Brevet FR2956376A1 — publié le 20110819

AGENCEMENT DE PALE D'HELICE COMPRENANT UN SUPPORT DISTINCT DESCRIPTION Le sujet de l'invention est un agencement de pale d'hélice comprenant un support distinct d'une partie principale extérieure constituant la pale proprement dite, ainsi que ce support et cette pale. De tels agencements se justifient quand la pale est en une matière différente du reste de l'hélice et notamment en matière composite. On les trouve souvent dans les hélices à calage variable, où le support est une pièce pivotante enfoncée dans un 15 alvéole du moyeu et dont le pivotement entraîne celui de la pale. Les hélices à calage variable permettent d'ajuster la propulsion d'un aéronef à chaque régime, et la baisse de consommation de carburant est un de leurs avantages principaux. Divers genres de moteurs 20 sont pourvus de telles hélices sous forme carénée ou non. On s'intéresse ici à la liaison entre la pale et le support. Deux conceptions traditionnelles existent : dans la première d'entre elles, la pale et le support 25 sont complètement solidaires et fixés par un collage. Les inconvénients de cette conception sont que le remplacement d'une pale est rendu plus difficile en cas d'avarie, puisqu'il faut extraire de l'hélice non seulement la pale elle-même, mais son support, qui doit 30 être disjoint des roulements dans lesquels il est 10 2 retenu et qui lui permettent de pivoter ; et que la tenue de la colle sur une longue durée est incertaine. Dans une autre conception, dont un exemple apparaît dans le brevet français 2 933 955, et qui évoque la construction de certains rotors aubagés de compresseurs ou de turbines, le support est creusé d'une rainure rectiligne dans laquelle on engage un pied de la pale. La rainure étant plus étroite à la surface libre du support et le pied étant plus large que le reste de la pale, il reste retenu dans la rainure malgré les forces centrifuges. Certaines réalisations sont complexes à cause des dispositifs nécessaires pour bloquer le pied aux extrémités de la rainure. Un autre inconvénient se manifeste aussi dans le cas des pales en matière composite, dont l'épaisseur est limitée par les procédés de fabrication, à cause notamment des opérations de tissage des fibres de carbone. Cette épaisseur est maximale au pied de la pale, et le reste de la pale doit être à environ la moitié de l'épaisseur maximale du pied pour rendre possible une transition acceptable de sa forme. Cela empêche toutefois de construire des pales de grand diamètre, qui devraient être plus épaisses pour posséder la résistance mécanique nécessaire, et constitue donc une limite technologique. Le sujet de l'invention est un agencement de liaison entre une pale et son support dépourvu généralement de ces inconvénients et qui permette des démontages et des assemblages faciles de la pale, une construction facile et peu contraignante de la pale, et qui possède aussi une bonne sécurité, en réduisant les 3 risques de rupture de l'hélice par séparation d'une pale et de son support. L'invention est pour résumer relative à un agencement de pale d'hélice comprenant une pale et un support distinct de la pale, la pale comprenant un pied et le support comprenant une rainure dans laquelle le pied est engagé et fixé, caractérisé en ce que le pied et des flancs de la rainure sont traversés de perçages transversaux à une direction principale d'extension du pied et de la rainure, les perçages des flancs pouvant venir en alignement respectif avec les perçages du pied pour former trois groupes de perçages alignés, chacun des groupes étant occupé par un boulon, un jeu substantiellement plus important existant entre un des boulons et un des perçages de son groupe. On concilie ainsi un mode de fixation simple, autorisant des démontages et des remplacements aisés de la pale, et la sécurité d'une conception dite « fail-safe », où une avarie (ici, la défaillance d'un boulon) ne s'accompagne pas d'une rupture complète de la pale, qui pourrait être dangereuse si elle était par exemple projetée vers l'habitacle. L'invention porte encore sur une pale ou un support tels que ci-dessus. L'invention sera maintenant décrite plus en détail et dans tous ses aspects au moyen des figures, parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue générale d'une réalisation de l'agencement, - la figure 2 illustre deux plates-formes complétant l'assemblage de la pale, 4 - la figure 3 illustre un pied de pale, - la figure 4 illustre un raccordement de la pale et du support, - et la figure 5 illustre une des plates- formes. La figure 1 est une vue générale de l'agencement. Une hélice comprend un moyeu (1) dans lequel sont creusés des alvéoles (2) en une rangée circulaire. Les alvéoles (2) reçoivent chacun un support (3) pivotant d'une pale (4). Un pied (5) de la pale (4) est retenu dans le support (3), et le reste de la pale (4) s'étend hors du moyeu (1). Le pied (5) est un peu plus large que le reste de la pale (4) mais de largeur essentiellement constante, contrairement à des conceptions classiques où son raccordement au reste de la pale (4) est très mince, ce qui provoque des difficultés de fabrication si la pale doit être en matière composite, ce qui est le cas ici, alors que le support (3) est métallique. Un axe du support (6) est soutenu par des roulements (7 et 8) à billes ou autres établis au fond de l'alvéole (2) et qui lui permettent de pivoter en entraînant la pale (4), dont le calage est modifié. Le dispositif de pivotement du support (3) ne fait pas partie de l'invention et n'est donc pas représenté. Deux plates-formes (9 et 10), fixées au support (3) par des ailes (11 et 12) dirigées vers l'intérieur de l'alvéole, couvrent l'alvéole (2) pour restituer une surface lisse au moyeu (1) et s'étendent de part et d'autre de la pale (4). La juxtaposition des plates-formes (9 et 10) est représentée à la figure 2, en l'absence de la pale (4). Les figures 3 et 4 représentent la pale (4) vue de côté, et l'assemblage de la pale (4) et du support (3) en direction oblique. Le support (3) comprend deux flancs (13 et 14) parallèles délimitant 5 entre eux une rainure (25) de section rectangulaire. Le pied (5) est logé dans la rainure (25) avec un ajustement glissant entre les flancs (13 et 14) mais il aurait ici la faculté d'en sortir par un mouvement radial vers l'extérieur de la rainure (25), produit par les forces centrifuges, sa section étant aussi essentiellement rectangulaire. Le dispositif est complété par des perçages : deux perçages extrêmes (15) et un perçage central (16) sur le pied (5), et trois perçages (17) sur chacun des flancs (13 et 14). Ces perçages sont disposés de façon à pouvoir être alignés en formant alors trois groupes, dont chacun comprend un perçage (17) du flanc (13), un perçage (17) du flanc (14), et un perçage (15 ou 16) du pied (5). Trois boulons (18) sont engagés à travers ces groupes de perçages et maintiennent donc le pied (5) dans la rainure (25). La pale (4) étant en matière composite, les perçages (15 et 16) sont renforcés par des bagues métalliques (19) qui subissent le contact des boulons (18). Les ailes (11 et 12) des plates-formes (9 et 10) comprennent elles-mêmes des perçages (21) venant en alignement avec les trois groupes et que les boulons (18) traversent, qu'on représente à la figure 5. Une particularité du montage doit encore être relevée. Deux boulons suffisent à donner un montage ferme de la pale (4) sur le support (3), mais la défaillance d'un boulon (18) par desserrage ou 6 rupture doit être prévue. Il convient alors, tout en évitant que la pale (4) se détache ou fonctionne de manière erratique, que la défaillance du boulon puisse être détectée. Le boulon (18) passant par le perçage central (16) du pied (5) sert de boulon de sécurité, et son montage est en conséquence un peu différent de celui des autres : alors que les perçages (15, 17 et 21) sont ajustés au diamètre des boulons (18), le perçage central (16) est de diamètre plus important de manière à laisser un jeu substantiel entre lui et son boulon (18). Voici l'effet de ce montage. Les efforts exercés sur la pale (4) sont transmis au support (3) exclusivement par les deux boulons associés aux perçages (15) extrêmes dans des circonstances normales, le boulon du perçage central (16) n'étant pas sollicité ; mais si un des boulons des perçages extrêmes (15) ou l'un des perçages extrêmes (17) de l'un des flancs (13 ou 14) ou l'un des perçages (15) du pied (5) est défaillant, la pale (4) a la faculté de basculer jusqu'à ce que le perçage central (16) touche le boulon correspondant (18). Les efforts passent alors par ce boulon ainsi que par le boulon subsistant associé à l'autre perçage extrême (15), de sorte que la pale (4) continue à remplir sa fonction. Des vibrations apparaissent toutefois à cause du jeu entre le perçage central (16) et son boulon, qui sont détectées et qui indiquent qu'il sera nécessaire de réparer bientôt la pale (4). Ceci est fait en remplaçant le boulon (18) défaillant ou en remplaçant la pale entièrement si la rupture a eu lieu sur l'un des perçages (15) du pied (5). En cas de rupture de l'un des perçages extrêmes 7 (17) de l'un des flancs (13 ou 14), il convient de remplacer le support (3). Le remplacement du boulon (18) défaillant est facile en disposant d'un accès latéral à l'alvéole (2). Et le remplacement de la pale (4) elle-même est tout aussi facile en dégageant les boulons (18) puis en tirant sur la pale (4) en direction radiale, sans devoir démonter ni déplacer aucune autre pièce. REVENDICATIONS1. Agencement de pale d'hélice comprenant une pale (4) et un support (3) distinct de la pale, la pale (4) comprenant un pied (5) et le support (3) comprenant une rainure (25) dans laquelle le pied est engagé et fixé, caractérisé en ce que le pied et des flancs (13, 14) de la rainure sont traversés de perçages {15, 16, 17) transversaux à une direction principale d'extension du pied et de la rainure, les perçages des flancs pouvant venir en alignement respectif avec les perçages du pied pour former trois groupes de perçages alignés, chacun des groupes étant occupé par un boulon (18), un jeu substantiellement plus important existant entre un des boulons et un des perçages de son groupe. 2. Agencement de pale d'hélice selon la revendication 1, caractérisé en ce que les flancs (13, 14) sont parallèles et le pied (5) comprend une partie de plus grande largeur ajustée de façon glissante sur les flancs, les perçages étant opérés à travers ladite partie. 3. Agencement de pale d'hélice selon la revendication 2, caractérisé en ce que le pied est essentiellement de largeur constante. 4. Agencement de pale d'hélice selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pale et son pied sont en matière composite, et SP 37122 JCI 2956376 9 les perçages du pied (12) sont gainés de bagues métalliques (19). 5. Agencement de pale d'hélice selon l'une 5 quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend des plates-formes (9, 10) couvrant un alvéole (2) d'un moyeu (1) de l'hélice dans lequel le support (3) est enfoncé en pouvant pivoter, et munies d'ailes (11, 12) s'appuyant sur les flancs (13, 14), 10 les ailes étant aussi munies de perçages (21) pouvant venir en alignement respectif avec les groupes de perçages et étant traversées par les boulons (18). 6. Pale (4) d'hélice apte à servir dans 15 l'agencement selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un pied (5), caractérisé en ce que le pied est traversé de perçages (15, 16) transversaux à une direction principale d'extension du pied. 20 7. Pale d'hélice selon la revendication 6, caractérisé en ce que les perçages comprennent deux premiers perçages (15) et un troisième perçage (16) de diamètre plus important que lesdits deux premiers 25 perçages. 8. Support (3) d'hélice apte à servir dans l'agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant une rainure (25) délimitée par des 30 flancs (13, 14), caractérisé en ce que les flancs (13, SP 37122 JCI 2956376 10 14) sont traversés de perçages {17) transversaux à une direction principale d'extension de la rainure.