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La présente invention se rapporte à un aéronef dans lequel les principaux moyens de support pendant le vol se composent d'un système d'ailes ou pales rotatives , qui sera appelé ci-après "rotor" , monté en vue de tourner librement autour d'un axe sensiblement vertical , et adapté pour effectuer une auto-rotation en cours de vol sous l'influence du vent dû au vol ;
dans ces aéronefs , des moyens sont prévus pour la propulsion en avant , se composant d'un moteur entrainant une hélice ou dispositif de propulsion PERFECTIONNEMENTS RELATIFS AUX AERONEFS A VOILURE TOURNANTE .
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analogue , et on prévoit aussi des moyens pour imprimer une rotation initiale au rotor , qui seront appelés ci-après "démarreur du rotor" et qui peuvent comprendre une liaison de commande débrayable entre le moteur et le rotor , destinée à appliquer un couple à ce dernier .
En particulier , la présente invention se rapporte à des moyens pour faire varier les angles du pas des différentes pales du rotor , et ces moyens correspondent au couple appliqué a@ rotor , de manière telle que l'application d'un couple de commande , c'est-à-dire d'un couple tendant à entrainer le rotor dans le sehs de rotation normal , cause une diminution des angles du pas des pales .
Les moyens destinés à faire varier le pas , mentionnés ci-dessus , agissent de manière telle que lorsqu'un couple d'entraînement est appliqué au rotor pour le démarrage , l'angle du pas des pales est réduit d'une manière sensible de préférence . à la valeur correspondant à la force ascensionnelle nulle ou de résistance minimum à la rotation sur le rotor et lorsque le couple appliqué est supprimé , les angles du pas des pales sont automatiquement augmentés , et éventuellement ramenés à la valeur normale pour le vol et dans ce but on utilise la force centrifuge des pales , laquelle est appliquée pour opérer l'augmentation de l'angle du pas des pales .
La présente invention permet d'assurer différents avantages , en particulier , on peut obtenir pour le démarreur du. rotor une action plus efficace qu'il n'était possible de réaliser avec les dispositions habituelles , dans lesquelles les angles du pas des pales sont fixes . En effet , dans certaines circonstances , il est possible d'obtenir un décollage sensiblement vertical de l'aéronef .
En réduisant l'angle du pas des pales du rotor , sensiblement à celui correspondant à la force ascensionnelle zéro , pendant l'application du
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couple de démarrage , la résistance aérodynamique des pales est réduite à sa valeur minimum , de telle sorte que l'on peut communiquer au rotor une vitesse de rotation initiale bien plus considérable , sans augmenter la puissance , et lorsque le couple de démarrage est supprimé , par exemple , an débrayant un embrayage du démarreur , l'angle du pas des pales du rotor augmente immédiatement et l'énergie en excès , accumulée dans le rotor du fait de sa vitesse supplémentaire , est immédiatement disponible pour être transformée en force ascensionnelle , destinée à soulever l'appareil du sol;
Jusqu'à ce jour , dans les aéronefs du type mentionné , les pales du rotor ont été fixées au moyeu par l'intermédiaire d'une"double articulation" comprenant un pivot primaire ou "battant" avec son axe sensiblement perpendiculaire à l'axe du rotor et à l'axe longitudinal de la pale et un pivot secondaire ou de "trainée" , dont l'axe est également perpendiculaire à l'axe longitudinal de la pale et permet à cette dernière d'osciller par rapport au moyeu dans le plan. de rotation général .
Cette construction est suivie dans la présente invention , d'après laquelle on introduit un troisième pivot d'articulation dont l'axe est incliné par rapport à l'axe longitudinal de la pale .
L'axe du troisième pivot d'articulation est de préférence incliné vers l'extérieur et vers le haut , par rapport à l'axe du pivot de trainée , de sorte que lorsque la pale oscille autour du pivot incliné , elle décrit un cône dont le sommet est dirigé vers le bas ; il en résulte que lorsque la pale se déplace en arrière , sur le pivot incliné , c'est-à-dire en sens opposé à la direction de rotation du rotor , l'angle du pas de la pale diminue ,
La disposition de cette fixation de la pale à triple articulation est en outre telle que , tandis qu'un
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mouvement de la pale sur l'articulation inclinée se produit lorsqu'un couple , soit d'entrainement ou de freinage est appliqué au rotor et pendant le retour à la position normale de vol lorsque le couple n'est plus appliqué ,
le mouvement sur l'articulation inclinée en vol normal est nul;. - ou tout au moins faible , par rapport au mouvement possible .
Ce résultat est obtenu , de préférence , en opposant une résistance de frottement plus élevée au mouvement qui se fait autour de l'articulation inclinée qu'autour de l'articulation de traînée , du moins lorsque la vitesse de rotation du rotor dépasse une certaine valeur , inférieure à la vitesse normale de rotation en cours de vol et en employant des butées appropriées pour limiter le mouvement possible sur l'articulation de trainée à environ l'amplitude d'oscillation des différentes pales dans les manoeuvres de vol normal , qui est de l'ordre de 1,5 de chaque côté de la position moyenne .
Les butées précitées n'empêchent pas le mouvement autour de l'articulation inclinée , mais on prévoit d'autres butées , pour limiter le mouvement autour de l'articulation inclinée ,qui servent à transmettre respectivement le couple d'entraînement du. démarreur et le couple de freinage du frein du rotor ,destiné à ralentir le rotor à l'atterrissage , si l'aéronef possède un frein de ce genre.
Le fonctionnement de l'articulation triple , perfectionnée , est décrit': ci-après .
Lorsque le couple engendré par le moteur est appliqué au moyeu du rotor pour le démarrage, l'inertie et la trainée de la pale déterminent sa rotation autour de l'articulation de trainée . Le déplacement angulaire autour de cette articulation étant limité par les butées , la rotation de la pale autour de l'articulation cesse lorsque la pale s'est déplacée d'un faible angle , qui est défini par les butées de l'articulation . Après cela , la pale se déplace autour de l'articulation inclinée et décrit une surface
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conique , l'angle du pas de la pale étant ainsi réduit .
Lorsque la réduction requise de l'angle du pas de la pale a été opérée , la pale atteint une butée et est maintenue dans cette position par les moments que l'on peut attribuer à la trainée , à l'inertie de la pale et au frottement de la charnière .
Les pales sont accélérées , dans cette position , jusqu'à une vitesse de rotation bien supérieure à celle du vol normal . Cela est possible du fait de la trainée de la pale , réduite par la diminution de l'angle du pas qui est de préférence égal à zéro (c'est-à-dire que le coefficient de poussée kL est nul) lorsque la pale est sur la butée arrière de l'articulation inclinée , Lorsque la vitesse requise est atteinte , le rotor est débrayé du moteur , les pales tournant alors pour un couple nul.La force centrifuge sur les pales fait osciller le moyeu par rapport aux pales , le,moment R de la force centrifuge étant supérieur au moment de frottement F de la charnière , L'angle du pas de la pale est par suite brusquement augmenté à sa valeur normale , pendant que la vitesse du rotor est plus élevée qu'au vol normal , Par conséquent ,
l'aéronef s'élève du sol verticalement ou rapidement ;
Pendant l'intervalle de temps qui s'écoule depuis l'instant où les pales sont débrayées , jusqu'à ce que la vitesse du rotor ait diminué à sa valeur de vol normal , l'hélice peut être utilisée pour accélérer l'aéronef à la vitesse d'avancement requise pour fournir la vitesse d'ascension maximum .
Le moment de trainée et le moment d'inertie étant respectivement désignés par D et 1 , on a les relations suivantes entre les différents moments pendant le fonctionnement décrit ci-dessus ,
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a) lorsque le couple positif est appliqué et que la pale tourne en arrière sur l'articulation inclinée et que l'angle du pas de la pale décroît : (D+I) > F b) lorsque la pale est contre la butée arrière de l'articulation inclinée : ( D + I + F) R c) après débrayage , lorsque la pale quitte la butée de l'articulation inclinée :
R > F
L'articulation inclinée permet non seulement un décollage rapide , mais elle présente encore d'autres avantages .
Elle peut par exemple servir comme amortisseur à friction , lorsque l'amplitude de l'oscillation des pales autour de l'articulation de trainée devient excessive .
La pale tourne alors autour de son articulation de trainée jusqu'à ce qu'elle atteigne la butée de cette articulation .
Après cela, la pale tourne autour de l'articulation inclinée dont la plus grande partie du frottement amortit de manière efficace l'oscillation.
Les relations (a) ,(b) et (c), seront satisfaites, dans tous les cas , en choisissant convenablement les valeurs du moment de frottement F et du moment centrifuge R , les moments de trainée et d'inertie étant déja déterminés par la construction même du rotor . Le moment de frottement est susceptible de variation dans un grand nombre de façons , par exemple , en employant des amortisseurs à friction , règlables , ou simplement en choisissant de manière appropriée le type et la disposition des roulements employés , alors que l'on dispose de trois méthodes pour faire varier le moment centrifuge , à,savoir :
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I- Par variation de la position des butées de l'articulation de trainée .
Il- Par variation de la position des butées de l'articulation inclinée ,
III- Par variation des décalages de l'articulation inclinée ou de l'articulation de trainée ou des deux à la fois , par rapport à l'axe du rotor .
Le moment centrifuge , lorsque la pale est soumise au couple d'entraînement , dépend de ses déplacements angulaires à partir de la position normale autour de l'articulation inclinée (en arrière) et autour de l'articulation de trainée et aussi des distances qui sépareht les articula- tions inclinées et de trainée de l'axe du rotor , Le moment de friction F de l'articulation inclinée , étant supérieur à celui de l'articulation de trainée (désigné ci'-après par f) il s'ensuit que lorsque le moment centrifuge R augmente pendant l'accélération du rotor , la pale quitte la butée arrière de l'articulation de trainée et bascule sur la butée correspondante antérieure , lorsque R dépasse la valeur (D + I + f) , valeur qui est inférieure à (D + I + F ) ,
de sorte que la pale demeure encore sur la butée arrière de l'articulation inclinée . Dans cette position , R dépend du déplacement en arrière de la pale autour de l'articula- tion inclinée et du déplacement en avant autour de l'articulation de trainée .De cette manière , la détermination de R , afin de satisfaire aux relations (b) et (c), est non seulement soumise à l'influence de la position de la butée arrière de l'articulation inclinée , mais aussi à celle de la butée antérieure de l'articulation de trainée et par un choix convenable de la position angulaire de la butée arrière de l'articulation inclinée et de la liberté angulaire de la pale entre les butées avant et arrière de l'articulation ,
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on obtient le résultat désiré ,
qui est demaintenir la pale sur la butée arrière de l'articulation inclinée , de telle sorte que l'angle minimum du pas est conservé pendant l'accélération du rotor (relation b) et la pale quitte la butée arrière de l'articulation inclinée (relation c) en supprimant le couple d'entraînement . Etant donné que d'autres considérations , telles que l'éscillation de la pale dans son plan de rotation dans les manoeuvres de vol normal interviennent dans le choix de la liberté angulaire autour de ltarticulation de traînée , et le choix de la position de la butée arrière de l'articulation inclinée , peuvent être limitées par des considérations de construction et autres , ces choix peuvent être complétés par une sélection appropriée des décalages de l'articulation , comme indiqué au paragraphe III .
Pour assurer à tout moment une valeur convenable du moment de frottement autour de l'articulation inclinée le lubréfiant employé pour cette dernière est de préférence un lubréfiant dont le pouvoir n'est pas sensible aux variations de température , au temps écoulé et conditions analo- gues .
Lorsque la pale bascule en avant autour de l'articulation inclinée , quand le couple d'entraînement a été interrompu , le moment centrifuge R diminue . En raison de l'inertie de la pale , la position dans laquelle le moment de friction E est égal au moment centrifuge R est dépassée et l'oscillation autour de l'articulation inclinée continue jusqu'à ce que l'énergie cinétique associée à ce mouvement soit dissipée par le frottement .
Etant donné que la relation entre le moment centrifuge et le déplacement angulaire autour du pivot incliné est sensiblement linéaire et que le frottement est sensiblement constant , le déplacement à partir de la butée arrière , lorsque le mouvement oscillant cesse
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est environ le double de celui vers la position dams laquelle le moment de friction F est égal au moment centrifuge R . '
Il est avantageux de choisir le moment de friction de telle sorte qu'il corresponde à un angle du pas de la pale sensiblement inférieur à celui nécessaire pour le vol normal , car le rendement du rotor aux faibles vitesses de translation en avant est plus élevé lorsque le pas de la pale est relativement petit .
Lorsque l'aéronef augmente sa vitesse d'avancement , le "battement" sur l'articulation primaire engendre des moments aérodynamiques oscillatoires , agissant sur la pale dans le plan de rotation , lesquels sont augmentés par le moment centrifuge dans une plus grande mesure dans la direction en avant qu'en arrière et , dans cette dernière direction , les moments aérodynamiques et centrifuges peuvent même être en opposition , de sorte que la pale , tout en oscillant autour de l'articulation de trainée , est progressivement basculée en avant autour de l'articulation inclinée jusqu'à ce que le moment centrifuge autour de cette dernière disparaisse complètement et , pour cette position , l'angle du pas de la pale est l'angle normal pour le vol et après cela l'articulation inclinée est sensiblement verrouillée par le frottement .
Bien que les butées de l'articulation de traînée soient assez espacées pour permettre que l'oscillation normale dans le plan de rotation en cours de vol se produise autour de l'articulation de trainée , toute oscillation excessive comprendra l'articulation inclinée laquelle , en raison de sa plus grande friction , sert à amortir de manière efficace ces oscillations excessives . Il est préférable de donner à l'articulation de trainée un certain degré de friction , indépendant de la vitesse de rotation , à condi- tion que cette friction dans l'articulation dont il s'agit soit sensiblement égale ou intérieure à la valeur de
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la friction dans l'articulation inclinée , qui est indépendante de la vitesse de rotation .
Cela est particulièrement nécessaire lorsque l'aéronef est sur le sol et que le rotor est accéléré ou ralenti ; pendant ces opérations , la vitesse du rotor doit en général passer par une valeur qui est en résonance avec la fréquence transversale propre du train d'atterrissage . Comme application complémentaire , on peut mentionner que la résistance de frottement dans les deux articulations augmentera en général avec la vitesse de rotation en raison de la charge supplémentaire sur les appuis qui résulte de la force centrifuge et plus particulièrement dans l'articulation inclinée du type décrit ci-après , possédant un support qui se serre automatiquement de lui-même sous la charge appliquée à l'extrémité .
Il est préférable de prévoir des butées antérieures sur les articulations articulées , afin de limiter l'augmentation maximum de l'angle du pas de la pale , à la valeur requise pour le vol normal (grande vitesse) .
Au point de vue de la construction , l'articulation inclinée peut être séparée de l'articulation de trainée , le montage de la racine de la pale comprenant deux bielles d'articulation , ou encore l'articulation de trainée et l'articulation inclinée peuvent être combinées en les rendant concentriques et en utilisant un seul axe pour les deux .
Le frottement de l'articulation inclinée peut être obtenu de différentes manières , soit en employant un appui qui possède de lui-même une friction suffisante ou bien en utilisant des amortisseurs à friction additionnels qui peuvent être réglables .
Suivant une autre caractéristique de l'invention , on utilise la force centrifuge pour augmenter le frottement du support de l'articulation inclinée , en employant un support
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conique ou autre , évasé , disposé de manière à supporter la poussée d'extrémité , engendrée par la composante de la for- ce centrifuge agissant le long de l'axe du support , de tel- le sorte que ce dernier est serré de ce fait et son coeffi- cient de frottementtotal est accru .
Un mode d'exécution de la présente invention et ce une variante de/mode sont décrits ci-après dans leur applica- tion à la monture de la racine de la pale d'un rotor de sustentation du type mentionné .
Dans les dessins annexés :
La figure 1 est une vue en coupe verticale de l'articulation de la racine de la pale suivant l'axe de cet- te dernière .
La figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1 .
La figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 1 .
La figure 4: est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure1 .
La figure 5 est une vue schématique d'une va- riante ,
Diaprés les figures 1 à 4 une bielle 21 ,appelée bielle de "trainée" est percée horizontalement en 22 afin de recevoir l'axe du pivot "battant" , sur lequel la pale est libre de réaliser son battement dans un plan dans lequel se trouve l'axe de rotation La bielle 21 est aussi percée verticalement , afin de recevoir l'axe du pivot de "trainée"
23 , sur lequel la pale oscille dans le plan général de rotation et qui est assujettie à la bielle 21 par l'inter- médiaire d'un boulon 24 .
Sur le pivot de traînée est articu- lée une pièce intermédiaire 28 Cette pièce est un profilé en
H , avec bras 28x et ailes 28 ; son extrémité intérieure
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est fourchue afin d'enserrer l'extrémité de la bielle de trainée 21 et les mâchoires 28a , 28b de la fourche sont évidées , afin de loger les roulements 25, 26, 27 et 25x,26x, 27x. L'assemblage du roulement de trainée est complété des rondelles 30 et des écrous de fixation 29 . La référence 25 désigne les bagues d'écartement , qui sont meulées à l'épaisseur voulue , afin de mettre en place , correctement , les coussinets intérieurs 25, 25x. La bielle de trainée 21 présente une encoche 21x, afin d'enserrer l'extrémité du bras 28x de la pièce 28 , avec un jeu convenable afin de permettre au pivot un mouvement total de 3 .
L'extrémité extérieure de la pièce 28 a la forme d'une patte 28c, percée suivant un certain angle par rapport à l'axe du pivot de trainée , afin de recevoir un coussinet 31 dans lequel tourne un manchon 32 muni d'un rebord 33 , afin d'assurer la fixation à la monture de la racine de la pale 34 . les axes du pivot de trainée 23 et du manchonb32. sont dans le même plan et mutuellement inclinés d'environ 60 , le manchon 32 étant dirigé vers le haut et vers l'extérieur . Ce manchon est renforcé contre l'action de la force centrifuge par un collier fendu. 35 , qui se verrouille sur le manchon 32 par l'intermédiaire des clefs 36 et est bloqué par un écrou 37 retenu par une vis pointeau 38 et goupille 39.
A l'extrémité extérieure de la patte 28c, se trouvent deux tenons 40 , verrouillés par les vis de rè- glage 41 et le manchon 32 présente un rebord.Se . Ce rebord est découpé en 32 , afin de dégager les tenons 40 et les parties évidées 32 sont suffisamment écartées des tenons pour permettre au manchon 32 une rotation de 16 dans son coussinet . Le profil de la pale est indiqué en 42 .
Etant donné qu'il est nécessaire , en pratique que l'oscillation sur l'axe du pivot de trainée 23 soit amortie en vol normal , on ajoute de préférence un amortisseur à friction à l'assemblage du pivot de trainée et pour que le
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pivot incliné 32, 31, puisse avoir un frottement plus considé- rable que le pivot de trainée 23-30 , le pivot incliné doit dans ce cas posséder également un amortisseur à friction qui présente une résistance de frottement supérieure à celle de l'amortisseur du pivot de traînée .
Ces amortisseurs ne sont pas représentés sur le dessin ,afin de simplifier les figures , mais ils peuvent être construits de manière connue D'autre part , l'oscillation sur le pivot de trainée peut être amortie aérodynamiquement , et dans ce cas , on peut supprimer les amortisseurs et le frottement différentiel requis est assuré par l'emploi d'un roulement à rouleaux 25, 27, pour le pivot incliné 31, 32, comme le montrent les figures
Dans la variante de la figure 5, un alésage conique 21 est pratiqué dans la bielle de trainée 211, afin de loger un coussinet 212 pourvu d'un trou vertical 213 dans lequel peut tourner l'axe de traînée 230 .
Lamonturê 320 de la racine de la pale est fourchue et les mâchoires 320 de la fourche enserrent la bielle de trainée 210 et le coussinet 212 et supportent l'axe de trainée . L'axe du support conique 21le 212 , est incliné vers le haut et vers l'extérieur , de 50 par rapport à l'axe du pivot de traînée et coupe ce dernier sur la ligne du centre de la membrure de la pale . L'angle du support conique , par rapport à la verticale est de 9 , et le sommet est dirigé vers le haut , La pression sur le support et par suite le frottement du support conique est donc augmenté par la force centrifuge engendrée par la pale et en fonction de celle-ci , alors que l'articulation de trainée 230, 213 ,
possède à tout moment un frottement comparativement réduit .
L'articulation de traînée et l'articulation inclinée possèdent en outre des butées ( non représentées) qui limitent les mouvements comme dans l'exemple d'exécution représenté sur les figures 1 à 4 .