Brevet FR2775951A1 — publié le 19990917

La présente invention concerne les pales de rotor, notamment celles destinées à un rotor arrière anticouple caréné (fenestron) pour héli- coptère. Elle se rapporte plus particulièrement au dispositif d'attache d'une telle pale sur le moyeu dudit rotor. On sait que les pales de rotor arrière anticouple pour hélicoptère sont généralement encastrées par leur pied sur le moyeu dudit rotor, au moyen de deux paliers, écartés l'un de l'autre le long dudit pied. Elles sont par ailleurs attachées au voisinage du centre du moyeu par des or- ganes élastiquement déformables en torsion, qui permettent la variation d'incidence tout en supportant la force centrifuge s'exerçant sur les pales en rotation. Suivant le mode de réalisation desdites pales, ces organes élasti- quement déformables en torsion sont soit métalliques (par exemple un faisceau de lames superposées en acier inoxydable), soit réalisés en une matière composite fibres-résine (chaque organe élastique pouvant alors être un prolongement d'une pale, elle-même réalisée en matière compo- site). Quel que soit le mode de réalisation de ces organes élastiquement déformables en torsion, ceux-ci constituent les éléments critiques desdits rotors, car ils sont fortement sollicités en traction par la force centrifuge et, surtout, en fatigue de torsion pour la commande en incidence. Aussi, pour réduire les contraintes de torsion et augmenter la durée de vie desdits organes, on est obligé de les allonger au maximum, ce qui aug- mente en revanche l'encombrement radial du moyeu du rotor. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvé- nients, en permettant la réalisation d'un tel rotor, dont l'encombrement radial est faible, tout en éliminant tout risque de rupture des organes élas- tiquement déformables en torsion. A cette fin, selon l'invention, la pale de rotor, notamment pour le rotor arrière anticouple d'un hélicoptère, comportant: - un pied de pale monté rotatif dans le moyeu dudit rotor, pour permettre à ladite pale de tourner autour de son axe de pas; et - des moyens d'attache dudit pied de pale audit moyeu du rotor, com- portant un organe élastiquement déformable en torsion autour dudit axe de pas, est remarquable en ce que - ledit pied de pale est creux et ouvert à son extrémité interne - ledit organe élastiquement déformable en torsion est constitué par une butée élastique logée dans ledit pied de pale et susceptible d'agir à la manière d'une rotule d'action limitée, centrée sur ledit axe de pas; et - un tirant rigide relie ladite butée élastique audit moyeu du rotor. Ainsi, une telle butée élastique élimine tout danger de rupture de fatigue en torsion. Elle peut être largement dimensionnée et peut offrir une grande durée de fonctionnement sans usure appréciable et sans ja- mais conduire à une rupture de fatigue brutale. Par ailleurs, une telle butée élastique est particulièrement com- pacte et présente donc un faible encombrement, notamment radialement par rapport au rotor. Cependant, pour diminuer encore plus l'encombrement radial du rotor, il est avantageux, ladite butée élastique comportant de façon con- nue une pluralité d'éléments lamifiés en élastomère disposés entre deux armatures, que: - à l'intérieur dudit pied de pale, ladite butée élastique soit disposée de façon que l'une de ses armatures, dite externe, se trouve du côté de la partie profilée de ladite pale, tandis que l'autre desdites armatures, dite interne, se trouve du côté de l'axe du rotor; - ladite butée élastique comporte un évidement central, coaxial audit axe de pas; ledit tirant rigide traverse avec jeu ledit évidement central et son extrémité externe, qui se trouve du côté de ladite partie profilée de pale, soit solidaire de l'armature externe de ladite butée élastique; et I'armature interne de ladite butée élastique, traversée avec jeu par ledit tirant, soit solidaire de l'extrémité interne du pied de pale qui se trouve du côté de l'axe du rotor. Ainsi, le faible encombrement de la butée élastique et du tirant permet de réduire fortement le diamètre du moyeu du rotor supportant les paliers d'appui des pales, ce qui conduit à une amélioration de la perfor- mance en poussée et, surtout, à une réduction de la masse du moyeu, ainsi que du support de la boîte de transmission (qui entraîne ledit rotor en rotation), qui se trouve dans le prolongement et derrière ledit moyeu. Ladite butée élastique peut être sphérique, c'est-à-dire que ses éléments lamifiés en élastomère sont alors sphériques et centrés sur ledit axe de pas. Cependant, étant donné le faible débattement de ladite butée élastique, celle-ci peut être conique, c'est-à-dire que ses éléments lamifiés sont également coniques et centrés sur ledit axe de pas. Par ailleurs, il est avantageux de prévoir un appui rotulien, centré sur ledit axe de pas, entre l'extrémité externe dudit tirant et l'extrémité externe dudit pied de pale. Ainsi, en créant un tel appui pour l'extrémité externe du tirant à l'intérieur dudit pied de pale, on peut immobiliser ledit tirant et la butée élastique, chargée axialement par la force centrifuge, n'est soumise qu'à la torsion correspondant aux variations d'incidence. Par ailleurs, grâce à cet appui, il devient possible de n'utiliser qu'un seul palier, disposé du côté de l'extrémité externe dudit pied de pale, pour articuler ledit pied de pale sur le moyeu. En effet, en rotation, les mouvements de battement de pale sont faibles (inférieurs à 1 o) et les déformations correspondantes de butée élastique conduisent à des mou- vements très faibles. De plus, à l'arrêt, les battements de pale sont limi- tés par contact de l'armature interne de butée élastique avec ledit tirant. On conçoit aisément que la suppression d'un palier de pale --par rapport à la technique antérieure-- apporte un allégement et une simplifi- cation appréciables du moyeu du rotor, qui peut par exemple être alors réalisé par emboutissage, comme une casserole. De plus, la suppression d'un palier élimine la plus grande partie des efforts de commande, celle qui résulte de la friction dans les paliers fortement chargés du fait de l'encastrement de pale. Il n'est donc plus nécessaire d'utiliser une servo- commande, sans pour autant avoir recours à des masses d'équilibrage importantes sur les pales. Il en résulte, là encore, une simplification et un allégement. Ainsi, grâce à la présente invention, les moyens d'attache des pales sont plus simples, plus compacts, plus sûrs et moins coûteux que ceux de la technique antérieure. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est une vue, partiellement en coupe longitudinale, cor- respondant à la ligne 1-l de la figure 2, d'une pale conforme à la présente invention, pourvue de ses moyens d'attache. La figure 2 est une vue extérieure, tournée de 90 par rapport à la figure 1, de la pale montrée par ladite figure 1. Les figures 3, 4 et 5 illustrent, partiellement en coupe, des varian- tes de réalisation de la pale des figures 1 et 2. La figure 6 est une coupe partielle correspondant à la ligne Vl-VI de la figure 5. La pale de rotor 1, conforme à la présente invention et représen- tée sur les figures 1 et 2, comporte une partie profilée 2 (montrée par- tiellement) et un pied de pale 3. Elle est destinée à former, avec d'autres pales identiques, le rotor arrière anticouple d'un hélicoptère, le rotor tour- nant autour d'un axe X-X et comportant un moyeu constitué d'une partie centrale 4C (seulement représentée sur la figure 2) et d'une partie ex- terne 4E. Ledit pied de pale 3 est monté rotatif dans la partie de moyeu ex- terne 4E par l'intermédiaire d'un palier unique 5 disposé du côté de ladite partie de pale profilée 2, pour permettre à ladite pale 1 de tourner autour de son axe de pas P-P. De plus, ladite pale 1 est attachée à la partie de moyeu centrale 4C par l'intermédiaire d'un tirant 6. A cet effet, I'extrémi- té libre 7 dudit tirant 6 est conformée en élément de chape, et elle co- opère avec un élément de chape complémentaire 8 solidaire de ladite par- tie centrale 4C pour attacher ladite pale audit moyeu, la chape 7, 8 ayant un axe e-t parallèle à l'axe X-X. De façon connue, comme cela est repré- senté sur la figure 2, une tige 9, qui est coaxiale à l'axe X-X du rotor et qui peut coulisser parallèlement audit axe (voir la double flèche F), com- mande la rotation de ladite pale 1 autour de son axe de pas P-P, par l'in- termédiaire d'une liaison 10, qui est solidaire, d'un côté de ladite tige 9 et, de l'autre, d'un doigt excentré 11, porté par le pied de pale 3. Conformément à la présente invention: - le pied de pale 3 est creux et définit un évidement intérieur 12, ouvert du côté interne (en direction de l'axe X-X) et obturé du côté externe (en direction de la partie profilée 2) par un fond 14; et - dans l'évidement intérieur 12 du pied de pale 3 est logée une butée élastique sphérique 15, qui comporte un ensemble 16 d'éléments 16A en élastomère lamifiés et disposés entre une armature externe 17 et une armature interne 18 et qui est interposée entre la partie profilée 2 de la pale 1 et le tirant 6 pour assurer la fonction d'organe élastique- ment déformable en torsion autour de l'axe de pas P-P. La butée élastique sphérique 1 5 est centrée sur ledit axe de pas P- P et est capable d'un mouvement de rotule limité. Elle comporte un évi- dement central 19, coaxial à l'axe de pas P-P. Le tirant rigide 6 traverse avec jeu l'évidement central 19 et son extrémité externe 6E est fixée sur l'armature externe 17 de la butée élas- tique 15. Cette armature externe 17 est par exemple réalisée en acier et la fixation peut être obtenue, comme représenté sur la figure 1, par vis- sage de l'extrémité externe filetée 6A dans l'armature externe 17, for- mant écrou. Une goupille 20 assure le blocage en rotation dudit tirant ri- gide par rapport à l'armature externe 17. Une entretoise en alliage léger 21 est enfilée sur le tirant rigide 6, entre l'élément de chape 7 et l'armature externe 17, pour servir de butée de positionnement à cette dernière. L'entretoise 21 permet en outre d'as- surer un bon allongement du tirant à l'assemblage vissé 6-17. L'armature interne 18 de la butée élastique 15 est traversée avec jeu par ledit tirant et ladite entretoise 21 et est solidaire de l'extrémité interne du pied de pale 3. A cet effet, cette armature interne 18 est im- mobilisée dans l'évidement 12 du pied de pale 3 entre un épaulement 22 et une pièce 23, vissée dans ledit évidement 12. Le positionnement en rotation de l'armature interne 18 peut être obtenu par divers dispositifs, illustrés schématiquement sur la figure 1 par une vis pointeau 24. Par ailleurs, un point d'appui 25, centré sur l'axe de pas P-P, est prévu entre l'extrémité externe 6E du tirant 6 et l'extrémité externe du pied de pale 3. Dans le mode de réalisation de la figure 1, ce point d'ap- pui 25 est formé par une rotule 26 solidaire du tirant 6 et engagée dans une cage 27, logée dans le fond 14 de l'évidement 12. Les mouvements de rotule de la butée sphérique 15 sont très fai- bles, au maximum de 0,7 , et, par ailleurs, limités par le jeu existant dans I'évidement central 19 entre l'armature interne 18 et l'ensemble tirant 6 - entretoise 21. Par suite, la butée sphérique 15 peut être remplacée, comme cela est illustré sur la figure 3, par une butée plus simple 28, à éléments coniques 28A. Sur cette figure 3, la variante de réalisation 29 est identique au mode de réalisation 1, à l'exception du fait que la butée sphérique 15 est remplacée par la butée conique 28. Dans la variante de réalisation 30 de la pale de rotor, conforme à la présente invention et montrée sur la figure 4, on retrouve les éléments déjà décrits en regard de la figure 1, aux exceptions suivantes: - la butée 31 n'est plus sphérique, mais conique (comme sur la figure 3), c'est-à-dire que ses éléments 31A en élastomère sont coniques et cen- trés sur l'axe P-P; - le tirant 6 comporte, à son extrémité externe, une tête de soupape 32 retenant la butée conique 31, en prenant appui sur le côté externe de l'armature externe 33 de ladite butée; et - I'élément de chape 34, destiné à relier le tirant 6 à la partie centrale 4C du moyeu, se visse --avec un contre-écrou 35-- sur l'extrémité interne filetée 61 du tirant 6. Dans ce cas, l'armature externe 33, qui ne comporte plus de file- tage, peut être réalisée en alliage léger. Le mode de réalisation 40 de la pale de rotor, conforme à la pré- sente invention et montré par les figures 5 et 6, est semblable à la pale de la figure 4 avec les différences suivantes: - le point d'appui 25, 26, 27 est supprimé et remplacé par une portée sphérique annulaire 33A pratiquée à la périphérie de l'armature externe 33 de la butée élastique 31 et s'appuyant sur la paroi de l'évidement interne 12; - I'extrémité interne filetée 61 du tirant 6 est reliée directement par vis- sage à la partie de moyeu centrale 4C, sans interposition de l'élément de chape 34, mais avec le contre-écrou 35. REVENDICATIONS 1. Pale de rotor, notamment pour le rotor arrière anticouple d'un hélicoptère, comportant: - un pied de pale (3) monté rotatif dans le moyeu (4E) dudit rotor, pour permettre à ladite pale de tourner autour de son axe de pas (P-P); et - des moyens d'attache dudit pied de pale (3) audit moyeu du rotor, comportant un organe élastiquement déformable en torsion autour dudit axe de pas, caractérisée en ce que - ledit pied de pale (3) est creux et ouvert à son extrémité interne de manière à comporter un évidement intérieur (12); - ledit organe élastiquement déformable en torsion est constitué par une butée élastique (15, 28, 31) logée dans ledit évidement intérieur (12) dudit pied de pale et susceptible d'agir à la manière d'une rotule d'ac- tion limitée, centrée sur ledit axe de pas; et - un tirant rigide (6) relie ladite butée élastique audit moyeu (4C) du ro- tor. 2. Pale de rotor selon la revendication 1, dans laquelle ladite butée élastique comporte une pluralité d'éléments lamifiés en élastomère, dispo- ses entre deux armatures, caractérisée en ce que: - à I'intérieur dudit pied de pale (3), ladite butée élastique est disposée de façon que l'une (17, 33) de ses armatures, dite externe, se trouve du côté de la partie profilée (2) de ladite pale, tandis que l'autre (18) desdites armatures, dite interne, se trouve du côté de l'axe (X-X) du rotor; - ladite butée élastique comporte un évidement central (19), coaxial au- dit axe de pas; - ledit tirant rigide (6) traverse avec jeu ledit évidement central et son extrémité externe (6E), qui se trouve du côté de ladite partie profilée de pale, est solidaire de l'armature externe de ladite butée élastique; et - I'armature interne (18) de ladite butée élastique, traversée avec jeu par ledit tirant, est solidaire de l'extrémité interne du pied de pale (3) qui se trouve du côté de l'axe (X-X) du rotor. 3. Pale de rotor selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les éléments lamifiés en élastomère (16A) de ladite butée élastique (1 5) sont sphériques. 4. Pale de rotor selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les éléments lamifiés en élastomère (28A, 31A) de ladite butée élastique (28, 31) sont coniques. 5. Pale selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce qu'un appui rotulien (25, 33A), centré sur ledit axe de pas (P-P), est prévu entre l'extrémité externe dudit tirant (6) et l'extrémité externe dudit pied de pale (3), qui se trouve du côté de ladite pale. 6. Pale selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit pied de pale (3) est tourillonné sur ledit moyeu (4E) de rotor au moyen d'un palier unique (5), disposé du côté de I'extrémité externe dudit pied de pale. 7. Pale selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que ledit appui rotulien (25) comporte une rotule (26) solidaire de l'extrémité externe dudit tirant (6) et engagée dans une cage (27), pratiquée dans le fond dudit évidement intérieur du pied de pale. 8. Pale selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que ledit appui rotulien comporte une portée sphérique annulaire (33A) pratiquée à la périphérie de ladite armature externe (33) de la butée élastique (31) et s'appuyant sur la paroi dudit évidement inté- rieur (12). 9. Pale selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisée en ce que ledit tirant rigide (6) est vissé dans ladite armature externe (1 7) de la butée élastique (1 5, 28). 10. Pale selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'une entretoise (21) est disposée autour du tirant rigide (6), entre l'extrémité interne (7) de celui-ci et ladite armature ex- terne (17) de la butée élastique (15, 28). 1 1. Pale selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'extrémité externe du tirant rigide (6) est confor- mée en tête de soupape (32), retenant ladite butée élastique (31). 1 2. Pale selon l'une des revendications 1 à 1 1, caractérisée en ce que l'extrémité interne (61) dudit tirant (6) porte un élément de chape (7, 34) susceptible de coopérer avec un élément de chape complémentaire (8) porté par ledit moyeu du rotor (4C) pour atta- cher ledit pied de pale audit moyeu. 13. Pale selon la revendication 12, caractérisée en ce que ledit élément de chape (7) du tirant (6) est soli- daire de l'extrémité interne (61) de ce dernier. 14. Pale selon la revendication 12, caractérisée en ce que ledit élément de chape (34) du tirant (6) est vissé sur l'extrémité interne filetée (61) dudit tirant. 15. Pale selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que l'extrémité interne (61) dudit tirant (6) est filetée et est reliée directement au moyeu du rotor (4C) par vissage.