Brevet FR3064247A1 — publié le 20180928

Amortissement des vibrations dans un aéronef à voilure tournante DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un aéronef à voilure tournante, tel qu'un hélicoptère. ETAT DE L'ART En raison même de l'architecture d'un aéronef à voilure tournante, les bruits internes sont intenses et transmis par voie solide aux éléments de structure qui les rayonnent à l'intérieur de la cellule ou la cabine. Les niveaux de bruits dans la cellule sont supérieurs à ce qui est observé dans les avions. Aussi, pour le confort des passagers, des protections acoustiques sont aménagées ce qui augmente la masse à vide des aéronefs et la complexité des structures. Les sources de vibrations sont nombreuses : moteurs, réducteurs et engrenages, boîte de transmission principale entre le moteur et le rotor principal de l'aéronef, servitudes, transmission à rotor anti-couple aménagé dans la poutre de queue de l'aéronef, etc. Ces éléments incorporent des éléments tournants à l'origine de vibrations à des fréquences discrètes correspondant à leurs vitesses de rotation et à des harmoniques de ces vitesses. A la différence d'un bruit à large bande spectrale qui repartit son énergie vibratoire en le rayonnant sur une large gamme de fréquences, les vibrations centrées autour de fréquences précises localisent l'énergie sur ces raies fréquentielles discrètes engendrant une propension à la rayonner par voie solide dans les structures. Cela induit des vibrations et un rayonnement acoustique important au voisinage immédiat de l'aéronef et plus précisément dans la cellule et nuit au confort des passagers Dans la technique actuelle, les solutions choisies consistent en général à appliquer : 3064247 2 - des principes de construction au plus près des sources de vibrations avec des dispositifs d'amortissement passifs ou actif, - des principes de suspension pour découpler les équipements entre eux, ce qui impose en corollaire des éléments de liaison avec des 5 aptitudes à tolérer des désalignements, des écarts d'ajustement, des décalages angulaires, etc. Cependant, ces principes constructifs se traduisent par une complexité d'intégration de tous les éléments et une propagation du bruit par voie solide jusqu'à la cellule difficile à maîtriser 10 La présente invention propose une solution simple, efficace et économique à ce problème. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention propose à cet effet un aéronef à voilure tournante, tel qu'un hélicoptère, comportant une cellule de pilotage et/ou de passagers, 15 et au moins un moteur et une boîte de transmission principale pour l'entraînement en rotation de ladite voilure, caractérisé en ce que ledit au moins un moteur et ladite boîte de transmission principale sont situés sur une plateforme de support, et en ce que ladite cellule est suspendue à cette plateforme uniquement par des moyens d'amortissement de 20 vibrations de façon à limiter la transmission des vibrations depuis la plateforme à la cellule. L'invention propose ainsi de suspendre la cellule de l'aéronef à une plateforme de support du ou des moteurs et de la BTP (boîte de transmission principale), par des moyens d'amortissement de vibrations. 25 Le principe de l'invention consiste à installer toutes les machines tournantes proches de la boîte de transmission principale et plus généralement toutes les sources de vibrations sur une même plateforme, de préférence rigide et indéformable. C'est cette plateforme qui est isolé d'un point de vue vibratoire de la cellule. 3064247 3 L'aéronef selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques actives ou passives suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres: - les moyens d'amortissement sont configurés pour amortir les vibrations 5 dans les trois directions X, Y et Z ; - les moyens d'amortissement comprennent au moins un élément de raideur K1 et au moins un amortisseur C1 en parallèle ; - les moyens d'amortissent sont configurés pour permettre une atténuation d'au moins 6dB/ocotave au-delà de la fréquence de resonance; 10 - les moyens d'amortissement comprennent, en parallèle d'un élément de raideur K1, au moins un amortisseur C2 en série avec au moins un autre élément de raideur K2 ; cette disposition permet de se rapprocher du comportement antivibratoire d'un sysème non amorti pour les hautes fréquences avec des attenuations de 12dB/octave au-delà de la fréquence 15 de résonance tout en conservant un amortissement optimum au passage de la résonancec- les moyens d'amortissement sont du type passif et comprennent au moins un bloc en matériau élastique déformable (par exemple en élastomère) dans lequel sont noyées des lames métalliques ; - les moyens d'amortissement sont du type actif, leur capacité de 20 transmission des efforts étant pilotable ; - ladite plateforme supporte en outre des équipements ou accessoires de l'aéronef, tels qu'une batterie, un APU (Auxiliary Power Unit), un compresseur de climatisation, etc. ; - ladite plateforme comprend une structure rigide pleine ou en treillis. 25 DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : 30 - la figure 1 est une vue très schématique de côté d'un aéronef à voilure tournante, selon l'invention à voilure tournante, 3064247 4 - la figure 2 est une vue très schématique de face de l'aéronef de la figure 1, et - la figure 3 est une vue très schématique en perspective d'une plateforme de support de l'aéronef de la figure 1. 5 DESCRIPTION DETAILLEE La figure 1 représente un aéronef 10 à voilure tournante selon l'invention, qui est ici un hélicoptère (partiellement représenté). Classiquement, l'hélicoptère comprend une cellule 12, deux moteurs 14 tels que des turbomachines, une boîte de transmission de puissance 10 (BTP 16), un rotor principal 18 entraîné en rotation autour d'un axe sensiblement vertical par une sortie de la BTP 16 dont une entrée est reliée mécaniquement à des rotors des moteurs 14, ainsi que divers accessoires 20 et équipements qui induisent des vibrations tels que des compresseurs de climatisation, pompes diverses, etc., par exemple. 15 Le principe de l'invention consiste à installer au moins les moteurs 14,les accessoires 20 et la BTP 16 rigidement entre eux ou sur une plateforme de support 22, et de suspendre la cellule 12 à cette plateforme ou à un ensemble formé par la BTP, le moteur et les accessoires par des moyens 24 d'amortissement de vibrations de façon à limiter la transmission 20 des vibrations depuis la plateforme à la cellule. La plateforme 22 peut comprendre une structure rigide pleine ou en treillis ou être constitué d'un montage rigide moteur-BTP- accessoires. Elle doit être suffisamment rigide et résistante notamment pour supporter la masse des organes qu'elles supportent. 25 La plateforme 22 peut supporter l'ensemble des composants et servitudes de la motorisation, de la sustentation et de la pilotabilité de l'hélicoptère. Sans être exclusif de tous les principes de construction, ceci est particulièrement bien adapté à des commandes de vol électriques et à une motorisation électrique du Rotor Anti-Couple (RAC) de l'hélicoptère. 3064247 5 Les moyens d'amortissement sont de préférence configurés pour amortir les vibrations dans les trois directions X, Y et Z, pour couvrir les six degrés de liberté de la cellule. Comme cela est schématiquement représenté à la figure 1, les 5 moyens peuvent comprendre : - au moins un élément de raideur K1 et au moins un amortisseur C1 en parallèle ; et/ou - au moins un élément de raideur K1 et en parallèle au moins un amortisseur C2 et au moins un autre élément de raideur K2 en parallèle. 10 Les moyens d'amortissement peuvent être du type passif ou actif. Dans le premier cas (type passif), ils comprennent par exemple au moins un bloc en matériau élastique déformable dans lequel sont noyées des lames métalliques (par exemple du type « silent bloc »). Le bloc peut être réalisé en caoutchouc et les lames en acier. Dans le second cas (type 15 actif), les moyens d'amortissement pilotent une correction en effort transmis pour agir sur la transmissibilité des vibrations par voie solide plutôt qu'un pilotage en déplacement qui raidit artificiellement la liaison en augmentant la transmissibilité. La présente invention est en rupture avec les technologies 20 antérieures dans lesquelles les suspensions sont multiples avec des découplages très difficiles à ségréguer pour pourvoir filtrer efficacement ce qui est transmis à la cellule à isoler. 25 REVENDICATIONS1. Aéronef (10) à voilure tournante, tel qu'un hélicoptère, comportant une cellule (12) de pilotage et/ou de passagers, et au moins un moteur (14) et une boîte de transmission principale (16) pour l'entraînement en rotation de ladite voilure, caractérisé en ce que ledit au moins un moteur et ladite boîte de transmission principale sont situés sur une plateforme de support (22), et en ce que ladite cellule est suspendue à cette plateforme uniquement par des moyens (24) d'amortissement de vibrations de façon à limiter la transmission des vibrations depuis la plateforme à la cellule. 2. Aéronef (10) selon la revendication 1, dans lequel les moyens d'amortissement (24) sont configurés pour amortir les vibrations dans les trois directions X, Y et Z. 3. Aéronef (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens d'amortissement (24) comprennent au moins un élément de raideur K1 et au moins un amortisseur C1 en parallèle. 4. Aéronef (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens d'amortissement (24) comprennent, en parallèle d'un élément de raideur K1, au moins un amortisseur C2 en série avec au moins un autre élément de raideur K2. 5. Aéronef (10) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens d'amortissement (24) sont du type passif et comprennent au moins un bloc en matériau élastique déformable dans lequel sont noyées des lames métalliques. 6. Aéronef (10) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens d'amortissement (24) sont du type actif, leur capacité de transmission des efforts étant pilotable. 7. Aéronef (10) selon la revendication précédente, dans lequel ladite plateforme (22) supporte en outre des équipements (20) ou accessoires de l'aéronef, tels qu'une batterie, un APU ou un compresseur de climatisation. 3064247 7 8. Aéronef (10) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite plateforme (22) comprend une structure rigide pleine ou en treillis.