Brevet FR2494663A1 — publié le 19820528

La présellte invtenltion concerne, d'une manière générale, des hélices telles que des hélices d'avions et elle concerne plus spécifiqluement des hélices comprenant une coque en forme de surface portante fixée à et sup- portée par un longeron structural allongé venant se loger, dans son sens longitudinal, à l'intérieur de cette coque. En vue d'en alléger le poids, différentes héli- ces d'avions de conception moderne sont constituées d'une coque légère remplie d'une mousse telle qu'une mousse d'uréthane en vue de maintenir la forme de cette coque dans les conditions de fonctionnement, ainsi que d'un longeron allongé venant se loger, dans son sens longitu- dinal, à l'intérieur de la coque à laquelle il est fixé pratiquement sur toute la longueur de celle-ci. Afin de réduire davantage le poids, la coque est très souvent réalisée en une matière composite légère telle qu'une matrice époxy à l'intérieur de laquelle sont disposés plusieurs éléments de renforcement en fibres de verre. Le fonctionnement et les essais auxquels ont été soumises ces hélices, ont démontré que la zone sou- mise aux contraintes les plus élevées était le joint de liaison entre la coque et le longeron à l'extrémité du talon de la pale. Dans la technique antérieure, on a constaté que les contraintes des talons des pales pou- vaient être redistribuées de la zone de liaison entre le longeron et la coque vers d'autres zones moins fortement sollicitées de cette coque et l'on a également constaté que l'on pouvait réduire l'amplitude de ces contraintes en enlevant des parties de la coque de cette zone de liaison, près des bords de celle-ci. Toutefois, en raison de la nature critique de la localisation précise des parties enlevées de la coque vis-à-vis de la zone de liaison, cet enlèvement de matière de la coque doit être effectué après avoir lié celle-ci au longeron et, par consequent, afin de ne pas endommager la coque, le longeron ou La charge de mousse, l'enlèvement de la matière de la coque est vtffetué piîncipaIement manuelle- mient, notauient par diverses opérations manuelles de traçage, de découpage, de meulage et de sablage qui sont non seulement fastidieuses pour l'opérateur, niais qui contribuent largement à augmenter le prix de revient de la pale. Une structure de coque d'hélice de ce type est habituellement connue sous le nom de "structure de coque de Biot" dul nom de son inventeur. Dès que la matière de la coque est enlevée, afin de préserver la continuité de la sur-face portante au talon de la pale, les espaces vides formés clans la coque suite à l'enlèvement de ma- tière sont comblés ultérieurement, tandis que l'on appli- que un recouvrement non structural sur la partie de la coque o se situe l'extrémité du talon de la pale afin d'étanchéifier cette extrémité. Ces opérations de remplissa- ge et de recouvrement impliquent une main-d'oeuvre sup- plémientaire et, par conséquent, elles ont également une influence néfaste sur le facteur économique de la fabri- cation des pales. En conséquence, un objet principal de la pré- sente invention est de fournir une structure de talon d'une pale d'hélice dans laquelle les contraintes s'exerçant au point de liaison entre la coque et le longeron sont minimisées. Un autre objet de la présente invention est de minimiser économiquement ces contraintes au point de liaison entre la coque et le longeron. Un autre objet de la présente invention est de minimiser ces contraintes sans altérer la forme de la surface portante oU. l'étanchéité de l'extrémité du talon de la pale. Ces différents objets, ainsi que d'autres, apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après donnée en se référant aux dessins annexés. Suivant la présente invention, une pale d'héli- ce du type comprenant une coque en forme de surface portante à l'intérieur de laquelle vient se loger, dans le sens longitudinal, un longeron all]ongé qui est lié à cette coque, comporte, à l'extrémité de son talon, un organe de fermeture dans lequel est pratiquée une ouver- ture recevant une partie du talon du longeron. Le lon- geron est lié dans son sens longitudinal à la coque et, à l'extrémité du talon, il est lié à la surface inté- rieure de l'ouverture pratiquée dans l'organe de ferme- ture afin de détendre davantage les contraintes s'exer- çant dans le talon de la pale. De préférence, un colliez ressort en saillie de l'organe de fermeture en aligne- mient avec l'ouverture pratiquée dans ce dernier, le lon- geron étant lié à la coque le long de la partie de celle-ci qui en constitue la surface portante, ainsi que le long de la surface intérieure du manchon ainsi formé.Dans la forme de réalisation préférée, la coque, l'organe de fermeture et le manchon sont réalisés d'une seule pièce en une matière composite légère telle qu'une matrice d'une résine époxy à l'intérieur de laquelle sont dispo- sés des éléments de renforcement constitués de filaments de verre. Dans les dessins annexés: la figure 1 est une vue partielle en perspec- tive d'une structure de talon de pale d'hélice avec un système de fermeture de la coque de type Biot suivant la technique antérieure, certaines parties du talon de la pale étant élaguéespour illustrer les détails de mon- tage; la figure 2 est une vue partielle en perspec- tive de la structure de talon de pale d'hélice de la présente invention, certaines parties du talon de la pale étant élaguées pour illustrer des détails de montage En se référant à la figure l,la partie réservée au talon d'une pale d'hélice dont la coque comporte un système de fermeture de type Biot suivant la technique antérieure, est illustrée d'une manière générale en 10 et elle comprend une coque en forme de surface portante remplie d'une matière telle qu'une mousse d'uréthane afin de préserver la forie de cette coque au cours du fonctionnement. La coque est supportée par un longeron qui est fixé au moyeu (non représenté) de l'hélice. Ce longeron vient se loger dans son sens longitudinal à l'intérieur de la coque à laquelle il est lié dans le sens de sa longueur, les joints de liaison entre le lon- geron et la coque étant mutuellement opposés générale- ment au centre de l'intérieur de la cambrure et de la face de la coque. Des analyses pratiquées sur ces pales de la O10 technique antérieure ont indiqué que les zones de la co- que o s'exerçaient les contraintes les plus élevées, se situaient au talon et plus exactement au bord de la liai- son entre la coque et le longeron. Afin d'atténuer ces contraintes des pales en les redistribuant vers d'autres parties de la coque moins fortement sollicitées, ainsi qu'on lta décrit ci-dessus, il a été de pratique courante- d'enlever ces parties de la coque o s'exercent de fortes contraintes après avoir lié ensemble la coque et le lon- geron. Conmmre représenté en figure 1, l'enlèvement des parties du talon de la coque o s'exercent de fortes contraintes, donne lieu à la formation de deux encoches et 35 disposées de manière spéculaire l'une par rap- port à ltautre. Ces encoches sont formées par des opé- rations manuelles telles que des opérations de traçage, de découpage, de meulage et de sablage afin de ne pas détériorer le longeron et la charge de mousse. Telles quelles sont représentées, les encoches 30 et 35 sont destinées à une pale comportant une coque en une matière composite légère. Si la coque devait être réalisée en métal, les surfaces intérieures obliques 40 et 45 des encoches 30 et 35 devraient s'étendre vers l'extérieur en direction des bords d'attaque et de fuite de la coques si bien que les parties d'attaque et de fuite du talon de la coque seraient complètement enlevées. Afin de préserver la forme d'une surface portante que possède la coque, dès que la matière de celle-ci est enlevée, on comble les encoches 30 et 35 avec une matière de rem- plissage qui est profilée pour assurer une continuité régulière de la surface portante. Sur le talon de la pale, on applique ensuite un recouvrement en tissu et une coiffe en caoutchouc moulé (représentés ensemble en 50) afin d'étanchéifier la coque et d'en protéger le bord contre les détériorations résultant, par exemple, des manipulations et/ou des chocs par des objets étran- gers. On comprendra que la fabrication de cette pale d'hélice dont la coque est pourvue d'un système de fer- meture de type Biot selon la technique antérieure, impli- que un travail important et est, par conséquent, coûteuse et de longue haleine. Afin de réduire le temps, la main-d'oeuvre et, par conséquent, les frais consentis lors de la fabrication d'une pale d'hélice du type à coque et également afin de réduire les contraintes s'exerçant au talon de cette coque, on peut fabriquer une pale de ce type conformément à la présente invention en réalisant la coque de cette pale avec un talon et un organe de fermeture comportant une ouverture dans la- quelle vient se loger le longeron qui est lié à la sur- face intérieure de cette ouverture en vue d'améliorer la Résistance et dle réduire les contraintes. En se réfé- rant à la figure 2, la pale d'hélice de la présente in- vention est illustrée d'une manière générale par le chiffre 100 et, tout comme la pale 10 suivant la techni- que antérieure, elle comporte une coque 115 en forme de surface portante remplie d'une charge telle qu'une mousse d'uréthane 120 afin de préserver la forme de cette coque dans les conditions de fonctionnement. De même, la pale comporte un longeron structural 125 venant se loger, dans son sens longitudinal, à l'intérieur de la coque à laquelle il est lié dans le sens de sa longueur. Toutefois, contrairement à la pale dont la coque comporte un système de fermeture de type Biot suivant la technique antérieure et dans laquelle la coque est fermée par un rtecoUvl'eill'lt e'n tissu et une coiffe en caoutchouc après lienlèveament de la matière de la coque o s'exercent de fortes contraintes, la coque de la présente invention est réalisée avec un organe de fermeture 130 qui en est solidaire afin dtétanchéifier l'extrémité du talon de la coque. Cet organe de fermeture améliore également l'in- tégrité structurale en reliant solidairement la canbrure et la face de la coque, réduisant ainsi les contraintes s'exerçant dans ces parties de la coque et,plus précisé- ment, à son talon. Dans cet organe de fermeture 130, est pratiquée une ouverture 135 dans laquelle vient se loger le longeron, lequel est lié à l'organe de fermeture sur la périphérie de la surface intérieure de cette ouver- ture. Afin d'élargir la zone de liaison au point dlassem- blage entre la coque et le longeron o s'exercent de fortes contraintes et en vue de réduire cers dernières, de l'organe de fermeture 130, ressort un collier 140 en alignement avec l'ouverture 135. Dans la forme de réa- lisation préférée, la hauteur de ce collier, en son centre, est à peu pirès égale à 0,3-0,5 fois l'épaisseur de la pale, étant cependant entendu que l'invention n'est nullement limiteée à ces proportions relatives. On comprendra qu'en enfermant de la sorte l'extrdmit d(u talon de la coque 115, non seulement on améliore la répartition des contraintes à l'intérieur de la coque, mais on supprime également une importante mniain- d'oeuvre qu'exige la fabrication des pales d'hélices dont la coque comporte un système de fermeture de type Biot suivant La technique antérieure. En conséquence, alors que dans la pale dont la coque comportait un sys- tème de fermeture de type Biot, les encoches 30 et 35 devaient être formées manuellement, suivant la présente invention, la coque comportant l'organe de fermeture et éventuellement le collier 140 est moulée d'une seule pièce en une seule opération autour du longeron , si bien qu'il n'est plus nécessaire d'en enlever imianuell emiient- la matière. De plus, on comprendra que l'organe de fermeture 130 constitue un joint efficace pour l'extrémité du talon de la coque, de sorte que le recouvrement en tissu et la coiffe en caoutchouc 50 ne sont plus nécessaires. Le collier précité augmente sensiblement la zone de liaison entre la coque et le lon- geron, contribuant ainsi davantage à réduire les con- traintes s'exerçant dans le talon de la pale. Bien que l'invention ait été illustrée et décrite en détail par certaines de ses formes de réali- sation, l'homme de métier comprendra que diverses modi- fications, tant dans la forme que dans les détails, peuvent y être apportées sans pour autant se départir de l'esprit et du cadre de l'invention. Dès lors, il est entendu que la description ci-dessus des matières utilisées dans la structure du talon d'une pale d'hélice suivant la présente invention est donnée simplement à titre d'exemple et que l'invention n'y est nullement limitée. De même, l'invention nfest nullement limitée à des hélices d'avions, mais elle peut également être adoptée tout aussi utilement dans d'autres types d'héli- ces, ainsi que dans les ventilateurs de turbines à gaz. De plus, l'invention n'est nullement limitée à des pales comportant des longerons s'étendant sur toute leur lon- gueur, mais elle englobe également des pales dans les- quelles on emploie des longerons ne s'étendant que par- tiellement à l'intérieur de la coque. REI:VENDiCATIONS 1. Pale dlhélice comprenant: lune coqutte en forme de surface portante, un oI ongeron venant se loger dans son sens longitudinal à 1 tintérieur de cette coque à laquelle il est tfixé pratiquement sur toute sa longueur une matière de remplissage disposée à l inté- rieur de ceLte coque afin d'en préserver la forme; -cette pale dl'hélice étant caractérisée en ce qu'elle coniporte un organe de fermeture enfermant une extrémité du taLon de cette coques cet organe de fer- mieture comportant une ouverture recevant une partie du talon du longeron, ce dernier étant fixé à cet organe de fermeture sur la périphérie de la surface intérieure de cette ouverture. 2. Pale d'hélice suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe de fermeture est soli- daire de lIa coque. 3. Pale d'hélice suivant la revendication 2, caractérisée en ce que l'organe de fermeture conmporte un collier qui en ressort en saillie et qui en est soli- daire, ce collier étant en alignement avec cette ouver- ture, tandis qu'il est fixé au longeron pratiquement sur toute la surface intérieure de ce collier.