Brevet FR2228663A1 — publié le 19741206

La présente invention a pour objet un moyeu de rotor perfectionné pour giravions. L'orientation essentielle de la recherche dans le domaine des rotors des appareils à voilure tournante, et plus particulièrement des hélicoptères, est la simplification de certains organes des moyeux de ces rotors et l'élimination des roulements à billes, à aiguilles ou à galets dans les articulations, de façon à réduire les intervalles entre les révisions successives, tout en augmentant la longévité des éléments, fortement chargés par les efforts centrifuges provenant de la rotation des pales, qui assurent les mouvements nécessaires au fonctionnement du rotor. On connait, en particulier, des moyeux qui ne conservent des trois articulations classiques de battement, de travée et d'incidence, que l'articulation d'incidence, les mouvements de battement et de traînée étant autorisés par la flexibilité des pales elles-mêmes construites en fibres de verre enrobées de résine synthétique. Cependant, cette technique de rotors présente l'incon vénient d'une grande tendance pour les pales à l'instabilité lors des vols à grande vitesse de l'hélicoptère, ce qui conduit à une limitation de cette vitesse à une valeur relativement faible. Dans d'autres réalisations du même genre, on a gardé, en outre, l'articulation de battement, en supprimant seulement l'articulation de traînée mais, dans ce cas, les roulements du palier de l'articulation conservée sont chargés par la force centrifuge, ce qui conduit à leur détérioration en service par ltempreinte marquée sur les chemins de roulement par les billes ou les galets (brinellage). On connaît également des moyeux réalisés en métal ou en matière plastique armée, assurant, par la souplesse du bras retenant chaque pale, les mouvements de battement et de traînée et, dans certains cas également, les mouvements de changement d'incidence. La mise au point de tels moyeux souples est délicate. Si le moyeu est métallique, les bras doivent être à la fois résistants, flexibles et légers, ce qui impose des métaux,tels que le titane,de prix de revient élevé. Par ailleurs, ces bras sont soumis à des efforts alternés importants et il est donc difficile d'obtenir un compromis satisfaisant entre la flexibilité nécessaire au bon fonctionnement du rotor et un niveau de contraintes dynamiques suffisamment faible pour ne pas trop limiter la durée de vie. On connaît également des constructions métalliques de rotors dans lesquelles les mouvements de battement, de traînée et de variation de pas sont assurés par des articulations constituées par des paliers en élastomère déformables par distorsion. Cependant, ces paliers étant soumis, non seulement à des efforts de flexion, mais également à des efforts de traction, les fortes sollicitations qu'ils subissent sont préjudiciables à leur durée et à leur utilisation avec une masse et un volume minimaux. La présente invention concerne un rotor pour hélicoptère qui évite ces différents inconvénients de dimensionnement ou de fonctionnement et dont l'entretien en service est pratiquement nul. Le rotor selon l'invention, dont le moyeu en étoile comporte, pour chaque pale, un bras de liaison aplati dans le plan de cette étoile et flexible dans le sens perpendiculaire audit plan, est caractérisé en ce que, la pale comportant, à son extrémité intérieure, une chape dirigée vers le moyeu dont les branches enserrent le plat du bras correspondant, la liaison entre la pale et le bras est assurée, d'une part, par un corps élastique déformable, comprimé entre les extrémités des branches de chape et le bord extérieur d'une ouverture ménagée dans le moyeu à la base du bras et, d'autre part, par une coopération, coulissante et tournante, de l'extrémité du bras avec le fond de la chape. Le corps élastique déformable peut être un bloc d'élastomère enfermé dans une enveloppe inextensible mais déformable. De préférence, le corps déformable est formé d'un empilement alterné de lames rigides et de lames d'élastomère assemblées par vulcanisation. Avantageusement en outre, les lames sont en forme de portion de sphère dont le centre est tourné vers l'axe du moyeu. Le centre de cette sphère correspond alors sensiblement au ce tre fictif autour duquel la pale pivote dans son battement par flexion du bras; ce centre peut être confondu avantageusement par construction avec le centre du moyeu, c'est-à-dire le point de l'axe de ce moyeu situé au milieu de son épaisseur. Deux exemples de réalisation de l'invention sont illustrés par les figures suivantes La figure 1 représente en plan et coupe partielle un rotor tripale perfectionné selon l'invention. La figure 2 est une coupe axiale selon II-II de la figure 1. La figure 3 représente en plan et coupe partielle un rotor bipale selon la présente invention. La figure 4 est une coupe axiale selon IV-IV de la figure 3. Dans l'exemple de réalisation montré par les figures 1 et 2 et concernant un rotor à trois pales, le moyeu est essentiellement constitué par une étoile aplatie 1 réalisée en fibres de verre, enrobées de résine thermodurcie, et comportant autant de bras 2 que le rotor comporte de pales. Ces bras 2 sont de forme triangulaire et sont terminés par un embout cylindrique 3. Leur partie extérieure flexible 2a est progressivement amincie par rapport à la partie centrale, laquelle comporte des perçages 5 permettant la solidarisation, par l'intermédiaire d'une couronne de boulons 7, de l'étoile avec la partie supérieure d'un arbre vertical 6 formant mat. Dans la base de chaque bras de l'étoi- le, au plus près de la zone de fixation au mat, c'est-à-dire dans la zone épaisse de l'étoile1 est aménagée une ouverture 8 de forme rectangulaire. Chaque bras flexible 2a est logé à l'intérieur d'un manchon métallique 9 comportant une partie cylindrique échancrée du côté du moyeu pour former deux branches de chape 10 entourant le plat du bras flexible 2a. Ces branches de chape se terminent vers le moyeu par un épaulement interne 11 et une collerette externe partielle 12. La fixation du manchon 9 sur le bras flexible 2a est réalisée par l'intermédiaire d'une butée 13 formée de lames alternées de métal rigide et d'élastomère, ces lames, assemblées par vulcanisation, étant en forme de portions de sphères dont le centre est situé du côté du moyeu. Cette butée est logée dans l'ouverture 8 et elle est interposée entre les épaulements 11 du manchon 9, auxquels elle est fixée par la pièce d'appui 14 et les boulons 14a, et le bord externe de l'ouverture 8 contre lequel elle vient en appui par l'intermé- diaire de la cuvette 15 qui enserre ledit bord par ses deux bossages extérieurs 15a. L'embout cylindrique 3 du bras flexible 2a est engagé dans un alésage ménagé à l'intérieur de l'extrémité du manchon 9 par l'intermédiaire d'une bague 16 pouvant coulisser dans une rotule 17, de préférence autolubrifiée, dont la couronne extérieure 17a est emboîtée à l'intérieur dudit alésage. Ce manchon se termine vers l'extérieur par une chape permettant de fixer la pale 18 par l'intermédiaire d'un axe 19 traversant la bague antifriction 20 solidaire de l'alésage ménagé dans le pied de pale et de deux rondelles de butée 21 interposées entre les faces externes de la cosse de pied de pale et les faces internes de la chape. Le manchon 9 comporte également latéralement un bossage 22 formant chape sur laquelle vient se fixer l'extrémité d'un dispositif élastique et amortisseur 23 dont l'autre extrémité est rendue solidaire du bord de fuite 24 de la pale 18. Cet ensemble de liaison élastique amortie entre le manchon 9 et la pale 18 est conforme au brevet français nO EN 69.35410 du 16 octobre 1969, au nom de la Demanderesse, et a pour but essentiel de donner à la pale, par rapport au moyeu, un degré restreint de liberté en rotation dans le plan du rotor grâce à l'interposition d'un élément élastique dont la raideur est proportionnelle au déplacement de part et d'autre d'une position neutre, et d'un élément amortisseur à taux d'amortissement élevé. Cette liaison entre la pale et le moyeu convient, dans le cas le plus général, lorsque la première fréquence naturelle de la pale en traînée est située au-dessous de la valeur de la vitesse nominale du rotor.Cependant, lorsque la fréquence naturelle de traînée de la pale se trouve au-dessus de la valeur de la vitesse nominale du rotor, la liaison entre la pale 18 et le manchon g peut être réalisée simplement au moyen de deux axes solidarisant rigidement cette pale et ce manchon (voir figure 3). Sur la collerette partielle 12 vient se fixer, par des boulons (non représentés), un levier 25 relié au système de commandes de vol de l'hélicoptère et permettant de commander l'incidence de la pale 18. Dans cet exemple de réalisation, les efforts centrifuges provenant de la pale 18 sont repris directement dans la partie centrale du moyeu par l'intermédiaire du manchon 9 et de la butée lamifiée 13, sans intéresser le bras flexible 2a qui peut, en conséquence, être dimensionné au mieux pour répondre aux flexions de battement dues aux pales. Au cours de ces flexions de battement, chaque pale pivote alors sensiblement autour du centre des sphères de sa butée lamifiée. Par distorsion des feuilles d'élastomère de la butée 13, cette butée permet les variations d'incidence de la pale, les différentes portions sphériques des lames rigides glissant et tournant légèrement les unes par rapport aux autres. Les figures 3 et4 représentent un autre exemple de réalisation d'un moyeu muni des perfectionnements de la présente invention dans le cas d'un rotor bipale. Dans ce cas, le bras flexible 2a, le manchon 9, la butée lamifiée 13, l'embout 3, la bague 16 et la rotule 17 sont semblables à ce qui est montré sur les figures 1 et 2. Cependant, la fixation du moyeu sur le mât est du type "see-saw", c' est-à-dire comporte une articulation 29 d'axe perpendiculaire au mât située au-dessus du moyeu et permettant le basculement de l'ensemble du rotor par rapport au mât. Cette articulation non chargée par les efforts centrifuges peut être réalisée par deux roulements à aiguilles, deux bagues autolubrifiées ou également deux paliers cylindriques à déformation d'élastomère, du type lamifié par exemple. La liaison de chaque pale 18 avec le manchon 9 (figure 3) est réalisée au moyen d'une chape double 26 et de deux axes 27 qui assurent une solidarisation complète de la pale et du manchon. L'invention s'applique à tous les aérodynes à voilure tournante et spécialement aux hélicoptères. REVENDICATIONS 1. Rotor pour appareil à voilure tournante, dont le moyeu en étoile comporte, pour chaque pale de cette voilure, un bras de liaison aplati dans le plan de cette étoile et flexible dans le sens perpendiculaire audit plan, caractérisé en ce que la pale comportant, à son extrémité intérieure, une chape dirigée vers le moyeu,dont les branches enserrent le plat du bras correspondant, la liaison entre la pale et le bras est assurée, d'une part, par un corps élastique déformable et comprimé entre les extrémités des branches de chape et le bord extérieur d'une ouverture ménagée dans le moyeu à la base du bras et, d'autre part, par une coopération coulissante et tournante de l'extrémité du bras avec le fond de la chape. 2. Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps déformable est formé d'un empilement alterné de lames rigides et de lames d'élastomère assemblées par vulcanisation. 3. Rotor selon la revendication 2, caractérisé en ce que les lames sont en forme de portion de sphère dont le centre est tourné vers l'axe du moyeu. 4. Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyeu est formé de fibres de verre agglomérées par une résine, les bras étant plus minces vers l'extrémité extérieure que le corps de moyeu, tandis que les ouvertures sont ménagées dans la partie épaisse du moyeu. 5. Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque bras étant terminé par une extrémité cylindrique radiale, cette extrémité est engagée pour coulisser dans l'alésage d'une rotule montée dans une cuvette portée par la chape terminale de pale. 6. Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chape terminale de pale étant un manchon comportant deux échancrures en regard, le corps déformable est appuyé contre des épaulements intérieurs d'extrémité de ce manchon, tandis qu'un levier de commande de pas est fixé à une collerette extérieure de l'extrémité du manchon. 7. Rotor selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que la partie convexe de la lame extérieure est montée dans une cuvette dont la face externe, appuyée contre le bord de l'ouverture du moyeu, comporte deux bossages enserrant l'épaisseur de ce moyeu.