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" HELICE A VARIATION AUTOMATIQUE DU PAS "
La présente invention a pour objet une hélice d'avion à variation automatique du pas en vol.
Il existe déjà des hélices dont les pales sont li- brement pivotées dans la moyeu, et dans lesquelles un couple aérodynamique,tendant à réduire le pas, est équilibré par un couple centrifuge antagoniste, ce résultant étant obtenu en donnant à la pale une forme en yatagan, ou en inclinant sa fibre neutre sur l'axe de pivotement.
Ces hélices dans lesquelles, nécessairement, on utilise un couple centrifuge dépendant du pivotement,ne don- nent aucune régulation centrifuge pure et ne permettant pas de déterminer à volonté la position d'équilibre.
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L'hélice selon l'invention se distingue essentiel- lament des hélices déjà connues, en ce que le couple centrifuge, qui s'exerce sur la pale dans le sens des pas croissants, est rendu pratiquement indépendant du pivotement, c'est-à-dire de 1'incidence de la pale, on même varie dans le même sens que cette incidence, et en ce que l'équilibre est obtenu entre trois couples, un couple aérodynamique tendant à réduire le pas, le couple centrifuge précité, de préférence toujours supérieur au couple aérodynamique, et un couple élastique ne dépendant que du pivotement de la pale.
Pour rendre le couple centrifuge pratiquement indé- pendant du pivotement, on dispose la fibre neutre de la pale. selon un caractère important de l'invention, de telle façon qu'elle ne passe pas par l'axe de rotation de l'hélios, de manière à utiliser, pour la création du couple centrifuge, non plus le bras du levier déterminé par le déport, dans le sens de l'avancement, du centre de gravité, déport qui est variable selon le pivotement, mais au contraire le bras da levier dû au déport de la fibre neutre dans le sens de la rotation, déport qui est pratiquement constant, dans les li- mites de pivotement de la pale.
Dans la position initiale de l'hélice,la fibre neutre est, de préférence, placée dans un plan perpendiculai- re à l'axe de rotation, de sorte que, dans dette position, il n'existe aucun déport dans le sens d'avancement et que le couple dû à un tel déport est nul; et on combine avec chaque pale un compensateur centrifuge disposé pour être en équili- bre instable dans la position normale, afin que l'influence de ce compensateur annule celle du déport du centre de gra- vité dans le sens de l'avancement, lorsque la pale pivote.
L'influence du couple dû à ce déport inévitable est donc supprimée, et même il est évident qu'on peut obtenir, à l'aide du compensateur, un couple supérieur et de sens con- traire au précédent, pour augmenter à volonté la sensibilité
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et l'amplitude de la régulation.
Par conséquent, l'invention consiste à obtenir à tout instant l'équilibre en pivotement de trois couples : a) un couple aérodynamique tendant à réduire le pas; b) un couple centrifuge résultant, réglé par un compen- sateur, tendant à augmenter le pas, supérieur de préférence au couple aérodynamique, indépendant du pivotement ou même variant dans le même sens que le pas; une partie de ce souple doit évidemment équilibrer le couple naturel de torsion de la pale autour de sa fibre neutre, et qui tend à réduire la pas; c) un couple élastique complétant l'équilibre au pivo- tement et tendant, par conséquent, de préférence à réduire lepas.
Une autre caractéristique de l'invention consiste à obtenir le couple élastique par une tige de torsion située latéralement par rapport au nez moteur, donc de grande lon- gueur, et retenant en même temps la pale à la force centri- fuge, cette pale étant par ailleurs maintenue par un tube de guidage sur roulements.
On évite ainsi d'avoir à absorber la butée centrifuge sur roulements, cause d'irrégularité et d'inconstance dans le fonctionnement,
Pour expliquer complètement le principe da fonc- tionnement de l'hélice selon l'invention, on a représenté sché- matiquement sur les figures 1, 2 et 3 du dessin annexé, une hélice dans laquelle, dans un but de généralisation, on a in- cliné la fibre neutre dans le sens de l'avancement (comme il est connu) et fait passer cette fibre neutre en dehors de l'axe de rotation de l'hélice (selon la caractéristique es- sentielle de l'invention).
La figure 1 représente une projection sur un plan vertical perpendiculaire à l'axe de rotation de l'hélioe.
La figure 2 la projection sur un plan horizontal.
La figure 3 la projection sur un plan de profil.
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Sur un plan perpendiculaire à l'axe 0 de rotation, la fibre neutre d'une pale, supposée, dans cet exemple, rec- tiligne, se projette suivant une droite A B (fig. 1) sitazêe par rapport à l'axe 0 avec un déport e dans le sens f de la rotation.
Ce déport permet dans sa position initiale, la com- pensation totalede la pale par un couple centrifuge par rap- port aux couples dkûs à la résistance à la rotation et à l'ef- fort propulsif.
La pale pivote sur une tige de torsion A D dépor- tée par rapport à l'axe 0 en sens inverse de la rotation.
Cette tige A D supporte la traction centrifuge et, étant située latéralement par rapport au nez du moteur, peut avoir une longueur assez grande pour fournir, en torsion, les déformations nécessaires à l'automaticité.
Les réactions latérales sont prises par un tube de guidage co-axial à la tige de torsion, tournant sur rou- lements et susceptibles de résister, pax butée, à la traction centrifuge dès que la tige de torsion s'estallongée d'une: quantité donnée,
On limite ainsi automatiquement le travail à l'ex- tension de la tige centrale au cas où. la vitesse de rotation deviendrait excessive.
En conséquence d'un tel montage : a) l'Effort propulsif, parallèle à l'axe de rotation, ap- pliqué au centre de pression I de la pale agit, en pivote- ment, avec le bras de levier h, distance de I à la tige de torsion.
Le bras de levier h pouvant être considérable, la sensibilité de la régulation, par rapport aux variations de l'effort propulsif, est toujours suffisante. b) L'effort centrifuge G H, appliqué à la pale en son centre de gravité, est dirigé suivant la perpendiculaire abaissée de ce point sur l'axe de rotation.
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Il a, dans l'exemple général représenté, deux com- posantes, l'une N parallèle à la projection verticale de la tige de torsion, l'autre T perpendiculaire.
T fournit un couple centrifuge C1 tendant à augmenter le pas dès que la fibre neutre rectiligne de la pale est inclinée vers l'avant, de telle sorte que la projec- tion horizontale du centre de gravité G vienne en avant de la projeotion horizontale de A, d'une quantité # comptée parallèlementà l'axe 0. Si la fibre neutre était inclinée vers l'arrière, le couple C1, créé par T, tendrait à dimi- nuer le pas.
Dans un plan passant par la tige de torsion et pa- rallèle à l'axe de rotation, mette tige est inclinée vers l'avant, ce qui a un double résultat : a) La composante centrifuge N devient obliqua par rap- port à la tige, sa composante perpendiculaire à cette tige tendant à accroître le pas et provoquant un second couple centrifuge régulateur 02. b) La résistance à la rotation de la pale. passant en arrière de la tige de torsion tend, comme l'effort propulsif, à réduire le pas.
Le calcul justificatif des couples c1 et c2 est très simple.
On supposera d'abord la tige de torsion perpendi- oulaire à l'axe de rotation. La résultante centrifuge H couple en A' le plan mené par le point A de la tige de torsion perpendiculairement à cette tige. Le point A' est en avant du plan de figure du'une quantité 0 mesurant le déport en avant du centre de gravité de la pale. L'effort H se décomposant en N et T, le premier déporté de # laté- ralement et de # en avant. Le couple centrifuge unique ten- dant à augmenter le pas est T # tandis que les deux couples de compensation de la pale sont N # et N #. Il est fa- cile de voir que, pour toutes les sections, on conserve la com-
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pensation d'une façon suffisamment précise.
L'effort latéral sur les roulements est T.
On imaginera maintenant que le point A où la fibre neutre rencontre la tige de torsion restant fixe, la tige de torsion soit inclinée vers l'avant de l'angle # ', le point D passant en arrière du plan de figure.
Le moment, par rapport au point a de Test T # et sa projection sur l'axe de la tige est le couple centrifuge C1 = T # cos #. Mais si # est l'inclination de N sur G H, on a T - N tg # d'où c1 = N # sin # cos #'. ces #
En ce qui concerne le second couple centrifuge, N se projette sur un plan perpendiculaire à la tige suivant la force N sin # provoquant, autour de la tige, le second cou- ple centrifuge c2 = N # sin # ' tendant à augmenter le pas.
On voit qu'il y a analogie complète entre les deux couples C1 et C2, l'effort centrifuge T étant, pour le pre- mier, associé au bras du. levier variable # et, pour le second, l'effort centrifuge N étant associé au bras du levier cons- tant # '.
Lorsque la pale est pivotée, le bras de levier # ' ne subit que des variations infimes, tandis que le bras de le- vier # varie comme le déplacement du centre de gravité de la pale.
Dans ces conditions, pour créer selon l'invention, un couple centrifuge constant, on utilise, non pas comme il a été fait jusqu'ici, la composante centrifuge T associée au bras de levier variable, , mais, au contraire, la compo- sante perpendiculaire N associée au bras de levier # ' pra- tiquement constant.
A cet effet, on évite tout d'abord, de préférence, en position initiale, l'inclinaison vers laxant de la fibre neu- tre, pour ne conserver que le déport dans le sens de la rota- tion, déport qui, associé à l'inclinaison vers l'avant de l'axe de pivotement, est caractéristique de l'invention. Le bras
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de levier J peut être pris suffisamment grand., pour donner, en vol horizontal près du sol, l'équilibrage total de la pale par rapport à la résistance à la rotation et par rapport à l'ef- fort propulsif.
On n'utilise donc pas le couple centrifuge dû à la composante T et au bras de levier #. Ce couple est nul en position initiale, mais prend une certaine valeur, positive ou négative, suivant le sens du pivotement pendant la régula- tion. Ces variations sont ici gênantes, puisqu'elles s'oppo- Sent au pivotement, amortissent la sensibilité et restreignent les limites de la régulation.
C'est pourquoi un compensateur centrifuge est adjoint à chaque pale et son but est de compenser les variations de ce couple qui viendraient limiter l'amplitude et la sensibilité de la régulation automatique. Le compensateur tend donc tou- jours, dans ces conditions, à l'inverse du couple C1, à accen- tuer un pivotement commencé.
Un couple centrifuge supplémentaire est donc intro- duit, très rapidement variable, et tel que lorsque la pale est pivotée vers les pas croissants, il tende à augmenter le pas, d'autant plus que le pivotement est plus grand. Au contraire, lorsque la pale est pivotée vers les pas décroissants, il doit tendre à diminuer le pas, d'autant plus que l'angle de pivote- ment est plus grand.
Il est ainsi possible, non seulement de compenser les variations du couple centrifuge C1,mais en accentuant à vo- lonté l'action du compensateur, de créer un véritable renforce- ment de la régulation par l'action servo-motrice de ce couple supplémentaire. On est maître à volonté et dans tous les cas, de la précision, de l'amplitude et de la sensibilité de la ré- gulation.
Pour obtenir ce résultat, on utilise, pour chaque pale, un contrepoids tel que, sous l'action centrifuge, il soit en position instable, Articulé sur le moyeu, il transmet son
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action à la pale par une biellette calée de telle façon qu'un léger pivotement de la pale produise de grands déplacements du contrepoids et de grandes variations du couple qu'il provoqua, Il apparaît ainsi qu'un tel contrepoids, étant en position d'ins- tabilité centrifuge, tend toujours à renforcer les pivotements de la pale et provoque un couple centrifuge supplémentaire ré- pondant aux conditions précédemment énoncées.
En faisant varier la masse, le bras de levier ou le calage du contrepoids, on a un procédé de réglage très sensi- ble de la régulation du pas, permettant d'obtenir le nombre de tours désiré avec la plus grande précision.
Il apparaît ainsi que le fonctionnement d'une héli- oe suivant l'invention permet d'obtenir :
1 ) Une régulation aérodynamique, c'est-à-dire par rap- port aux variations de l'effort.propulsif et du couple moteur.
2 ) Une régulation centrifuge, puisque l'un des couples en présence ne dépend pas de la vitesse.
3 ) Un réglage aussi précis que l'on veut,par la. compen- sateur, de la sensibilité et de l'amplitude de chacune des deux régulations.
Enfin le dispositif présente l'avantage de conser- ver automatiquement la compensation des pales lorsque l'ef- fort propulsif augmente. Le pivotement vers les pas décrois- sants qui accompagne l'augmentation de cet effet, déportant en avant le centre de gravité des pales, produit un couple cen- trifuge redresseur qui vient automatiquement équilibrer le couple de flexion supplémentaire dû à l'effort propulsif. Il est donc possible d'associer à ce dispositif des pales minces qui sont celles du meilleur rendement.
Il est même prévu dtutiliser des pales ultra-minces, en tôle d'acier par exemple. Mais le calcul montre que si la pale était uniformément flexible, les pivotements ne s'amor- ceraient pas,car la pale fléchirait automatiquement lorsque l'effort propulsif augmente et le déport consécutif du centre
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/ 1 de gravité vers l'avant provoquerait un couple centrifuge C tendant à augmenter le pas et équilibrant exactement la varia- tion du couple aérodynamique. Pour que l'amorçage se produi- se, il est prévu d'utiliser des pales minces, mais déformables uniquement sur une partie de leur longueur, la rigidité étant conservée vers l'emmanchement. La flexion initiale du bout de la pale dès que l'effort propulsif augmente n'empêche pas l'a- morçage et quand la pale est pivotée, sa partie élastique se redresse automatiquement.
Il est bien évident que l'invention comprend dans son cadre :
1 ) le cas où la fibte neutre de la pale répond à la dis- position décrite, mais n'est pas rectiligne, Ella peut être légèrement courbe, gauche ou plane, de façon à chercher, sec- tion par section, la compensation rigoureuse de la pale.
2 ) tout autre dispositif de pivotement des pales ou d'obtention du couple élastique.
Par exemple, on peut pivoter les pales sur des rou- lements ou des colonnettes à extrémités sphériques et adjoin- dre des ressorts simples ou ultiples agissant séparément sur chaque pale ou sur un organe commun de conjugaison.
3 ) tout autre dispositif d'obtention d'un couple centri- fuge résultant, tendant à augmenter le pas, indépendant du pivotement ou variant dans le même sens que le pas, et combi- né avec un couple aérodynamique et un couple élastique.
4 ) l'utilisation séparée de l'un des dispositifs faisant l'objet du brevet ou de plusieurs d'entre eux, ainsi que leurs variantes. d'est ainsi que : a) On peut se dispenser d'utiliser le compensateur de cou- ple dans le cas où on ne désire qu'une sensibilité restreinte. b) On peut inverser le bras de levier # en faisant passer le point AI de la fig. 1 en avant par rapport au sens de rotation. Il faut alors incliner les tiges de torsion vers l'arrière pour retrouver le couple centrifuge 02 ten-
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dant à augmenter le pas.
5 ) l'utilisation de la disposition caractéristique des pales ou du compensateur en cas d'une hélice à pas variable commandé. L'obtention du couple centrifuge c2 ou du couple compensateur, a alors pour objet de compenser le couple natu- rel de torsion tendant à bloquer les pales au pas minimum et de permettre ainsi une commande aussi douce que l'on veut dans les deux sens.
6 ) l'utilisation du compensateur sur les hélices pour lesquelles le couple centrifuge utilisé est le couple c1 dans le but d'être maître de la position d'équilibre.
En utilisant les dispositions selon l'invention, il est enfin possible d'obtenir, en vol, un effacement automati- que des pales dès que le moteur tend être entraîne par l'hé- lice, alors réceptrice.
Le moteur se cale et le pas des pales augmente suffi- somment pour que leur résistance aérodynamique devienne négli- geable. C'est un avantage considérable sur les avions multi- moteurs dont les qualités de vol, avec un certain nombre de moteurs arrêtés, se trouvent considérablement améliorées.
Les moteurs en action, grâce à la régulation du pas, conservant sensiblement leur vitesse tandis que le rendement de leurs hélices baisse beaucoup moins qu'avec des hélices à pas fixe. Pour les autres moteurs, les hélices au lieu d'en- traîner ces moteurs à vide avec une résistance axiale considé. rable se calent et s'effacent, ce qui annule sensiblement la résistance.
Le double bénéfice retiré pour les moteurs stoppés et ceux en action est considérable.
Dans ce but : a) Chaque pale est disposée de telle façon que le couple aérodynamique,résultant de l'effort propulsif et de la résis- tance à la rotation,l'emporte sur le couple centrifuge résul- tant à l'altitude pour laquelle est envisagé l'effaaemsnt des pales. de façon que la tige centrale soit alors tordue vers
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les pas décroissants.
Ceci dans le but qu'on puisse à cette altitude remettre les moteurs stoppés en marche, leurs hélices reprenant aussitôt leurs positions normales. b) Le compensateur de couple est monté de telle façon qu'il laisse à la pale la liberté de s'effacer vers les pas croissants à partir d'un certain pivotement par un échappement ou un ver- rouillage. c) La tige de torsion,à son extrémité opposée à la pale, est libre de tourner vers les pas croissants, sur un roulement à billes combiné à une rondelle Belleville ou autre.
Il est avantageux qu'en régime normal les billes ne supportent pas la totalité de la traction centrifuge et que la liberté unilatérale ne soit pas donnée à la tige, sar à haute altitude, le couple aérodynamique est toujours inférieur au couple centrifuge.
On y parvient en disposant le chemin de roulement de billes sur une plaque de butée élastique telle qu'en régime normal cette plaque cède et donne la butée sur des surfaces planes de préférence légèrement striées pour supprimer toute liberté, Quand la vitesse de rotation s'est abaissée suf- fisamment, la réaction de la plaque élastique l'emporte, le contact des surfaces planes est supprimé et la liberté vers les pas croissants est donnée à la tige sur les billes.
Il en résulte que, quand l'hélice est réceptrice, sa vitesse de rotation baissent considérablement, la portée se fait sur les billes et l'effacement vers les pas croissants s'opère par inversions simultanées de l'effort propulsif et de la résistance à la rotation. Tous les couples de pivote- ment tendent alors à augmenter le pas et les pales s'effacent automatiquement jusqu'à une limite fixée par une butée. Dès que le moteur est remis en route, à une altitude telle que le couple aérodynamique l'emporte sur le couple centrifuge, les pales reprennent leurs positions normales.
A titre de variante, on peut tolérer que le couple
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centrifuge résultant l'emporte légèrement sur le couple aérody- namique et compenser la différence par un ressort. La diffé- rance d'équilibre entre les deux couples doit rester suffisam- ment faible pour que le ressort ne s'oppose pas à l'effacement.
L'invention comprend d'ailleurs dans son cadre tous les dispositifs permettant d'utiliser le montage préconisé des pales et la combinaison des trois couples fondamentaux pour obtenir lteffacement automatique des pales.
Les figures . 9 du dessin annexé représentent, à titre d'exemple seulement, une forme d'exécution de l'hélice selon l'invention, telle que décrite et représentée schémati- quement par les fige. 1 à 3.
La figure 4 est une vue en élévation, le nez du mo- teur placé en avant du. plan de figure.
La figure 5 est une vue de profil relative à la fig.4 en coupe suivant la ligne V-V de la fig' 4.
La figure 6 est une vue en plan relative à la fig. 5, et en coupe suivant la ligne VI-VI de cette figure.
Lesfigures7 et 8 sont respectivement desvuesen bout et de profil d'une hélice selon l'invention, et la fig. 9 en est un plan.
Dans cet exemple, les pales la et 1b sont reliées au- moyeu 2 de la même manière ; il suffira donc d'expliquer comment la pale la par exemple est reliée au dit moyeu.
Le pied de la pale la est muni de gorges, comme il est représenté en 3, ces gorges s'engageant dans des entailles correspondantes d'une douille 4, laquelle douille est reliée au moyeu 2 par la tige de torsion b, qui est fixée en rota- tion, avec la douille 4, par le moyen du verrou 6. La tige 5 est fixée, à son extrémité inférieure, par des cannelures 7 qui s'engagent dans des cannelures correspondantes d'un cha- peau 8 fixe.sur le fond 9 du tube 10, solidaire du moyen 2; un ou plusieurs ergots 11 empêchent la rotation du chapeau 8 par rapport au tube 10.
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Pour résister aux efforts radiaux, la douille 4 est rendue solidaire d'un tube 11 qui a même axe que la tige 5 et que le tube 10, le tube 11 étant supporté radialement par des paliers à rouleaux ou billes 12 et 13. Une butée 14 empêche l'allongement excessif de la tige 5 sous l'action de la traction centrifuge.
Un contrepoids 16 est articulé, en 17, sur le moyeu 2, et ce contrepoids est relié, par une bielle 18, ar- ticulée en 19 et en 20, à un collier 21 qui est fixe sur la douille 4. La disposition initiale est telle qua l'axe 22 de rotation de l'hélice, le centre de gravité du contre- poids 16 et l'axe d'articulation 17 de ce contrepoids, se trouvent normalement en ligne droite, de sorte que le con- trepoids 16 est en équilibre instable sous l'action des ef- forts centrifuges. Comme précédemment expliqué, dès que le contrepoids 16 quitte la position d'équilibre instable, la force centrifuge qui s'exerce sur lui tend à accroître le mou- vement de pivotement de la pale.
Un système de réglage de l'inclinaison de la pale la, par rapport à la douille 4, a été prévu en 23, ce régla- ge ayant lieu au moyen de la clé amovible 24. D'autre part, un autre réglage peut avoir lieu en desserrant l'éorou 25 de fixation de la tige de torsion 5, ce qui permet de régler las positions relatives des cannelures 7 de cette tige, par rapport à celles correspondantes du ohapeau 8. En pratique, les cannelures 7 pénètrent dans des cannelures correspondan- tes d'une rondelle 26, et cette rondelle 26 est fixée en rotation par rapport au chapeau 8, à l'aide de stries, plus particulièrement visibles en 27.
De cette façon, il suffit d'un faible desserrage de l'écrou 25 pour dégager la rondelle 26 du chapeau 8, et permettre le réglage angulaire de la po- sition de la tige 5 et, par conséquent, de la douille 4, Le réglage de la position du contrepoids 16, par rapport à la douille 4, s'obtient par desserrage préalable du collier 21,
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et nouveau barrage une fois le réglage effectué.
On a vu dans ce qui précède que la régulation automa- tique du pas s'obtient par l'équilibre,à tout instant, des cou- ples de pivotement suivants :
1 ) Un couple aérodynamique Ca dû à l'effort propulsif et tendant à réduire le pas ;
2 ) Un couple centrifuge sensiblement constant K#2, pro- portionnel au carré de la vitesse # de rotation et tendant tou- jours à accroître le pas.
Ce couple est produit par l'inclinaison en avant de l'axe de pivotement accompagné d'un déport convenable de la fi- bre neutre, par rapport à l'axe de rotation dans le sens de la rotation.
On crée ainsi un couple centrifuge supérieur au couple naturel centrifuge de pivotement de la pale d'une quan- tité K # 2.
3 ) Un couple aérodynamique c'a dû à la résistance à la rotation de la pale et à l'inclinaison en avant de l'axe de pivotement. Ce couple c'a proportionnel au couple moteur tend à réduire le pas en s'ajoutant à Ca.
4 ) Un couple de réaction élastique de la tige G #, pro- portionnel au pivotement, compté à partir d'une origine conve- nable,
5 ) Un couple centrifuge variable proportionnel au pivo- tement et tendant ainsi à rappeler la pale, annulé par l'action d'un contrepoids compensateur tendant toujours à accroître le pivotement.
6 ) Un couple supplémentaire K'# 2 dû au compensateur qui représente l'excès de l'action du compensateur sur le cou- ple centrifuge variable.
L'équation d'équilibre des couples, en comptant les pivotements positivement vers les pas décroissants, est ainsi de la forme :
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Le réglage du compensateur modifie le coefficient K' ce qui permet d'être maître, à volonté, de la sensibilité.
A couple moteur constant Ca est une fonction linéai- re du pivotement, de sorte que Ca + C'a = A + B # , d'où :
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D'autre part, si l'on se donne la vitesse V de l'avion, ce est, pour la pale, une fonction linéaire de #, # = A'# + B'. de sorte que le régime s'obtient par intersea- tion de cette dernière droite avec la courbe (2).
Le régime est toujours stable,car pour une augmen- tation de vitesse # le pivotement ## donné par la courbe d'automaticité est plus petit que celui qui correspond à la pale. Vers les pas décroissants, si la sensibilité est exces- sive, la pale va sur sa butée sans instabilité.
Il y a alors intérêt à pouvoir disjoindre les deux sensibilités par décalage de l'exoentrique du contrepoids, de qu'on peut obtenir en montant l'axe du contrepoids lui-même sur une douille formant excentrique réglable.
Ce type d'hélice convient tout spécialement au cas du moteur à compresseur maintenant le couple moteur constant jusqu'à une altitude H.
On adapte l'hélioe et on calcule le contrepoids de façon qu'à cette altitude H l'hélice tourne à son nombre de tous maximum, en montée et en palier.
Aux altitudes inférieures, on conserve a peu près rigoureusement ce marne nombre de tours en montée, avec, en palier, une baisse très minime du nombre de tours.
L'invention comprend dans son cadre toutes les com- binaisons et,même, inversions des couples de pivotement par modification des positions relatives des divers organes, pour répondre à tous les besoins d'adaptations différentes de celle avec compresseur.
Supposons, en effet, que l'on utilise ce type d'hé-
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lice avec un avion à plaf ond élevé et muni d'un moteur ordinai- re, dont le, couple décroisse régulièrement avec l'altitude, à peu près proportionnellement à la pression atmosphérique.
L'hélice étant adaptée pour une altitude basse, aux altitudes croissantes,les couples aérodynamiques Ca et C'a décroissent très vite quand l'altitude du vol augmente. Le pas d'hélice augmenterait, dans ces conditions, beaucoup trop vite, Le bénéfice acquis pour la montée à basse altitude, le serait au détriment du vol à haute altitude pour lequel le nombre de tours laisserait plus vite qu'avec une hélice ordi- naire.
Dans ce cas, il faut que le point d'appui du couple de pivotement dû à la force de traction, ne se fasse plus sur un couple centrifuge K # 2, mais bien sur la réadtion C'a du couple moteur.
Comme, dans ces conditions, Ca et CI$ décroissent en montée à des altitudes croissantes, à peu près de la même façon, en fonction de la densité de l'air, on peut obtenir une régulation favorable du pas à toutes les altitudes. Dans ce but :
1 ) On supprime ou on rend très petit le couple centri-
2 fuge constant fournissant le terme K# en annulant le déport de la fibre neutre par rapport à l'axe de rotation ou en le rendant très petit.
2 ) On inverse le couple aérodynamique C'a dfi à la réaction du couple moteur, en inversant l'inclinaison de l'axe de pivotement qui se fait vers l'arrière au lieu de se faire vers l'avant.
;5 ) On donne à la pale une compensation initiale à la flexion en lui donnant,autour de son axe de pivotement, un déport angulaire de quelques degrés vers l'avant.
Ce déport donne, en même temps, un couple centrifuge tendant à accroître le pas et qui vient compenser le couple centrifuge naturel de torsion de la pale,
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Supposons (fig. 10) l'axe de rotation en # perpen- dioulaire au plan du. tableau, l'axe de pivotement se projetant en A B et décalé par rapport à 0 en sens inverse de la rotation # pour un observateur placé en avant.
Supposons d'abord la fibre neutre dans un plan per- pendiculaire à l'axe de rotation qu'elle rencontre puisqu'elle est sans décalage.
La résistance à la rotation est T, proportionnelle au. couple moteur, à la distance Z du point A où la fibre neutre rencontre l'axe de pivotement.
Par rapport au point A; le moment de T est # = T Z perpendiculaire au plan normal à l'axe de rotation mené par la fibre neutre.
La tige de pivotement est oinlinée de 4 vers l'ar- rière et la projection de [alpha] sur l'axe de pivotemant est 1.
# sin [alpha]= T Z sin .
C'est le couple de pivotement C'a dû à la réac- tion du couple moteur :il tend à accroître le pas-
L'équation d'équilibre des couples prend alors la
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On adaptera l'hélice pour une faible altitude, 1500 ou 2000 mètres, de façon à obtenir à cette altitude le même nombre de tours en palier et en montée, égal au nombre de tours maximum admis.
1 ) Il sera généralement possible d'obtenir qu'en montée, à faible altitude, les deux couples Ea et C'a soient sensi- blement égaux. Ceci d'autant plus facilement que le déport en avant de la pale permet d'augmenter le couple #, donc C'a ainsi qu'on le voit facilement.
Comma en montée, l'effort de traction et le couple moteur décroissent avec la densité de l'air, à peu près de la même façon, la différence Ca - C'a restera nulle et le pas ne variera pas.
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On démontre, et l'expérience courante le vérifie, que, durant toute la montée, le nombre de tours restera cons- tant, donc égal à son maximum.
Il restera également constant en palier, puisqu'il doit passer par cette même valeur au plafond et à l'altitude pour laquelle on a déterminé l'hélice.
On obtient ainsi un nombre de tours du moteur uni- forme à tous les régimes de vol.
Il en découle un gain d'au moins 20 à 30 % sur les temps de montée, une élévation de la hauteur de plafond et un gain sur les Vitesses en palier.
2 ) Si, au début de la montée, Ca est supérieur à C'a, on a une très légère baisse du nombre de tours du sol mpla- fond et à tous les vols en palier, on retrouve à peu près exactement le même nombre de tours qu'en montée.
Les figures 11 à 16 sont relatives à une réalisation d'hélice, selon l'invention, applicable à un moteur avec compresseur.
La figure 11 est une vue de profil, avec coupe de l'hélice.
La figure 12 est une vue de face correspondante.
La figure 13 est une vue de profil partiel, en cou- pe, de l'hélice, par l'axe de la tige de torsion d'une pale.
Les figures 14, 15 et 16 sont des sections transver- sales de variantes d'exécution des tiges de torsion.
Cet exemple ésente les points caractéristiques suivants :
1 ) Le moyeu est constitué par un fût cylindrique 28 per- tant à'ses extrémités deux couvercles 29 et 30 dont l'un, du côté A R, porte une denture pour l'entraînement. Des bossages 31 reçoivent les tubes de pivotement 32.
2 ) Le montage est monobloo, les tubes de pivotement 31 portant directement les pales 33 vissées par un filetage 34 à gros filets.
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3 ) La butée du tube de guidage limitant les allongements de la tige 35 se fait au-dessus de l'axe de rotation par une bague 36 en deux parties, tenues par une douille 37.
4 ) Le tube de guidage 32 porte à sa partie supérieure deux rangées de petits rouleaux 38 placés de telle sorte qua l'effort latéral se partage également entre les deux rangées.
5 ) La tige de torsion 35 est maintenue à ses deux extrémités par des filetages 39 identiques.
6 ) La butée dans les deux sens s'opère directemant sur les contrepoinds 40 par une tôle de butée 41.
4 ) En dehors de la surcharge des contrepoids,divers réglages sont prévus a) Décalage du contrepoids.
Le contrepoids est serré sur une entretoise 42 por- tant sur ses deux faces des dentures 43 à nombres de dents différents. On a ainsi,en avançant d'une dent d'un côté, et reculant d'une dent de l'autre, un réglage micrométrique pré- cis. b) Décalage de l'excentrique.
La douille 44 du contrepoids est excentrée dans son logement. En la faisant tourner on décala l'excentrique et on peut disjoindre les sensibilités vers les pas croissants, d'une part, et vers les pas décroissants, d'autre part.
L'arrêt de la douille se fait par une denture 45 sur un doigt 46.
Enfin, pour tous les types d'hélices, il est prévu d'utiliser des tiges 35 à plus grande élasticité de torsion qu'une tige cylindrique pleine qui, pour une surface donnée, donne le maximum de rigidité à la torsion.
Avec une tige pleine, pour un pivotement donné, le taux de travail à la torsion est proportionnel au rayon tandis que le taux de travail à l'extension centrifuge est en raison inverse du carré du rayon.
Il y a donc un rayon donnant le minimim de travail et dont on ne peut s'écarter.
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Pour avoir une marge d'adaptation plus grande, il est nécessaire de fractionner la section du tube en éléments de forme rectangulaire, triangulaire, etc.. donnant une élasticité de torsion beaucoup plus grande.
On peut garder un noyau central et découper en ai- lettes la section restante de la tige (fig. 14).
On peut supprimer le noyau ou découper la section de toute autre façon, la fractionnant en éléments beaucoup plus déformables en torsion que la section circulaire pleine (figs.
15 et 16).
On peut ainsi, tout en augmentant l'élasticité de torsion, donner à la tige une section plus grande permettant de la faire travailler à un taux arbitrairement choisi. On obtient ainsi un montage de la tige tel que celui indiqué sur la figure 13. D'ailleurs, on peut profiter de l'élasticité plus grande pour diminuer la longueur de la tige, donc le poids de l'ensemble.
REVENDICATIONS
1.- Hélice à pas automatiquement variable en vol, caractérisée en ce que le couple centrifuge exercé sur chaque pale, dans la direction des pas croissants, est rendu prati- quement indépendant du pivotement, c'est-à-dire de ltinciden- ce de la pale, ou même varie dans le même sens que cette in- cidence, et en ce que l'équilibre est obtenu entre trois cou- ples, un couple aérodynamique qui tend à réduire le pas, le couple centrifuge précité et, de préférence, toujours plus grand que le couple aérodynamique précité, et un couple élas- tique qui ne dépend que du pivotement de la pale.