Brevet FR2523071A1 — publié le 19830916

La présente invention concerne un rotorpour hélicoptère On connaît d'une façon générale un rotor d'hélicop- tère comprenant un moyeu central essentiellement en forme de plaque qui présente un contour extérieur polygonal; de ce moyeu font saillie radialement vers l'extérieur plusieurs pales uniformément réparties autour d'un axe central de rota- tion du rotor proprement dit Chacune desdites pales est normalement reliée au moyeu par un élément ou console de fixa- tion dont une partie centrale s'étend au travers d'une ouver- ture axiale respective ménagée au travers du moyeu La liaison entre chaque console de fixation-et le moyeu est normalement établie par un accouplement élastomère interposé entre ladite partie centrale de la console et un élément de liaison s'éten- dant le long de la périphérie du moyeu et délimitant la partie radialement extérieure de ladite ouverture. Chacun des joints élastomères mentionnés ci-dessus permet à une pale associée d'effectuer des oscillations rela- tivement grandes autour de son centre, ces oscillations pou- vant être décomposées en composantes verticales d'oscillation perpendiculaires au plan de rotation et en composantes hori- zontales d'oscillation coplanaires avec le rotor. On sait limiter l'amplitude desdites oscillations verticales par des éléments dynamiques agissant de manière à empêcher des déplacements substantiels vers le haut et vers le bas pendant les phases respectives d'accélération et de décélération D'autre part, les oscillations horizontales sont normalement contrôlées par des amortisseurs qui, dans certaines situations particulièrement critiques, se sont avé- rées tout à fait inappropriées Ces situations critiques se produisent en particulier lors d'un décollage lorsque les conditions ambiantes et atmosphériques ne sont pas favorables, par exemple quand il se produit des rafales transversales de vent lors du décollage à partir du pont d'un navire Dans ce cas, les amortisseurs normalement utilisés ne sont pas capables d'absorber la charge dynamique relativement grande créée par les déplacements d'inertie des pales, avec le risque que des déformations oscillatoires d'une telle violence puis sent être transmises au rotor non seulement en empêchant un décollage normal mais également en faisant capoter l'hélicop- tère. L'utilisation d'amortisseurs plus puissants s'est avérée inappropriée car, s'ils améliorent effectivement les performances de l'hélicoptère lors d'un décollage dans des conditions critiques, ils produisent d'autre part une altéra- tion de performances dans des conditions normales de marche. L'invention a pour but de créer un rotor dans lequel les oscillations d'inertie des pales dans le plan du rotor peuvent être-limitées conformément à une relation prédétermi- née et sans empêcher les pales de prendre leurs inclinaisons dynamiques correctes dans des conditions de vol normal. Le problème précité est résolu par la présente inven- tion qui concerne un rotor d'hélicoptère comprenant un moyeu central pouvant tourner autour de son axe de façon à entraîner en rotation plusieurs pales s'étendant essentiellement radia- lement vers l'extérieur du moyeu et reliées à ce dernier par un moyen d'accouplement qui permet, entre autres, une oscilla- tion des pales par rapport audit moyeu dans un plan perpendi- culaire audit axe, rotor caractérisé en ce que chaque pale comporte une surface fixe pouvant coopérer avec des moyens respectifs de butée supportés par le moyeu afin de limiter les oscillations de la pale dans ledit plan entre les limites qui sont variables dans une plage prédéterminée en fonction directe de la vitesse angulaire du moyeu proprement dit, les- dits moyens de butée étant déplaçables par rapport audit moyeu dans ledit plan sous l'effet des forces centrifuges et en opposition à l'action d'organes élastiques, et lesdites sur- faces étant essentiellement perpendiculaires audit plan. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple nullement limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels Fig 1 est une vue en plan partielle d'un rotor d'hélicoptère agencé conformément aux principes de la présente invention; et 3 2523071 Fig 2 est une vue latérale, avec des parties en coupe, de la portion de rotor représentée sur la fig 1. Sur les figures ci-jointes, on a représenté un rotor d'hélicoptère désigné dans son ensemble par la référence numé- rique 1 et comprenant un moyeu central 2 supporté par un arbre de transmission 3 Le rotor 1 comprend en outre plusieurs pales (non représentées) réparties uniformément autour d'un axe central de rotation du moyeu 2 et s'étendant vers l'exté- rieur dans une direction essentiellement radiale. Comme indiqué en particulier sur la fig 2, le moyeu 2 comprend un corps tubulaire central 4 comportant deux nervures extrêmes annulaires extérieures 5 limitées axialement par deux surfaces annulaires planes 6 perpendiculaires audit axe central avec le corps 4 est coaxial. Les surfaces 6 comportent plusieurs canaux 7 en forme de U qui sont uniformément réparties autour de l'axe central et qui sont disposées de manière à avoir leur conca- cité orientée radialement vers l'extérieur Lescanaux 7 sont fermés par deux plaques annulaires 8 reliées à des sur- faces respectives 6 par des vis 9 (fig 1) et formant avec le corps tubulaire 4 une enveloppe métallique tubulaire fermée supérieurement par un couvercle 11 et supportée en dessous par une collerette 12 prévue à l'extrémité de l'arbre 3 La liaison entre ce dernier, l'enveloppe 10 et le couvercle 11 est formée par une rangée annulaire de boulons axiaux de traversée 13. Chacun des canaux 7 est occupée par une partie intérieure d'une bande annulaire 14 s'étendant vers l'exté- rieur de l'enveloppe 10 et reliée rigidement aux deux bandes contiguës 16 par des éléments de recouvrement 15 placés à proxi- mité de l'enveloppe 10 Les bandes 14 sont de préférence formées de fibres synthétiques orientées et elles sont situées dans deux surfaces tronconiques orientées dans deus directions opposées et disposées de manière que leurs grandes bases soient essentiellement au contact l'une avec l'autre et que leurs petites extrémités soient reliées aux extrémités axiales opposées de l'enveloppe 10. Chaque bande supérieure 14 est alignée avec une bande inférieure correspondante 14 de manière à définir avec cette dernière une ouverture axiale 16 (fig 1) qui est limitée sur le côté opposé au moyeu 2 par un pontet 17 Ce dernier, comme le montre la fig 2, est essentiellement constitué par trois couches superposées, dont les couches extérieures sont formées par des tronçons de bande 14 et la couche intermé- diaire est un tronçon d'une bande annulaire 18 s'étendant sur toute la périphérie du moyeu 2 et formée de préférence de fibres synthétiques orientées. Comme indiqué en particulier sur la fig 2, il est prévu sur chaque pontet 17 une console 19 en forme de U qui est disposée dans un plan vertical et dont la cacavité est dirigée radialement vers l'enveloppe 10 Les extrémités libres de chaque console 19 sont reliées par des vis 20 à un sabot extérieur 21 d'un accouplement élastomère 22 com- portant un sabot intérieur 23 et un bloc 24 de matière élastomère relié rigidement aux sabots 21 et 23. Chaque sabot 23 est relié à la surface extérieure d'une plaque 25 constituant une partie intermédiaire d'une console respective 26 essentiellement en forme de U qui est disposée dans un plan essentiellement vertical et dont la concavité est dirigée radialement vers l'extérieur du moyeu 2 Chaque console 26 comprend une plaque supérieure plane 27 et une plaque inférieure plane 28, qui sont toutes disposées essentiellement horizontalement et placées l'une au-dessus de l'autre transversalement au pontet associé 17 en étant reliées ensemble ainsi qu'à la plaque 25 par des boulons de traversée 29. Les extrémités libres extérieures des plaques 27 et 28 bloquent ensemble l'embase de fixation (non représentée) d'une pale respective (non représentée) qui est fixée sur les plaques 27 et 28 par des boulons (non représentés) semblables aux boulons 29. Au travers de chaque plaque 25 est monté un second accouplement élastomère 30 comprenant un joint d'articulation 31 relié rigidement à la plaque 25 et monté de façon coulis- sante sur une partie extrême cylindrique 32 d'une saillie tubulaire tronconique 33 s'étendant à partir d'une plaque de base 34 dans l'ouverture associée 16 en étant orientée dans une direction essentiellement radiale par rapport à l'enveloppe 10. Chaque plaque 34 comporte un bord supérieur 35 replié sur la plaque annulaire supérieure 8 et fixé sur cette dernière et sur le rebord supérieur 5 par des vis 36 paral- lèles à l'axe 4 Chaque plaque 34 est reliée en dessous à la nervure ou rebord inférieur 5 par des vis radiales 37. Chaque saillie 33 comporte une protubérance infé- rieure 38 qui peut coopérer avec une protubérance correspon- dante 39 de la plaque associée 25 pour limiter le mouvement de battement vers le bas de la pale associée (non représentée) ainsi qu'une fourche supérieure 40 portant un organe bascu- lant 41 Ce dernier est monté à rotation dans un plan essen- tiellement vertical et il peut coopérer avec une protubérance 42 de la plaque associée 25 pour limiter le mouvement de battement vers le haut de la pale associée (non représentée) en fonction d'une relation variable avec la vitesse angu laire du rotor 1. Deux autres fourches 43 s'étendent vers l'extérieur à partir de la surface latérale de chaque saillie 3 et elles sont disposées sur des côtés opposés de la saillie associée 33 dans un plan essentiellement perpendiculaire à l'axe de rotation du moyeu 2 Chaque fourche 43 supporte un pivot 44 essentiellement parallèle audit axe et supportant à rota- tion un arbre tubulaire 45, ce dernier étant relié rigidement à un organe basculant 46 et à un bras 47 pourvu d'une masse- lotte excentrique 48. Chaque organe basculant 46 est essentiellement per- pendiculaire à son bras associé 47 et ces éléments sont situés dans des plans parallèles essentiellement perpendicu- laires au pivot associé 44. Chaque organe basculant 47 s'étend dans une direction essentiellement parallèle à la saillie associée 33 et il comporte un bras intérieur 49, normalement maintenu en contact avec la surface extérieure de la saillie 33 par un ressort en hélice 50 interposé d'une manière connue entre l'arbre tubulaire 45 et le pivot associé 44, ainsi qu'un bras extérieur 51 disposé, au repos, de manière que son extrémité soit dirigée vers une surface de butée 52 formée sur la plaque associée 25 et essentiellement parallèle à l'axe de rotation du moyeu 2 La distance existant au repos entre l'extrémité libre de chaque bras 51 et la surface asso- ciée 52 est choisie de façon à permettre à la pale associée d'osciller d'un angle de 100 au maximum par rapport à une position centrale. Comme indiqué sur la fig 1, les bras 47 sont espacés des saillies associées 33 de manière à faire en sorte que, sous l'effet de la force centrifuge qui leur est appliquée pendant la rotation du rotor 1, les bras associés 51 se rapprochent des saillies associées 33 et à provoquer un mésalignement de l'extrémité libre de ses bras par rapport aux-surfaces associées 52 afin de permettre à la pale asso- ciée d'osciller librement, en fonctionnement, dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du moyeu 2. L'agencement décrit ci-dessus permet, lors du décol- lage ou pendant l'atterrissage, de maintenir les déplacements par inertie de la pale dans des limites prédéterminées en empêchant ainsi des vibrations dangereuses d'être engendrées à l'intérieur du rotor 1 dans des situations ambiantes cri- tiques, les effets de telles vibrations pouvant être dramati- ques. Dans le mode de réalisation représenté, les organes basculants 46 sont avantageusement montés sur des saillies associées 33 dans des positions protégées à l'intérieur de l'ouverture associée 16; cependant il va de soi que les organes basculants 46 et les surfaces associées 52 pourraient être portés par le moyeu 2 et respectivement par la pale associée dans n'importe quelle autre position, à condition que la direction de l'axe de rotation des organes basculants 46 et leurs positions relatives par rapport aux surfaces associées 52 ne soient pas essentiellement modifiées. 8 2523071 REVENDICATIONS 1 Rotor pour hélicoptère comprenant un moyeu central ( 2) pouvant tourner autour de son axe de façon à entratner en rotation plusieurs pales s'étendant essentiellement radialement vers l'extérieur dudit moyeu et reliées à ce dernier par des moyens d'accouplement qui permettent, entre autres, l'oscil- lation de la pale par rapport au moyeu dans un plan perpendi- culaire audit axe, rotor caractérisé en ce que chacune desdites pales comporte une surface( 52)reliée rigidement à celle-ci et qui peut coopérer avec un moyen associé de butée ( 46) supporté par le moyeu ( 2) pour limiter les oscillations de la pale dans ledit plan dans des limites variables dans une plage prédéterminée en fonction directe de la vitesse angulaire du moyeu ( 2), ledit moyen de butée ( 46) étantmobile par rapport audit moyeu ( 2) dans ledit plan sous l'effet de ladite force centrifuge et en opposition à l'action d'un moyen élastique ( 50), et ladite surface ( 52) étant essentiellement perpendiculaire audit plan. 2 Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de butée comprend, pour chaque pale, deux organes basculants ( 46) qui sont montés de façon à pouvoir tourner autour d'axes essentiellement parallèles audit axe de rotation dudit moyeu ( 2) entre une première position dans laquelle un des bras ( 51) de chaque organe basculant ( 46) est placé en regard de ladite surface ( 52) et à une distance prédéterminée de celle-ci, et une seconde position dans laquelle ledit bras ( 51) de chaque organe basculant ( 46) estécarte de ladite surface associée ( 52). 3 Rotor selon la revendication 2-caractérisé en ce que chaque organe basculant ( 46) est pourvu d'une masse- lotte excentrique ( 48) reliée rigidement à celui-ci. 4 Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit moyen d'accouplement comprend, pour chacune desdites pales, une console en forme de U ( 26) s'étendant au travers d'une ouverture axiale asso- ciée ( 16) dudit moyeu ( 2), chacune desdites surfaces ( 52) étant formée sur la console associée ( 26) - Rotor selon la revendication 4, caractérisé en ce que, pour chacune desdites pales, lesdits organes bascu- lants ( 46) sont portés par une saillie ( 33) s'étendant dans une direction essentiellement radiale àpartir une partie centrale ( 10) dudit moyeu ( 2) dans une ouverture associée ( 16).