Brevet FR2638526A1 — publié le 19900504

-i PROCEDE ET APPAREIL POUR DETECTER DES FISSURES DANS DES PALES DE ROTOR D'HELICOPTERE La présente invention concerne un procédé et un appareil de détection des fissures dans un longeron principal de transfert de charge d'une pale de rotor d'hélicoptère. Le document GB-A-1 218 954 décrit un système de détection de fissure, dans lequel l'intérieur d'un longeron creux est mis en pression et un indicateur est prévu pour signaler toute perte de pression, telle que celle qui peut être provoquée par une fissure dans le longeron. Ce dispositif nécessite des fermetures étanches spéciales au pied et à l'extrémité de la pale, ce qui augmente le poids de la pale et peut engendrer des indications erronées d'une fissure dans le cas d'une petite fuite à travers une fermeture. En outre, un tel système ne peut pas être facilement adapté à l'utilisation avec des pales composites modernes dans lesquelles un longeron de transfert de charge et un élément de bord de fuite peuvent être enveloppés dans des couches extérieures de matière renforcée par des fibres, qui peuvent empêcher la fuite de gaz par une fissure du longeron d'o résulte une indication erronée d'intégrité structurelle. Le document GB-A-1 361 174 propose une solution à ce problème, en ce que des canaux d'échappement de gaz sont prévus le long de ce qu'on a déterminé comme étant les zones les plus vulnérables de propagation de fissure, afin de fournir un chemin pour l'échappement de gaz. Toutefois, un tel système a des limitations pratiques. Le document GB-A-2 108 065 décrit une fixation de pale de rotor d'hélicoptère à un bras de moyeu, comportant un système de contrôle d'intégrité qui comprend une petite chambre annulaire, entre une tige centrale préchargée et un alésage intérieur du bras de moyeu, remplie avec un colorant. Le colorant est mis en pression par un soufflet de façon à fuir à travers toute fissure se produisant dans la broche, afin d'indiquer un défaut par inspection visuelle. Un tel système n'est pas applicable au problème précité de détection des fissures dans un longeron creux de transfert de charge de pale de rotor, en raison de son grand volume intérieur et des caractéristiques dynamiques complexes requises pendant le fonctionnement. Le document US-A-4 135 386 décrit un procédé et un appareil correspondant pour la détection de fissures dans une matière poreuse. Le procédé comprend la fixation d'une enceinte cassable et imperméable au fluide à la surface, la création d'une différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur de l'enceinte et le contr8le de la pression intérieure dans l'enceinte. Une fissure de la matière perméable détruit l'intégrité de l'enceinte, qui consiste en un tube de verre dans un mode de réalisation, et des moyens de détection de pression sont prévus pour détecter un changement de pression résultant. Dans des modes préférés de réalisation, un vide est créé à l'intérieur de l'enceinte. La nécessité de prévoir des moyens de contr8le et de détection empêchent encore d'utiliser un tel système pour la détection de fissures dans un longeron creux de pale de rotor d'hélicoptère. En conséquence, selon un premier aspect, la présente invention a pour objet un procédé pour détecter une fissure dans un longeron principal de transfert de charge d'une pale de rotor d'hélicoptère définissant en combinaison avec un élément de bord de fuite, une corde de pale, procédé qui consiste à attacher un tube capillaire longitudinalement sur une surface extérieure de la pale dans une région de la corde à l'intérieur de celle qui est définie par le longeron, et à raccorder l'intérieur du tube capillaire à une source de liquide coloré contenu dans un réservoir situé à une extrémité de pied de pale, de sorte qu'une fissure se produisant dans le longeron entratne une fissure correspondante du tube capillaire, ayant pour effet une fuite du liquide coloré qui fournit une indication visuelle qu'une fissure s'est produite. De préférence, on attache un tube capillaire aussi bien à la surface supérieure qu'à la surface inférieure de la pale de rotor. Le procédé peut comprendre l'opération supplémentaire de mise en pression du réservoir, et le tube capillaire peut être fabriqué en une matière ayant des propriétés physiques similaires à celles du longeron. Suivant un autre aspect, l'invention a pour objet une pale de rotor d'hélicoptère comprenant un longeron principal de transfert de charge et un élément de bord de fuite, qui définissent ensemble une corde de pale, et comportant des moyens de détection de fissure qui comprennent un réservoir placé à une extrémité de pied de pale, pour contenir un liquide coloré, et raccordé intérieurement à un tube capillaire attaché à une surface extérieure de la pale de rotor de façon à s'étendre dans la direction longitudinale de pale et dans une région de la corde à l'intérieur de celle qui est définie par le longeron, de sorte qu'une fissure dans le longeron provoque une fissure correspondante du tube capillaire ayant pour effet une fuite du liquide coloré qui fournit une indication visuelle de la fissure du longeron. -De préférence, un tube capillaire est attaché le long des deux surfaces supérieure et inférieure de la pale de rotor et il peut être placé à un endroit de la corde à 25 % environ de celle-ci. Le longeron de transfert de charge et le tube capillaire sont avantageusement fabriqués en une matière ayant des propriétés similaires de résistance à la fatigue et, dans un mode de réalisation, ils sont tous deux en acier inoxydable. On décrit maintenant l'invention à titre d'exemple seulement et avec référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue extérieure partielle d'une pale de rotor d'hélicoptère conforme à l'invention; la figure 2 est une vue en perspective et en coupe suivant la ligne A-A de la figure 1; la figure 3 est une vue partielle avec coupe partielle suivant la flèche B de la figure 1; et la figure 4 est une coupe partielle suivant la ligne C-C de la figure 1. Une pale de rotor d'hélicoptère 11 comprend un longeron creux de transfert de charge 12, en acier inoxydable, formant le bord d'attaque de la pale et définissant avec un élément de bord de fuite 13 une corde de pale 29. Une pluralité de plaques 30 de renfort de l'extrémité de pied et un manchon 14 de fixation de pale sont liés et boulonnés à l'extrémité de pied du longeron 12 pour faciliter la fixation de la pale 11 à une tête de rotor (non représentée). - Comme représenté sur la figure 2, le longeron 12 est un assemblage combiné comprenant un profilé de bord d'attaque 15 sensiblement en forme de U, en acier inoxydable, fermé par un profilé arrière 16 en forme de U et supporté intérieurement par un profilé de nez 17 en forme de canal ou de U plat et un profilé 18 en forme de canal situé au quart environ de la corde de la pale. L'élément de bord de fuite 13 est constitué d'un garnissage en nid d'abeille 19 recouvert par des revêtements supérieur et inférieur 20 et 21 renforcés par des fibres et comportant des parties s'étendant vers l'avant et liées à la surface extérieure du profilé arrière 16. Des doublures de renforcement 22 et 23 s'étendent longitudinalement à partir de l'extrémité de pied de pale, partiellement le long de la pale, et elles sont liées aux surfaces extérieures du profilé 16 de manière à définir des gorges supérieure et inférieure 24 et 25 entre un bord avant des doublures 22 et 23 et un bord arrière des ailes du profilé de bord d'attaque 15. Les gorges 24 et 25 sont situées environ au quart de la corde. Un tube capillaire 26 en acier inoxydable, de 1,0 mm (0,040 inch) de diamètre extérieur et de 0,64 mm (0,025 inch) de diamètre intérieur est fixé dans chacune des gorges 24 et 25 au moyen d'un adhésif (non représenté) et il s'étend longitudinalement à partir de l'extrémité de pied de la pale, sur 70 % environ de la longueur de la pale 11. Il est important d'assurer un contact direct entre les surfaces extérieures des tubes capillaires 26 et le profilé 16. A l'extrémité de pied de pale, les tubes capillaires 26 sont raccordés à l'espace intérieur d'un réservoir transparent moulé par injection et contenant un colorant liquide dans une cavité interne 31. Le réservoir 27 est situé dans une découpe 32 d'une garniture de carénage 33 liée au bord de fuite incliné 28 de l'élément de bord de fuite 13. Les extrémités intérieures des tubes capillaires respectifs 26 sont supportées dans des manchons 34 retenus dans un trou à une extrémité du réservoir 27 par des supports boulonnés solidaires 35, et elles débouchent dans une cavité centrale 36 connectée par un trou 37 à la cavité intérieure 31. Une vis de purge 38 et un bouchon de remplissage 39 sont vissés dans la paroi du réservoir, en communication avec la cavité 31, pour faciliter le remplissage du réservoir 27 avec le liquide coloré à un niveau désiré. Entre les extrémités intérieures des gorges 24 et 25 et le réservoir 27, les tubes capillaires 26 sont liés aux surfaces extérieures respectives des renforts 30 de l'extrémité de pied et de l'élément de bord de fuite 13, c'est-à-dire dans la zone hachurée de la figure 1, les tubes 26 étant fixés au moyen d'un cordon effilé d'adhésif 40, comme représenté sur la figure 4. Si, pendant le fonctionnement, la charge de pale est telle qu'il en résulte une fissure dans la paroi du longeron de transfert de charge 12 en acier inoxydable, une fissure se produit également dans l'un des tubes capillaires 26 ou dans les deux et sensiblement au voisinage de la fissure du longeron. Le liquide contenu dans les tubes capillaires 26 est automatiquement mis en pression pendant la rotation de la pale de rotor 11, du fait de la force centrifuge, de sorte qu'une fissure du tube capillaire 26 provoque une fuite du liquide coloré, ce qui fournit une indication visuelle de la formation d'une fissure dans la poutrelle 12 lors d'une inspection au sol subséquente. - Des essais de fatigue d'un échantillon de pale comprenant un élément d'augmentation de contrainte constitué par un trou percé à travers une paroi du longeron 12, dans une région critique connue de la longueur de la pale et en utilisant une flexion vibratoire à un seul niveau en mode de battement de la pale avec une charge centrifuge, ont montré une bonne corrélation entre la position d'une fissure subséquente dans la paroi du longeron et une fissure résultante dans le tube capillaire. Dans les essais de fatigue, le réservoir était mis en pression pour engendrer une fuite clairement visible du liquide coloré à l'endroit de la fissure du tube capillaire, et des essais de rotation d'une pale comportant un réservoir non en pression ont montré que les forces centrifuges sont suffisantes pour engendrer une fuite à une fissure se produisant pendant la rotation. Bien qu'on ait décrit et illustré un seul mode de réalisation, il est entendu que de nombreuses modifications peuvent être apportées sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, on peut utiliser l'invention avec des pales de rotor comprenant un longeron de transfert de charge d'une autre forme et en une autre matière, les propriétés des tubes capillaires étant choisies de façon appropriée afin d'être de même matière ou d'une matière ayant des propriétés de fatigue similaires. Dans le mode de réalisation illustré, les gorges 24 et 25 constituent un emplacement commode pour les tubes capillaires de section circulaire; toutefois, les gorges ne sont pas essentielles et on peut monter les tubes capillaires sur les surfaces extérieures de la pale et dans toute région préférée de la corde à l'intérieur de celle qui est définie par la poutrelle de transfert de charge. Dans une telle modification, il peut être préférable, afin d'assurer une jonction efficace entre les surfaces, d'utiliser un tube capillaire ayant une surface plate. En variante, on peut lier un tube capillaire de section circulaire à un support plat qui est lui-même lié à la surface de la structure. Le réservoir peut être mis en pression, par exemple au moyen d'une vanne appropriée, pour assurer qu'une fuite se produit même lorsque la pale est immobile, et on peut utiliser tout colorant liquide approprié, tel qu'un liquide à base d'alcool. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection d'une fissure dans un longeron principal (12) de transfert de charge d'une pale (11) de rotor d'hélicoptère qui définit, en combinaison avec un élément (13) de bord de fuite, une corde de pale (29), caractérisé en ce qu'il comprend la fixation d'un tube capillaire (26) longitudinalement sur une surface extérieure de la pale (11), dans une région de la corde à l'intérieur de celle qui est définie par le longeron, et le raccordement de l'intérieur du tube (26) à une source de liquide coloré contenu dans un réservoir (27) placé à une extrémité de pied de la pale, de sorte qu'une fissure se produisant dans le longeron provoque une fissure correspondante du tube capillaire (26) ayant pour conséquence une fuite du liquide coloré, ce qui fournit une indication visuelle qu'une fissure s'est produite. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on attache un tube capillaire (26) aux deux surfaces extérieures, supérieure et inférieure, de la pale (11) de rotor. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend l'opération supplémentaire de mise en pression du réservoir (27). 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tube capillaire (26) est fabriqué en une matière ayant des propriétés de résistance à la fatigue similaires à celles du longeron (12). 5. Pale de rotor d'hélicoptère, comprenant un longeron principal (12) de transfert de charge et un élément (13) de bord de fuite, qui définissent ensemble une corde de pale (29), et des moyens de détection de fissure, caractérisée en ce que lesdits moyens de détection comprennent un réservoir (27) placé à une extrémité de pied de pale, pour contenir un liquide coloré, et connecté intérieurement à un tube capillaire (26) attaché à une surface extérieure de la pale de rotor de façon à s'étendre dans la direction longitudinale de la pale et dans une région de la corde à l'intérieur de celle qui est définie par la poutrelle, de sorte qu'une fissure dans le longeron (12) provoque une fissure correspondante du tube capillaire (26) ayant pour conséquence une fuite du liquide coloré qui fournit une indication visuelle de la fissure du longeron. 6. Pale de rotor suivant la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un tube capillaire (26) attaché le long des deux surfaces extérieures, supérieure et inférieure de la pale de rotor. 7. Pale de rotor suivant la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que le tube ou chaque tube capillaire est situé environ au quart de la corde. 8. Pale de rotor suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que le longeron de transfert de charge (12) et le tube capillaire (26) sont fabriqués en matières similaires. 9. Pale de rotor suivant la revendication 8, caractérisée en ce que le longeron de transfert de charge (12) et le tube capillaire (26) sont tous deux fabriqués en acier inoxydable.