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PERFECTIONNEMENTS AUX AERONEFS.
La présente invention concerne un montage d'un groupe moteur dans le châssis d'un véhicule tel qu'un hélicoptèreun avion ordinaire ou un véhi- cule nautique, le groupe moteur comprenant un moteur proprement dit, un arbre se prolongeant à partir du moteur et une hélice ou un rotor porté par cet ar-- bre à 1-'extérieur du véhicule.
Il est généralement nécessairedans les véhicules comme par exem- ple les aéronefs à voilure tournante, de supporter le rotor de sustentation à une distante appréciable du fuselage ou d9une autre partie du châssis, et- les rotors de ce genre comprennent par conséquent des masses rotatives vibran- tes qui peuvent être supportéessoit par des structures cantilever soit par des poutres haubannées.
De même, dans le cas des avions courants dont l'héli- ce peut être placée à une distance assez grande du fuselage de 1-'aile ou d9 un bâti quelconque, l'hélice comprend également une masse vibrante supportée à une certaine distance du châssis de l'avion,, Ainsi, l'absorption des vribra- tions du moteur, des organes d'entraînement qui le prolongent, du rotor ou de l'hélice qu'il entraîne, a posé des problèmes difficiles.
L'un des buts de la présente invention est de réaliser dans un véhicule,tel qu'un aéronef par exemple, un rotor ou hélice, et un organe d'entraînement de ce rotor ou hélice, disposés sous la forme d'un groupe formant un seul bloc au point de vue vibra- toire et suspendu par rapport au châssis de telle façon que le point focal autour duquel ce groupe est articulé coïncide sensiblement avec le centre au- tour duquel il oscillerait naturellement dans une direction latérale par rap- port au moyeu du-rotor et sous Inapplication de forces vibratoires.
La présente invention a aussi pour but de réaliser un véhicule., tel qu9un aéronef à voilure tournante, dont l'aile tournante et ses organes d'entrainement sont disposés sous la forme d'un groupe constituant un seul bloc au point de vue vibratoire9 de façon que le rotor et ses organes d'en- traînement aient des positions relatives fixes le groupe moteur du rotor étant suspendu dans le fuselage de 1-'aéronef de manière à pouvoir osciller librement dans deux plans différents en réponse à des perturbations pouvant venir soit
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de forces aérodynamiques extérieures, soit d'un défaut d'équilibrage du ro- tor,
ces mouvements d'oscillation étant cependant freinés par des moyens élas- tiques et pouvant être limités par des butées afin d'en régulariser les fré- quences et/ou les amplitudes.
La présente invention se propose également de réaliser un disposi- tif de montage d'un groupe moteur., tel que le groupe moteur du rotor d'un aé- ronef à voinlure tournante comme celui décirt ci-dessus, qui soit capable de résister au couple de torsion du rotor et d'empècher la rotation du groupe mo- teur par rapport au fuselage.
La présente invention a également pour but de réaliser dans un dispositif de montage de moteur, tel que défini plus haut, un système élasti- que de retenue pour commander les mouvements du groupe moteur du rotor par rapport au fuselage afin de régler les fréquences de ces mouvements en dessous de la vitesse de rotation du rotor.
Un autre but de l'invention est la réalisation d'un dispositif de montage de groupe moteur du type défini plus haut qui comprend des butées pour empêcher les oscillations du groupe moteur de prendre des amplitudes excessi- ves par rapport au fuselage.
Un autre but de l'invention est la réalisation d'un support de groupe moteur dans lequel le point focal autour duquel est articulé le groupe moteur coincide sensiblement avec le centre autour duquel le groupe oscille- rait naturellement sous l'effet de l'application de forces vibratoires au moyeu. Ainsi., des forces horizontales et extérieures agissant sur le rotor feront osciller le groupe moteur de celui-ci autour de son centre de pivotement suivant une rotation pure et avec un minimum de poussées horizontales sur la structure de pivotement.
L'invention vise également à réaliser un support de groupe moteur dans lequel les forces horizontales agissant sur le rotor sont transformées en une rotation pure du groupe moteur avec une élimination importante des forces horizontales agissant sur la structure de pivotement, ce mouvement de rotation étant à son tour freiné par du caoutchouc souple ou par des éléments analogues pour isoler au maximum ces forces du fuselage.
Enfin;, l'invention se propose de fournir aux aéronefs à voilure tournante un dispositif de montage du groupe moteur qui permette de réaliser un fonctionnement plus souple du rotor.
D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre.
Dans les anciens systèmes de montage du moteur et du rotor des aéronefs à voilure tournante,, les groupes moteur-rotor sont généralement dis- posés de manière à osciller autour d'un point coïncidant sensiblement avec le centre de gravité de ces groupes et il en résulte des vibrations indésirables.
Les inconvénients de cette ancienne solution et les difficultés rencontrées dans sa réalisation peuvent être évités en suspendant le groupe moteur de -la- nière qu'il puisse pivoter autour du centre naturel de rotation correspondant au cas où le moyeu du rotor est le centre des forces vibratoires appliquées.
Il faut remarquer que cette ancienne solution consistant à monter les moteurs de manière à les faire osciller autour de leur centre de gravité et autour d'un axe généralement perpendiculaire à leur arbre n'est efficace que lorsque les sources de vibration se trouvent en grande partie à l'intérieur du moteur.
Au contraire, dans le cas d'un aéronef à voilure tournante ou d'un avion ordi- naire muni de grandes hélices;, ou d'une manière générale dans tous les cas où se produisent des perturbations dues à un défaut d'équilibrage de l'hélice ou à des forces aérodynamiques ou gyroscopiques appliquées à l'hélice, le systè- me constitué par le rotor, ou l'hélice et son arbre,ou le pylôneavec ou sans moteur en faisant partie intégrante, tend naturellement à oscillera non pas autour de son centre de gravité, mais autour d'un autre point quelconque.
La présente invention se propose de réaliser un montage simple qui permette à ce système de pivoter autour de ce point naturel, ce mouvement de pivotement étant freiné élastiquement avec ou sans amortissement.
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L9emplacement du point de pivotement proprement dit peut être calculé par des procédés bien connus et dépend des dimensionsdes masses et de la rigidité du systèmeainsi. que de la fréquence des forces vibratoires
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appliquées au rotor ou à 19hélice.
L'invention peut être appliquée non seule- ment aux aéronefsmais également aux hélices de bateaux et à toutes les mas-
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ses vibrantes ou tournantes portées par un arbre ou un pylône fixe. ï9inen tion s'applique particulièrement aux aéronefs dont 19hélice tourne normalement à une vitesse sensiblement constante et dans lesquels par conséquent les vibra- tions à éliminer de la structure de support ont une fréquence suffisamment constante.
La présente invention a donc pour objet un dispositif de montage de groupe moteur qui est spécialement adapté aux aéronefs à voilure tournante,
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aux autres aéronefs9 aux bateaux, et que 1?on va décrire ci-dessous à titre d'exemple en se référant au dessin annexé dans lequel La fïg. 1 est une perspective partielle d'un groupe moteur-rotor d.9héliooptére et de son dispositif de montage conforme à l'invention-, .
La figo 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la fig. 1-
La fig 3 est une élévation latérale à grande échelle d'un rac- cord d'assemblage de ce dispositif de montagej
La fig. 4-est une élévation latérale d'in autre mode de réalisation
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du dispositif de montage conforme à llînvention.
La figo 5 est une vue en plan par dessous du dispositif de la fig. 4,
Et enfin, la fig. 6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de la fig. 4.
La présente invention comprend essentiellement le support élasti- que du mâta pylône ou de tout autre montant en portes-faux qui supporte les pièces tournantes au moyen dorganes de montage élastiques qui servent à aug- menter la flexibilité du moyeu de 1?hélice ou du rotor dans un plan parallèle au disque de rotation de 1?hélice ou du rotor. Le système de support comprend de préférence le support cantilever de la masse vibrante à une exitrémité du
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montant, 9 un support flexible permettant un mouvement limité d 90scillation à l'autre extrémité du montant et des éléments élastiques de support entre les deux extrémités.
Le système peut aussi être considéré comme comprenant le mo- teur, 1?arbre et le rotor ou l'hélice, le moteur et l'arbre constituant le montant mentionné si-dessus? et l'invention consiste en un mode de support de ce montait.
Sur les figsa 1 à 3 l'invention est représentée dans son applica-
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tion à un rotor d9a.éliooptére 10 â deux pales dont le moyeu 12 est monté pivo- tant à l'extrémité supérieure de 1'arbre 14 du rotorau moyen par exemple d' un dispositif de pivotement indiqué en 15.
L'arbre 14 constitue un prolongement de 1?arbre vilebrequin d'un moteur désigné dans son ensemble par 16; 1-'arbre d'entraînement du rotor a une position fixe par rapport au carter du moteur,
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tout en pouvant librement faire tourner le rotorúltins.:
41e. motsur!)Parb# du rotor et le rotor constituent un ensemble dont le centre de gravité se trouve à peu près en 17, mais, conformément à la conception de la présente invention9 cet ensem-
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ble est monté sur le fuselage de lVhé1icoptère au moyen d'organes de connexion en caoutchouc disposés de telle façon que le dit ensemble puisse oscillerg par rapport au fuselageg autour dpum- point que l'on peut définir somme le point autour duquel l'ensemble tend à tourner quand l'extrémité supérieure de l'ar- bre du rotor est soumise à une force d'une direction latérale quelconque.
Ce
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pointa que 1?on appellera le 'centre d90sci11ationli se trouve le long de 1 axe de l'arbre du rotor mais en-dessous du centre de gravité de 1?ensemble mo- teur-arbr-e-rotor, On peut déterminer 1gemp1aasment de ce point en appliquant par exemple la formule b t,) = l (,J 2 = Kc a M 2
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Dans cette formule
I est le montant d'inertie du système tout entier autour de son centre de gravité,
M est la masse du système tout entier, du système, Kc est le couple élastique de rappel qui s'oppose à l'oscillation la' est la vitesse angulaire de la vibration forcée appliquée au moyeu du rotor ou de l'hélice, a est la distance du moyeu au centre de gravité du système, et b est la distance du centre de gravité au point de pivotement na- turel, distance mesurée en s'éloignant du moyeu.
On remaruqre que si le mouvement d'oscillation n'est pas freiné,, K est égal à zéro et la formule précédente se réduit à la relation bien con- nue entre les positions de l'axe de rotation et du centre de percussion.
On remarquera aussi que l'emplacement du centre d'oscillation dépend en général de la fréquence de la force d'excitation appliquée au rotor.
Quand deux fréquences se produisent simultanément, par exemple une fois, deux fois ou trois fois par tour du rotor, on peut avoir recours à un compro- mis. La formule indiquée plus haut constitue alors un procédé simplifié de calcul approchéo On emploie fréquemment des procédés de calcul plus détaillés et plus compliqués pour tenir compte de conditions déterminées.
Comme on le voit sur les figso 1 à 3, le dispositif de montage du moteur peut comprendre une poutre à treillis désignée dans son ensemble par le nombre de référence 18; cette poutre entoure le moteur 16 et elle est mon- tée pivotante sur celui-ci au moyen des paliers opposés 20-20 (figo 2) qui sont alignés suivant la droite A-A.
La poutre 18 comprend deux bras latéraux se terminant par des manchons 22-22 qui entourent des bagues en caoutchouc 24-24 portées par des axes 26-26 montés eux-mêmes sur des blocs 28 qui sont fixés sur des éléments 30 du fuselage de l'aéronef. Les manchons 22-22 sont .disposés de manière à être centrés sur un axe horizontal B-B qui coupe l'axe A-A à angle droit; ainsi, on comprend que l'ensemble moteur-arbre-rotor peut osciller autour de l'axe A-A et de l'axe B-B avec une amplitude limitée; cet ensemble est donc libre d'osciller dans une direction quelconque autour d'un point se trouvant à l'intersection de l'axe de l'arbre du rotor avec le plan des axes A-B ét B-B.
Comme on l'a indiqué ci-dessus., les connexions de montage 20-22 sont disposées de manière que le plan des axes A-B, B-B soit sensiblement à la hauteur du centre d'oscillation naturel de l'ensemble moteur-arbre-rotor.
Dans cette application particulière, les bagues de caoutchouc 24 sont disposées de manière à isoler les vibrations de torsion du moteur et de l'arbre et n' exercent aucune action directe sur l'invention, si ce n'est qu'elles permettent un léger déplacement horizontal du point de pivotement dans une direction.
La force élastique de rappel destinée à limiter le mouvement autour du pivot et %maintenir l'ensemble dans une position centrée sensiblement verticale, est fournie, comme on le voit sur la figo 1, par des ressorts de tension 32 qui s' étendent, radialement et à angle droit les uns par rapport aux autresà par- tir d'un dispositif central de connexion 34 qui est fixé à l'extrémité infé- rieure du carter du moteur,les extrémités extérieures des ressorts 32 étant reliées à des parties fixes du fuselage de l'aéronef (parties non représentées) de manière à imposer un freinage élastique aux oscillations de l'ensemble mo- teur-arbre-rotor dans le fuselageo Les caractéristiques des ressorts 32 peuvent être modifiées ou "accordées" sur des conditions dissymétriques,et/ou sur des fréquences différentes de vibrations,
jusqu'à ce que l'on ait trouvé la meil- leure combinaison pour toutes les conditions de vola
Les figs. 4 et 6 représentent un autre mode de réalisation de la structure de montage du moteur conforme à l'invention. Dans ce mode de réali- sation, le moteur désigné dans son ensemble par le nombre de référence 40 com- prend une boîte d'engrenages 42 d'ou sort l'arbre 44 d'entrainement du rotor.
Le carter 42 porte un croisillon horizontal 46 qui en fait partie intégrale-
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ment (frigo 6) les extrémités des bras de eB croisillon sont perforées de ma- nière à recevoir des bagues en caoutchouc 4-8'qui portent des axes centraux 50 chargés de fixer ces bagues entre les rebords opposés d'un châssis 52 fai-
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sant partie intégrante de la structure , de 19aéronef.
A.i.xis.9 les bagues én caoutchouc 48s disposées en différents points autour du croisillon 46s peu- vent se déformer élastiquemerit sous des charges de compression de manière à permettre à l'ensemble msteur-transmission-arbre du rotor d'azaïller par rap- port au châssis 52=54 de 19aéronsf, autour d'un point disposé sensiblement dans le plan du croisillon 46; comme on l'a expliqué plus haut, l'ensemble croisillon=châssis 46=52 est disposé approximativement à la hauteur du point
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autour duquel 1"ensemble mateur-arbre-rotor tendrait à tourner s'il était dé- monté et soumis à une force aérodynamique latérale appliquée au rotor, ou à
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une force analogue. Comme dans le cas des figs. 1 z, 3. le dispositif des fige.
4 à 6 comprend de préférence un moyen de freinage des oscillations constitué
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par exemple par un croisillon 56 compcrtant des bras qui sétendent radialement à partir d9Wl point central ou ils sont reliés à une tige 58 (figo zig qui n? est autre que le prolongement du carter du vilebrequin du moteur à 1?extrémité inférieure de ce carter. Les bras du croisillon 58 sont reliés à des bagues
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60 reliées elles-mêmes à des supports 62 solidaires du châssis dé 1-9aéronef.
Il est bien entendu que 1?en peut disposer tout autre moyen approprié de
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freinage élastique pour relier le châssis de l'aéronef et l'ensemble moteur- arbre=rotor ce moyen de freinage étant placé à un endroit quelconque éloigné du plan du centre de rotation de cet ensemble, comme on l'a expliqué cidessus.
On a décrit en détail et représenté deux modes de réalisation par- ticuliers de 1?invention, mais il est évident que celle-ci nest pas limitée par ces deux modes de réalisation et qu'on peut apporter à ceux-ci de nombreu-
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ses modifications sans 9arter de 1?esprit de 1?invention ni sortir de son domaine.
REVENDICATIONS. lo Dispositif de montage d'un groupe moteur dans un châssis de
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véhicule, en particulier un châssis d9hélieoptère?) ce groupe moteur comprenant un moteur, un arbre s9étendant à partir de celui-ci et une hélice ou un rotor porté par le dit arbre à l'extérieur de la carrosserie du véhicule caractéri- sé par des moyens de montage pour maintenir cet ensemble et le guider de maniè- re quil puisse osciller d9un seul bloc, d'une manière universelles, autour d9 un point coïncidant sensiblement avec le centre autour duquel il aurait tendan- ce à osciller?)
s'il était libre de toute contrainte et s'il était soumis à une force dirigée latéralement et appliquée à l'hélice ou au rotor, et enfin des moyens reliés à cet ensemble en un point écarté du dit centre pour freiner é-
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lastiquêment les oscillations du dit ensemble?) par rapport au corps du véhicule.