BR102012008619A2 - Lâmina de uma asa girando ao redor de cubo de um rotor de uma frequência de rotação, rotor e método de torção dinâmica - Google Patents

Abstract

Lâmina de uma asa girando ao redor do cubo de um rotor de uma frequência de rotação, rotor e método de torção dinâmica. Uma lâmina de asa rotativa, um rotor compreendendo pelo menos duas de tais lâminas e método para implementar tal rotor. De acordo com a invenção, cada lâmina (p) tem sua frequência própria de torção ao redor de sua envergadura sendo substancialmente igual à frequência de rotação (<87>) do citado rotor; meios de torção torcem cada uma das citadas lâminas (p) para a frequência de rotação do rotor (ro), em sincronismo com a citada rotação; e cada lâmina (p) compreende um material capaz de amortecer a ressonância de torção, de modo a evitar a divergência de ressonância.

Description

"LÂMINA DE UMA ASA GIRANDO AO REDOR DO CUBO DE UM ROTOR DE UMA FREQUÊNCIA DE ROTAÇÃO, ROTOR E MÉTODO DE TORÇÃO DINÂMICA" A presente invenção se relaciona com rotores de asas rotativas, mais especificamente para helicópteros, bem como as lâminas para tais rotores. É sabido que as lâminas de um rotor de asas rotativas são controladas em um passo coletivo e em um passo cíclico. O passo coletivo permite o vôo estacionário do helicóptero por um posicionamento sendo idêntico em incidência para todas as lâminas com relação ao eixo geométrico de rotação do citado rotor, então confundido com o eixo geométrico de acionamento para o pylon [torre, pilão] do mesmo, o citado passo coletivo gerando uma sustentação geral sendo alinhado com a vertical e equilibrando a massa do helicóptero.

Até o ponto onde está envolvido, o passo cíclico permite, através de um posicionamento em incidência para cada lâmina como uma função do azimute, inclinar a sustentação geral com relação à vertical e assim mover o citado helicóptero.

Para o controle do passo coletivo e do passo cíclico, os rotores geralmente compreendem um mecanismo, referido como placa cíclica, montada no pylon do rotor e compreendendo uma placa rotativa conectada a cada lâmina por uma haste de controle de passo e acionada em rotação por tesouras rotativas, uma placa estacionária deslizando ao longo do pylon do rotor e capaz de ser inclinada com relação ao último e uma ligação de apoio entre as citadas placas estacionária e rotativa.

Tal placa rotativa é desvantajosa em que ela compreende um grande número de partes mecânicas requerendo passar por manutenção e ser checadas regularmente, Portanto já foi contemplado remover a citada placa cíclica enquanto montando flapes móveis nas citadas lâminas, o passo cíclico sendo portanto controlado pela torção das citadas lâminas gerada pelo momento de torção induzido pela extensão dos citados flapes e o passo coletivo das lâminas sendo obtido similarmente àquele das hélices, ou por um atuador arranjado na haste da lâmina. Entretanto, tais flapes móveis também requerem usar conjuntos mecânicos sofisticados e sensíveis à fricção. A presente invenção compreende uma lâmina de asa rotativa, um rotor, mais especificamente para um helicóptero, que não compreende qualquer placa cíclica e um método de implementação para superar as desvantagens da técnica anterior, como registradas aqui acima. A lâmina, de acordo com esta invenção, de uma asa girando ao redor do cubo de um rotor de frequência de rotação, a citada lâmina, o azimute de rotação da qual é conhecido, de envergadura (E) , compreendendo uma parte de fixação para o citado cubo e uma parte aerodinâmica, e tendo diferentes modos de distorção e, mais especificamente, um modo de torção ao redor de sua envergadura (E) com sua frequência conhecida, sendo uma função de sua rigidez torcional ao redor da citada envergadura (E), caracterizada pelo fato de: - ela compreender meios de torção dinâmica, aproximadamente ao redor de sua envergadura, sendo capazes de serem atuados em tempo real, isto é durante sua rotação ao redor do citado cubo, pelo menos na frequência de rotação do citado rotor e em sincronismo com o azimute de rotação da citada lâmina, tal que estes meios de torção dinâmica sejam capazes de gerar um passo cíclico mesmo na ausência de uma placa cíclica; sua rigidez torcional, aparente sob uma força centrífuga, aproximadamente igual a sua envergadura, ser suficientemente baixa para permitir os citados meios de torção dinâmica obterem, no plano de seção direito da extremidade livre da citada lâmina, um ângulo de torção dinâmico resiliente (v) para a corda de pelo menos 14° como em mergulho ou estol, enquanto permanecendo suficientemente alto tal que a frequência própria [natural] de torção da lâmina ao redor de sua envergadura seja igual à frequência de rotação do citado rotor, para permitir uma torção dinâmica da lâmina por ressonância de torção e assim minimizar a energia requerida para gerar o passo cíclico; - seu fator de amortecimento, sob uma força centrífuga, ser estritamente positivo, de modo a evitar a divergência de ressonância dos diferentes modos.

Deve ser lembrado que é bem sabido por aqueles experientes na técnica que, para obter um ângulo de torção com uma dada amplitude para uma peça mecânica, eles têm disponíveis um método consistindo em ajustar a potência dos atuadores de torção e um segundo método consistindo em ajustar a rigidez da citada peça mecânica. A solução implementada nesta invenção consiste em combinar estes dois métodos usando uma lâmina sendo menos rígida em torção que no estado da técnica de modo a limitar o peso dos atuadores enquanto tendo disponível uma amplitude de torção de pelo menos 14° em estol ou mergulho, de modo a conseguir um passo cíclico. No estado da técnica, diferentes meios são conhecidos para reduzir a rigidez torcional de uma parte mecânica tal como uma lâmina: é possível dividir longitudinalmente a casca da lâmina (tal como no pedido de patente do mesmo Depositante, publicado sob n° FR 2.924.681) ou usar materiais estruturais, de enchimento ou revestimento, com uma menor rigidez torcional.

Também deve ser lembrado que aqueles experientes na técnica conhecem, como qualquer mecânico, diferentes meios para obter um fator de amortecimento de lâmina estritamente positivo. Eles conhecem, por exemplo, o método passivo consistindo em adicionar à estrutura da lâmina um material com um fator de amortecimento mais alto que 10%, tal como por exemplo encostos de borracha na haste da lâmina; ou até mesmo o método passivo para um controle ativo de vibrações.

Deve ser notado adicionalmente que os materiais e a estrutura da lâmina são selecionados de modo a serem capazes de suportar torção com uma amplitude de pelo menos 14° em mergulho ou estol e repetida em frequências capazes de serem tão altas quanto várias vezes a frequência máxima de rotação do rotor (caso do controle multicíclico da torção para conseguir um controle ativo de vibrações) enquanto permanecendo no campo de distorção resiliente da mesma.

Assim, graças à presente invenção, um rotor de asas rotativas é obtido, mais cspecificamente para um helicóptero, fácil para ser controlado em um passo cíclico e com uma baixa energia, permitindo a placa cíclica ser omitida, enquanto evitando qualquer acoplamento entre os modos de batimento e torção.

Deve ser notado que a flexibilidade da lâmina pode resultar a partir daquela do fixador, ou daquela da parte aerodinâmica, ou a partir de ambas delas. Por exemplo, quando, como sabido, cada uma das citadas lâminas consiste em sua maior parte de uma parte aerodinâmica (aquela tendo a variação de passo ativa aerodinamicamente) conectada ao cubo do rotor via uma parte de fixação mais curta, a frequência própria de torção (como um todo) pode ser alcançada combinando os coeficientes de rigidez da citada parte aerodinâmica ou da citada parte de fixação. Tal combinação vantajosamente permite o correspondente atuador ter disponível uma faixa angular de torção suficiente para ser usada em um modo multicíclico.

Vantajosamente, de acordo com uma segunda configuração, esta invenção é uma lâmina de acordo com a configuração anterior, caracterizada pelo fato de a citada parte de fixação ter uma rigidez torcional aparente de 10 a 100 mais baixa que aquela da parte aerodinâmica. Vantajosamente, de acordo com uma terceira configuração, esta invenção é uma lâmina de acordo com uma das duas configurações anteriores, caracterizada pelo fato de: - sua estrutura ser feita de um material composto; - seu revestimento ser unidirecional e a direção de tal revestimento formar um ângulo substancialmente igual a 0o com a envergadura da citada lâmina, de modo a obter uma rigidez mínima de torção da lâmina ao redor da envergadura.

Vantajosamente, de acordo com uma quarta configuração, esta invenção é uma lâmina de acordo com uma das três configurações anteriores, caracterizada pelo fato de a parte aerodinâmica ser provida com uma fenda longitudinal em uma de suas superfícies de asa inferior e superior e compreende r: • um primeiro mastro formando a borda guia e as partes adjacentes inferior e superior da mesma e tendo um lado transversal longitudinal formando a borda frontal da citada fenda; • um segundo mastro sendo separado do citado primeiro mastro pela citada fenda e tendo um lado transversal longitudinal formando a borda traseira da citada fenda; • uma casca formando as superfícies inferior e superior da citada lâmina, longitudinalmente fendida pela citada fenda e encerrando os citados primeiro e segundo mastros enquanto sendo integral com os mesmos; • um material de enchimento para a citada casca; • o meio de torção dinâmico compreendendo um atuador de torção dinâmico capaz de provocar um deslizamento relativo, entre as bordas da citada fenda; e • a citada casca ser feita de um material composto de fibra-resina, com pelo menos a maior parte das fibras sendo arranjadas de modo a formar um ângulo sendo substancialmente igual a 0o com a envergadura da citada lâmina.

Vantajosamente, de acordo com uma quinta configuração, esta invenção é uma lâmina de acordo com a configuração anterior, caracterizada pelo fato de em ambos os lados da citada fenda, na vizinhança da última, a citada casca ser rigidamente integrai com os citados primeiro e segundo mastros, e em que fora da vizinhança da citada fenda, a citada casca está conectada ao restante da citada lâmina via uma ligação feita de um material resiliente com um fator de amortecimento mais alto que 10%, capaz de filtrar as vibrações da lâmina, tal como um elastômero, e distribuído, seja continuamente ou descontinuamente, entre a citada casca e o citado restante da lâmina. Portanto, fora da vizinhança da fenda, uma ligação (contínua ou discreta) é conseguida, com um baixo módulo de resiliência e um amortecimento adaptado permitindo: - reduzir significativamente a rigidez torcional enquanto mantendo as rigidezes de batimento e arrasto, - minimizar a frequência do primeiro modo próprio de torção da lâmina relativamente próxima à frequência de rotação, e obter um amortecimento de tal modo de torção, tal que o acoplamento ótimo com os modos de primeiro batimento e arrasto não seja um acoplamento aeroelástico instável.

Por outro lado, na vizinhança da citada fenda, a ligação rígida, por exemplo por colagem, garante uma boa transmissão do movimento do atuador permitindo uma fácil torção da lâmina.

Vantajosamente, de acordo com uma sexta configuração, esta invenção é uma lâmina de acordo com a quarta ou a quinta configurações anteriores, caracterizada pelo fato de o citado material de enchimento ser uma espuma de rígida a semirrígida.

Este material de rígido a semirrígido permite, por outro lado, aumentar a filtragem de vibrações (os citados modos de distorção) da lâmina.

Vantajosamente, de acordo com uma sétima configuração, esta invenção é uma lâmina de acordo com uma de a quarta à sexta configurações anteriores, caracterizada pelo fato de ela compreender uma tira de material resiliente com um fator de amortecimento mais alto que 10%, capaz de filtrar a frequência própria de torção da lâmina, tal como, por exemplo, um elastômero, a citada tira cobrindo a fenda.

Vantajosamente, de acordo com uma oitava configuração, esta invenção é uma lâmina de acordo com uma de a quarta à sétima configurações anteriores, caracterizada pelo fato de o atuador de torção dinâmica ser arranjado na extremidade livre da mesma, de modo a facilitar sua instalação e sua manutenção.

Em cada lâmina, o atuador associado pode ser elétrico, mecânico ou hidráulico. Entretanto, preferivelmente, ele é do tipo piezelétrico, similar ao atuador divulgado na WO 2009/103865.

Qualquer que seja sua natureza, o atuador pode ser arranjado ao longo da parte aerodinâmica da lâmina ou na parte de fixação da mesma.

Entretanto, preferivelmente, em cada lâmina, o atuador é arranjado na extremidade livre da mesma, de modo a facilitar sua instalação e manutenção.

Em adição, pode ser vantajoso que o perfil de cada lâmina seja adaptado (ou até mesmo controlado), mais especificamente como uma função da incidência e da rigidez aparente da lâmina.

Vantajosamente, de acordo com uma nona configuração, esta invenção é uma lâmina de acordo com uma de a primeira à oitava configurações, caracterizada pelo fato de os meios de torção dinâmica serem dimensionados de modo a serem capazes de obter, nas frequências múltiplas da frequência de rotação de tal rotor e em sincronismo com o azimute de rotação da citada lâmina, uma amplitude do citado ângulo de torção dinâmica resiliente pelo menos igual, em valor absoluto, à amplitude máxima dos diferentes modos de distorção nestas mesmas frequências múltiplas da frequência de rotação, de modo a serem capazes de executar um controle ativo multicíclico de vibrações. Vantajosamente, de acordo com uma décima configuração, esta invenção é uma lâmina de acordo com uma de a primeira à nona configurações, caracterizada pelo fato de sua parte de fixação ao cubo compreender meios para progressivamente controlar sua própria frequência de torção, sob uma força centrifuga, ao redor de sua envergadura, capaz de escravizar, durante sua rotação ao redor do citado cubo, a citada frequência própria de torção substancialmente na frequência de rotação do rotor.

Vantajosamente, de acordo com uma décima primeira configuração, este invenção é uma lâmina de acordo com a décima configuração, caracterizada pelo fato de os citados meios para controlar progressivamente sua frequência própria, ajustarem a citada frequência própria enquanto ajustando a rigidez torcional, aparente sob uma força centrífuga, aproximadamente ao redor de sua envergadura, de sua parte de fixação.

Vantajosamente, de acordo com uma décima segunda configuração, esta invenção é um rotor onde a asa rotativa em rotação ao redor de seu cubo na frequência de rotação, incluída entre uma frequência de rotação inferior e uma frequência de rotação superior, compreende pelo menos duas lâminas, de acordo com uma das configurações anteriores, os azimutes de rotação das quais são conhecidos, o citado rotor sendo caracterizado pelo fato de compreender: • meios para controlar meios de torção dinâmica de cada uma das citadas lâminas, capazes, mesmo na ausência de uma placa cíclica, de controlar em tempo real, isto é em uma frequência pelo menos igual à frequência de rotação, durante a rotação das citadas lâminas e em sincronismo com seu azimute de rotação, um passo cíclico para cada uma das citadas lâminas; • meios para progressivamente controlar a frequência própria de torção, sob a força centrífuga, de cada uma as citadas lâminas ao redor de sua envergadura, capazes de escravizar, durante sua rotação, cada frequência própria de torção substancialmente na frequência de rotação do rotor, de modo a tirar vantagem da ressonância de torção ao redor de sua envergadura de modo a minimizar a potência requerida para gerar um passo cíclico através de uma torção dinâmica.

Vantajosamente, de acordo com uma décima terceira configuração, esta invenção é um rotor de acordo com a décima segunda configuração anterior, caracterizado pelo fato de os citados meios para controlar os meios de torção dinâmica também serem capazes de, na ausência de uma placa cíclica, controlar o passo coletivo das citadas lâminas durante a rotação do citado rotor.

Vantajosamente, de acordo com uma décima quarta configuração, esta invenção é um rotor de acordo com uma de a décima segunda à décima terceira configurações anteriores, caracterizado pelo fato de os citados meios para controlar progressivamente a frequência própria de torção serem capazes de ajustar, em ambas as direções, a frequência própria de torção, sob uma força centrífuga, ao redor de sua envergadura, de cada uma das citadas lâminas, entre um valor mínimo correspondendo à frequência de rotação inferior do rotor e um valor máximo correspondendo à frequência de rotação superior do citado rotor, os citados meios sendo, por exemplo, meios para enrijecer a parte de fixação de cada citada lâmina de acordo com qualquer uma de as reivindicações 2 a 10 permitindo o ajuste da rigidez torcional, aparente sob a força centrífuga, de cada citada lâmina ao redor de sua envergadura, entre um valor mínimo correspondendo à citada rigidez de cada lâmina, não enrijecida pelos citados meios, e um valor máximo correspondendo à citada -rigidez da citada parte aerodinâmica de cada citada lâmina.

Vantajosamente, de acordo com uma décima quinta configuração, esta invenção é um rotor de acordo com uma de a décima segunda à décima quarta configurações anteriores, caracterizado pelo fato de ele compreender meios de ação espontânea para impor a cada uma das citadas lâminas, no caso de uma falha dos citados meios de controle, que a citada frequência própria sob uma força centrífuga de torção de cada uma das citadas lâminas seja igual à frequência própria de torção sob força centrifuga de sua parte aerodinâmica, de modo a evitar qualquer divergência de ressonância de torção para as citadas lâminas.

Vantajosamente, de acordo com uma décima sexta configuração, esta invenção é um método de torção dinâmica para pelo menos uma lâmina de uma asa girando ao redor do cubo de um rotor com uma frequência de rotação, variando a partir de uma frequência inferior de rotação e uma frequência superior de rotação, a citada lâmina tendo seu azimute de rotação conhecido, tendo uma envergadura, compreendendo uma parte de fixação para o citado cubo e uma parte aerodinâmica, e tendo diferentes modos de distorção, em particular, um modo de torção ao redor de sua envergadura com uma frequência própria, como uma função de sua rigidez torcional ao redor da citada envergadura, caracterizado pelo fato de ele compreender as seguintes tarefas: - controlar em tempo real por meios de torção dinâmica, isto é em uma frequência pelo menos igual à frequência de rotação do citado rotor, durante a rotação de cada citada lâmina e em sincronismo com o azimute de rotação de cada citada lâmina, o ângulo de torção dinâmica resiliente (v) da corda no plano de seção direito da extremidade livre de cada citada lâmina, de pelo menos 14° em mergulho ou estol, tal que os meios de torção dinâmica sejam capazes de gerar um passo ciclico mesmo na ausência de uma placa cíclica; - controlar, usando os meios, a frequência própria de torção, sendo aparente sob uma força centrífuga, aproximadamente ao redor da envergadura de cada citada lâmina, tal que ela seja substancialmente igual à frequência de rotação ao redor do citado rotor e que, consequentemente, a citada torção dinâmica resiliente seja conseguida com um mínimo de potência através de uma ressonância de torção; e - filtrar as frequências próprias dos diferentes modos de torção de cada citada lâmina, de modo a evitar qualquer divergência de ressonância.

Vantajosamente, de acordo com uma décima sétima configuração, esta invenção é um método de acordo com a décima sexta configuração anterior, caracterizado pelo fato de o controle dos meios de torção dinâmica ser multiciclico, isto é em uma frequência múltipla da frequência de rotação do citado rotor, de modo a controlar ativamente os diferentes modos de distorção das citadas lâminas em adição a controlar seu passo cíclico. Vantajosamente, de acordo com uma décima oitava configuração, esta invenção é um método de acordo com uma de a décima sexta à décima sétima configurações anteriores, caracterizado pelo fato de o controle dos meios de torção dinâmica controlar o passo coletivo das citadas lâminas em adição a controlar seu passo cíclico. Vantajosamente, de acordo com uma décima nona configuração, esta invenção é um método de acordo com uma de a décima sexta à décima oitava configurações anteriores, caracterizado pelo fato de o controle da frequência própria de torção, aparente sob uma força centrífuga, aproximadamente ao redor de sua envergadura, de cada citada lâmina, ser obtido controlando progressivamente a rigidez torcional, aparente sob uma força centrífuga, aproximadamente ao redor de sua envergadura, da parte de fixação de cada citada lâmina, a citada parte de fixação, sendo mais flexível que a correspondente parte aerodinâmica, sendo capaz de ser enrijecida até um valor máximo igual à rigidez torcional aparente, ao redor de sua envergadura, da citada parte aerodinâmica.

Vantajosamente, de acordo com uma vigésima configuração, esta invenção é um método de acordo com uma de a décima sexta à décima sétima configurações anteriores, caracterizado pelo fato de compreender uma tarefa, impondo, no caso de uma falha dos citados meios de controle, que a frequência própria sob uma força de torção centrífuga de cada citada lâmina ao redor de sua envergadura, seja igual à frequência própria de torção, sob força centrifuga, de sua parte aerodinâmica ao redor de sua envergadura, de modo a evitar qualquer divergência de ressonância de torção das citadas lâminas.

As figuras do desenho anexo explicarão melhor como esta invenção pode ser implementada. Nestas figuras, numerais de referência iguais se relacionam a componentes iguais. A figura 1 é uma vista esquemática em perspectiva de um rotor de asas rotativas de um helicóptero; A figura 2 é uma vista em perspectiva, a partir do lado da superfície inferior, de uma lâmina de um rotor de asas rotativas de um helicóptero de acordo com a presente invenção; A figura 3 é uma vista esquemática em corte da lâmina da figura 2 ao longo da linha III-III da última figura; A figura 4 é uma vista cm perspectiva ampliada explodida da extremidade da lâmina da figura 2, vista a partir do lado da superfície superior; A figura 5 ilustra, em uma vista esquemática em perspectiva, a torção da lâmina da figura 2 gerada pelo atuador de extremidade de lâmina mostrado na figura 4; A figura 6 ilustra esquematicamente meios de controle capazes de ajustar progressivamente a frequência própria de torção de cada lâmina do rotor de acordo com a presente invenção; e As figuras 7A e 7B ilustram, em seções esquemáticas, a operação dos meios de controle da figura 6, os últimos estando respectivamente em uma posição correspondente ao travamento em uma frequência própria máxima de torção (figura 7A) e a destravamento em uma frequência própria mínima de torção (figura 7B). 0 rotor de asas rotativas RO para um helicóptero mostrado esquematicamente na figura 1, compreende um cubo M acionado em rotação ao redor de seu eixo geométrico Z-Z por um redutor principal (não mostrado) e lâminas P conectadas transversalmente ao citado cubo M via dispositivos de fixação L. Assim, as lâminas P podem girar ao redor do eixo geométrico Z-Z, na frequência de rotação Ω do citado cubo M.

Como mostrado na figura 2, uma lâmina P de acordo com a presente invenção compreende uma parte aerodinâmica A e uma parte de fixação B, mais curta que a citada parte A. A parte de fixação B, por exemplo com uma seção com formato de cruz, coopera com o dispositivo de fixação L para fixar a lâmina P ao cubo M. A parte aerodinâmica A compreende uma superfície superior 2 e uma superfície inferior 3 formando, na frente, uma borda guia 4 e, na traseira, uma borda guiada 5.

Na vizinhança da borda guia 4 (veja também a figura 3), a superfície inferior 3 é cortada por uma fenda longitudinal 6 distribuindo longitudinalmente a citada parte aerodinâmica A (de acordo com a envergadura E) em uma parte longitudinal frontal Al compreendendo a citada borda guia 4 e uma parte longitudinal traseira A2 compreendendo a citada borda guiada 5. Por outro lado, as citadas partes longitudinais Al frontal e A2 traseira são formadas integralmente através da superfície superior 2 sendo continua.

Na configuração mostrada na figura 3, a citada parte aerodinâmica A compreende: - um mastro de borda guia 7, formando a citada borda guia 4 e as partes da superfície superior 2 e da superfície inferior 3 adjacentes à última; tal mastro 7 pode ser feito de um material composto de fibra-resina (por exemplo, vidro-epóxi ou carbono-epóxi) e possivelmente incorpora uma massa de lastro 8 se estendendo de acordo com a borda guia 4; - um mastro de superfície inferior 9, separado do mastro de borda guia 7 pela fenda longitudinal de superfície inferior 6, a borda frontal 6A do último sendo formada por um lado transversal longitudinal do mastro de borda guia 7 enquanto a borda traseira 6R da citada fenda longitudinal 6 é formada por um lado transversal longitudinal do mastro de superfície inferior 9; o último também pode ser feito de um material composto de fibra-resina; - um mastro de aresta 10 formando a extremidade guiada 5 e, por exemplo, feito de um material composto de fibra-resina; uma casca 11 formando a superfície superior 2 e a superfície inferior 3 (interrompida pela fenda 6) e encerrando os mastros 7, 9 e 10 sendo simultaneamente integral com os mesmos; - um material de enchimento 12, por exemplo, uma espuma rígida com um baixo módulo de resiliência (por exemplo, poliuretano) enchendo a citada casca 11 entre os citados mastros 7, 9 e 10; e - uma tira 13 de um material elastomérico com um baixo módulo de resiliência, obstruindo a fenda 6 e sendo integral (preferivelmente com uma cola) com as bordas 6A e 6B da última. A casca 11 é feita de um material de fibra-resina (por exemplo, fibras de carbono) e tais fibras fl são arranjadas longitudinalmente com relação à citada parte aerodinâmica, isto é, de acordo com a citada envergadura E. Possivelmente, a citada casca pode compreender fibras f2 sendo ortogonais à citada envergadura, mas ela não compreende qualquer fibra sendo inclinada na última (veja a vista destacada da casca 11 mostrada na figura 5).

Além do mais, em uma área 14 sendo adjacente à fenda 6 e se estendendo sobre ambas as -partes da última, a casca 11 é rigidamente integral (por exemplo por colagem) com o mastro de borda guia 7 e o citado mastro de superfície inferior 9. Em contraste, fora da área 14, a casca 11 está conectada aos mastros 7, 9, 10 e ao material de enchimento por uma camada de conexão de um material amortecedor com um baixo módulo de resiliência. Tal camada de conexão (não mostrada por razões de clareza no desenho) pode ser contínua e descontínua e ser formada com um material elastomérico.

Deve ficar facilmente entendido que uma parte aerodinâmica A sendo pouco rígida em torção ao redor da envergadura E é consequentemente obtida, com entretanto uma integridade rígida, localizada ao redor da fenda 6, entre o mastro de borda guia 7 e o mastro de superfície inferior 9, em um lado, e a casca 11, no outro lado. Selecionando uma parte de fixação B sendo ainda menos rígida em torção ao redor do mastro que a parte aerodinâmica A (por exemplo, 10 a 100 vezes mais baixa), a lâmina P é capaz de sustentar uma torção gerada na haste da lâmina, isto é, no lado 15 da extremidade livre 16 da última, um ângulo de torção dinâmica resiliente v de pelo menos 14°.

Adicionalmente, na extremidade livre 16 da lâmina P, um atuador 17 é inserido na extensão da parte aerodinâmica A (veja a figura 4). O atuador 17 é piezelétrico e similar àquele descrito no documento EP-1.788.646, ao qual ele está expressamente referido. Quando o atuador piezelétrico 17 é preso na ponta da parte aerodinâmica A, ele fica localizado pelo menos parcialmente no plano da corda PC da mesma. Um gancho removível 18 encerra e protege o atuador piezelétrico 16 e o lado extremo 15 da lâmina. O atuador piezelétrico 17 exerce uma ação de cisalhamento e compreende duas superfícies 19 e 20 sendo adaptadas para deslizar uma em relação à outra quando o citado atuador é suprido eletricamente. Através de uma peça de acoplamento 21, a superfície 19 é formada integralmente com o mastro de borda guia 7, enquanto a superfície 20 é formada integralmente com o mastro de superfície inferior 9 .

Deste modo, como ilustrado na figura 5, quando o citado atuador 7 é excitado, ele gera um deslizamento d entre as citadas superfícies 19 e 20, tal deslizamento sendo dirigido de acordo com a envergadura e sendo transmitido para os mastros 7 e 9 se movendo entre si. Portanto, ele resulta em um movimento relativo entre a parte frontal Al e a parte traseira A2 (ilustradas esquematicamente pelas setas 22 e 23 na figura 5) e um afivelamento da casca 11 resultando em uma distorção de torção da lâmina P ao redor do eixo geométrico de torção T-T arranjado no plano da corda PC e dirigido de acordo com a envergadura E. Obviamente, a tira 13 também sofre uma distorção de cisalharaento (veja a figura 5).

Na figura 6, uma configuração exemplar está representada esquematícamente para um dispositivo de fixação L para uma lâmina P tal que a última seja capaz de girar ao redor do eixo geométrico Z-Z do rotor RO. Nesta configuração exemplar, o dispositivo de fixação L compreende: - um cubo de lâmina 24 produzido integral com o cubo M do rotor RO por quaisquer meios conhecidos, não mostrados; - um flange (ou porção de flange) 25 sendo integral em rotação, por um lado, com o citado cubo de lâmina 24 e, pelo outro lado, com a extremidade interna 26 da parte de fixação B da lâmina ?; - uma luva rígida (ou porção de luva) 27 encerrando, com uma grande folga, a citada parte de fixação B, a citada luva 27, por um lado, compreendendo um flange (ou porção de flange) 28 arranjada oposta ao flange 25 e, por outro lado, sendo produzida integral, por meios de fixação 29, com a porção de lâmina 30 fazendo a transição entre a parte aerodinâmica A e a parte de fixação B; e - pelo menos um dispositivo 31 sendo capaz de variar progressivamente a pressão entre os flanges 25 e 28.

Como mostrado nas figuras 7A e 7B, as periferias 25A e 25B dos flanges 25 e 28 sendo capazes de sofrer uma leve distorção resilíente, são arranjadas dentro de uma forquilha móvel 32 do dispositivo 31 e estando mutuamente em contato por blocos resilíente 33 sendo interpostos entre elas.

As periferias 25A e 25B são submetidas, por um lado, à ação de uma mola 34 e, por outro lado, à ação do carne controlável 35, a citada mola 34 e o citado carne ficando na forquilha móvel 32 de modo a exercer ações antagônicas nas citadas periferias 25A e 25B. O came 35 é montado rotacionalmente ao redor de um eixo geométrico 36 montado na forquilha 31 e pode girar ao redor do citado eixo geométrico sob o controle de um atuador representado pelas setas F.

Uma mola de retorno 37 é capaz de trazer o came 35 para a posição da figura 7A no caso de uma falha do atuador de came F.

Na situação representada na figura 7A, o came empurra as periferias 25A e 28A empurrando a mola 34, tal que a pressão exercida entre os flanges 25 e 28 seja grande. Em tal caso, a luva 27 é produzida integral com o cubo de lâmina 24 e o atuador de torção 17 não pode exercer qualquer ação sobre a parte de fixação de lâmina B, somente a parte aerodinâmica A sendo capaz de ser torcida. Naturalmente, resulta que a frequência própria de torção da lâmina P está então em um máximo e é idêntica àquela da parte aerodinâmica A.

Em contraste, na situação representada na figura 7B, a mola 34 é expandida e empurra as periferias 25A e 28A contra o came 35, tal que a pressão entre os flanges 25 e 28 seja fraca, até mesmo nula. A luva 27 é assim desengatada do cubo de lâmina 24 e o atuador de torção 17 pode exercer sua ação sobre as partes completas A e B da lâmina. A frequência própria de torção da lâmina P está então em um mínimo.

Obviamente, através de um controle de rotação do came 35 ao redor de seu eixo geométrico 36 entre as posições ilustradas pelas figuras 7A e 7B, é possível variar progressivamente, em ambas as direções, a frequência própria de torção na lâmina toda compreendendo as partes A e B da mesma e o valor máximo compreendendo a frequência própria de torção da parte aerodinâmica A sozinha.

Adicionalmente, será notado que no caso de uma falha do atuador F ou do atuador 17, por exemplo, devido a um problema de suprimento elétrico, ou até mesmo no caso de uma divergência na aparência de torção da lâmina, a mola de retorno 37 traz de volta para a situação da figura 7A, correspondente à frequência própria máxima de torção.

Claims (20)

1. Lâmina de uma asa girando ao redor do cubo de um rotor de uma frequência de rotação, a citada lâmina (P), o azimute de rotação da qual é conhecido, de envergadura (E), compreendendo uma parte de fixação (B) para o citado cubo e uma parte aerodinâmica (A) , e tendo diferentes modos de distorção e, mais especificamente, um modo de torção ao redor de sua envergadura (E) com sua frequência própria, sendo uma função de sua rigidez torcional ao redor da citada envergadura (E) , caracterizada pelo fato de : - ela compreender meios de torção dinâmica (17), aproximadamente ao redor de sua envergadura (E), sendo capazes de serem atuados em tempo real, isto é durante sua rotação ao redor do citado cubo, pelo menos na frequência de rotação (Ω) do citado rotor e em sincronismo com o azimute de rotação da citada lâmina, tal que estes meios de torção dinâmica (17) sejam capazes de gerar um passo cíclico mesmo na ausência de uma placa cíclica; sua rigidez torcional, aparente sob uma força centrífuga, aproximadamente ao redor de sua envergadura (E), ser suficientemente baixa para permitir os citados meios de torção dinâmica (17) obterem, no plano de seção direito da extremidade livre da citada lâmina, um ângulo de torção dinâmica resiliente (v) para a corda de pelo menos 14° em mergulho ou estol, enquanto permanecendo suficientemente alto tal que a frequência própria de torção da lâmina ao redor de sua envergadura seja igual à frequência de rotação (Ω) do citado rotor, para permitir uma torção dinâmica da lâmina por ressonância de torção e assim minimizar a energia requerida para gerar o passo cíclico; - seu fator de amortecimento, sob uma força centrífuga, ser estritamente positivo, de modo a evitar a divergência de ressonância dos diferentes modos.

2. Lâmina, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a citada parte de fixação (B) ter uma rigidez aparente de torção de 10 a 100 mais baixa que aquela da parte aerodinâmica (A).

3. Lâmina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de: - sua estrutura ser feita de um material composto; - seu revestimento ser unidirecional e a direção de tal revestimento formar um ângulo substancialmente igual a 0o com a envergadura da citada lâmina, de modo a obter uma rigidez mínima de torção da lâmina ao redor da envergadura da mesma.

4. Lâmina, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizada pelo fato de a parte aerodinâmica ser provida com uma fenda longitudinal em uma de suas superfícies de asa inferior ou superior e compreender: • um primeiro mastro formando a borda guia e as partes adjacentes inferior e superior da mesma e tendo um lado transversal longitudinal formando a borda frontal da citada fenda; • um segundo mastro sendo separado do primeiro mastro pela citada fenda e tendo um lado transversal longitudinal formando a borda traseira da citada fenda; • uma casca formando as superfícies inferior e superior da citada lâmina, fendida longitudinalmente pela citada fenda e encerrando o citado primeiro e segundo mastros enquanto sendo integral com os mesmos; • um material de enchimento para a citada casca; • os meios de torção dinâmica compreendendo um atuador de torção dinâmica capaz de provocar um deslizamento relativo, entre as bordas da citada fenda; e • a citada casca sendo feita de um material composto de fibra-resina, com pelo menos a maior parte das fibras sendo arranjadas de modo a formar um ângulo sendo substancialmente igual a 0o com a envergadura da citada lâmina.

5. Lâmina, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de em ambos cs lados da citada fenda (6) , na vizinhança (14) da ultima, a citada casca (11) ser rigidamente integral com o citado primeiro e segundo mastros (7, 9), e pelo fato de fora da vizinhança (14) da citada fenda (6), a citada casca ser conectada ao restante da citada lâmina via uma ligação feita de um material resiliente com um fator de amortecimento mais alto que 10%, capaz de filtrar as vibrações da lâmina, tal como um elastômero, e distribuído quer continuamente ou descontinuamente, entre a citada casca e o restante da lâmina.

6. Lâmina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 ou 5, caracterizada pelo fato de o citado material de enchimento (12) ser uma espuma de rigida a semirrígida.

7. Lâmina, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 4 a 6, caracterizada pelo fato de compreender uma tira de material resiliente (13) com um fator de amortecimento mais alto que 10%, capaz de filtrar a frequência própria de torção da lâmina, tal como, por exemplo, um elastômero, a citada tira cobrindo a citada fenda (6) .

8. Lâmina, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 4 a 7, caracterizada pelo fato de o atuador de torção dinâmica (17) ser arranjado na extremidade livre da mesma, de modo a facilitar sua instalação e sua manutenção.

9. Lâmina, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracteri zada pelo fato de os meios de torção dinâmica (17) serem dimensionados de modo a serem capazes de obter, nas frequências múltiplas da frequência de rotação (Ω) de tal rotor e em sincronismo com o azimute de rotação da citada lâmina, uma amplitude do citado ângulo de torção dinâmica resiliente (v) pelo menos igual, em valor absoluto, à amplitude máxima dos diferentes modos de distorção nestas mesmas frequências múltiplas da frequência de rotação (Ω) , de modo a serem capazes de executar um controle ativo multicíclico de vibrações.

10. Lâmina, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 9, caracterizada pelo fato de sua parte de fixação (B) ao cubo (M) compreender meios (25 a 31) para controlar progressivamente sua frequência própria de torção, sob uma força centrifuga, ao redor de sua envergadura (E), capaz de escravizar, durante sua rotação ao redor do citado cubo, a citada frequência própria de torção substancialmente na frequência de rotação (Ω) do rotor.

11. Lâmina, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de os citados meios (25 a 31) para controlar progressivamente sua frequência própria, ajustarem a citada frequência própria enquanto ajustando a rigidez de torção, aparente sob uma força centrifuga, aproximadamente ao redor de sua envergadura (E), de sua parte de fixação (B).

12. Rotor, onde sua asa rotativa em rotação ao redor de seu cubo (B) na frequência de rotação (Ω) , incluída entre uma frequência de rotação inferior e uma frequência de rotação superior, compreende pelo menos duas lâminas (P), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, os azimutes das quais são conhecidos, caracterizado pelo fato de compreender: • meios para controlar meios de torção dinâmica (17) de cada uma das citadas lâminas, capazes de, mesmo na ausência de uma placa cíclica, controlar em tempo real, isto é em uma frequência pelo menos igual à frequência de rotação (Ω) , durante a rotação das citadas lâminas e em sincrcnismo com seu azimute de rotação, um passo cíclico para cada uma das citadas lâminas; • meios (25 a 31) para controlar progressivamente a frequência própria de torção, sob a força centrífuga, de cada uma das citadas lâminas (P) ao redor de sua envergadura (E), capazes de escravizar, durante sua rotação, cada frequência própria de torção substancialmente na frequência de rotação (Ω) do rotor, de modo a tirar vantagem da ressonância de torção ao redor de sua envergadura de modo a minimizar a potência requerida para gerar um passo cíclico através de uma torção dinâmica.

13. Rotor, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de os citados meios para controlar os meios de torção dinâmica (17) também serem capazes de, na ausência de uma placa cíclica, controlar o passo coletivo das citadas lâminas durante a rotação do citado rotor.

14. Rotor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 ou 13, caracterizado pelo fato de os citados meios (25 a 31) para controlar progressivamente a frequência própria de torção serem capazes de ajustar, em ambas as direções, a frequência própria de torção, sob uma força centrífuga, ao redor de sua envergadura, de cada uma das citadas lâminas (P) entre um valor mínimo correspondente à frequência de rotação inferior do rotor e um valor máximo correspondente à frequência de rotação superior do citado rotor, os citados meios (25 a 31) sendo, por exemplo, meios para enrijecer a parte de fixação (B) de cada citada lâmina conforme identificado em qualquer uma das reivindicações 2 a 10 permitindo o ajuste da rigidez de torção, aparente sob a força centrífuga, de cada citada lâmina ao redor de sua envergadura, entre um valor mínimo correspondendo à citada rigidez de cada lâmina, não enrijecida pelos citados meios (25 a 31), e um valor máximo correspondendo à citada rigidez da parte aerodinâmica (A) de cada citada lâmina.

15. Rotor, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 12 a 14, caracterizado pelo fato de compreender meios de ação espontânea (37) capazes de impor a cada uma das citadas lâminas, no caso de uma falha dos citados meios de controle (25 a 31) , que a citada frequência própria sob uma força centrífuga de torção de cada uma das citadas lâminas seja igual à frequência própria de torção sob força centrífuga de sua parte aerodinâmica (A) , de modo a evitar qualquer divergência de ressonância de torção para as citadas lâminas.

16. Método de torção dinâmica, para pelo menos uma lâmina (P) de uma asa girando ao redor do cubo (M) de um rotor (RO) com uma frequência de rotação (Ω) , variando a partir de uma frequência de rotação inferior e uma frequência de rotação superior, a citada lâmina (P), tendo seu azimute de rotação conhecido, tendo uma envergadura (E), compreendendo uma parte de fixação (B) para o citado cubo (M) e uma parte aerodinâmica (Δ) , e tendo diferentes modos de distorção, em particular, um modo de torção ao redor de sua envergadura (£} com uma frequência própria, como uma função de sua rigidez torcional ao redor da citada envergadura (E), caracterizado pelo fato de compreender as seguintes tarefas: - controlar em tempo real por meios de torção dinâmica (17) que esteja a uma frequência pelo menos igual à frequência de rotação (Ω) do citado rotor, durante a rotação de cada citada lâmina e em sincronismo com o azimute de rotação de cada citada lâmina, o ângulo de torção dinâmica resiliente (v) da corda no plano de seção direito da extremidade livre da citada lâmina, de pelo menos 14° em mergulho ou estol, tal que os meios de torção dinâmica sejam capazes de gerar um passo cíclico mesmo na ausência de uma placa cíclica; - controlar, usando os meios (25 a 31), a frequência própria de torção, sendo aparente sob uma força centrifuga, aproximadamente ao redor da envergadura (E) de cada citada lâmina (P), tal que ela seja substancialmente igual à frequência de rotação (Ω) do citado rotor (RO) e que, consequentemente, a citada torção dinâmica resiliente (v) seja alcançada com um mínimo de potência através de uma ressonância de torção; e - filtrar as frequências próprias dos diferentes modos de distorção de cada citada lâmina (P), de modo a evitar qualquer divergência de ressonância.

17. Método de tcrção, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de o controle dos meios de torção dinâmica (17) ser multiciclico, isto é a uma frequência múltipla da frequência de rotação (Ω) do citado rotor (RO) , de modo a controlar ativamente os diferentes modos de distorção das citadas lâminas em adição a controlar seu passo cíclico.

18. Método de torção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 ou 17, caracterizado pelo fato de o controle dos meios de torção dinâmica (17) controlar o passo coletivo das citadas lâminas em adição a controlar seu passo cíclico.

19. Método de torção, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 16 a 18, caracterizado pelo fato de o controle da frequência própria de torção, aparente sob uma força centrifuga, aproximadamente ao redor de sua envergadura (E) , de cada citada lâmina (?) , ser obtido controlando progressivamente a rigidez torcional, aparente sob uma força centrifuga, aproximadamente ao redor de sua envergadura (E) , da parte de fixação (B) de cada citada lâmina (P), a citada parte de fixação (B), sendo mais flexível que a correspondente parte aerodinâmica (A) , sendo capaz de ser enrijecida até um valor máximo igual à rigidez torcional aparente, ao redor de sua envergadura (E), da citada parte aerodinâmica.

20. Método de torção, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 16 a 19, caracterizado pelo fato de compreender uma tarefa, impondo, no caso de uma falha dos citados meios de controle (25 a 31), que a frequência própria sob uma força de torção centrífuga de cada citada lâmina ao redor de sua envergadura seja igual à frequência própria de torção, sob força centrífuga, de sua parte aerodinâmica (A) ao redor de sua envergadura, de modo a evitar qualquer divergência de ressonância de torção das citadas lâminas.