Brevet FR2624474A1 — publié le 19890616

Commande multlcvcliiue ae pales de rotor L'inventlon concerne une commande multlcyclique de pales de rotor, notarmmnent commande d'angle ae pales pour un aeronef a vollure tournante, avec des servo-moteurs a commande hydraulique agissant sur les pales de rotor pour proaulre des mouvements multlcycliques de commande de pales composes d'oscillatlons partlelles harmonlques superposees ayant des frequences differentes et une amplitude et une phase variables Afin a-amineiilorer ie comportement en voi d-aeronefs a vollure tournante et a eiîminer des oscliiations ae paies non sounaitees, resuitant a'ecouiements inverses sur ies paies oe rotor et/ou d'attaques ae coups ce vent superposees, ainsl que ces pnenomenes ae vibration genants ous a I aerodynamlque asymetrîque pendant le vol en avant, ii est connu ce superposer a la variation cycllque de l'angie ce reglage des paies ce rotor, habltuellement oDtenue par un agencement ce disque en nutation ce manlere simpie harmonique avec ia frequence de rotation du-rotor, des mouvements d angie ae paies supplementalres dune frequence plus eievee, ce qui necessite dans des commandes au type revenclque (brevet DE-27 36 409) un emetteur electrlque de signai de commance qui genere un slgnai de commande electrique compose de plusieurs oscillations partielles harmoniques ayant alfferentes frequences, en rapport avec ia vitesse de rotation du rotor, et dont i amplitude et la phase sont variables, et qui est transmis en tant que grandeur de guidage a un circuit de regulation electro-hydraullque comprenant une servovalve electro-hydraulique et 2 5 un servo-moteur nydraulique ae reglage d angle ce pale commande par la valve. Cette commance de paies de rotor connue est coteuse et dispenaieuse en ce qui concerne ses composants electriques et electroniques, s accompagne d un important besoin en puissance, car il faut constamment fournlr aans la partie hyaraullque un nlveau àdenergie sufflsamment eleve pour les cnarges ce pointe ae courte duree au servo-moteur, et pose ces proeiemes au point ae vue senslblllte aux perturbations dans la mesure ou d-une part, les servovalves travaillant avec une fréquence ce manoeuvre elevee sont tres sensibles aux salissures dans le fluide hyaraulique et d'autre part, l'electronique de signal de commande risque de devenir lncontrolable a la suite de la penetration ce champs electromagnetiques ou d'lnfluences perturbatrices similaires difficiles a eliminer et/ou des erreurs de temps superposees ce lensemble de la chaine de commande, y compris le circuit de regulation interne avec retour de valeur reelle associee, risquent de distordre les mouvements de commande du servo- moteur et donc des 1 0 pales de rotor. L'invention a pour but de realiser une commande de pales de rotor du type cite au debut de maniere a obtenir la commande multicyclique du servomoteur hydraulique avec une construction simple et fiable et notamment de manière a eliminer ie circuit de l 5 regulation interne dispendieux avec emetteur de signai ce commande electrique travaillant a une frequence superieure et avec servovaives a manoeuvre multicycilique associées. Conformement a i invention, ce Dut est atteint grace a une commance ce paies ce rotor avec ces servo-moteurs a commanoe nycrauilque agissant sur les pales ce rotor pour prodouire des mouvements muiicycilques ce commande ce paies composes dOosc! iiations partieiles harmoniques superposees ayant ces frequences oifferentes et une amplitude et une phase variaDies, cans laquelie pour la commande des servo-moteurs il est prevu un 2 5 agencement ce corps de refoulement a couplage positif nyaraulique avec lesdits moteurs et un systeme de cames de commande qui commande de façon mecanique les corps de refoulement, est en rotation par rapport a ces corps de manlere conforme a la vitesse ce rotation ou rotor, est reglable en fonction du mouvement multicycllque ce commande de pales et comprend plusieurs elements de cames de commande deplaçables individuellement en cas de variation de phase et/ou d'amplitude d'une oscillation partielle harmonique. Dans la commande de pales conforme a l'invention, le signal de commande multicyclque est genere par voie mecanique par un - 3 - agencement de cames de commande, est palpe par les corps de refoulement associes et transmis directement au servo-moteur par le couplage positif hydraulique, ce qui simplifie sensiblement, du point de vue de la construction, la commande du servo-moteur et permet d'eliminer le circuit de régulation interne dispendieux avec des organes de manoeuvre ou de regulation sensibles aux perturoations et regles a haute frequence, tels que les servovalves et les emetteurs electriques de signal de commande necessaires dans les autres cas. Le reglage de l'agencement de cames de commande n'est pas modifie tant que les oscillations partielles harmoniques indiviauelies. fournissant le signal ce commande, conservent leur forme d'osciliation et n exige des Interventions c e reglage exterieures que si la phase et/ou i amplitude ad'une ou de plusieurs harmoniques doivent etre corrigees en raison d'une modification des conditions ce vol, ce qui peut etre ootenu avec des mouvements de reglage relativement lents ces elements de cames ae commande et contrblDue a une cîminution des depenses de construction et au risque de perturbation. Un autre avantage de la commande conforme a i invention resiae dans le fait qu'elle n'est pas limitee a des harmoniques superieures aeterminees. cependant au nombre ce paies ce rotor, travaille ce façon reversible sur] ensemoie de la chalhe ce commance ailant au systeme ce cames ae commande jusqu'au servo-moteur et possece un besoin en puissance extremement faible, correspondant aux exigences ce puissance reelles du servo-moteur. 2 5 Seion une autre realisation particullerement preferee ae l'invention, au moins un element ce came de commande et un corps ae refoulement associe, cooperant avec ledit element, sont prevus pour chaque oscillation partielle harmonique. Cette association lndividuelle des eléments ce cames de commande a une oscillation partielle harmonique permet d'appliquer les instructions de regiage pour la variation de phase et/ou d'amplitude d'une harmonique uniquement aux elements de cames de commande prevus exclusivement pour cette harmonique, tandis que la position des autres elements de cames de commande n'est pas modifiee, ce qui d'une part simplifie - 4 - davantage 1 introduction d' lnstructions de regiage pour i agencement mecanique de cames de commande et d autre part permet d'ootenir une superposition mutuelle tres peu defaillante des oscillations partielles harmoniques avec une dépense de construction extrêmement faible, a savoir avec un couplage positif hydraulique entre les corps de refoulement. Selon un autre aspect de l'invention, tout a fait essentiel en ce qui concerne la diminution de la depense de reglage de l'agencement de cames de commande, il est prévu pour chaque oscillation partielle harmonique deux élements de cames de commande identiques qui sont chacun realises, d'une façon constructive tres simple, de maniere a pouvoir etre regles uniquement en ce qui concerne la phase mais pas en ce qui concerne I amplitude de i oscillation partielle generee. En deplaçant les deux elements de I5 cames oe commande ce ia meme valeur cans la meme oirection, on mooafie oans la meme mesure la phase de losciiation partieiie harmonique derivee de ces elements en raison au couplage positif hydraulique mutuei ce leurs corps ce refoulement, tandis que ces oecaiages ce pnase ayant ia meme grandeur mais opposes des deux elements: cames ce commande resultent uniquement dans une variation ce l"ampiituoe ce l]'oscillation partleiie harmonique derivee ce ces elements. En ce qui concerne un mode d'entraînement favoraDie ou point de vue construction, les elements de cames de commande possedent, en 2 5 fonction ce l'oscillation partielle harmonique correspondante generee, des formes de came differentes, de sorte que tous les eléments de cames de commande et corps de refoulement puissent etre entraines les uns par rapport aux autres a la même vitesse de rotation que le rotor, sans intercalage d'engrenages modifiant la vitesse de rotation. Selon une autre realisation, il est egalement possible, en vue daune simplification au point de vue de la technique de fabrication, de realiser tous les elements de cames de commande avec la meme forme de came, par exemple comme came a cercle excentrique, mais dans ce cas il faut prevoir pour les - 5 elements ae cames oe commande generant les harmonlques superileures des engrenages lntermealalres ou des entratnements avec des vltesses ae rotation correspondant a des multiples entiers ae la frequence de rotation au rotor. Enfin, pour eliminer des perturbations dues a la force centrlfuge et agissant sur les corps de refoulement et leur couplage posltif hydraulique mutuel, il est consellle d'obtenir la rotation relative entre les elements ce cames de commanoe et l agencement des corps ae refoulement en entralnant les elements ae cames de commande et non pas l- agencement de corps ae refoulement, les parties de carter recevant les corps ce refouiement etant montees ae façon stationnaire. L'invention sera decrite plus en aetail a l'aide ae aeux exemples ae reailsation avec reference aux dessins, sur lesquels ila figure i represente une vue d'ensemDle partiellement en coupe a-une commanae muiticyclique ae paies ae rotor, ia f;gure 2 represente une coupe sur la ligne iI--I de la figure 1 le long ae la portion, generant la deuxieme osciliatlon partielile harmonique, ae la commande de pales de rotor. la figure 3 represente differents elements oe cames de commance pour la generation adune ces oscillations partlelles harmoniques, la figure 4 represente des ciagrammes pour ilustrer la variation ce phase ou aampiltuae a une harmonique correspondante, generee par aeux elements de cames ce comumance icentiques, et 2 5 lia figure 5 represente un moce de realisatlon possiDle de l'agencement de cames ae commande et ae corps ae refoulement. La commande ce pales de rotor, montree dans la figure 'L en relation avec un rotor principal 2 a quatre pales a un helicoptere, sert a produire des mouvements multicycliques de reglage d angle de pales, c'est-a-dire des mouvements angulalres autour de l'axe longitudinal de la pale de rotor, qui sont regles pour chaque pale de rotor 4 par un servo-moteur 6 hydraulique a double action qui est en- rotation avec le rotor 2 et en contact avec une fourche de commance 8 a angle de pales ce la paie de rotor 4. Dans 1 exemple ae - 6 - realisation montre, les mouvements multicycliques ae commande de pales de chaque servo-moteur 6 resultent de la superposition de quatre oscillations slnusolaales harmonlques successives, a savolr de la frequence de base correspondant à la frequence de rotatlon CO du rotor et des trois premieres oscillations harmoniques supérieures (2r-, 3a- et 4ur),]'amplitude et la position en phase pouvant etre reglees separement de façon variable pour chacune de ces oscillations par des interventions ae reglage exterieures. Les oscillations harmoniques indivlauelles sont generees mecaniquement par un agencement de cames de commande qui se compose daelements ce cames de commance 10 a 16 identiques par couple pour chaque oscillation partielle. La forme des elements oe cames ae commande 10 pour !-oscillatlon oe Dase 1l est celle a un cercie excentrique (fig. 3, la forme oes cames 2w 12 est eiiiptique et les cames 3o ez 4c 14 à 16 posseoent une forme trois ou quatre fois sinusoTdale. L ensemDie oe i agencement ae cames de commanGe i0 a i6 est dispose dans un support cylindrlque 18 et entraîne en rotation avec ce aern!er avec la frequence ae rotation c autour oe ' axe central, lies eiemepts ae cames ae commande individuels pouvant etre positionnes par rotation independamment ies uns aes autres.par rapport au support 18, a savoir au moyen d'un moto-reaucteur a vis , intercale entre i element de came oe commanae et le support 18, qui effectue les operations de reglage necessaires pour la variation 2 5 d ampiltuoe et/ou de phase oe I osciiliation partielle harmonique correspondante. Le systeme de cames ae commande 10 a 20 tournant avec la frequence de rotation c du rotor est palpe mecanlquement par un agencement 22 de corps de refoulement, dont les corps de refoulement sont constitues par des pistons individuels 24 qui sont deplaçables radialement par rapport a l'axe ae rotation central du systeme de cames ae commanoe, disposes dans un carter ae reception 26 stationnalre centrai comrrmun et lim!tent avec ceiui-cl une chamDre hyarauilque 28 correspondante (fig. 2). -7- Chaque element de came de commande 10 a 16 coopere avec un nomDre de pistons individuels 24 correspondant au nombre de servo-moteurs 6 et par consequent, dans un rotor a quatre pailes avec quatre servo-moteurs 6 de pale Individuelle, l'un d'au total quatre pistons individuels 24 sur chaque element de came de commande est associe au servo-moteur 6. Les pistons individuels 24 ou leurs chambres hydrauliques 28, prevus pour chaque servo-moteur 6 en vue du palpage de l'ensemble de l'agencement 10 à 20 de cames de commande, sont relies par couplage positif hydraulique les uns aux autres par un trou de liaison 30 dans le carter de réception 26 et par une Dague glissante 32 hydraulique du support 18 et une conduite hydraulique 34 a l'une des chambres de travail du servo-moteur 6, tandis que l'autre chambre de travail du moteur est constamment maintenue sous pression par un accumulateur 36 de pression hyoraulique. Par consequent, le couplage positif hyoraulique entre le servo-moteur 6 et les pistons individuels 24 est aussi constamment sous pression, ae sorte que ieur contact avec i élement ce came ce commanhe correspondant soit maintenu. Les oscillations harmoniques inoivicuelies sont transformees sur les cames ae commanae i0 a 16 correspondantes er: un mouvement ae. course correspondant ces pistons inalvidueis 24 et en un flux ce ilqulae hydraulique correspondant, superposees ies unes aux autres de maniere hyorauique au moyen au trou ae liaison 30 totalisant les fiux ae liquide des pistons individuels 24 associes et reunies en un 2 5 signai ce commande qui provoque par i'intermediaire ae la liaison hydraulique 34 une commande forcee multicyclique du servo-moteur 6 et donc de l'angle de reglage de la pale de rotor. Le mode de fonctionnement de deux cames de commande identiques, assoceiées a une oscillation partielle harmonique individuelle est explique a l'aide de la figure 4. Chacune des deux cames de commande genere avec les pistons individuels 24 associes un flux partiel hydraulique V sinusoïdal (indique en traits interrompus) avec la frequence n. w, le facteur n entier indiquant le degre de l'harmonique qui est fixe par la forme de came des deux elements de - 8 - cames de commande. Lorsque les deux eléments de cames de commande sont regles a la meme position en phase au moyen de leurs moteurs a engrenage 20, leurs flux partiels hydrauliques s'additionnent pour former le flux hydraulique indiqué en traits continus, ayant la meme position en frequence et en phase mais une amplitude deux fois plus grande (fig. 4a). Lorsque les deux cames de commande sont tournees au moyen des moto-réducteurs 20 par des instructions de réglage extérieures simultanément de la meme valeur dans la même direction par rapport au support 18, le flux hydraulique harmonique genere par lesdites cames ne modifie dans la même mesure que sa position en phase, mais reste inchange par ailleurs. Par contre, lorsque les deux flux hyarauliques partiels sont decales en phase i un par rapport a l'autre (fig. 4b) par rotation simultanee de- la mmeme grandeur dans aes sens opposes aes ceux elements ce cames ce commande, la pos:tion en phase et la frequence au flux hyoraulique sinusoïdal genere par lesdites cames ne sont pas modifiees, mais son amplitude diminue et peut etre ramenee a zero avec une rotation angulaire mutuelle correspondante des deux elements ce cames ce commande. Ainsi il est possible d'obtenir pour chacune des n oscillations harmoniques, par positionnement par rotation des elements de cames de commande 12 a 16 identiques par couples, une variation de phase predeterminée et, independamment de celle-ci, une variation d'amplitude predéterminee. La commande de pales de rotor est compietee par une pompe 2 5 hydraulique 38, un accumulateur auxiliaire 40 de pression hydraulique, relie à l'accumulateur hydraulique 36 par un etranglement 42 reglable, et une servovalve electro-hydraulique 44 à trois positions qui est disposee entre la conduite hydraulique 34 et la pompe hydraulique 38 ou un retour R. Ces éléments hydrauliques 38 a 44 supplementaires ne sont pas en action pendant la commande multicyclique normale d'angle de pales et servent a compenser des pertes dues a des fuites qui sont remplacees d'une part dans l'accumulateur de pression 36 et dans la chamore de contre-pression du servo-moteur 6 par la pompe hydraulique 38 et l- accumulateur -9auxiliaire 40 par l lntermediaire de l'etrangiement 42 ouvert et compensees d'autre part par remplissage de fluide hyaraulique par la servovalve 44 dans le couplage positif hydraulique entre le servo- moteur 6 et l'agencement 22 de corps de refoulement. Par ailleurs, la pompe 38, l'accumulateur 40 et l'étranglement 42 permettent de regler à une valeur souhaitée la pression de rappel dans la chambre de contre- pression du servo-moteur 6, contre laquelle travaille la commande de pales de rotor, c est-a-dire le niveau de pression statique du couplage positif hydraulique et ainsi également la pression d'appui des pistons individuels 24 contre les elements de cames ce commande correspondants, et finalement il est possible daamener ou d'extraire du fluide hydraulique du couplage positif hydraulique en deplaçant la servovalve 44 dans l une ou i autre position terminale et de regler ainsi de façon variaDle la position zero au servo-moteur 6 et de la commande multicyclique d angie de paies, ce qui peut servir a superposer hyarauliquement pendant le fonctionnement en plus les instructions ce commandoe coilectives a angie de paies aux mouvements ce commande multicyciiques. 2 0 La figure 5 montre un autre exemple de realisation dans une illustration semDlaobe a celle de ia figure 2, les references etant augmentees de 100 pour ces eléments correspondants. Dans cet exemple ce reaiîsation, tous les elements 146 de cames de commanoe possedent une surface de came 150 identique en forme de cercle excentrique, et 2 5 un seul element 146 de came de commande avec pistons inaldividuels 124 associes est necessaire pour chaque fraction d'oscillation harmonique. Les elements 146 de cames. de commande sont disposes sur des supports 118 separes et. entraînes en rotation avec ceuxci à un multiple, equivalant au degré correspondant de l'harmonique, de la 30. vitesse de rotation du rotor, c'est-à-dire que l'élément 146 de came de commande pour la première harmonique (oscillation de base) et le support 118 associé tournent a la vitesse de rotation du- rotor, la vitesse de rotation de lelement 146 pour la premiere fraction d'oscillation harmonique superieure et de son support 118 correspond - 10 - au double de celle du rotor, etc, ce qui peut etre obtenu par exemple par l'lntercalage de multiplicateurs correspondants (non representés) entre les supports individuels 118. Chaque élément 146 de came de commande est monte sur le support 118 associe par une bague intermédiaire 148 également excentrique, l'excentricite de la surface 150 de came de commanae, cooperant avec les pistons individuels 124, par rapport au centre de la surface interieure de la bague intermédiaire 148, dans laquelle est monte l'élément 146, ayant la meme grandeur que l'excentricité de ce 0 centre de surface d'appui par rapport a l'axe central du support 118 en rotation et du carter de reception 126 stationnaire. L'element 146 de came de commande peut etre positionne par rotation par rapport à la bague intermediaire 148 a l'aide du moto-reducteur a vis 120. 1, et la bague intermediaire 148 peut etre positionnee par rotation par rapport au support 118 a l'aide du moto-reducteur a vis 120.2. Une intervention de reglage extérieure sur le moteur 120.2 amene la bague lntermediaire 148 avec l'element 146 dans une autre position angulaire par rapport au support 118 et provoque ainsi une variation de phase de l'oscillation harmonique correspondante, l'amplitude restant inchangee. Par contre, une modification de la position angulaire de l'element 146 de came de *commande par rapport a la bague lntermediaire 148 au moyen d'une intervention de reglage exterieure suc le moteur 120.1 permet ce regler de maniere variable la grandeur de l'excentricité de la 2 5 surface 150 oe came de commande par rapport a i axe de rotation central du support 118 et donc liamplitude de i'oscillation harmonique correspondante entre la valeur maximale obtenue dans la position angulaire montree et zero. Il est possible d'agir contre une variation de phase, liee à cette operation, de l'oscillation harmonique par rotation opposee simultanee de la meme grandeur de la bague intermédiaire 148 par rapport au suppornt 116 au moyen ou moteur 120.2. 1,1 - Par ailleurs, le mode de construction et ce fonctionnement ce la commanae de pales de rotor selon la figure 5 est le meme que celui au premier exemple de realisation. - 12 - Revencications 1. Commande multicyciîque ce pales de rotor, notamment commande d'angle de pales pour un aeronef a voilure tournante, avec des servo-moteurs a commande hydraulique agissant sur les pales de rotor pour produire des mouvements multicycliques de commande de pales composes d'oscillations partielles harmoniques superposées ayant des frequences differentes et une amplitude et une phase variables, caractérisée en ce que pour la commande des servo-moteurs (6) il est prévu un agencement (22) de corps de refoulement à couplage positif hydraulique avec lesdits moteurs et un systeme (10 à 20) de cames de 1 0 commande qui commande de façon mecanique les corps de refoulement (24), est en rotation par rapport à ces corps de manière conforme à la vitesse de rotation au rotor, est réglable en fonction du mouvement multicyclique de commande de pales et comprend plusieurs éléments (10 a 16) de cames ae commande aeplaçables individuellement en cas ce variation de phase et/ou da amplitude d'une oscillation partielle harmonique. 2. Commande de paies de rotor selon la revendication 1, caracterisee en ce qu a cnaque servo-moteur (6) sont associes pIuses -:ps oe refoulement (24) relies par couplage positif hydrauilque entre eux et au servo-moteur et le systeme (10 a 20) oe cames de commande comporte pour chaque oscillation partielle harmonique au moins un element (10 a 16) ce came de commande qui coopere avec un corps de refoulement (24) correspondant associe au servo-moteur. 2 5 3. Commande de pales de rotor selon la revendication 2, caractérisée en ce que pour chaque oscillation partielle harmonique, il est prevu deux eléments (10.1, 10.2 à 16.1, 16.2) de cames de commande identiques, disposes sur un support (18) commun, qui peuvent etre déplaces, par rapport au support, de la même valeur par couples dans la meme direction pour obtenir une variation de phase de 1 oscillation partielle et dans des directions opposees pour obtenir une variation d'amplitude. - 13 - 4. Commande de pales de rotor selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisee en ce que les éléments (10 a 16) de cames de commande possedent des formes différentes de cames de commande pour des oscillations partielles différentes et tous les elements de cames de commande sont disposés de façon déplaçable sur un support (18) commun qui est en rotation par rapport aux corps de refoulement (24) de manière conforme a la vitesse de rotation au rotor (2). 5. Commande de pales de rotor selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisée en ce que tous les élements (146) de cames de commande possedent des formes de cames de commande (150) identiques et les supports (118) associes aux élements (e cames de commande sont en rotation par rapport aux corps ce refoulement (124) a des vitesses correspondant a des multiples entiers (n), differents, de la vitesse de rotation du rotor. 6. Commanoe de pales de rotor selon l une quelconque des revendications precedentes, caracterisee en ce que tous les corps de refoulement (24) sont disposes dans un carter de reception (26) stationnaire commun et les élements (10 a 16 cde cames ae commande et leurs supports (18) sont en liaison daentratnement avec le rotor (2).