Brevet FR2591188A1 — publié le 19870612

La présente invention concerne les voilures tournantes d'aéronefs, notamment les voilures tournantes à deux pales. La principale difficulté de telles voilures vient de ce que, contrairement aux hélices tractives ou propulsives qui tournent à peu près perpendiculairement au vent sur lequel elles s'appuient, les voilures de sustentation tournent à peu près parallèlement au vent sur lequel elles s'appuyent et il en résulte que le vent relatif auquel elles sont soumises varie en chaque point, à chaque instant de chaque rotation. Ainsi le vent relatif que subit une pale avançante est plus important que celui que subit la pale diamétralement opposée. C'est pourquoi la pale avançante, portant plus, se soulève quelque peu, tandis que la pale descendante, portant moins, a plutôt tendance à descendre. Mais, au demi-tour suivant la pale avançante est devenue reculånte,et la pale reculante ,avançante. Chaque pale est donc successivement montante et descendante et oscille tant en battement qu'en traînée à chaque rotation du rotor et il s'ensuit une dissymétrie de poussée qui doit être compensée pour permettre un vol en translation. C'est pour tenir compte de ces phénomènes que les deux pales de rotor d'un autogire, dont la voilure de sustentation tourne en autorotation, ont été articulées à la fois sur un axe de battement leur permettant une certaine oscillation verticale et sur un axe de traînée leur permettant une certaine oscillation horizontale l'une par rapport à l'autre. Mais ces conditions de travail très dures, ne seraitce que du fait même de leur changement permanent, sont source à la fois de fatigue pour l'arbre porteur et de vibrations qui peuvent être dangereuses. C'est pourquoi il a été proposé des rotors dits semirigides ou en balanciers dans lesquels les pales sont fixées rigidement à des fléaux rigides portés par un moyeu constitué par une sorte de joug. Grâce à la rigidité de l'ensemble, l'alignement de deux pales diamétralement opposées n'est pas modifié par la rotation du rotor au cours des mouvements de translation de l'autogire et l'axe autour duquel elles tournent reste toujours perpendiculaire à leur plan de rotation. C'est tout l'ensemble qui est articulé sur l'arbre du rotor soit par l'intermédiaire de deux axes à 900 soit par l'intermédiaire d'un seul axe de battement, et dans ce dernier cas, la dissymétrie de poussée en translation est compensée par le pivotement de l'ensemble autour de l'axe de battement, la nécessité d'une articulation en traînée ne se faisant pas sentir du fait de l'alignement permanent des pales. Par ailleurs, il faut rappeler que les rotors d'autogires possèdent souvent un dispositif de changement de pas des pales, un tel dispositif comprenant une charnière qui s'étend le long de chaque pale. Il est bien évident qu'il est plus facile à réaliser sur un rotor semi-rigide que sur un rotor à pales articulées. La présente invention a pour but de proposer des perfectionnements aux rotors semi-rigides pour en simplifier la conception et la fabrication et en diminuer le prix de revient, tout en permettant un changement du pas des pales sans qu'il soit besoin de les modifier et notamment sans qu'il soit besoin de les équiper de charnière. Suivant la principale caractéristique de l'invention, les fléaux rigides radialement tant dans le plan vertical que dans le plan horizontal et sur lesquels les pales sont fixées rigidement comportent au moins une partie souple en torsion. Suivant une autre caractéristique de l'invention, dans un rotor d deux pales, les deux fléaux constituent une seule et même pièce, pouvant être souple en torsion sur toute sa longueur. Dans une conception préférée, la rigidité radiale et la souplesse en torsion sont obtenues par une armature de section en forme de croix aux quatre branches égales et selon une réalisation intéressante l'armature est constituée par un ensemble de fibres uni-directionnelles, par exemple des fibres de verre noyées dans une résine durcissable, l'extrémité des branches de la croix étant éventuellement recouverte d'une couche de fibres à très haut module de flexion. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre en relation avec les dessins joints illustrant deux variantes, donnees à titre indicatif et non limitatif , de realisation de la présente invention. La figure 1 montre un fléau de rotor d'autogire suivant i'invention. La figure 2 est une demi-vue partielle en élévation du même fléau, revêtement enlevé. La figure 3 est une coupe transversale par l'axe du fléau de la figure 1, et la figure 4, une coupe transversale par un bras du fléau. La figure 5 est une demi-vue partielle en plan du fléau de la figure 1, revêtement enlevé. La figure 6 est une vue d'ensemble en élévation d1une commande de changement de pas. Les figures 7 et 8 montrent une variante-de réalisation, la figure 8 étant une coupe transversale de la figure 7. Le rotor comprend un fléau 2 portant, à chacune de ses extrémités, une pale 3 fixée rigidement sur le fléau par deux plaquettes 7 et 8. Le fléau 2 est constitué essentiellement d'une armature 9 qui s'étend d'une extrémité à l'autre du fléau et presente une section en forme de croix aux quatre branches égales. Il est réalisé en fibres de verTe uni-directionnelles noyées dans la résine, le sommet de chaque branche de la croix étant recouvert (fig.3et4) d'une couche de fibres de carbone, c'està-dire de fibres à très haut module de flexion. Au milieu du fléau, une masse de fibres de même nature enrobe l'armature 9 pour constituer une semelle épaisse sur laquelle est fixé un-dispositif de suspension du fléau constitué d'une plaquette reliant deux flasques 5 et 6 auxquels est fixé un tube 4. Ce tube 4 est destiné à recevoir un axe horizontal porté par un support 17 (figure 6) auquel sera suspendu le rotor. A chacune des extrémités du fléau egalement, une masse de fibres enrobe l'armature 9 pour permettre la fixation des pales par les plaquettes 7 et 8. Les parties de 11armature 9 constituant les deux bras du fléau 2 sont enrobées de mousse plastique à peau lisse leur donnant à la fois un profil aerodynamique et une surface à frottement minimum. A chaque extrémité du fléau, un levier rigide 10 est fixé par les plaquettes 7 et 8. L'extremité de ce levier revient vers l'axe de rotation 12 du fléau et porte à ceSte extrémité une chape 11. Une biellette 13 est articulee sur la chape 11 et à son autre extrémité, à un plateau 14 s'appuyant sur une couronne 15 par l'intermédiaire d'un roulement à billes, le plateau 14 étant monté coulissant sur un arbre cannelé 16 solidaire du support 17 et entraînant le rotor en rotation, autour de l'axe 12. La couronne 15 porte, d'une part, une liaison 18, en compas, au carter 19 contenant le bloc moteur du rotor et, d'autre part, une biellette 20 qui, par un renvoi 21 ,est reliée à une tige de commande manuelle 22. Au démarrage et pendant le lancement du rotor avant le décollage, le dispositif de changement de pas est tel qu'illustré figure 6, la pale étant alors au pas zéro. Pour changer de pas, on abaisse la tige de commande manuelle 22 qui fait pivoter le renvoi 21 et fait donc remonter la biellette 20 qui entraîne dans son mouvement la couronne 15 et donc le plateau 14 le long de l'arbre cannelé 16. A son tour,le plateau 14 remonte la biellette 13 qui repousse la chape 11 du levier 10 vers le haut. La poussée de la biellette 13 est reçue par tout le le vier 10 puisqu'il est rigide, mais également par la partie du fléau sur laquelle le dit levier est fixé rigidement. Mais,de première part, le fléau ne peut fléchir puisqu'il est rigide.De deuxième part,la chape 11 transmet sa poussée au fléau par un bras de levier. De troisième part,enfin,le fléau,de par la section de son armature 9,est souple en torsion. Il résulte de tout cela que le mouvement reçu de la biellette 13 par la chape il se transforme en un mouvement de rotation de la partie dufléau portant le levier 10, et comme c'est le même dispositif, à savoir les plaquettes 7 et 8, qui fixe une pale 3,celle-ci est également entraînée en rotation et change ainsi de pas. Parallèlement, l'autre pale a aussi changé de pas puisque le bras du fléau qui la porte a également un levier 10 disposé de la même manière et entraîné de la même manière par le plateau 14. Il est entendu que, sans sortir de l'invention, on peut modifier des détails de construction permettant d'obtenir le même résultat recherché. Ainsi, les figures 7 et 8 montrent une variante de réalisation du levier 10 qui se présente alors sous la forme d'un manchon 24 tronconique rigidement fixé au fléau à son extrémité côté pales et tourillonnant sur un palier coté centre du rotor. Ce manchon porte une nervure longitudinale 23 de raidissementoen bout de laquelle est fixée une chape 25 destinée à recevoir la biellette 13 de la figure 6. De même, il serait possible de fixer les leviers dechangement de pas des pales, sur les pales elles-mêmes et non plus sur les fléaux. Il serait également possible de réaliser un rotor à plusieurs pales diamétralement opposées deux à deux et portées par des armatures réalisées ensemble aux positions angulaires convenables. Au lieu d'avoir une armature s'étendant d'une extrémité a l'autre du fléau, on pourrait avoir un noyau central sur lequel seraient fixés les bras du fléau avec leur armature et, dans ce cas, le rotor pourrait comporter un nembre impair de pales. REVENDICATIONS 1)- Voilure tournante à fléaux rigides horizontalement et verticalement et à pales fixées rigidement aux dits fléaux(2) caractérisée en ce que ces fléaux sont souples en torsion sur au moins une partie de leur longueur. 2)- Voilure tournante selon la revendication 1 caractérisée en ce que la partie souple en torsion des fléaux (2) comporte une armature (9) dont la section se présente en forme de croix. 3)- Voilure tournante selon la revendication 2 caractérisée en ce que les bras de la croix formant la section de l'armature (9) des fléaux sont tous égaux. 4)- Voilure tournante selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisée en ce que chaque fléau (2) constitue une seule et même pièce avec le fléau qui lui est diamétralement opposé, l'armature s'étendant sur toute la longueur de cette pièce. 5)- Voilure selon la revendication 4 caractérisée en ce que l'armature (9) est constituée par un ensemble de fibres unidirectionnelles dures noyées dans une résine durcissable. 6)- Voilure tournante selon la revendication 5 caractérisée en ce que le sommet des branches de la croix constituant la section de l'armature (9) est recouvert d'une couche de fibres à très haut module de flexion. 7)- Voilure tournante selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce qu'un levier rigide ( 10, 23-24) tenu rigidement par la fixation (7, 8)de chaque pale (3) sur son fléau (2), revient vers le centre du rotor, son extrémité libre étant mobile par rapport au fléau. 8)- Voilure tournante selon la revendication 7 caractérisée en ce que chaque levier rigide est constitué par un manchon (24) tourillonnant, côté centre du rotor, sur un palier porté par le fléau (2) dont il est rigidement solidaire.