moyen de connection io 22. Une calotte 24- est placée au sommet du longeron et de la po che 20 pour fermer ces éléments d'une manière aérodynamique. La pale 12 comprend une racine 26 qui est attachée au moyeu 14- et un sommet 28 qui supporte la calotte 24-. Le longeron de la pale s'étend entre la racine 26 et le sommet 28. La pale x "> 12 a en outre une arête avant 30 et une arête arrière 32 et la corde de la pale s'étend entre l'arête avant et arrière. Le rotor 10 et la paxe 1Z peuvent être d'une construction comme décrit plus clairement dans les brevets des Atats-Unis d'Amérique Nos. 3,097,/oi; 2, (-3*^,913 et 3*32.3,597» a part de l'utilisation dans une pale conventionnelle 12 comme représentée aux* ia xigure 1,1 ' invention peut être utilisée également dans une paie 34- à longueur variable,comme représentée dans la figure 2. x-iusieurs paies k longueur variable,p. ex. les pales 34- de la figure 2 sont placées pour tourner autour 25 d'un moyeu d'hélicoptère et quand la longueur des pales est variée, comme décrit ci-après,le diamètre du rotor change. La pale 34- comprend un longeron stxaictural 18 et un élément de poche structural 20 est attaché au longeron structural pour définir avec celui-ci ia section de la pale comme représentée dans la figure 5« Un tube de torsion 36 est supporté par un moyeu de rotor p.ex. 14-, pour tourner avec celui-ci. Le tube de torsion ou la partie fixe de la paie 56 supporte le longeron 18 de la paie pour iin déplacement le long du tube de torsion,afin de changer ia lon-gueur de la pale. x)es paliers de support 4-0 et 4-2 sont prévus entre le tube de torsion 36 et le longeron 18 de la pale pour pouvoir déplacer le longeron de la pale et par conséquent la partie mobile 4-4- de la pale,qui comprend le longeron 18,1a poche 20 et la calotte 24- le long de l'axe 4-6 par rapport au longeron, 4-0 afin de changer ia longueur de ia paie.La commande de la pale 34- ®âb ôbiqinaQ 71 27735 - 4 - 21?2356 pour la variatbn de ia longueur esi; obtenue de façon conventionnelle par une tige filetée.48 qui peut être entraînée en rotation autour de l'axe 46 et qui est en engagement avec un écrou 50 de sorte que par une rotation de la tige filetée 48,1'écrou 50 est déplacé vers la droite ou vers la gauche,comme montré dans la figure 2,dépendant de la direction de rotation de la tige filetée. Des fils 52 et 54 s'étendent entre 1'écrou 5^ et la plaque 56,de sorte que quand 1'écrou 50 est déPlacé versig droite sur la tige filetée 48,1a force centrifuge déplacera la partie mobile de ia pale vers la -droite par rapport au tube de torsion 56,pour augmenter la longueur de la pale 54. Si 1'écrou 50 est déplacé vers la gauche sur la tige filetée 48,ce mouvement de 1'écrou 50 est transmis par les fils 52 et 54- à la partie mobile 44 de la pale pour déplacer cette partie vers la gauche,afin de réduire la longueur de la pale 34. Des pales à longueur variable qui sont commandées de cette manière,sont décrites dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique Nos. 2,163,482; 3,128,829 et 3,249,160. Après la description des figures 1 et 2,1a construction de la pale connue sera maintenant décrite avant la description plus détaillée de 1'invem-tion. Les figures 5 et 4 représentent une pale connue 12' qui comprend un longeron structural 18',et plusieurs poches non-structurales 20' reliées au longeron et s'étendant vers l'arrière de celui-ci pour définir la section aérodynamique de la pale 12'. Le longeron 18' a une section en D et les parois du longeron sont formées d'un métal homogène massif,p.ex. d'aluminium. Les poches arrière 20' sont formées par. plusieurs poches non-structurales attachées au longeron non-structural 18' et s'étendent vers l'arrière de celui-ci pour définir l'arête arrière 32' de la pale. Cette pale 12' connue est fabriquée de sorte que l'axe de flexion coïncide avec l'axe de changement du pas et passe à travers le centre de gravité de la pale et le centre aérodynamique de la pale et ces points et axes sont placés au quart ( ligne 60) de la corde de la pale. Le longeron 18! a une section creuse et des parois métalliques massives,p.ex. d'aluminium,et le longeron est formé préférablement au laminage et termine avec la paroi arrière 62. La disposition de la paroi arrière 62 définit la position de l'axe de flexion de la pale,. Les poches arrières 20' de construction non-structurale sont attachées à la t Bad oriGinal 71 27735 -2122356 partie arrière du iongex,on et s'étendent vers l'arrière de cela i-cj. poar compléter la section aérodynamique de la paie 12'. rar 'add-uOo-Oii aes pocxies rioii-struotux>axes d\jl au xongeron ici' , j.c cenoi-c de gravité ae ia paxe est, déplacé vers l'arrière et, ^ uLîrxilre xe puinc ou du quart de ia corue,et,afin de déplacer xe cexxure de gravité ae ia paie ae xxouveau vers l'avant,pour co-xncj-der avec xe poxnt ou,dss cuntrepoxds 04- sono ajoutes px'fcs de l'ax^ête avant, de ia paie e& soiic a gtachés d'une manière appropriée à l'intérieur de la partie avant du longeron lô'. Ces 10 poches 20' et contrepoids 64 non-structuraux augmentent la for ce centrifuge agissant, sur la pale pendant la rotation,mais ne servent pas à l'augmentation de la rigidité de la pale ou au-; renforcement de ia paie contre ia flexion dans le pian de rotation ou dans une direction normale au plan de rotation. 15 un a tx'ouvé que dans certaines constructions des pales de ce type connu et sous certaines condit uns de fonctionnement en vol,cette flexion de la pale produit des vibrations pendant le vol vers l'avant et par conséquent l'objet de la présente invention est d'augmenter le rapport x'igidi té/poids de la paie, 20 afin £e réduire ces vibrations. J'une façon plus précise,1'ob jet de l'invention est l'augmentation de la rigidité de la pale et/ou la diminution de son poids,de sorte que la force centrifuge qui favorise la flexion soit diminuée à cause de la dimi-nuation du poids. 25 Le premier pas pour réduire le poids de la pale est l'élimination des contrepoids non-structuraux 64- qui sont normalement utilisés près de l'arête avant de la pale. 1 BAD ORIGINE 71 27735 o — 21]2356 d'enlever le poids nécessaire pour balancer l'élimination des contrepoids non-structuraux 5 En éliminant les contrepoids 64- et en utilisant une construction en sandwich pour la paroi métallique massive de la 1, partie arrière 66 du longeron,nous avons réduit le poids complet de la pale 12 et nous avons probablement augmenté le rapport rigidité/poids,cependant,parce que la partie avant 68 du longeron,qui est toujours fabriquée d'un métal massif,est maintenant plus rigide que ia partie arrière 66 en construction à sandwich ... du longeron,!'axe de flexion du longeron a été déplacée vers l'avant de la ligne 60 du quart de la corde. Afin d'amener l'axe de flexion en coïncidence avec la ligne 60 du quart de la corde, une poche arrière continue 20 structurale est utilisée au liau des poches 20' non-structurales de la pale connue représentée 2p dans la figure 3> En faisant ces changements dans une pale d'hélicoptère connue suivant la figure 3,on obtient une pale du type longeron-poche avec un rapport rigidité/poids considérablement augmenté et cette pale peut résister aux vibrations créées par les moments de flexion pendant le vol vers l'avant. La pale suivant l'invention est illustrée le mieux dans les figures 5 et 6. Les mêmes références utilisées ci-avant seront maintenant employées aussi pour la description des figures 5 et 6. La -' paie 12 comprend le longeron structurai 18 et la poche arrière , > structurale 20 qui coopèrent pour définir la section aérodynamique de la pale d'une façon symétrique par rapport à la corde 70. Le longeron creux 18 enveloppe le tube dé torsion 56,qui de sa part entoure la tige filetée 48 et 1'écrou 50 représentés dans la figure 2. Le tube de torsion 56,1a tige filetée 4-8 et l'écrou I bad original cqp 71 27735 - 7 - X'epX'uoeixuOS dailb îB X-l^jUX'G tH. .ufc; (JUUfcJ U.e oOX'SXOxl jO ? iâ uigG IllSbcJb e o 1 ! fciCrOlÀ SOlxL» pX'ei ex*a ûxeiixeixU COIiCÔXHjJl j.(^U6b SU— uour de la ii^ne ou du quaro de la corde qui coïncide avec le centre de gx^avité ae ±a pale,l'axe de xiexloxx,le cencre aérody-2 xxamxqut; ctif jl. 1 axe u.e G-i.j.aix^ciiiiXïxxu \_i_u. pa^. u6 _i_onç-jex'on ig conipi'encL une pax*ijj_fc avaiiu a pxiuxeraij-i-etûtîixc une oecoxon en j.orui6 o.c a ralement à la partie avant; 66 du longeron et coopère avec celle-ci pour définir un longeron structural 16 avec une section en forme de 0. La construction en sandwich, de la partie arrière 66 du longeron comprend une peau extérieure 7o,une peau intérieure .i.^ "(à et un noyau central 60 qui s'étend entre les peaux extérieu re et intérieure et est relié d'une façon appropriée p.ex. . coxlage,à celles-ci. ije matériau du noyau 60 doit avoir une faible deusité,mais une staoilité et une résistance au cisail-20 lement appropriées pour résister aux sollicitations pendant la rotation. Nous avons trouvé qu'un matériau à nids d'aoeilies métallique,de ia mousse en «tatièx*e plastique ou du bois de balsa est approprié pour former1 le noyau ou. iréxérablement,ie revête-meiio exueneur eu xe rtjveoGiiieijL/ xxiuex'xeux* /c> sono xormes par 2y le même matériau que 1a partie avant 60 de la paie,p.ex. d'alu minium, et ce matériau sera également utilisé poux' former le noyau 80 de ia construction en sandwich,si ce noyau consiste en une structure à nids d'abeilles. Il évident qu'on peut employer des matériaux poux1 fa briquai.' les revêtements avec un module a'é-lasUioj.«e ùj.i j. L» a*à uici vwiiS* xj."zï pax*uxe wo c.u xOix^ex'Oxx,axxîi de x'o&xxocx' a,jiioueiiieixus ox*ecx3 de xa xooai/xoii ne x1 axé de xxtiXj-oii« poCij.y arrxore c_uoi.x^x,siixvj. uxx xxuyau. o2 o.' un iiiauerlau ^ niucj a'aubxj-iéb pj.acv2 en^-x'ues x*eveoemeiibs om* eu ou^Uj. pbu*~ v xx o t* o r v3 o j_" Lu. s? è-> a x uuia.nx ^ t u oOixo vOi-xcS a v bv xôur e./*. ui ^ ~ * - - t lîi îj o s v a xx kj au j-vjxxtj^cixoix _l _^Uj_ c xj. j_tcx f cow u.iia X'ci/X'oijexx ^a u xvjXi exî. pcroptOuj-ve u.e ^ -» » - - * la paxe xti &ux*auu x xn^ixu-.oix eu oeoué rcpx*esenuauxuix ^ar- ✓ - - - v . »- ' » ■ * uXUXxbiixeXx o JOapvfc DOUX* ij.j.aoui'cJx' w6X' L»a-i_ixc; o \ydrd(->uoixj ox\j_aiio nj.C GOPV ' bad origine' 71 27735 2112356 l'invention. Comme décrit ci-avant,la pale 12 comprend un longeron non-homogène 13 auquel une poche structurale 20 est attachée pour former la section aérodynamique de la pale. Le longeron 18 comprend la partie avant G3 avec des parois massives et la partie arrière ôo formée par la construction en sandwich. Comme illustré le mieux dans la figure 7,sous certaines circonstances,il est désirable de maintenir la paroi massive sur la section complète du longeron 16 dans les régions d'une charge ou sollicitation élevée. P.ex. dans la figure 7,1a racine 99 du longeron et le sommet 92 du longeron ont des parois massives sur la section complète du longeron. Il est désirable d'avoir une racine 5C avec une section complète massive parce que cette partie du longeron est soumise à de fortes sollicitations pour transféi'er les charges entre la pale et le moyeu du i-otor. Ceci est par conséquent le mode de réalisation préféré pour toutes les pales d'hélicoptères de la construction ïx longueur constance suivant la figure l,où la forme de la partie arrière du longeron est indiquée par la ligne 91,ou pour les pales à longueur variable selon la figure 2. Dans une paie du type de la figure 2,il peut être désirable d'avoir également un sommet 92 d'une complète section massive parce que des charges concentrées sont transmises k cet endroit entre les fils 52 et 54 et 1'écrou de commande 50. De la description précédente il résulte que la nouvelle pale d'hélicoptère a un rapport rigidité/poids élevé parce que le longeron creux structural est d'une construction continue et non-homogène avec une partie arrière en construction à sandwich avec une plus petite densité que la partie avant massive pour permettre l'élimination des contrepoids près de l'arête avant de la pale,et parce qu'une poche arrière structurale est utilisée au lieu des poches arrière non-structurales conventionnelles. Bien entendu diveres modifications peuvent être apportée?, sans sortir du cadre de 1'invention,au longeron qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif. ^bad original 71 27735 - 9 - ■2112356 SETEIDICAIIOIS 1. Longeron structural pour une aile tournante ou une pale d'hélicoptère,formé pour définir au moins une partie de la section aérodynamique de l'aile ou de la pale,caractérisé en ce que le longeron structural comprend une partie avant avec une 5 paroi massive s'étendant le long de la direction longitudinale de la pale et définissant le bord avant de la pale,et une partie arrière en construction en sandwich attachée à et coopérant avec la partie avant pour former le longeron,la construction en sandwich comprenant tin revêtement extérieur,un revêtement intérieur lo et un noyau léger s'étendant entre et relié au revêtement intérieur et extérieur. 2. Longeron structural selon la revendication 1,caractérisé en ce que la partie avant du longeron a une section en forme de G et est disposée de sorte que la partie courbée du 0 15 définit le bord avant de la pale et de sorte que les bras du C s'étendent vers l'arrière,et en ce que la partie arrière du longeron a une section en forme de canal avec les bras du canal reliés aux bras de la partie avant du longeron de sorte que les parties avant et arrière du longeron coopèrent pour définir le 2^ longeron structural creux d'une section en forme de D s'étendant le long de la direction longitudinale de la pale. 3. Longeron structural selon une des revendications 1 ou 2,caractérisé en ce que la partie avant du longeron est fabriquée d'un métal massif et en ce que la partie arrière du longeron con- 23 siste en une construction en sandwich en forme de canal d'une densité plus faible que celle de la partie avant du longeron. 4. Longeron structural selon une des revendications 1 à 3,caractérisé en ce que le noyau de la partie arrière du longeron est fabriqué d'une matière à nids d'abeilles. 30 5» Longeron structural selon une des revendications 1 à 3,caractérisé en ce que le noyau de la partie arrière du longeron est fabriqué par une mousse en matière plastique. 6. Longeron structural selon une des revendications 1 à 3,caractérisé en ce que le noyau de la partie arrière du lon-3; geron est fabriqué par du bois de balsa. 7, Longeron structural selon une des revendications 1 à 6,caractérisé en ce que le longeron comprend une racine d'u- bad originalt 71 27735 _ 10 _ 2112356 ne section en forme de D avec des parois mécaniques massives définissant la partie avant et la partie arrière près de la i-a-cine du longeron. 6. Longeron Sbi^uotural selon une des revendications 1 à 7,caractérisé en ce que le longeron comprend un sommet d'une section en forme de D avec des parois métalliques massives définissant 1a partie avant et la partie arrière du longeron près de son sommet. 9. Longeron structural selon l'une des revendications 1 à 3,caractérisé en ce que la partie avant du longeron et la partie arrière du longeron sont fabriquéesdu même métal. 10. Aile tournante ou pale d'hélicoptère ayant un longeron structural suivant une des revendications 1 à 9,caractérisée en ce que une poche structurale est attachée au longeron et coopère avec celui-ci pour définir la section aérodynamique de la pale. 11. Aile tournante ou pale d'hélicoptère suivant la revendication 10,caractérisée en ce que la poche est en construction en sandwich et comprend des revêtements•extérieurs espacés,définissant le bord arrière de 1a pale et un noyau léger placé entre et relié aux revêtements espacés extérieurs. 12. Aile tournante ou pale l'hélicoptère selon la revendication 11,caractérisée en ce que une bande arrière s'étend en direction longitudinale le long du bord arrière de la poche,et en ce que cette bande est placée entre les revêtements pour définir avec ceux-ci l'arête arrière de la pale. 13. Aile tournante ou pale d'hélicoptère à longueur variable comprenant une partie fixe adaptée d'être reliée à un moyeu de rotor,une partie mobile montée sur la partie fixe pour être déplacée par rapport à la partie fixe,afin de varier la longueur de l'aile ou de la pale,la partie mobile comprenant un longeron structural selon une des revendications 1 à 9 et une poche structurale reliée à l'extrémité arrière du longeron structural,et l'aile ou la pale comprenant des moyens pour déplacer la partie mobile par rapport à la partie fixe. bad original copy