Brevet FR2676986A1 — publié le 19921204

La présente invention a trait à un procédé pour La réalisation d'une pale d'hélice plus particulièrement destinée aux appareils du type ULM, ATL, AVL, HLM, AVION. On connaît des pales de ce genre qui sont généralement réalisées en bois ou en matière composite comme par exemple du monolytique de verre injecté. La composition de ces pales permet d'obtenir des caractéristiques intéressantes comme le prix peu élevé et des finitions esthétiques de grandes valeurs commerciales. Mais la plupart de ces pales ont beaucoup de difficultés à réunir le prix et l'esthétique avec les performances techniques. Actuellement, les pales mises sur le marché sont encore trop lourdes, ce qui entraîne par exemple de fortes vibrations genant considérablement le confort de l'appareil. De plus, le poids élevé provoque des effets gyroscopique et centrifuge diminuant les performances de l'appa- reis. C'est à ces inconvénients qu'entend plus spécialement remédier la présente invention L'invention a pour but de réaliser par un procédé particulier une pale d'hélice ayant une grande rigidité à la torsion tout en combinant la Légèreté et la souplesse. Le poids très léger de la pale suivant l'invention entraine une réduction considérable des moments d'inertie, des effets centrifuge et gyroscopique. La réduction de ces contraintes a pour conséquence d'obtenir de meilleures performances dans les accélérations et les poussées et une grande maniabilité de l'appareil. Le procédé suivant l'invention se caractérise en ce qu'il consiste - à draper dans des mouLes individuels selon des orientations et des nombres de plis bien définis des nappes de fibres de carbone unidirectionnelles préimprégnées de résine époxy en vue de L'obtenu tion d'une première peau intrados et d'une seconde peau extrados ; - à placer les moules comportant la peau intrados et la peau extrados sous vide pour la polymérisation à 1200 dans un autoclave sous quatre bars ; - à déposer dans d'autres moules individuels des tissus de fibres de carbone ou kevlar bi-directionnelles préimprégnées de résine époxy en vue de l'obtention d'une dérive et d'un bord d'attaque ; - à introduire dans l'autoclave sous quatre bars les moules de la dérive et du bord d'attaque sous vide pour une polymérisation à 1200 ;; - à découper à la forme des peaux intrados et extrados L'âme de la pale dans une structure alvéolaire en nid d'abeilles ; - à assembler par un film de colle les peaux intrados, extrados, le bord d'attaque et la dérive autour de l'âme ; - à placer L'ensemble des différents éléments sous vide à l'intérieur d'une étuve afin de les polymériser à une température de 1006 ; - et à retirer la pale de l'étuve. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 est une vue de dessus illustrant la pale suivant l'in- vention. Fig. 2 est une coupe en perspective suivant II-II (fig. 1) montrant la constitution et la forme de la pale. Fig. 3 est une coupe en perspective suivant III-III (fig. 1) représentant le profil de la dérive fixée en bout de pâle ; Fig. 4 est une coupe suivant IV-IV (fig. 3) illustrant une variante de réalisation de la fabrication de la dérive. On a représenté en fig. 1 et 2 une pale d'hélice 1 légèrement gauchie à la manière connue suivant son axe principal et amincie du côté de l'extrémité libre 10 par rapport à son point de rotation. De plus, l'extrémité Libre 10 présente une courbure équivalente au rayon "r" passant par le centre de rotation de la pâle 1. L'extrémité opposée présente une forme circulaire 11 permettant la fixation de La pale 1 sur un moyeu, non représenté, à la façon habituelle. L'extrémité libre 10 est solidaire d'une dérive 12 en forme de goutte d'eau dont la partie la plus arrondie se trouve du côté du bord d'attaque 13 (fig. 3). Cette dérive 12 permet de raccourcir La longueur de la pale 1 afin d'éviter les chocs que celle-ci peut rencontrer lors des atterrissages des appareils.De plus, cette dérive permet d'augmenter la poussée tout en gardant une surface de travail équivalente à celle des autres pales. L'augmentation de la poussée obtenue par La pale 1 est réalisée par le travail du profil jusqu a la dérive 2 sans perturbation tourbillonnaire aérodynamique. On remarque en fig. 2 que la pale 1 présente un profil excessivement mince tout en gardant une grande rigidité à la torsion, grâce d'une part à une peau intrados 14 et extrados 15 réalisée en nappe de fibres de carbone unidirectionnelles pré-imprégnées de résine époxy et d'autre part à une âme 16 découpée dans une structure alvéolaire en nid d'abeilles, comme par exemple du "NIDA NOMEX". La dérive 12 et le bord d'attaque 13 sont obtenus dans des tissus de fibres en carbone ou kevlar bi-directionnelles préimprégnées de résine époxy. La première phase du procédé consiste à draper dans des moules individuels selon des orientations et des nombres de plis bien définis des nappes de fibres de carbone unidirectionnelles préimprégnées de résine époxy en vue de L'obtention de la peau intrados 14 et de la peau extrados 15 ; - à mettre sous vide ces moules et à les introduire dans un autoclave sous une pression de quatre bars et à une température de 1200 ; - à retirer après polymérisation les moules de L'autoclave en vue de démouler et de détourer par une machine à outillage diamant les peaux intrados 14 et extrados 15 qui constituent alors des demi-coquilles semi-rigides. La seconde phase du procédé consiste à déposer dans d'autres moules individuels des tissus de fibres de carbone ou kevlar bidirectionnelles préimprégnées de résine époxy en vue de l'obtention de la dérive 12 et du bord d'attaque 13 ; - à placer ces moules sous vide dans les mêmes conditions que les peaux intrados 14 et extrados 15, c'est-à-dire dans un autoclave sous pression de quatre bars et une température de 1200 ; - à retirer des moules après polymérisation la dérive 12 et le bord d'attaque 13 en vue de les détourer sur une machine à outillage diamant. La troisième phase du procédé consiste à découper à la forme des peaux intrados 14 et extrados 15 l'âme 16 dans une structure alvéolaire en nid d'abeilles ; - à assembler par un film de colle les peaux intrados 14 et extrados 15 ainsi que la dérive 12 en bout de pale et le bord d'attaque 13. La quatrième phase du procédé consiste à placer l'ensemble des différents éléments sous vide à l'intérieur d'une étuve afin de les polymériser à une température de 1000 ; - et à retirer de l'étuve la pale constituée des différents éléments sus-mentionnés Les caractéristiques mécaniques de cette construction du type "sandwich" permet d'obtenir un profil de pale extra-plat, ce qui diminue la trainée et augmente a poussée. On remarque en cas d'usure ou de casse que la dérive 12 et le bord d'attaque 13 peuvent être décollés en chauffant localement en vue d'être remplacés. Le changement de ces éléments oblige après collage sous vide de réintroduire la pale 1 à l'intérieur d'une étuve. Il existe deux modèles de pale, soit avec un pas à gauche (fig. 1, flèche F1), soit avec un pas à droite en fonction du sens de rotation des moteurs ou des réducteurs. Le changement de pas de la pale oblige de modifier les moules des peaux intrados 14 et extrados 15, ainsi en conséquence que le positionnement de la chemise 12 et le bord d'attaque 13. On note que le faible poids de La pale 1 réduit considérablement les vibrations qui sont une cause de bruit gênant particulièrement la clientèle. Enfin en fig. 4, on a représenté une variante de réalisation de la dérive 12 qui est obtenue directement par le prolongement à 900 de chacune des peaux intrados 14 et extrados 15. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la réalisation d'une pale d'hélice, caractérisé en ce qu'il consiste - à draper dans des moules individuels selon des orientations et des nombres de plis bien définis des nappes de fibres de carbone unidirectionnelles préimprégnées de résine époxy en vue de l'obten- tion d'une première peau intrados (14) et d'une seconde peau extrados (15) ; - à placer les moules comportant la peau intrados (14) et la peau extrados (15) sous vide pour la polymérisation dans un autoclave à 1200 sous une pression de quatre bars ; - à retirer après polymérisation les moules de L'autoclave en vue de démouler et de détourer par une machine à outillage diamant les peaux intrados (14) et extrados (15). - à déposer dans d'autres moules individuels des tissus de fibres de carbone ou kevlar bi-directionnelles préimprégnées de résine époxy en vue de l'obtention d'une dérive (12) et d'un bord d'attaque (13) ; - à introduire dans un autoclave à 1200 sous une pression de quatre bars Les moules de la dérive (12) et du bord d'attaque (13) sous vide pour leur polymérisation ; - à découper à La forme des peaux intrados (14) et extrados (15) l'âme (16) de la pale (1) dans une structure alvéolaire en nid d'abeille ; - à démouler après polymérisation la dérive (12) et le bord d'attaque (13) en vue de les détourer sur une machine à outillage diamant ; - à assembler par un film de colle Les peaux intrados (14), extrados (15), le bord d'attaque (13) et la dérive (12) autour de L'âme (16) ;; - à placer l'ensemble des différents éléments (12, 13, 14, 15, 16) sous vide à l'intérieur d'une étuve afin de les polymériser à une température de 1000 ; - et à retirer la pale (1) de l'étuve. 2. Produit obtenu par mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pale (1) comporte un bord d'attaque (13) interchangeable par décollement. 3. Pale d'hélice suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le nouveau bord d'attaque (13) est mis en place par collage et polymérisation dans un autoclave à 1000. 4. Pale d'hélice suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la dérive (12) est fixée sur L'extrémité Libre (10) de la pale (1) de manière à réduire les dimensions de ladite pale sans pour cela changer la surface travaillante. 5. Pale d'hélice suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la dérive (12) est obtenu directement par le prolongement à 900 des peaux intrados (14) et extrados (15).