Brevet FR2486492A2 — publié le 19820115

FR 2486492 A2 19820115 FR 8113264 A 19810706 Rotor pour appareil à voilure tournante. La présente invention se rapporte à un perfectionnement d'un rotor pour appareil à voilure tournante suivant la demande de brevet nO 78 07 683 du 16 mars 1978, comportant des pales qui sont montées mobiles en rotation sur la tête de rotor dans des supports de pale rigides en flexion, s'étendant radialement vers l'extérieur, la tête de rotor étant réalisée sous la forme d'un corps intégral en matériau composite fibreux compose de deux plaques en forme d'étoile, sensiblement superposables ou coïncidentes, disposées coaxialement et réunies par une pièce d'espacement intercalaire, chaque support de pale présentant la forme d'une fourche dont les deux branches sont plates perpendiculairement au plan du rotor. Une telle tête de rotor présente, comparativement aux autres modes de réalisation connus dans lesquels la tête de rotor est réalisée entièrement ou en majeure partie à partir de matériau métallique à haute résistance, l'avantage d'un poids nettement plus faible, sans diminution de la fiabilité ou de la capacité de charge. Sur cette tete de rotor sur laquelle on recherche une rigidité en flexion la plus élevée possible des différents supports de pale en forme de fourche dans le sens de battement des pales, il s'est avéré que les moyens d'articulation des pales montés entre les branches des fourches ou les moyens de fixation associés ne permettent pas d'empêcher des flexions individuelles des deux branches de chaque fourche, c'est-à-dire que le jeu que présentent lesdits moyens fait qu'il n'est pas possible d'exclure complètement des mouvements ou déformations des branches individuelles. En dernier lieu, la rigidité à la flexion exigée de la part du support de pale dans le sens de battement de la pale ne peut être obtenue que par le choix des épaisseurs de ses deux branches ou des plaques en forme d'étoile de la tête de rotor. La présente invention a pour objet une tête de rotor du type défini ci-dessus dans laquelle ce choix des épaisseurs est réalisé de façon optimale compte tenu de l'exigence d'un poids minimal des plaques en forme d'étoile ou de la tête de rotor. Selon l'invention, les deux plaques présentent des épaisseurs qui diffèrent de telle manière que la branche plus épaisse de chaque support de pale contribue au moins en majeure partie à la rigidité en flexion du support dans le sens de battement des pales. Cette caractéristique est basée sur la constatation qu'une augmentation de l'épaisseur de chaque plaque individuelle entrante une augmentation à la puissance 3 de la rigidité en flexion; en d'autres termes, la rigidité en flexion augmente avec le cube de l'épaisseur. Par conséquent, le dimensionnement d'une seule des deux plaques en vue de l'obtention d'une rigidité en flexion déterminée du support de pale dans le sens de battement de la pale entraîne une épaisseur totale plus faible des deux plaques, donc un poids total plus faible, que si les deux plaques, de même épaisseur, procurent ensemble la rigidité en flexion du support de pale. I1 s'est avéré que la réduction d'épaisseur totale peut, par rapport au choix de deux plaques de même épaisseur, s'élever jusqu'à 30%. Dans le cas où les forces dues à la flexion de battement des pales sont comparativement importantes par rapport aux forces centrifuges des pales, il est avantageux que le rapport d'épaisseur des deux plaques s'élève à environ 1:2. On va décrire plus en détail ci-après un exemple de réalisation de l'invention. La figure unique du dessin annexé est une vue en perspective, sans les pales, d'une tête de rotor appelée partie centrale de tête dans la demande de brevet principal, cette tête de rotor étant réalisée entièrement en matériau composite fibreux et présentant, par suite de la réunion de deux plaques 1.1 et 1.2 colncidentes, en forme d'étoile, avec une pièce d'espacement coaxiale (ou pièce intermédiaire) 1.4, des supports de pale 2, 3, 4, 5 (bras de rotor) ayant chacun la forme d'une fourche avec des branches 2.1, 2.2,... 5.1, 5.2 plates perpendiculairement au plan du rotor.Par conséquent, le montage non représenté non plus des pales de rotor dans les supports 2 à 5 peut, comme décrit dans la demande de brevet principal, s'effectuer chaque fois, d'une part, par un palier axial-radial en élastomère disposé à l'extrémité libre de la fourche du support de pale en question, en fonction d'une liaison recevant les forces centrifuges de la pale, mais admettant des mouvements angulaires de pas de pale, entre le pied de pale et les deux branches de fourche 2.1, 2.2,... 5.1, 5.2 et, d'autre part, par un palier radial en élastomère servant d'appui au pied de pale dépassant ladite liaison, dans la pièce d'espacement 1.4, avec possibilité de mouvements angulaires de pas. Sur cette tête de rotor, les supports de pale 2 à 5 sont, pendant le fonctionnement du rotor, exposés à des contraintes élevées dues aux mouvements de flexion et aux efforts transversaux, et cela en particulier sous l'effet de la flexion de battement de pales dans le cas du rotor dit non articulé avec environ 10% de distance fictive des articulations de battement par rapport au diamètre du rotor, rotor sur lequel on sait que les forces centrifuges des pales sont faibles comparativement aux forces dues à la flexion de battement des pales. La rigidité en flexion devant être assurée pour les différents supports de pale 2... 5 dans le sens de battement des pales est obtenue, dans le cas d'un rapport d'épaisseur d'environ 1:2 des deux plaques 1.1, 1.2 ou des paires de branches de fourche 2.1, 2.2...5.1, 5.21lorsque seule la plaque plus épaisse 1.2 ou la branche plus épaisse 2.2...5.2 est établie, en épaisseur, en fonction de la rigidité en flexion exigée pour le support de pale. Bien entendu, la plaque plus mince 1.1 ou la branche plus mince 2.1...5.1 doit avoir une épaisseur telle qu'elle puisse supporter au moins 50% des forces centrifuges du support de pale 2...5 en question. Pour l'homme de l'art, cela signifie que, connaissant cette épaisseur de la plaque plus mince 1.1 ou de la branche plus mince 2.1...5.1, établie en fonction des forces centrifuges de la pale, il peut calculer sans aucune difficulté a rigidité en flexion de cette plaque ou branche et déterminer à partir de là avec précision quelle épaisseur devrait présenter la plaque plus épaisse 1.2 ou la branche plus épaisse 2.2...5.2 pour procurer, conformément à l'invention, la majeure partie de la rigidité en flexion exigée pour le support de-pale en question 2,..5, I1 convient finalement de noter que l'une ou l'autre des deux plaques peut indifféremment être choisie en tant que plaque plus épaisse. REVENDICATIONS 1. Rotor pour appareil à voilure tournante suivant les revendications 1 et 2 de la demande de brevet nO 78 07 683, comportant des pales qui sont montées mobiles en rotation sur la tête de rotor dans des supports de pale rigides en flexion, s'étendant radialement vers l'extérieur, la tête de rotor étant réalisée sous la forme d'uncorps intégral en matériau composite fibreux composé de deux plaques en forme d'étoile, sensiblement coincidentes, disposées coaxialement et réunies par une pièce d'espacement intercalaire, chaque support de pale présentant la forme d'une fourche dont les deux branches sont plates perpendiculairement au plan du rotor, caractérisé par le fait que les deux branches (1.1, 1.2) présentent des épaisseurs qui diffèrent de telle manière que la branche plus épaisse (2.2...5.2) de chaque support de pale contribue au moins en majeure partie à la rigidité en flexion du support dans le sens de battement des pales. 2. Rotor suivant la revendication 1, dans lequel des forces dues à la flexion de battement de la pale sont comparativement importantes par rapport aux forces centrifuges de la pale, caractérisé par le fait que le rapport d'épaisseur des deux plaques (1.1, 1.2) s'élève à environ 1:2.