Brevet FR3022888A1 — publié le 20160101

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un système de rotors coaxiaux d'engin volant. L'invention se rapporte de manière générale à la technique de vol et notamment à des systèmes de rotors pour des en- gins volants et applicables à la construction d'hélicoptères. Etat de la technique On connaît un système de rotors coaxiaux composé d'une transmission avec deux arbres d'entraînement tournant en sens opposé et qui portent les plateaux cycliques mobiles axialement, munis des ro- tors et reliés par des biellettes, ces plateaux cycliques étant reliés en cinématique avec les pales et par un système complexe de leviers pour la commande collective et différentielle ; les leviers du système de commande sont reliés de façon correspondante au plateau cyclique inférieur et à la tige de commande intérieure. La commande du rotor supérieur se fait à l'aide du manchon coulissant monté mobile sur l'arbre d'entraînement du rotor supérieur le long de son axe ; le manchon est relié cinématiquement aux trois tiges de commande du plateau oscillant et des supports de pale. La tige de commande intérieure est allongée ; elle est équipée d'un levier basculant à son extrémité libre et conçue en cinématique avec le manchon coulissant auquel est relié l'arbre d'entraînement du moyeu de rotor supérieur, dont l'axe porte un plateau cyclique muni d'un levier pivotant par rapport au plateau, la direction de l'axe lorsqu'on bascule le plateau et celle du levier étant des directions perpendiculaires (brevet RU 120627, publié le 27.09.2012). L'inconvénient de la solution connue réside dans la com- plexité de la construction du fait du nombre important de liaisons articulées reliant le coulisseau sous le rotor supérieur au plateau cyclique supérieur et les pales du rotor supérieur ainsi que du mécanisme complexe pour la commande collective et différentielle comportant de nom- breux leviers. Ce nombre d'éléments couplés cinématiquement diminue la sécurité de fonctionnement du système et augmente son poids. Des solutions techniques plus récentes du point de vue de la teneur technique de base et des résultats à obtenir pour un système de rotors coaxiaux composé d'une transmission à deux arbres d'entraînement tournant en sens opposé consiste à monter les moyeux de rotor et les deux plateaux cycliques ou plateaux oscillants, mobiles axialement et reliés, en les associant cinématiquement aux pales et au système de leviers combinés pour la commande collective et différentielle. Les moyeux de rotor sont conçus avec deux pales et des articula- tions horizontales communes, les supports de pale du moyeu de rotor inférieur étant reliés au plateau cyclique inférieur par des leviers coudés fixés au coulisseau sous le moyeu de rotor inférieur ; les supports de pale du moyeu de rotor supérieur sont reliés au plateau cyclique supérieur directement par les bielles ; le rayon des supports du moyeu de rotor supérieur est plus grand que celui du moyeu de rotor inférieur du plateau cyclique inférieur et du manchon coulissant reliés cinématiquement par un système complexe de leviers pour la commande collective et différentielle : un levier est relié par un bras de levier avec à la commande différentielle et un autre levier est relié au manchon coulis- sant et au second levier articulé, par ses bras de levier à la commande collective et au coulisseau du plateau cyclique inférieur. (brevet RU 2 307 766, publié le 10.10.2007). L'inconvénient de ce système est la complexité de sa construction, sa faible sécurité de fonctionnement car le système com- plexe de leviers reliés au manchon coulissant et au disque de nutation inférieur est traversé par des éléments d'articulation avec des unités de palier fixées dans l'espace cinématiquement limité des coulisseaux en regard. En outre, le nombre important d'éléments coopérant cinématiquement augment le poids. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un dispo- sitif du type ci-dessus offrant une meilleure sécurité de fonctionnement du système de rotors coaxiaux et de réduire son poids. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention a pour objet un système de rotors coaxiaux caractérisé en ce qu'il comprend une transmission avec deux arbres d'entraînement tournant en sens opposé, sur lesquels sont installés les rotors et deux plateaux cycliques, mobiles axialement, reliés entre eux et reliés cinématiquement aux supports de pale, - les supports de pale du moyeu de rotor supérieur étant reliés au plateau cyclique supérieur par des leviers coudés fixés à un manchon coulissant au-dessus du moyeu de rotor supérieur et les supports de pale du moyeu de rotor inférieur étant reliés directe- ment par des bielles au plateau cyclique inférieur, le rayon du support de pale au niveau du moyeu de rotor supérieur étant inférieur à celui du moyeu de rotor inférieur et le plateau cyclique inférieur est relié aux systèmes de commande pour régler les pales de manière collective et cyclique, par trois bielles et le man- chon est relié à la commande différentielle du moyeu de rotor su- périeur par la tige de commande dans l'arbre d'entraînement du moyeu de rotor supérieur. La commande différentielle seule du moyeu de rotor su- périeur et la commande du réglage collectif et cyclique des pales à l'aide de trois tiges de commande n'utilise qu'un mécanisme de levage com- plexe pour le réglage des pales, fait de manière cyclique et collective ; cela réduit le nombre de leviers et de façon correspondante le nombre de pièces d'articulation nécessaires pour la commande des tubes coaxiaux et ainsi on simplifie la construction du système de rotors et on augmente sa sécurité de fonctionnement tout en l'allégeant. Dessin La présente invention sera décrite ci-après de manière détaillée à l'aide d'un système de rotors coaxiaux représentés schématiquement en perspective dans l'unique figure annexée. Description d'un mode de réalisation Le système de rotors coaxiaux se compose d'une transmission 1 avec deux arbres d'entraînement 2, 3 tournant en sens opposé et auxquels sont reliés le moyeu du rotor inférieur 4 et celui du rotor supérieur 5, portant chacun les pales. Les moyeux de rotor 4 et 5 ont deux pales avec des arti- culations de pas 6, 7 non affectées par l'effet gyroscopique. Le système de commande des moyeux de rotor 4, 5 com- porte deux plateaux cycliques (plateaux de nutation), mobiles dans la direction axiale, à savoir un plateau supérieur 9 et un plateau inférieur 10. Ces plateaux sont reliés par des bielles 8. Les supports de pale 11 du moyeu de rotor supérieur 5 sont reliés par les bielles 12, 13 au plateau cyclique supérieur 9 et par les bielles 14 par l'intermédiaire de leviers coudés 15 au manchon 16 au-dessus du moyeu de rotor supérieur 5. Les supports de pales 17 du moyeu de rotor inférieur 4 sont reliés par les bielles 18 directement au plateau cyclique 10 inférieur. Les rapports de transmission analogues entre les articu- lations de réglage 19, 20 des moyeux de rotor 4, 5 et les plateaux cy- cliques 9, 10 sont réalisés de façon que les rayons des supports de pale 11 du moyeu de rotor supérieur 5 soient inférieurs à ceux des supports de pale 17 du moyeu de rotor inférieur 4. Cela signifie que la cinématique du système de commande est adaptée pour que si l'on actionne le dispositif de réglage de pales collectif et cyclique, la variation de l'angle de réglage du moyeu de rotor supérieur 5 et du moyeu de rotor inférieur 4 ont la même valeur. Le manchon 16 est relié par une tige de commande 21 à l'intérieur de l'arbre de transmission 3 du moyeu de rotor supérieur 5 avec le système de commande collective et différentielle 22 du moyeu de rotor supérieur 5. Le disque cyclique inférieur 10 est relié par trois bielles 23 au système de commande collectif 24 et au système de commande cyclique 25 de réglages des pales. Le système de rotors coaxiaux décrit ci-dessus fonctionne comme suit : Les arbres d'entraînement 2 et 3 de la transmission 1 tournent avec les moyeux de rotor qu'ils portent, à savoir le moyeu de rotor inférieur 4 et le moyeu de rotor supérieur 5, dans des sens de rotation opposés. Les pales 11 du moyeu de rotor supérieur 5 équipé de l'articulation de réglage de pas 6 reliée au plateau cyclique 9 par les bielles 12, 13 par l'intermédiaire d'un levier coudé 15 fixé au manchon 16 et relié au moyeu de rotor supérieur 5, tourne dans un sens, par exemple le sens contraire du sens des aiguilles d'une montre ; les supports de pale 17 du moyeu de rotor inférieur 4 équipés de l'articulation de réglage de pas 7 du moyeu de rotor inférieur 4 et reliés par les bielles 18 directement avec le plateau cyclique inférieur 10 tournent avec le moyeu de rotor inférieur 4 dans le sens de rotation opposé, c'est-à-dire dans le sens de rotation des aiguilles d'une montre. Le réglage cyclique des pales est fait par le système de commande de réglage cyclique 25 par l'inclinaison des plateaux cy- cliques commandés par les trois bielles 23 ; la variation cyclique de l'angle de réglage des pales du moyeu de rotor supérieur 5 est assurée par les bielles 12, 13 et les bielles 14 par les leviers coudés 15 à partir du plateau cyclique 9 ; la variation de l'angle de réglage du moyeu de rotor inférieur 4 par le plateau cyclique 10 se fait directement par les bielles 18. Comme les rapports de transmission entre les articulations de réglage 19, 20 des rotors et les plateaux cycliques 9, 10 sont identiques, les angles de réglage cycliques sont identiques pour un même angle horizontal pour les deux rotors. Le réglage collectif des pales se fait par l'action des trois bielles 23 du système de commande du réglage collectif 24 sur le plateau cyclique inférieur 10, les deux plateaux cycliques 9, 10 reliés par les bielles 8 se déplaçant en même temps et de la même hauteur. Comme les rapports de transmission entre les plateaux cycliques et les articulations de réglage sont identiques, cela se traduit par un mouve- ment axial des plateaux cycliques pour une augmentation simultanée ou une réduction simultanée de l'angle de réglage des pales du moyeu de rotor supérieur et du moyeu de rotor inférieur, chaque fois de la même amplitude. La commande différentielle se fait comme décrit ci-après par la variation de l'angle d'attaque des pales (le pas des pales) seulement du moyeu de rotor supérieur 5. Le mouvement de la tige de commande 21 par le système de commande pour la commande différentielle 22 du moyeu de rotor supérieur qui déplace le manchon 16 avec les leviers coudés 15, se tra- duit par une variation de l'angle de réglage du moyeu de rotor supérieur 5. De cette manière, le système de rotors coaxiaux, réduit le nombre d'éléments cinématiques et augmente la sécurité de fonction- nement tout en réduisant le poids. NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Transmission 2 Arbre d'entraînement 3 Arbre d'entrainement 4 Moyeu de rotor inférieur 5 Moyeu de rotor supérieur 6 Articulation de réglage de pas 7 Articulation de réglage de pas 8 Biellettes 9 Plateau cyclique supérieur 10 Plateau cyclique inférieur 11 Support de pale 12, 13, 14 Bielles 15 Levier coudé 16 Manchon coulissant 17 Support de pale 18 Bielle 19, 20 Articulation de réglage 21 Tige de commande 22 Système de commande collective et différentielle 23 Bielle 24 Système de commande du réglage collectif des pales Système de commande du réglage cyclique des pales 25 REVENDICATIONS1. Système de rotors coaxiaux caractérisé en ce qu'il comprend : - une transmission (1) avec deux arbres d'entraînement (2, 3) tournant en sens opposé, sur lesquels sont installés les rotors (4, 5) et deux plateaux de cycliques (9, 10) mobiles axialement, reliés entre eux et reliés cinématiquement aux supports de pale (11, 17), - les supports de pales (11) du moyeu de rotor supérieur (5) étant reliés au plateau cyclique supérieur (9) par des leviers coudés (15) fixés à un manchon coulissant (16) au-dessus du moyeu de rotor supérieur (5) et les supports de pale (17) du moyeu de rotor infé- rieur (4) sont reliés directement par des bielles au plateau cyclique inférieur (10), le rayon du support de pale (11) au niveau du moyeu de rotor supérieur (5) étant inférieur à celui du moyeu de rotor inférieur (4) et le plateau cyclique inférieur (10) est relié aux systèmes de commande pour régler les pales de manière col- lective et cyclique, par trois bielles (23) et le manchon (16) est relié à la commande différentielle du moyeu de rotor supérieur (5) par la tige de commande (21) passant dans l'arbre d'entraînement (3) du moyeu de rotor supérieur (5).