BRPI0908752B1 - Sistema de hélices contra-rotativas para turbomáquina de aeronave, turbomáquina para aeronave e processo de pilotagem de um sistema de hélices contra-rotativas para turbomáquina de aeronave - Google Patents

Abstract

sistema de hélices contra-rotativas para turbomáquina de aeronave, turbomáquina para aeronave e processo de pilotagem de um sistema de hélices contra-rotativas para turbomáquina de aeronave sistema de hélices contra-rotativas (1) para turbomáquina de aeronave, compreendendo uma primeira e uma segunda pás (6, 8) que dispõem cada uma de um sistema de comando de calço (26, 56) das pás, este último compreendendo meios rotativos de acionamento (38, 68) que permite fazer deslizar um órgão (28, 58) a fim de deslocar as pás em incidência. de acordo com a invenção, o sistema compreende igualmente meios debreáveis (72) que permitem tornar solidários em rotação os meios rotativos de acionamento (38, 68), o sistema concebido de modo que quando estes meios (72) são acoplados, uma velocidade de rotação relativa é criada entre os órgãos (28, 58) e os seus meios rotativos de acionamento associados (38, 68), levando as pás (6a, 6b) para sua posição neutra de configuração em bandeira.

Description

“SISTEMA DE HÉLICES CONTRA-ROTATIVAS PARA TURBOMÁQUINA DE AERONAVE, TURBOMÁQUINA PARA AERONAVE E PROCESSO DE PILOTAGEM DE UM SISTEMA DE HÉLICES CONTRA-ROTATIVAS PARA TURBOMÁQUINA DE AERONAVE”

DOMÍNIO TÉCNICO [0001] A presente invenção se refere de maneira geral a um sistema de hélices contra-rotativas para turbomáquina de aeronave, e mais particularmente a um sistema de hélices contra-rotativas que dispõem de meios que permitem assegurar a configuração em bandeira das pás das duas hélices.

[0002] A invenção se refere igualmente a uma turbomáquina para aeronave que compreende tal sistema de hélices contra-rotativas.

ESTADO DA TÉCNICA ANTERIOR [0003] Da técnica anterior, conhecem-se turbomáquinas com sistemas de hélices contra-rotativas, cujas hélices são arrastadas por rotores que giram respectivamente em sentido de rotação oposto. Estes sistemas de hélices são geralmente concebidos de maneira a poder colocar as pás de hélices em configuração em bandeira, ou seja, deslocá-las de modo que apresentem a incidência mais baixa possível em relação ao eixo turbomáquina associado. Em tal caso, fala-se de posição de incidência mínima, de posição de ângulo mínimo, ou ainda de posição neutra.

[0004] A configuração em bandeira das pás de hélices pode ser desejada em diferentes circunstâncias, como notadamente quando o motor pára e que se torna essencial diminuir o máximo possível o rastro gerado pelas pás imóveis em rotação. Em outras circunstâncias, quando uma das duas hélices sofre uma perda de pás, a configuração em bandeira das pás das duas hélices se revela então necessário para evitar a velocidade excessiva de outra hélice.

[0005] Além disso, a configuração em bandeira das pás é buscada quando se deseja anular ou diminuir o melhor possível o empuxo da turbomáquina, pois apesar de sua rotação em torno do eixo a motor, sua posição neutra gera apenas um empuxo pequeno, ou mesmo um empuxo nulo.

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2/19 [0006] A configuração em bandeira pode ser obtida com ajuda de sistemas clássicos de comando de bloqueio das pás, pilotando-os de modo que estas pás sejam deslocadas em sua posição de incidência mínima. No entanto, em caso de falha destes sistemas de comando de bloqueio das pás, a configuração em bandeira não é mais possível, o que é naturalmente inaceitável.

EXPOSIÇÃO DA INVENÇÃO [0007] A invenção tem consequentemente por objetivo remediar ao menos parcialmente os inconvenientes mencionados acima, relativos às realizações da técnica anterior.

[0008] Para isso, a invenção primeiramente tem por objeto um sistema de hélices contra-rotativas para turbomáquina de aeronave, compreendendo uma primeira e uma segunda hélices centradas em um eixo longitudinal, a referida primeira hélice compreendendo um primeiro rotor de hélice destinado a girar em um primeiro sentido de rotação em torno do eixo longitudinal em relação a um estator deste sistema de hélice, e trazendo as primeiras pás, a referida primeira hélice compreendendo, além disso, um primeiro sistema de comando de bloqueio das primeiras pás, permitindo deslocar estas últimas entre uma posição de incidência mínima e uma posição de incidência máxima, o referido sistema de comando de bloqueio compreendendo um primeiro órgão deslizante segundo o eixo longitudinal, cooperando com as referidas primeiras pás de modo que seu deslocamento de acordo com um primeiro sentido de deslizamento leve as referidas primeiras pás a se aproximarem de sua posição de incidência mínima, e de modo que seu deslocamento de acordo com um segundo sentido de deslizamento oposto ao primeiro conduto às referidas primeiras pás a se aproximarem de sua posição de incidência máxima, o referido primeiro órgão deslizante sendo pilotado por primeiros meios rotativos de acionamento, cujo movimento rotativo em torno do eixo longitudinal induz um movimento de deslizamento do primeiro órgão de acordo com o mesmo eixo, o referido sistema de comando de bloqueio compreendendo, além disso, um primeiro motor que permite aplicar o referido movimento rotativo aos referidos primeiros meios rotativos de acionamento, os referidos primeiro órgão

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3/19 deslizante e primeiros meios rotativos de acionamento sendo arrastados em rotação pelo referido primeiro rotor no referido primeiro sentido de rotação, em face do estator, a referida segunda hélice compreendendo um segundo rotor de hélice destinado a girar em um segundo sentido de rotação oposto ao primeiro, em torno do eixo longitudinal em relação ao estator deste sistema de hélice, e trazendo segundas pás, a referida segunda hélice compreendendo, além disso, um segundo sistema de comando de bloqueio das segundas pás, permitindo deslocar estas últimas entre uma posição de incidência mínima e uma posição de bloqueio compreendendo um segundo órgão deslizante de acordo com um terceiro sentido de deslizamento conduz as referidas segundas pás a se aproximarem de sua posição de incidência mínima e de modo que deslocamento de acordo com um quarto sentido de deslizamento oposto ao terceiro conduz as referidas segundas pás a se aproximarem de sua posição de incidência máxima, o referido segundo órgão deslizante sendo pilotado pelos segundos meios rotativos de acionamento, cujo movimento rotativo em torno do eixo longitudinal induz um movimento de deslizamento do referido segundo órgão de acordo com o mesmo eixo, o referido sistema de comando de bloqueio compreendendo, além disso, um segundo motor que permite aplicar o referido movimento rotativo aos referidos segundos meios rotativos de acionamento, os referidos segundos órgão deslizante e segundos meios rotativos de acionamento sendo arrastados em rotação pelo referido segundo rotor no referido segundo sentido de rotação, em face do estator.

[0009] De acordo com a invenção, o referido sistema de hélices contra-rotativas compreende igualmente meios debreáveis que permitem tornar solidários em rotação os referidos primeiros e segundos meios rotativos de acionamento, o referido sistema de hélices sendo concebido de modo que quando estes meios debreáveis são acoplados, duas velocidades de rotação relativas são criadas respectivamente por um lado entre o referido primeiro órgão deslizante, arrastado em rotação pelo referido primeiro rotor, e seus primeiros meios rotativos de acionamento associados, e por outro lado entre o referido segundo órgão deslizante,

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4/19 arrastado em rotação pelo referido segundo rotor, e seus segundos meios rotativos de acionamento associados, conduzindo cada um dos primeiro e segundo órgãos deslizantes a se deslocar respectivamente no referido primeiro sentido de deslizamento e o referido terceiro sentido de deslizamento, conduzindo as referidos primeira e segunda pás na sua posição de incidência mínima.

[0010] A invenção, simples de empregar e pouco onerosa, apresenta uma solução astuciosa que permite obter uma configuração em bandeira confiável e rápida das pás das duas hélices.

[0011] Ela repousa consequentemente na utilização de meios debreáveis que permitem tornar solidários em rotação os primeiros e segundos meios rotativos de acionamento, estes meios debreáveis de acoplamento em rotação necessitando apenas de muito pouca energia, e se integrando facilmente na arquitetura clássica dos sistemas de hélices contra-rotativas.

[0012] Com o sistema de acordo com a invenção, enquanto os meios debreáveis continuarem a debreados, os primeiros e segundos meios rotativos de acionamento giram em sentido oposto, com seus rotores respectivos, e consequentemente cada um no mesmo sentido e a uma velocidade de rotação idêntica àquela de seu rotor e de seu elemento deslizante associados. No entanto, quando os meios debreáveis são acoplados após um comando de configuração em bandeira das pás, os primeiros e segundos meios rotativos de acionamento se acoplam em rotação, de modo que adotem a mesma velocidade de rotação e um mesmo sentido de rotação.

[0013] Em um primeiro caso, o mais natural, esta velocidade de rotação dos primeiros e segundos meios rotativos de acionamento tende para a média algébrica das velocidades de rotação dos rotores, ou seja, se tornando nula. Pode-se, no entanto que em um segundo caso, a velocidade dos dois meios rotativos de acionamento tender para uma velocidade não nula, implicando que estes dois meios sejam arrastados mais por um rotor do que pelo outro. No entanto, neste último caso, a velocidade destes dois meios rotativos de acionamento continuará a ser inferior às velocidades de rotação dos rotores e dos órgãos deslizantes arrastados por estes rotores.

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5/19 [0014] Seja como for, nestes dois casos possíveis, é a velocidade de rotação relativa criada entre os meios rotativos de acionamento, travados reciprocamente pelo seu acoplamento, e seus órgãos deslizantes associados, sempre arrastados à velocidade dos rotores, que permite obter de maneira automática o deslocamento dos órgãos deslizantes em sentido determinado, conduzindo a uma configuração em bandeira das pás das duas hélices.

[0015] Nota-se que o segundo caso indicado acima se diferencia do primeiro neste sentido que a configuração em bandeira das pás da hélice que vêem seus meios rotativos de acionamento girar em um sentido oposto àquele do rotor associado, se produz mais rapidamente que a configuração em bandeira das pás de outra hélice que vê seus meios rotativos de acionamento girar em um mesmo sentido que aquele do rotor associado, mas a uma velocidade inferior em função do travamento operado pela outra hélice, através dos meios debreáveis.

[0016] Além disso, é indicado que o sistema de hélices contra-rotativas de preferência é concebido de modo que quando os órgãos deslizantes chegam no final do percurso em seu movimento de translação em relação aos meios rotativos de acionamento associados, colocando as pás em posição neutra, batentes estabelecidos no final do percurso o impeçam de continuar a deslizar ao longo dos meios rotativos de acionamento, apesar da aplicação da velocidade de rotação diferencial entre estes elementos. Assim, isso gera um bloqueio, conduzindo os órgãos deslizantes a se tornarem solidários em rotação aos seus meios rotativos de acionamento associados. A título indicativo, nota-se que estes batentes podem ser flexíveis, de forma a minimizar os choques produzidos pelo encontro entre os órgãos deslizantes e os batentes associados.

[0017] Uma vez que os órgãos deslizantes estão em batente, os meios rotativos de acionamento são arrastados em rotação com os rotores, e como estes se acoplam um com o outro, a embreagem desempenha um papel de freio a disco. Assim, pode-se perceber que a simples atuação dos meios debreáveis conduz sucessiva e automaticamente à configuração em bandeira das pás, e a parada em rotação hélices.

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6/19 [0018] Esta parada em rotação das hélices é produzida igualmente, mas de maneira sequenciada, quando os primeiros e segundos meios rotativos de acionamento continuam a girar em uma velocidade reduzida, após o acionamento dos meios debreáveis. Com efeito, neste caso em questão mencionado acima onde uma das duas hélices vê seus meios rotativos de acionamento girar em um sentido oposto àquele do rotor associado, o batente de final de percurso do órgão deslizante associado a esta hélice se encontra anteriormente àquele encontrado na outra hélice. Assim, a primeira hélice é configurada em bandeira antes da segunda, e seus meios rotativos são bloqueados em rotação em relação ao seu rotor. Os dois meios rotativos de acionamento sendo acoplados, giram juntos em relação ao segundo rotor, e assim os meios rotativos do segundo rotor giram em relação a este segundo rotor, colocando por isso a segunda hélice configurada em bandeira. Como mencionado precedentemente, isso gera um bloqueio, conduzindo igualmente à parada em rotação do órgão deslizante, bem como aquela do rotor acoplado em rotação com este mesmo órgão.

[0019] De preferência, cada um dos referidos primeiros e segundos meios rotativos de acionamento é constituído por um parafuso com esfera.

[0020] De preferência, os referidos meios debreáveis que permitem tornar solidários em rotação os referidos primeiros e segundos meios rotativos de acionamento, são constituídos por um sistema de embreagem com discos deslizantes, de preferência comandado por um motor trazido por um dos primeiros e segundos meios rotativos de acionamento.

[0021] Sempre de maneira preferencial, cada um dos primeiro e segundo órgãos deslizantes é constituído por um cone deslizante que coopera com um dedo excêntrico de cada uma das pás que lhe associada.

[0022] De preferência, os referidos primeiro e terceiro sentido de deslizamento são idênticos, e os referidos segundo e quarto sentido de deslizamento são idênticos. Naturalmente, teria sido possível prever uma situação oposta, sem sair do quadro da invenção.

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7/19 [0023] A invenção tem, além disso, por objeto uma turbomáquina para aeronave que compreende um sistema de hélices contra-rotativas como descrito acima, esta turbomáquina sendo, de preferência, um turbopropulsor, mas que pode alternativamente ser um turborreator. Naturalmente, neste último caso, o sistema de hélices é destinado a constituir o ventilador do turborreator.

[0024] Além disso, independentemente do tipo turbomáquina em causa, o sistema de hélices de preferência é concebido de modo que as hélices sejam desprovidas de carenagem radial externa contornando-as, este sistema sendo então designado “Open Rotor”.

[0025] Por último, a invenção tem igualmente por objeto um processo de pilotagem de um sistema de hélices contra-rotativas para turbomáquina de aeronave tal como descrito acima. Com este processo, quando um bloqueio em incidência mínima das primeiras e segundas pás é requerido, ou seja, uma configuração em bandeira destas pás, os referidos meios debreáveis que permitem tornar solidários em rotação os referidos primeiros e segundos meios rotativos de acionamento são comandados de maneira a se acoplarem.

[0026] Outras vantagens e características da invenção aparecerão na descrição detalhada não limitativa abaixo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0027] Esta descrição será feita em relação aos desenhos anexados entre os quais;

- a figura 1 representa uma vista em corte longitudinal de um sistema de hélices contra-rotativas para turbomáquina de aeronave, de acordo com um modo de realização preferido da presente invenção;

- as figuras 2a e 2b representam vistas esquemáticas em corte longitudinal de uma parte do sistema de hélices contra-rotativas mostrado na figura 1, explicando seu funcionamento para a configuração em bandeira das pás de hélices; e

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- a figura 3 representa uma vista ampliada em perspectiva que mostra meios debreáveis que permitem tornar solidária em rotação uma parte de cada uma das duas hélices do sistema mostrado nas figuras precedentes.

EXPOSIÇÃO DETALHADA DE MODOS DE REALIZAÇÃO PREFERIDOS [0028] Em referência à figura 1, pode-se perceber uma parte de um sistema de hélices contra-rotativas 1 para turbomáquina de aeronave, de acordo com um modo de realização preferido da presente invenção.

[0029] O eixo X corresponde à direção longitudinal do sistema de hélices 1, direção que corresponde igualmente à direção longitudinal turbomáquina destinada a integrar tal sistema de hélices 1. O eixo X corresponde à direção transversal do sistema de hélices 1, e o eixo Z à direção vertical ou à altura, estes três eixos sendo ortogonais entre si.

[0030] O sistema de hélices 1 compreende um estator ou cárter 2 (unicamente representado esquematicamente), centrado em um eixo longitudinal 4 do sistema, paralelo ao eixo X. Este estator é, de maneira conhecida, destinado a estar solidário com os outros cárteres da turbomáquina. A esse respeito, indica-se que o sistema de hélices 1 é, de preferência, concebido de modo que as hélices sejam desprovidas de carenagem radial externa que as contornam, notadamente do tipo “Open Rotor”, como visível na figura 1.

[0031] Além disso, o sistema de hélices contra-rotativas 1 integra uma primeira hélice 6 ou hélice a montante, portando pás 6a. De maneira análoga, o sistema 1 compreende uma segunda hélice 8 ou hélice a jusante, portando pás 8a. Assim, as hélices 6, 8 são deslocadas uma da outra de acordo com uma direção principal de escoamento do ar através do sistema 1, representada esquematicamente pela seta 10 paralela ao eixo X, esta direção principal de escoamento servindo igualmente de referência para os termos “a montante” e “a jusante” empregados abaixo. As duas hélices 6, 8 são destinadas a girar em sentido oposto em torno do eixo 4 no qual elas estão centradas, as rotações são efetuadas em relação ao estator 2 que permanece imóvel. A hélice 6 gira de acordo com um primeiro sentido de rotação 12 que pode ser o sentido horário visto de frente, e a hélice 8 gira de acordo com um

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9/19 segundo sentido de rotação 14, oposto ao primeiro, que pode ser o sentido antihorário visto de frente, apesar de uma situação oposta poder ser adotada, sem sair do quadro da invenção.

[0032] Em toda a descrição, nota-se que a noção “de velocidade de rotação” de um elemento dado corresponde a sua velocidade de rotação em relação ao estator imóvel 2, segundo o eixo longitudinal 4, a menos que ele esteja disposto de outro modo.

[0033] Primeiramente, no que se refere a primeira hélice 6, esta compreende uma árvore de arrastamento 16 centrada no eixo 4, e destinada a ser arrastada em rotação por um dispositivo de transmissão mecânico (não representado), por exemplo formando um redutor com trem epicicloidal, ele próprio arrastados pela turbina da turbomáquina.

[0034] Esta árvore oca 16 porta fixamente em sua extremidade a montante um primeiro rotor 18 que gira consequentemente no primeiro sentido 12, este mesmo rotor alojando no nível de sua extremidade radial externa, a saber no nível de sua coroa circunferencial, as referidas primeiras pás de hélices 6a. Para isso, orifícios 20 são realizados no rotor 18 centrado no eixo 4 para alojar o pé 21 das pás 6a, cada uma destas últimas dispondo de um dedo 22 excêntrico em relação a um eixo principal 24 da pá, correspondendo de preferência a um eixo radial do sistema de hélice 1.

[0035] Nota-se que o rotor 18 adota grosseiramente uma forma troncônica proveniente da extremidade a montante da árvore de arrastamento 16, e que se abre a jusante.

[0036] De maneira conhecida, os dedos 22 excêntricos e que fazem projeção radialmente para o interior pertencem a um primeiro sistema de comando de bloqueio 26 das primeiras pás, permitindo deslocar estas últimas entre uma posição de incidência mínima e uma posição de incidência máxima em relação ao eixo 4. O deslocamento de cada pá 6a entre estas duas posições é efetuado por pivotamento desta última sobre si mesma, ou seja, em torno de seu eixo principal 24, que corresponde igualmente ao eixo do orifício 20 associado.

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10/19 [0037] Para isso, o sistema de comando de bloqueio 26 compreende um primeiro órgão deslizante, por exemplo, do tipo cone de comando 28 centrado no eixo 4, e capaz de deslizar de acordo com este mesmo eixo em relação ao estator.

[0038] Este cone de comando 28, por exemplo, se abrindo para montante, apresenta no nível de sua extremidade a montante de diâmetro maior uma pluralidade de orifícios 30 que permitem alojar os dedos excêntricos 22 das primeiras pás. Como isso é conhecido igualmente pelo especialista, o deslocamento do cone 28 de acordo com um primeiro sentido de deslizamento 32a, notadamente para montante segundo o eixo 4, conduzindo as primeiras pás 6a a se aproximarem de sua posição de incidência mínima, igualmente dita posição de ângulo mínimo ou ainda posição neutra, buscada para efetuar uma configuração em bandeira da hélice

6. Como evocado precedentemente, a rotação das pás 6a nos seus orifícios 20 de acordo com seus eixos 24, para sua posição neutra mostrada na figura 1, é efetuada em resposta ao apoio do cone em translação 28 sobre os dedos excêntricos 22 que traz. Na figura 1, o cone 28 é, com efeito, representado em sua posição de final de percurso no primeiro sentido de deslizamento 32a, onde permite às pás 6a adotar sua posição neutra assegurando a configuração em bandeira da hélice. No entanto, o sistema 1 poderia, de modo alternativo, ser concebido de modo que a posição neutra das pás 6a seja obtida com o cone 28 colocado no final de percurso em um segundo sentido de deslizamento 32b oposto ao primeiro 32a, sem sair do quadro da invenção.

[0039] Em referência sempre à figura 1, da mesma maneira que aquela descrita, o deslocamento do cone 28 de acordo com o segundo sentido de deslizamento 32b, notadamente para jusante segundo o eixo 4, conduz as primeiras pás 6a a se aproximarem de sua posição de incidência máxima, buscada para obter um empuxo máximo. Aqui ainda, a rotação das pás 6a de acordo com seus eixos 24, para sua posição de incidência máxima, é efetuada em resposta ao apoio do cone em translação 28 sobre os dedos excêntricos 22 que traz.

[0040] Nota-se que em função do alojamento dos dedos excêntricos 22 nos orifícios 30 do cone, eventualmente através de rótulas 31, a árvore 16, o rotor 18 e

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11/19 as pás 6a formam conjuntamente um conjunto que é solidário em rotação segundo o eixo 4. A título indicativo, o deslocamento dos dedos 22 e do cone 28 pode adotar a forma de uma combinação de uma translação segundo o eixo 4 e uma rotação em torno deste eixo. Sempre a título indicativo, é possível contornar este duplo movimento introduzindo um anel entre o dedo excêntricos do pé de pá, e esse mesmo cone. O movimento de rotação pré-citado é efetuado então entre o anel e o cone, implicando consequentemente que este último se mova apenas em translação axial.

[0041] Para assegurar a translação do cone de comando 28 de acordo com os sentidos 32a e 32b, o sistema de comando de bloqueio 26 é equipado com primeiros meios rotativos de acionamento, por exemplo, do tipo parafuso com esfera 38, centrado no eixo 4. Este parafuso 38 é concebido de maneira clássica, de forma a permitir transformar seu movimento rotativo em torno do eixo 4, em um movimento de deslizamento do cone 28 de acordo com este mesmo eixo 4, à maneira de um parafuso sem fim.

[0042] O parafuso 38 se situa em torno da árvore 16, e é ele próprio contornado pelo cone de comando 28, da qual uma porção interna 41 sensivelmente cilíndrica coopera com a filetagem externa do parafuso 38, permanecendo fixo permanentemente em translação em relação ao rotor 18 e ao estator. A esse respeito, nota-se que o cone 28 é o único dos elementos da hélice 6 pré-citados a poder ser deslocado em translação segundo o eixo 4 em relação ao estator, os outros elementos permanecendo fixos em translação uns em relação aos outros, e em relação a este mesmo estator.

[0043] A extremidade a montante do parafuso com esfera 38 coopera com um primeiro motor 40 que permite aplicar o movimento rotativo a este mesmo parafuso, com o propósito de um deslocamento em translação do cone 28. Com efeito, por exemplo, está previsto que o motor 40 dispõe de um estator fixado sobre o rotor 18 da hélice 6, por exemplo, em uma base anular deste rotor 18, e disposto igualmente de um rotor fixado sobre a extremidade a montante do parafuso 38. Consequentemente, quando o motor 40 está parado, o parafuso 38 é arrastado em

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12/19 rotação em torno do eixo 4 pelo rotor da hélice, e consequentemente no mesmo sentido com a uma mesma velocidade que o conjunto solidário em rotação précitado, compreendendo a árvore 16, o rotor 18, as pás 6a e o cone 28. Esta imobilidade em rotação do parafuso 38 e o conjunto pré-citado resulta então da parada em rotação entre o rotor 18 e o estator do motor 40.

[0044] Em contrapartida, quando o motor 40 é acionado, a velocidade de rotação do parafuso 38 torna-se diferente daquela do cone 28 sempre solidário do rotor 18, daí a criação de uma velocidade de rotação relativa entre estes dois elementos, conduzindo ao deslizamento desejado em um dos dois sentidos 32a, 32b do cone 28 ao longo do parafuso 38 permanecendo imóvel em translação em relação ao estator. É então desta maneira, notadamente pilotando o motor 40, que é possível comandar o bloqueio das pás 6a, entre sua posição de incidência mínima e sua posição de incidência máxima.

[0045] Em relação a segunda hélice 8 situada mais a jusante, de concepção sensivelmente similar àquela da hélice 6, esta última compreende uma árvore de arrastamento 46 centrada no eixo 4, e por exemplo, situada em torno da árvore de arrastamento 16 que o atravessa. Ele é igualmente destinado a ser arrastado em rotação pelo dispositivo de transmissão mecânico arrastado pela turbina da turbomáquina.

[0046] Esta árvore oca 46 traz fixamente em sua extremidade a jusante um segundo rotor 48 que gira então no segundo sentido 14, este mesmo rotor alojando no nível de sua extremidade radial externa, no nível de sua coroa circunferencial, as referidas segundas pás de hélices 8a. Para isso, orifícios 50 são realizados no rotor 48 centrado no eixo 4 para alojar o pé 51 das pás 8a, cada uma destas últimas dispondo de um dedo 52 excêntrico em relação a um eixo principal 54 da pá, correspondendo, de preferência, a um eixo radial do sistema de hélice 1.

[0047] Nota-se que o rotor 48 adota aqui grosseiramente uma forma troncônica proveniente da extremidade a jusante da árvore de arrastamento 46, e que se abre para montante.

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13/19 [0048] Os dedos excêntricos 52 que fazem projeção radialmente para o interior pertencem a segundo um sistema de comando de bloqueio 56 das segundas pás, permitindo deslocar estas últimas entre uma posição de incidência mínima e uma posição de incidência máxima em relação ao eixo 4. O deslocamento de cada pá 8a entre estas duas posições é efetuado igualmente por pivotamento desta última sobre si mesma em seu orifício 50, ou seja, em torno de seu eixo principal 54 que corresponde igualmente ao eixo deste orifício.

[0049] Para isso, o sistema de comando de bloqueio 56 compreende um segundo órgão deslizante, por exemplo, do tipo cone de comando 58 centrado no eixo 4, e capaz de deslizar de acordo com este mesmo eixo.

[0050] Este cone de comando 58, por exemplo, se abrindo para montante, apresenta no nível de sua extremidade a montante de diâmetro maior uma pluralidade de orifícios 60 que permitem alojar os dedos excêntricos 52 das segundas pás. Como isso é igualmente conhecido do especialista, o deslocamento do cone 58 de acordo com um terceiro sentido de deslizamento 62a idêntico ao primeiro sentido 32a, a saber a montante segundo o eixo 4, conduz as segundas pás 8a a se aproximarem de sua posição neutra, buscada para efetuar uma configuração em bandeira da hélice 8. Como evocado precedentemente, a rotação das pás 8a de acordo com seus eixos 54, para sua posição neutra mostrada na figura 1, é efetuada em resposta ao apoio do cone em translação 58 sobre os dedos excêntricos 52 que traz. Na figura 1, o cone 58, com efeito, é representado em sua posição de final de percurso no terceiro sentido de deslizamento 62a, onde permite às pás 8a adotar sua posição neutra que assegura a configuração em bandeira da hélice. No entanto, o sistema 1 poderia aqui tão alternativamente ser concebido de modo que a posição neutra das pás 8a seja obtida com o cone 58 colocado no final de percurso em um quarto sentido de deslizamento 62b oposto ao terceiro 62a, sem sair do quadro da invenção.

[0051] Sempre em referência à figura 1, da mesma maneira que aquela descrita acima, o deslocamento do cone 58 de acordo com o quarto sentido 62b, idêntico ao segundo sentido de deslizamento 32b pré-citado, notadamente a jusante segundo o

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14/19 eixo 4, leva as segundas pás 8a a se aproximarem de sua posição de incidência máxima, buscada para obter um empuxo máximo. Aqui ainda, a rotação das pás 8a de acordo com os seus eixos 54, para a sua posição de incidência máxima, efetuase em resposta do apoio do cone em translação 58 sobre os dedos excêntricos 52 que leva.

[0052] Nota-se que em função do alojamento dos dedos excêntricos 52 nos orifícios 60 do cone, eventualmente através de rótulas 61, a árvore 46, o rotor 48 e as pás 8a formam conjuntamente um conjunto que é solidário em rotação segundo o eixo 4. Aqui também, o deslocamento dos dedos 52 e o cone 58 podem adotar a forma de uma combinação de uma translação segundo o eixo 4 e uma rotação em torno deste eixo. Sempre a título indicativo, é possível contornar este duplo movimento introduzindo um anel entre os dedos excêntricos do pé de pá, e este mesmo cone. O movimento de rotação pré-citado é efetuado então entre o anel e o cone, implicando consequentemente que este último se mova apenas em translação axial.

[0053] Para assegurar a translação do cone de comando 58 de acordo com os sentidos 62a e 62b, o sistema de comando de bloqueio 56 é equipado com segundos meios rotativos de acionamento, por exemplo, igualmente do tipo parafuso com esfera 68, centrado no eixo 4. Este parafuso 68 é concebido de maneira clássica, de forma a permitir transformar seu movimento rotativo em torno do eixo 4, em um movimento de deslizamento do cone 58 de acordo com este mesmo eixo 4, a maneira de um parafuso sem fim.

[0054] O parafuso 68 se situa em torno da árvore 46, e é ele mesmo contornado pelo cone de comando 58, da qual uma porção interna 70 sensivelmente cilíndrica coopera com a filetagem externa do parafuso 68, permanecendo fixo permanentemente em translação em relação ao rotor 48 e ao estator. A esse respeito, nota-se que o cone 58 é o único dos elementos da hélice 8 pré-citados a poder ser deslocado em translação segundo o eixo 4 em relação ao estator, os outros elementos continuam fixos em translação uns em relação aos outros, e em relação a este mesmo estator.

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15/19 [0055] A extremidade a jusante do parafuso com esfera 68 coopera com um segundo motor 70 que permite aplicar o movimento rotativo a este mesmo parafuso, com o propósito de um deslocamento em translação do cone 58. Com efeito, por exemplo, está previsto que o motor 70 dispõe de um estator fixado sobre o rotor 48 da hélice 8, por exemplo, em uma base anular deste rotor 48, e disposto igualmente de um rotor fixado sobre a extremidade a jusante do parafuso 68. Consequentemente, quando o motor 70 está parado, o parafuso 68 é arrastado em rotação em torno do eixo 4 no mesmo sentido a uma mesma velocidade que o conjunto solidário em rotação pré-citado, compreendendo a árvore 46, o rotor 48, as pás 8a e o cone 58. Esta imobilidade em rotação do parafuso 68 e do conjunto précitado resulta então da parada em rotação entre o rotor 48 e o estator do motor 70.

[0056] Em contrapartida, quando o motor 70 é acionado, a velocidade de rotação do parafuso 68 se torna diferente daquela do cone 58 sempre solidário do rotor 48, de onde a criação de uma velocidade de rotação relativa entre estes dois elementos, conduz ao deslizamento desejado em um dos dois sentidos 62a, 62b do cone 58 ao longo do parafuso 68 que permanece imóvel em translação em relação ao estator. É, consequentemente, desta maneira, notadamente pilotando o motor 70, que é possível comandar o bloqueio das segundas pás 8a, entre sua posição de incidência mínima e sua posição de incidência máxima, e independentemente do bloqueio das primeiras pás 6a.

[0057] Uma das particularidades da presente invenção reside no posicionamento de meios debreáveis referenciados 72, permitindo tornar solidários em rotação os dois parafusos com esfera 38, 68, cuja extremidade a jusante 38a da primeira se situa próxima à extremidade a montante 68a da segunda, como se vê na figura 1. Mais precisamente, como isso será detalhado em referência na figura 3, as duas extremidades cooperam uma com a outra para formar os meios debreáveis 72.

[0058] De modo global, o sistema de hélices 1 é concebido de modo que quando estes meios debreáveis 72 são acoplados, cria-se um travamento recíproco dos meios rotativos um sobre o outro, e consequentemente uma velocidade de rotação relativa ‘r criada por um lado entre o cone 28 arrastado em rotação pelo primeiro

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16/19 rotor 18, e o parafuso travado 38, e por outro lado entre o cone 58 arrastado em rotação pelo segundo rotor 48, e o parafuso travado 68 acoplado ao parafuso 38. Estas velocidades de rotação relativas levam cada uma a deslocar os cones 28, 58 respectivamente no primeiro sentido 32a e no terceiro sentido 62a, trazendo as pás 6a, 8a em sua posição neutra que assegura a configuração em bandeira.

[0059] Em referência à figura 2a, pode-se ver esquematicamente o sistema de hélices 1, em uma configuração tal como foi adotada em funcionamento normal, ou seja, enquanto nenhuma ordem de configuração em bandeira das hélices foi ordenada.

[0060] Como mencionado precedentemente, enquanto nenhuma modificação do bloqueio for ordenada, e enquanto os meios debreáveis continuarem debreados, os parafusos 38 e 68 giram nos sentidos opostos 12, 14, cada um no mesmo sentido e a uma velocidade de rotação idêntica àquela de seu rotor 18, 48 e de seu cone 28, 58 associados, em função de seu arrastamento em rotação em torno do eixo 4 por este mesmo rotor 18, 48. Durante este funcionamento normal da turbomáquina, os motores 40, 70 podem ser ativados independentemente a fim de colocar as pás 6a, 8a em posições de bloqueio desejadas.

[0061] Quando os meios debreáveis são acoplados após um comando de configuração em bandeira das pás, os parafusos 38, 68 friccionam um sobre o outro, arrastando um e outro, e terminam por ficarem rapidamente acoplados em rotação, implicando que eles adotam automaticamente a mesma velocidade de rotação e um mesmo sentido de rotação.

[0062] Em um primeiro caso, onde os atritos recíprocos dos parafusos 36, 38 levam a um equilíbrio cinemático entre estes dois parafusos, esta velocidade de rotação se torna nula. Em um segundo caso, estas duas influências não se traduzem em um equilíbrio cinemático entre os parafusos, e consequentemente a velocidade de rotação é não nula e idêntica para os dois parafusos 38, 68. Esta velocidade continua inferior às velocidades de rotação dos rotores 18, 48 e dos cones de comando 28, 58 arrastados por estes rotores.

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17/19 [0063] Para estes dois casos onde os dois parafusos são acoplados em rotação, é a velocidade de rotação relativa segundo o eixo 4 criada entre os parafusos 38, 68 e seus cones 28, 58 associados, sempre arrastados à velocidade dos rotores, que permite obter de maneira automática o deslocamento rápido e confiável dos cones 28, 58 conduzindo a uma configuração em bandeira das pás das duas hélices.

[0064] O sistema de hélices contra-rotativas 1 é igualmente concebido de modo que quando os cones 28, 58 cheguem no final de percurso de seu movimento de translação em relação aos parafusos 38, 68, colocando as pás 6a, 8a em posição neutra tal como é representado na figura 2b, batentes estabelecidos no final de percurso os impedem de continuar a deslizar ao longo dos parafusos. Estes batentes podem, por exemplo, ser constituídos pelo contato entre os orifícios 30, 60 dos cones 28, 58 e seus dedos excêntricos associados 22, 52, quando estes não podem ser deslocados mais para montante. Isso gera então um bloqueio, conduzindo os cones 28, 58 a se tornarem solidários em rotação aos seus parafusos associados. Para isso, de maneira ainda mais preferida e tal como esquematizado pelas referências 55 na figura 1, pode-se prever um contato plano sobre plano em final de percurso, entre cada cone e seu parafuso associado. Naturalmente, batente 57 do mesmo tipo podem igualmente estar previstos para parar o percurso no sentido de deslocamento oposto aos cones 28, 58.

[0065] No primeiro caso onde os parafusos 38, 68 param em rotação em relação aos rotores 18 e 48 respectivamente, após o acionamento dos meios debreáveis 72, os cones atingem seus batentes de final de percurso de translação ao mesmo tempo. As pás assim são configuradas em bandeira, e como após sua parada em rotação em relação aos seus rotores, os parafusos com esfera são arrastados respectivamente em rotação por estes mesmos rotores, a embreagem desempenha o papel de freio a disco, o que tende a parar a rotação das hélices. Consequentemente, o simples acionamento dos meios debreáveis 72 conduz automaticamente à configuração em bandeira das pás, e depois à parada em rotação das hélices 6 e 8.

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18/19 [0066] No segundo caso evocado acima onde os parafusos 38, 68 continuam a girar em uma velocidade reduzida em relação ao estator após o acionamento dos meios debreáveis 72, por exemplo, no sentido de rotação 14, o batente de final de percurso do cone 28 se encontra anteriormente com aquela encontrada para o cone 58. Assim, é no momento em que o cone 28 chega ao final de percurso mostrado na figura 2b que ele e seu parafuso associado 38, se bloqueiam para se tornarem solidários em rotação com o rotor 18. Assim, o parafuso 68 gira com o rotor 18, o que acelera o deslocamento em translação do cone 58 no terceiro sentido 62a, que se junta então mais rapidamente a sua posição de final de percurso mostrada na figura 2b. Quando o cone 58 atinge seu próprio batente de final de percurso, a pá é configurada em bandeira e o parafuso 68 tende a ser arrastado em rotação com o rotor 48. Assim como os rotores 18 e 48 giram em sentido oposto e como os parafusos 38 e 68 são solidários em rotação (efeito do batente), a embreagem se comporta como um freio a disco, que retarda os dois rotores 18 e 48.

[0067] Em referência agora à figura 3, pode-se perceber um exemplo de realização dos meios debreáveis 72, integrando a extremidade a jusante 38a do primeiro parafuso 38 e a extremidade a montante 68a do segundo parafuso 68, estas duas extremidades estando situadas próximas uma da outra.

[0068] De modo global, os meios 72 são constituídos por um sistema de embreagem a discos deslizantes. Mais especificamente, são previstas duas séries de discos 74, 76, a primeira série de discos 74 ortogonais ao eixo 4 em ligação corrediça com o parafuso 38, e a segunda série de discos 76 igualmente ortogonais ao eixo 4 em ligação corrediça com o parafuso 68.

[0069] Em repouso, estes discos 74, 76 estão suficientemente afastados para não se atritarem um contra o outro, de modo que os dois parafusos 38, 68 possam girar em sentidos opostos de acordo com o mesmo eixo, sem que a presença do sistema de embreagem 72 provoque dificuldades.

[0070] Em contrapartida, após a recepção de uma ordem de configuração em bandeira das pás, está previsto que os discos 74, 76 sejam postos em contato de maneira a estabelecer o acoplamento em rotação das duas extremidades 38a, 68a.

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19/19 [0071] Para isso, está previsto na extremidade a montante 68a um pistão 78 capaz de ser deslocado segundo o eixo 4 em relação a esta mesma extremidade, a fim de pressionar os discos 74, os 76 uns contra os outros, e consequentemente, comprimir as duas séries. Este deslocamento em translação do pistão 78 é assegurado por um motor 80 (representado esquematicamente na figura 1 e retirado da figura 3), situado na extremidade a montante 68a. De preferência, trata-se de um motor rotativo que dispõe de um estator fixado na extremidade a montante 68a, e de um rotor 82 que coopera com uma parte rosqueada do pistão 78. A rotação do rotor 82 fixo em translação em relação à extremidade a montante 68a é então convertida em um movimento em translação do pistão 82 segundo o eixo 4, em relação a esta mesma extremidade 68a.

[0072] De modo alternativo, pode ser considerada uma solução alternativa para os meios debreáveis 72, compreendendo molas com memória de forma, cujo disparo se apoiaria sobre o pistão para criar o efeito de embreagem.

[0073] Naturalmente, diversas modificações podem ser trazidas pelo especialista à invenção que acaba de ser descrita, unicamente a título de exemplos não limitativos.

Claims (7)

1. Sistema de hélices contra-rotativas (1) para turbomáquina de aeronave, compreendendo uma primeira e uma segunda hélice (6, 8) centradas em um eixo longitudinal (4), a referida primeira hélice (6) compreendendo um primeiro rotor de hélice (18) destinado a girar em um primeiro sentido de rotação (12) em torno do eixo longitudinal em relação a um estator (2) deste sistema de hélice, e portando primeiras pás (6a), a referida primeira hélice compreendendo adicionalmente um primeiro sistema de comando de calço (26) das primeiras pás, permitindo deslocar estas últimas entre uma posição de incidência mínima e uma posição de incidência máxima, o referido sistema de comando de calço compreendendo um primeiro órgão deslizante (28) segundo o eixo longitudinal, cooperando com as referidas primeiras pás de modo que seu deslocamento de acordo com um primeiro sentido de deslizamento (32a) conduz as referidas primeiras pás a se aproximar de sua posição de incidência mínima, e de modo que seu deslocamento de acordo com um segundo sentido de deslizamento (32b) oposto ao primeiro conduz as referidas primeiras pás a se aproximar de sua posição de incidência máxima, o referido primeiro órgão deslizante sendo pilotado pelos primeiros meios rotativos de acionamento (38), cujo movimento rotativo em torno do eixo longitudinal induz a um movimento de deslizamento do referido primeiro órgão de acordo com o mesmo eixo, o referido sistema de comando de calço compreendendo adicionalmente um primeiro motor (40) que permite aplicar o referido movimento rotativo aos referidos primeiros meios rotativos de acionamento, os referidos primeiro órgão deslizante e primeiros meios rotativos de acionamento sendo arrastados em rotação pelo referido primeiro rotor no referido primeiro sentido de rotação, em face do estator, a referida segunda hélice (8) compreendendo um segundo rotor de hélice (48) destinado a girar em um segundo sentido de rotação (14) oposto ao primeiro, em torno do eixo longitudinal em relação ao estator deste sistema de hélice, e portando segundas pás (8a), a referida segunda hélice compreendendo adicionalmente um segundo sistema de comando calço (56) das segundas pás, permitindo deslocar estas últimas entre uma posição de incidência

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2/3 mínima e uma posição de incidência máxima, o referido sistema de comando de calço compreendendo um segundo órgão deslizante (58) segundo o eixo longitudinal, cooperando com as referidas segundas pás de modo que seu deslocamento de acordo com um terceiro sentido de deslizamento (62a) conduz as referidas segundas pás a se aproximar de sua posição de incidência mínima, e de modo que seu deslocamento de acordo com um quarto sentido de deslizamento (62b) oposto ao terceiro conduz as referidas segundas pás a se aproximar de sua posição de incidência máxima, o referido segundo órgão deslizante sendo pilotado pelos segundos meios rotativos de acionamento (68) cujo movimento rotativo em torno do eixo longitudinal induz um movimento de deslizamento do referido segundo órgão segundo o mesmo eixo, o referido sistema de comando de calço compreendendo adicionalmente um segundo motor (70) que permite aplicar o referido movimento rotativo aos referidos meios rotativos de acionamento, os referidos segundo órgão deslizante e segundos meios rotativos de acionamento sendo arrastados em rotação pelo referido segundo rotor no referido segundo sentido de rotação, em face do estator, caracterizado pelo fato de que o referido sistema de hélices contra-rotativas compreende igualmente meios debreáveis (72) permitindo tornar solidários em rotação os referidos primeiro e segundo meios rotativos de acionamento (38, 68), o referido sistema de hélices sendo concebido de modo que quando estes meios de debreáveis são embreados, duas velocidades de rotação relativas são criadas respectivamente por um lado entre o referido primeiro órgão deslizante (28), arrastado em rotação pelo referido primeiro rotor, e seus primeiros meios rotativos de acionamento associados (38), e por outro lado entre o referido segundo órgão deslizante (58), arrastado em rotação pelo referido segundo rotor, e seus segundos meios rotativos de acionamento associados (68), conduzindo cada um dos primeiro e segundo órgãos deslizantes a se deslocar respectivamente no referido primeiro sentido de deslizamento e no referido terceiro sentido de deslizamento, levando as referidas primeiras e segundas pás (6a, 6b) em sua posição de incidência mínima.

2. Sistema de hélices contra-rotativas (1) de acordo com a reivindicação

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3/3

1, caracterizado pelo fato de que cada um dos referidos primeiros e segundos meios rotativos de acionamento (38, 68) é constituído por um parafuso com esferas.

3. Sistema de hélices contra-rotativas (1) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os referidos meios debreáveis (72) que permitem tornar solidários em rotação os referidos primeiros e segundos meios rotativos de acionamento são constituídos por um sistema de embreagem com discos deslizantes (74, 76).

4. Sistema de hélices contra-rotativas (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que cada um dos primeiros e segundos órgãos deslizantes (28, 58) é constituído por um cone deslizante que coopera com um dedo descentrado (22, 52) de cada uma das pás que lhe são associadas.

5. Sistema de hélices contra-rotativas (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que os referidos primeiro e terceiro sentido de deslizamento são idênticos, e em que os referidos segundo e quarto sentido de deslizamento são idênticos.

6. Turbomáquina para aeronave caracterizada pelo fato de que compreende um sistema de hélices contra-rotativas como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5.

7. Processo de pilotagem de um sistema de hélices contra-rotativas (1) para turbomáquina de aeronave como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que, quando um calço em incidência mínima das primeiras e segundas pás é necessário, os referidos meios debreáveis (72) que permitem tornar solidárias em rotação dos referidos primeiros e segundos meios rotativos de acionamento (38, 68) são comandados de maneira a se engatar.