Brevet FR2537088A1 — publié le 19840608

Pale de rotor en matière plastiquecomposite fibreuse La présente invention concerne une pale de rotor faite de matière plastique composite fibreuse tout au moins dans la zone du pied et destinée notamment à des rotors d'aéronefs à voilure tournante pour être raccordée à une fixation en forme de fourcheen saillie extérieure radiale sur le moyeu du rotor, par l'intermédiaire d'un palier d'angle de pale chargeable en compression en direction longitudinale de la pale, lequel est inséré dans le pied de pale formant à cet effet une patte percée de façon appropriée. Dans une telle pale de rotor, connue de par la demande de brevet Allemand DE-OS 30 06 088, la structure de matière fibreuse du pied comporte des couches de boucles de fibres entourant le palier d'angle de pale, étant alors admis qu'on ne peut absorber les contraintes de traction en direction des forces centrifuges de la pale dans la zone du pied sans l'aide du faisceau de fibres continu de par sa forme en boucle Mais ce faisceau de fibres en forme de boucle complique beaucoup la fabrication, car il impose l'utilisation de techniques de pose de fibres manuelles. L'invention a en conséquence pour objet une pale de rotor, du genre annoncé,dans la zone du pied de laquelle on puisse renoncer à des boucles de fibres sans en diminuer la résistance. Cette pale de rotor est caractérisée par le fait que sa zone en matière plastique composite fibreuse comporte une structure de matière fibreuse composée d'au moins deux couches constituées chacune par des fibres en orientation croisée par rapport à l'axe longitudinal de la pale et d'une couche intermédiaire de fibres en orientation unidirectionnelle par rapport à ce m 9 me axe longitudinal, l'orientation des fibres de chaque couche de fibres croisée changeant dans celle-ci en sorte que, de l'extérieur vers l'intérieur de ladite couche, une orientation des fibreà à angle droit par rapport à l'axe longitudinal de la pale soit suivie d'au moins une orientation croisée suivant une fraction, de préférence la moitié, de cet. angle des fibres Il en résulte une structure de matière fibreuse quasi isotrope des diverses couches de fibres croisées, lesquelles, par le changement prévu de l'orien- tation des fibres entraînant une réduction de la différence d'angle de ces dernières dans le plan desdites couches de fibres croisées, sont en mesure non seulement de surmonter les interruptions de chaque couche de fibres unidirectionnelles dues au palier d'angle de pale et aux perçages de raccordement ménagés pour celui-ci, mais aussi d'absorber pour leur part de grands efforts de pression sur les parois des trous. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la pale de rotor présente une structure symétrique de couches élémentaires dans chaque couche de fibres croisées. Suivant une autre particularité avantageuse possible, de chaque couche de fibres unidirectionnelles vers l'extérieur de la pale, la couche de fibres croisées suivante comporte une structure à quatre couches élémentaires fibreuses avec orientations respectives des fibres de 900/00 pour la première, + 450 pour la deuxième, + 450 pour la troisième et 00/900 pour la quatrième. L'invention sera mieux comprise à, l'aide deladescription détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré schématiquement par le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est une vue en perspective des pièces à associer entre elles pour le raccordement d'une pale de rotor à une tête de rotor d'un aéronef à voilure tournante; la figure 2 est une vue en coupe longitudinale verticale et à une échelle agrandie du pied de la pale de rotor selon la figure 1; la figure 3 est une vue éclatée d'une des couches de fibres croisées du pied de pale multicouches selon la figure 2; la figure 4 est une vue de dessus de l'une des couches de fibres unidirectionnelles du pied de pale multicouche selon les figures 1 ou 2. Selon la figure 1, le rotor d'un aéronef à voilure tournante est muni d'une tête 1 en forme d'étoile comportant par exemple quatre fixations de pale 2 à 5 qui s'étendent en forme de fourches radialement vers l'extérieur Le raccordement de chaque pale de rotor, ou plus exactement de chaque pied de pale 6, à la fixation de pale correspondante 2 est assuré par un palier élastomère axial et radial 7 qui est inséré dans le pied de pale 6, ayant à cet effet la forme d'une patte avec oeil 8 correspondant Tandis que ce palier élastomère axial et radial 7 assume, entre le pied de pale 6 et les deux branches de fourche de la fixation de pale 2 correspondante, la fonction d'une liaison absorbant les forces centrifuges de la pale, c'est-à-dire chargeable en compression, mais autorisant des déplacements angulaires de la pale, un palier élastomère radial 9, sur le pied de ladite fixation,-ne remplit qu'une fonction de soutien; la partie 9 1 de ce palier radial 9 située du cÈté du pied de pale peut en même-temps servir à l'articulation d'un levier de commande de pale. Pour ce raccordement de la pale sans l'aide de garnituresde pale sans cela usuelles, on a donné à la pale de rotor, notamment à son pied 6, une structure multicouche en matière plastique renforcée de fibres, par exemple en fibres de verre dans une matrice en résine synthétique En allant de l'extérieur vers l'intérieur, selon la figure 2, une couche de fibres en orientation croisée par rapport à l'axe longitudinal de la pale est suivie d'une couche Il de fibres en orientation unidirectionnelle par rapport a ce m Ome axe et inversement, le choix devant se porter au moins sur deux couches de fibres croisées 10 avec une couche de fibres uni- directionnelles 11 intermédiaire La différence de structure entre ces couches de fibres 10 et Il représentées à part sur les figures 3 et 4 se fonde d'une part sur les causes diffé- rentes de charge du pied de pale, à savoir aussi bien des forces centrifuges de pale que des moments de flexion provenant des mouvements de battement et de tratnée de la pale Pour s'en sortir, pour des raisons de simplicité de fabrication, dans les couches de fibres unidirectionnelles 11 sans boucles de fibres autour de l'oeil 8 du pied de pale, on choisit pour les couches de fibres croisées 10, comme on le voit notamment *sur la figure 3, une orientation des fibres se modifiant selon l'épaisseur en sorte que, en partant de chaque couche de fibres unidirectionnelles 11 et se dirigeant vers l'ex- térieur de la pale, la couche de fibres croisées 10 suivante comporte une structure formée d'au moins quatre couches élémentaires fibreuses 10 1, 10 2, 10 3, 10 4 avec orientations respectives des fibres, par rapport à l'axe longitudinal de la pale, de 900/00 pour la première, + 450 pour la seconde, P 450 pour la troisième et 00/900 pour la quatrième, formant la transition vers la couche de fibres unidirectionnelles 11 suivante Cette structure symétrique de couches élémentaires fibreuses, selon laquelle, de l'extérieur vers l'intérieur de chaque couche de fibres croisées 10, une orientation des fibres à angle droit par rapport à l'axe longitudinal de la pale est suivie, dans ladite couche 10,d'au moins une orientation croisée suivant une fraction, dans l'exemple la moitié, de cet angle des fibres, offre l'avantage, déjà mis en relief, d'une faible différence d'angle dé fibres dans le plan de la couche. Les diverses couches de fibres croisées 10-sont ainsi particu- lièrement capables d'apporter une compensation à l'inévitable affaiblissement des couches de fibres unidirectionnelles 11 par l'oeil 8 et par les perçages de raccordement 12 des paliers élastomères 7 et 9; deux couches de fibres croisées 10 remplissent à chaque fois une parfaite fonction de pontage entre les parties de faisceau de fibres interrompues de la couche de fibres unidirectionnelles 11 intermédiaire En même temps, les diverses couches de fibres croisées 10 sont particulièrement à l'épreuve de grands efforts de pression sur les parois des trous. Toutes les couches de fibres 10 et 11 étant facilement reproductibles à la machine, la pale de rotor selon l'invention est réalisable de façon particulièrement économique. REVENDICATIONS 1 Pale de rotor faite de matière plastique composite fibreuse tout au moins dans la zone du pied et destinée notamment à des rotors d'aéronefs à voilure tournante pour être raccordée à une fixation en forme de fourche en saillie extérieure radiale sur le moyeu du rotor par l'intermédiaire d'un palier d'angle de pale chargeable en compression en direction longitudinale de la pale, lequel est inséré dans le pied de pale formant à cet effet une patte percée de façon appropriée, pale caractérisée par le fait que sa zone en matière plastique composite fibreuse ( 6) comporte une structure de matière fibreuse composée d'au moins deux couches ( 10) constituées chacune par des fibres en orientation croisée par rapport à l'axe longitudinal de la pale et d'une couche inter- médiaire ( 11) de fibres en orientation unidirectionnelle par rapport à ce même axe longitudinal, l'orientation des fibres de chaque couche de fibres croisées ( 10) changeant dans celle-ci en sorte que, de l'extérieur vers l'intérieur de ladite couche, une orientation des fibres à angle droit par rapport à l'axe longitudinal de la pale soit suivie d'au moins une orientation croisée suivant une fraction, de préférence la moitiés de cet angle des fibres. 2 Pale de rotor selon la revendication 1 caractérisée par une structure de couches élémentaires de fibres symétrique de chaque couche de fibres croisées ( 10). 3 Pale de rotor selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisée par le fait que, de chaque couche de fibres unidirectionnelles ( 11) vers l'extérieur de la pale, la couche de fibres croisées ( 10) suivante comporte une structure à quatre couches élémentaires fibreuses ( 10 1, 10.2, 10 3, 10 4) avec orientations respectives des fibres de 900/0 pour la première ( 10 1), + 450 pour la deuxième ( 10 2), + 450 pour la troisième ( 10 3) et 00/900 pour la quatrième ( 10 4).