FR2473983A1

FR2473983A1 - Pale d'helicoptere perfectionnee dont la tete presente une combinaison selectionnee de deport dans le plan de rotation, de conicite et d'angle de diedre lateral negatif dans le but d'ameliorer le rendement en vol

Info

Publication number: FR2473983A1
Application number: FR8101410A
Authority: FR
Inventors: Evan Albern Fradenburgh; William Donald Jepson; Robert Carlisle Moffitt
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1980-01-21
Filing date: 1981-01-21
Publication date: 1981-07-24
Also published as: US4324530A; IL61879A; FR2473983B1; GB2067493B; JPS56167599A; IT8119222A0; AU536734B2; CA1143354A; ES498662A0; DE3100800A1; GB2067493A; IT1135095B; ES8203288A1; AU6615381A; CH652980A5

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE PALE D'HELICOPTERE PERFECTIONNEE. CETTE PALE 14 COMPORTE UN BORD D'ATTAQUE 24, UN BORD DE FUITE 26, UN TALON 16 ASSEMBLE AU MOYEU 12 DU ROTOR D'UN HELICOPTERE POUR TOURNER AVEC CE MOYEU AUTOUR D'UN AXE, UNE PARTIE CENTRALE 18 A PROFIL AERODYNAMIQUE SELECTIONNE ET UNE TETE 20 S'ETENDANT SUR ENVIRON 7 DU RAYON DE LA PALE 14, CETTE TETE 20 PRESENTANT UN DEPORT VERS L'ARRIERE DESTINE A REDUIRE LA VITESSE DE L'AIR DANS LE SENS DE SA CORDE LOCALE, AINSI QU'UNE CONICITE CALCULEE DE TELLE SORTE QUE LA DIMENSION DE LA CORDE A SON EXTREMITE EXTERIEURE SOIT A PEU PRES EGALE A LA MOITIE DE CELLE EXISTANT A SON EXTREMITE INTERIEURE. L'INVENTION EST UTILISEE POUR CONTROLER LE TOURBILLON ENGENDRE AU BORD DE FUITE DE LA TETE D'UNE PALE D'HELICOPTERE ET AMELIORER AINSI LE RENDEMENT EN VOL STATIONNAIRE.

Description

la présente invention concellrne des rotors d'hélicoptères et, plus

particulièrement, des pales perfectionnées destinées à être utilisées dans ces rotors et dont la tête présente un déport dans le plan de rotation, une conicité et un angle de dièdre latéral négatif sélectionnés en vue d'améliorer le rendement en

vol stationnaire.

Dans la technique des hélicoptères, on a utili-

sé l'angle de déport dans le plan de rotationet/ou la co-

nicité des têtes de pales pour améliorer le rendement de l'hélicoptère lors d'un vol vers l'avant. Toutefois, pour réduire l'effort sustentateur de la tête des pales,

dans la technique antérieure, on a appliqué une importan-

te torsion à la tête de la pale, ce qui a eu pour consé-

quence d'accroître la traînée,augrentant ainsi la puissan-

ce requise pour entraîner le roter lors d'un vol vers

l'avant en raison du pas ou de l'angle d'attaque néga-

tif de la pale qui avance. Des exemples spécifiques de

la technique antérieure faisant appel à des têtes de pa-

les présentant une conicité ou un déport dans le plan de.

rotation pour accroître le rendement des hélicoptères

lors d'un vol vers l'avant, tout en utilisant une tor-

sion pour décharger la tête et contrôler le tourbillon créé au bord de fuite de cette dernière, sont donnés dans le brevet des Itats-JUnis d'Amérique N 3.822.105 au nom de Jepson et dans la demande de brevet des Etats-lUnis d'Amérique N 968.595 déposée le 11 décembre 1978 au nom de Fradenburgh et ayant pour titre "Improved Helicopter Blade" (= I'ale d'hélicoptère perfectionnée). Dans le brevet des litats-Unis d'Amérique 3. 721.507 au nom de Monteleone, il est question d'un déport dans le plan de rotation et d'un amincissement de la tête d'une pale,

mais non d'un angle de dièdre latéral négatif et ce bre-

vet ne concerne pas non plus le vol stationnaire.

lDans le brevet des Etats-Uinis d'Amérique 4.077.741 aux nomis de'Lowson et al., on utilise une pale d'hélicoptère dont la tête présente un déport dans le plan de rotation, mais dans le but de contrôler un tourbillon créé au bord d'attaque de la tête et non le tourbillon créé au bord de fuite de cette dernière et dont il est question ici, si bien que la tête agit à la

manière d'une aile delta classique.

Dans certains brevets de la technique antérieu-

re, on décrit des têtes d'ailes ou de pales présentant

un angle de dièdre latéral négatif, mais non en combi-

naison avec un déport dans le plan de rotation et une

conicité dont il est question ici dans le but d'amélio-

rer le rendement d'un hélicoptère en vol stationnaire.

Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 3.411.738 au nom de Sargent, on décrit une tête de pale à angle

de dièdre latéral négatif, mais il y est stipulé spéci-

fiquement que cette tête doit avoir une faible envergure

comparativement à sa corde, ce qui est en opposition di-

recte avec la présente invention. De même, dans ce bre-

vet de Sargent, il est question d'une configuration à an-

gle de dièdre latéral négatif selon laquelle l'envergure diminue du bord de fuite au bord d'attaque. Suivant la présente invention, on prévoit une envergure à angle de dièdre latéral négatif qui est constante le long de la corde locale. Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 1.692.081 au nom de de la Cierva, on décrit une tête tombante ou à angle de dièdre latéral négatif, mais qui

est utilisée dans le but d'améliorer le comportement dy-

namique des ailes d'autogires tournant librement. de la Cierva utilise les têtes tombantes afin d'engendrer les forces centrifuges de rotation des pales requises pour

assurer la stabilité du rotor d'autogire articulé. Evi-

deinnient, étant donné que l'autogire est équipé d'ailes tournant librement, il n'offre pas les possibilités de vol stationnaire du rotor d'hélicoptère mû par moteur

auquel s'adresse la présente invention.

Dans le brevet des Ltats-LIiiis d'Amérique N0 3.399.731 au nom de Giles, on décrit des pales de rotor d'hélicoptère à déport dans le plan de rotation destinées à améliorer le fonctionnement en vol vers l'avant, mais ne présentant pas d'angle de dièdre laté- ral négatif, ce brevet ne concernant pas l'amélioration

du rendement en vol stationnaire.

Un objet principal de la présente invention

est de fournir une pale de rotor d'hélicoptère perfec-

tionnée à forte torsion pour laquelle on utilise une tête présentant un déport dans le plan de rotation, une

conicité et un angle de dièdre latéral négatif sélection-

nés en vue d'améliorer le rendement en vol stationnaire.

Suivant la présente invention, la tête à déport

dans le plan de rotation, à conicité et à angle de diè-

dre latéral négatif sélectionnés de la pale d'hélicoptè-

re sert à supprimer la charge imposée à cette tête, ce

qui a pour effet d'assurer une répartition plus unifor-

me de l'effort sustentateur sur toute l'envergure de la pale et d'exercer en même temps un effet de déflexion plus uniforme, tout en réduisant la puissance requise

pour entraîner le rotor.

Un autre objet de la présente invention est

d'améliorer le rendement en vol stationnaire en utili-

sant la pale d'hélicoptère perfectionnée suivant l'in-

vention dont la tête présente un déport dans le plan de

rotation, une conicité et un angle de dièdre latéral né-

gatif sélectionnés, sans appliquer aucune torsion dans

la partie à angle de dièdre latéral négatif de cette tê-

te de pale.

Un autre objet de la présente invention est d'utiliser cette pale d'hélicoptère perfectionnée pour améliorer le rendement en vol stationnaire, la tête à déport dans le plan de rotation, à conicité et à angle de dièdre latéral négatif sélectionnés de cette pale ayant à la fois pour effet d'affaiblir le tourbillon - 4 créé au bord de fuite et de diriger ce tourbillon à

l'écart de la pale suivante.

Un autre objet de la présente invention est de

fournir une pale d'hélicoptère assurant l'affaiblisse-

ment avantageux du tourbillon créé à une tête de pale non sollicitée par une charge, tout en donnant, au tourbillon créé à une tête de pale soumise à une charge,

une trajectoire avantageuse présentant moins d'interfé-

rence. Un autre objet encore de la présente invention est de fournir une pale d'hélicoptère perfectionnée dont la tête présente à la fois un déport vers l'arrière et

une conicité, un angle de dièdre latéral négatif étant -

prévu dans les 4% extérieurs du rayon de la pale.

Un autre objet de la présente invention est de

fournir une pale d'hélicoptère perfectionnée dont la tê-

te présente undénort versl'arrière dans les 7% extérieurs

du rayon de la pale et une conicité dans les 4% exté-

rieurs de ce rayon, un angle de dièdre latéral négatif étant prévu dans les 4% extérieurs de l'envergure de la pale. Un autre objet de la présente invention est de fournir une pale d'hélicoptère perfectionnée dont la tête à déport dans le plan de rotation, à conicité et à angle de dièdre latéral négatif sélectionnés a la forme

d'une coiffe remplaçable assujettie à une pale d'héli-

coptère à forte torsion, par exemple, une torsion li-

néaire équivalente de -16 , et dont la rigidité à la tor-

sion est suffisante pour que la charge aérodynamique im-

posée à la pale et à la tête lors du fonctionnement du

rotor provoque une torsion supplémentaire de la pale com-

prise entre 0O et 2 .

Un autre objet de la présente invention est de

fournir une pale d'hélicoptère dont la tête profilée sé-

lectivement et présentant un déport dans le plan de ro-

tation, une conicité et un angle de dièdre latéral néga-

S tif perwet d'amnélio rer le rendemient du rotor lors d'un vol stationnaire et vers l 'avant, tout en réduisant les charges vibratoires appliquées aux pales du rotor, les charges de contrôle, ainsi quc les forces vibratoires verticales transmises par les pales au moyeu du rotor

et à la cellule de l'hélicoptère.

Un autre objet encore de la présente invention est de fournir une pale d'hélicoptère perfectionnée dans laquelle le déport dans le plan de rotation, la conicité et l'angle de dièdre latéral négatif combinés de la tête permettent d'accroître le rendement en vol

stationnaire de 3% ou plus, ce qui équivaut à une ré-

duction de 3% du diamètre du rotor, ainsi qu'à un ac-

croissementdelasustentation du rotor d'environ 136 kp pour des hélicoptères d'un poids total de 4.540 kg et d'environ 907 kp pour des hélicoptères d'un poids total de 31.800 kg avec, en outre, pour un hélicoptère d'un

même poids total, une élévation du plafond en vol sta-

tionnaire de 210 à 240 mètres.

On décrira ci-après une forme de réalisation de

la présente invention, en se référant aux dessins an-

nexés dans lesquels: la figure 1 est une vue partielle en plan d'un

rotor d'hélicoptère à quatre pales dans lequel on uti-

lise la pale perfectionnée de la présente invention; la figure 2 est une vue en plan de la tête de

la pale d'hélicoptère perfectionnée de la présente in-

vention; la figure 3 est une vue latérale>correspondant

à la figure 2, de la tête de la pale d'hélicoptère per-

fectionnée de la présente invention; la figure 4 illustre une pale d'hélicoptère de

la technique antérieure offrant les avantages de la tê-

te de pale perfectionnée de la présente invention grâce

à l'utilisation d'une coiffe de tête profilée sélective-

ment, représentée séparément du reste de la pale de la technique antérieure; la tfigure 5 est Ilune 'tie latrale illustrant la coiffe de tête représentde en figure 4;

la figure b illustre la position d'un tourbil-

ion créé à la tête de la pale du type sans angle de diè-

dre latéral négatif de la technique antérieure, au bord

de fuite de cette dernière et agissant sur la pale sui-

vante;

la figure 7 illustre le déplacement du tourbil-

lon de bord de fuite affaibli à partir de la pale d'hélicoptère à tête profilée sélectivement suivant la présente invention; et

la figure 8 est un diagramme illustrant l'améiio-

ration obtenue dans la poussée (CT/a) engendrée par un rotor d'hélicoptère en utilisant la pale d'hélicoptère perfectionnée de la présente invention, comparativement à un rotor équipé de pales de la technique antérieure lors d'un fonctionnement à la même puissance (CQ/a) en

mode de vol stationnaire.

En se référant à la figure 1, on peut observer un rotor d'hélicoptère 10 équipé de pales perfectionnées suivant la présente invention. Le rotor d'hélicoptère 10 comprend un moyeu 12 supporté de la manière habituelle par un fuselage pour être entraîné en rotation autour d'un axe. Plusieurs pales d'hélicoptères 14 s'étendent pratiquement radialement à partir du moyeu 12 par lequel

elles sont supportées de la manière habituelle à l'inter-

vention d'un élément de fixation de talon 13. Le rotor peut comporter n'importe quel nombre de pales 14, le rotor illustré partiellement en figure 1 étant équipé de quatre pales séparées circonférentiellement l'une de l'autre d'environ 900. Etant donné que les pales 14 sont identiques, on ne décrira ci-après qu'une seule

d'entre elles.

Toujours en se référant à la figure 1, on cons-

tate que la pale 14 comprend un talon 16 fixé de la ma-

nière habituelle au moyeu 12, une partie centrale 18 à

profil aérodynamique, ainsit qutl'tni tête 20 se termi-

nant par un bord marginal 22. l.es parties 16, 18 et 20 de la pale coopèrent avec le moyeu 12 pour définir le rayon R de cette pale entre l'axe de rotation et le bord marginal 22. La corde C de la pale s'étend entre le bord d'attaque 24 et le bord de fuite 26 de cette dernière.

La pale d'hélicoptère perfectionnée de la pré-

sente invention comporte une tête profilée sélective-

1J li.ent qui présente, en combinaison, un déport vers l'arrière,

une conicité et un angle de dièdre latéral négatif sélec-

tionnés coopérant pour supprimer la charge exercée sur la tête de la pale, assurant ainsi une répartition plus uniforme de l'effort sustentateur sur toute l'envergure

de la pale, tout en exerçant également un effet de dé-

flexion plus uniforme et en réduisant la puissance re-

quise pour entraîner le rotor 10. La pale perfection-

née de la présente invention dont la tête présente une

combinaison exceptionnelle de déport dans le plan de ro-

tation, de conicité et d'angle de dièdre latéral négatif, a pour effet de réduire l'intensité du tourbillon créé au bord de fuite de cette tête et également de diriger ou de déplacer ce tourbillon de telle sorte qu'il donne

lieu à une interférence minimale sur la pale suivante.

On obtient ces avantages sans qu'il soit nécessaire d'appliquer une torsion dans la partie à angle de dièdre

latéral négatif de la tête de la pale.

On déc-rira à présent, en se référant aux figu-

res 2 et 3, la configuration spécifique de la tête de pale perfectionnée 20 de la présente invention. Comme le montre la figure 2, cette tête 20 présente un déport vers l'arrière,le bord d'attaque 24a et le bord de fuite 26a présentant un déport vers l'arrière sous un angle A, tandis que le bord d'attaque 24b présente undéport versl'arrière sous un

angle B. L'angle A est à peu près la moitié de l'an-

gle B, soit, de préférence, environ 20 , tandis que l'an-

gle B est, de préférence, d'environ 35 . La tête 20 présente également une conicité dirigée radialement vers l'extérieur, de telle sorte que la corde Ctip de cette tête au bord marginal 22 de la pale atteigne à peu près la moitié de la corde C de la pale et soit, de préfé-

rence, égale à 0,6C.

Comme le montre également la figure 2, la ligne 23 située à 25% de la corde de la tête présente un angle de déport arrière A par rapport à la ligne située a 25% li de la corde de la pale et à l'axe de mise en drapeau 25. De plus, la ligne 27 située à 25% de la corde de la tête présente un angle de déport arrière C par rapport

à la ligne située à 25% de la corde de la paieeta l'axedemi-

seendrapeau 25. L'angle C est,de préférence,d'environ 26 .L'épais-

seur de la tête 20 varie entre ladimension t à son extrémité intérieu-

re (qui est égale à l'épaisseur de la partie centrale 18 de la pale) et l'épaisseur ttip qui est d'environ t/2, de préférence, de 0,6t, de telle sorte que le rapport

entre la corde et l'épaisseur de la tête 20 soit cons-

tant.

En plus de son déport dans le plan de rotation et de sa conicité comme illustré en figure 2, la tête 20

présente un angle de dièdre latéral négatif comme indi-

qué en figure 3, si bien qu'elle t o -m -

be sous un angle C qui est, de préférence, d'environ sur la totalité des 4% extérieurs du rayon R de la pale. L'angle de dièdre latéral négatif de 20 présent sur les 4% extérieurs du rayon de la pale décrite ici a pour effet de déplacer la tête de la pale en dehors du plan du rotor d'une distance égale à environ 0,014 du

rayon R de la pale. Les essais effectués par la Deman-

deresse révèlent que cet angle de dièdre latéral négatif de 20 a pour effet d'affaiblir les tourbillons créés au

bord de fuite de la tête, tout en donnant lieu à un dé-

placement hautement favorable du tourbillon affaibli com-

me illustré en figure 7.

11 importe de: noter que la tête de pale à dé-

port dans le plan de rotation, à conicité et à angle de dièdre latéral négatif sélectionnés suivant la présente invention a une dimension radiale choisie de telle sor- te que le déport dans le plan de rotation commence à 93% du rayon de la pale, tandis que la conicité et l'angle de dièdre latéral négatif commencent à 96% du rayon de la pale. Cette construction offre de nombreux

avantages. En premier lieu, comme le montrent les figu-

res 4 et 5, la tête profilée sélectivement peut être

réalisée en utilisant une coiffe 29 profilée sélective-

ment en combinaison avec une pale classique de la techni-

que antérieure. On obtient ainsi les avantages de la construction suivant la présente invention en ce sens que la pale peut être fabriquée à un coût minimum et en

utilisant des procédés connus, tandis que l'on peut ap-

porter des modifications à des pales existantes de la technique antérieure afin de tirer profit de la tête

de pale profilée sélectivement suivant la présente in-

vention. En deuxième lieu, grâce à sa courte dimension radiale, la tête de pale suivant la présente invention

est parfaitement adaptée à une utilisation avec des pa-

les d'hélicoptère possédant une rigidité à la torsion avec une forte torsion linéaire équivalente d'environ -16 si bien que, lors du fonctionnement du rotor, la charge aérodynamique appliquée à la pale et à la tête amène la pale à se déformer élastiquement par torsion d'environ 10 ou 20 supplémentaires seulement par rapport à un point de torsion optimum en vol stationnaire. Tous les détails concernant cette pale à forte torsion sont illustrés dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 3.822.105 au nom de Jepson. En troisième lieu, étant donné que la partie à angle de dièdre latéral négatif de

la tête de pale suivant la présente invention ne compor-

te aucune torsion, on évite les inconvénients que pré-

I() sente une torsion de la palle dans les parties de tête

extérieures décrites précédemment.

En guise d'ex ample pratique, comme le montre plus clairement la figure 4, pour éviter une séparation d'écoulement et la traînée qui pourrait résulter d'un

point de départ abrupt de l'angle de déport de la sur-

face 24a du bord d'attaque de la tête, le bord d'atta-

que 24 de la partie centrale 18 est, de préférence, ca-

réné pour venir se confondre doucement dans le bord d'attaque à déport dans le plan de rotation 24a de la tête.

Dès lors, on constatera que la tête de pale per-

fectionnée 20 suivant la présente invention comporte un

déport dans le plan de rotation, une conicité et un an-

gle de dièdre latéral négatif établis dans des.propor-

tions sélectionnées. En outre, la section à angle de

dièdre latéral négatif de la tête 20 présente, de pré-

férence, une torsion linéaire de 00. On expliquera ci-

après les raisons pour lesquelles la tête de pale 20 présente cette combinaison sélectionnée de déport dans

le plan des pales, de conicité, d'angle de dièdre laté-

ral négatif et de torsion. Ainsi qu'on l'a décrit pré-

cédemment, l'objectif visé par la présente invention est de supprimer la charge imposée à la tête de pale 20 pour assurer ainsi une répartition plus uniforme de l'effort sustentateur sur toute l'envergure de la pale, ainsi qu'un effet de déflexion plus uniforme, avec une

réduction de la puissance requise pour entraîner le ro-

tor, tout en réduisant également l'intensité du tourbil-

lon créé au bord de fuite de la tête et en faisant dé-

vier ou en déplaçant ce tourbillon de telle sorte qu'il

présente une interférence minimum avec la pale suivante.

Il convient de tenir compte de ces objets pour apprécier

pleinement la description ci-après de la tête de pale 20

profilée sélectivement.

1 1 En ce qui concerne le d)port r'uts l'arriièrc de la

tête 20, ce déport sert à réduire la charge appli-

quée à la tête de la pale, puisqu'aussi bien le para-

mètre déterminant l'el-fort sustentatcur engendré par une pale est la composantedevitesse du courant d'air libre perpen- diculaire à la ligne locale située à 25% de la corde, le déport vers l'arrièreconféréà la tête de la pale comme le montre la figure 2 ayant pour effet de réduire cette composante de vitesse et, partant, l'effort sustentateur engendré par cette tête. Dans la tête de pale 20 de la présente invention, ces lignes locales situées à 25% de la corde

sont indiquées en 23 et 27. Cette réduction de l'effort sus-

tentateur engendré par la tête suite au déport conféré à cette dernière a pour effet de réduire l'intensité du tourbillon créé au bord de fuite de cette tête et qui

est affaibli au cours du fonctionnement du rotor, en ré-

duisant la vitesse du courant libre agissant perpendicu-

lairement à la ligne locale située à 25% de la corde du déport. En outre, le déport de la tête de la pale a pour effet de suppprimer la charge appliquée à cette tête, étant donné que cette dernière ne reçoit pas la totalité des entrées de changement de pas comme c'est le cas pour

le reste de la pale, si bien que la tête ne doit pas ab-

sorber la totalité des charges de changement de pas qui

sont imposées au reste de la pale.

La conicité conférée à la tête 20 de la pale com-

me le montre la figure 2 sert également à réduire la charge appliquée à cette tête en réduisant la zone à configuration plane de celle-ci qui est soumise aux

charges aérodynamiques, réduisant ainsi également l'in-

tensité du tourbillon créé au bord de fuite de la tête.

Malheureusement, la réduction de l'intensité du

tourbillon créé au bord de fuite de la tête,qui est ob-

tenue grâce à la conicité et au déport dans le plan de rotation combinés décrits ci-dessus, a également pour effet défavorable de modifier de manière inopportune la trajectoire du tourbillon de tête affaibli. Suite à la trajectoire ainsi modifiée de ce tourbillon, ce

dernier dont l'intensité a été réduite, entre plus in-

timement en contact avec la pale -suivante et exerce dès

lors un effet plus prononcé sur celle-ci.

Il pourrait être souhaitable d'assurer l'affai-

blissement du tourbillon créé à une tête de pale non

sollicitée par une charge, tout en donnant, au tourbil-

lon créé à une tête de pale soumise à une charge, la

trajectoire avantageuse exerçant un effet d'interféren-

ce moindre sur la pale suivante. Ce résultat souhaita-

ble est obtenu en utilisant une composante d'angle de dièdre latéral négatif comme illustré en figure 3, en combinaison avec la tête présentant une conicité et un

déport dans le plan de rotation. Selon une caractéris-

tique connue d'un tourbillon affaibli engendré au bord de fuite de la tête d'une-pale d'hélicoptère, le rayon

de la trajectoire de ce tourbillon se contracte ou di-

minue si bien que, avec une tête à angle de dièdre la-

- téral négatif, suite à la contraction du rayon du tour-

billon affaibli engendré à la tête d'une pale en avance, ce tourbillon passera en dessous de la pale suivante

en raison de sa contraction radiale et de la configura-

tion à angle de diède latéral négatif de cette pale.

Ainsi que le révèlent des essais effectués par la Deman-

deresse, alors que, avec une tête de pale classique dé-

pourvue d'angle de dièdre latéral négatif (plane) de la -technique antérieure, le tourbillon de tête affaibli au départ de la pale précédente pourrait se situer au point V1 comme le montre la figure 6, en utilisant la tête de pale à angle de dièdre latéral négatif de la présente invention, ce tourbillon est éloigné davantage de la pale suivante pour atteindre le point V2 comme le montre la figure 7. Ce déplacement du point V1 au point

V2 du tourbillon créé à la tête d'une pale offre l'avan-

1 3

tage de provoquer moins d' interfér ence avec la pale sui-

* vante. Un autre avantage qu'offre la tête de pale à an-

gle de dièdre latéral négatif de la présente invention

en amenant le tourbillon à passer pratiquement en des-

sous de la pale suivante au point V2 réside dans le fait que cette séparation dul tourbillon vis-à-vis de la tête réduit l'effet exercé par le tourbillon sur cette dernière, effet qui consiste généralement à appliquer une poussée ascendante et, partant, une charge à la tête, cequi

va à l'encontre de l'objectif visé par la présente in-

vention.

En conséquence, on comprendra que la pale d'hé-

licoptère perfectionnée de la présente invention compor-

tant une tête à déport dans le plan de rotation, à coni-

cité et à angle de dièdre latéral négatif sélectionnés sert à supprimer la charge appliquée à cette tête et à obtenir les avantages qui en résultent ainsi qu'on l'a

décrit ci-dessus, tout en réduisant efficacement l'in-

tensité du tourbillon créé à la tête et en déplaçant ce tourbillon en un point o il produit une interférence

minimale sur la pale suivante. On obtient ces avanta-

ges sans devoir faire appel à une torsion dans la par-

tie à angle de dièdre latéral négatif de la tête.

On peut apprécier l'efficacité de la pale de

rotor perfectionnée de la présente invention en exami-

nant la figure 8 qui est un diagramme illustrant la poussé, ou l'effort sustentateur de rotors lors d'un vol stationnaire en utilisant la pale perfectionnée de

la présente invention et des pales de la technique an-

térieure, vis-à-vis de la puissance requise pour en-

traîner le rotor. On notera que le rotor équipé de pales dont la tête présente un angle de dièdre latéral négatif conformément à la présente invention,possède un rendement supérieur (courbe a) à celui du rotor équipé de pales de la technique antérieure (courbe b) dans les intervalles de fonctionnement. Une telle pale de la technique antérieure est illustrce et décrite en détail dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 3.822.105 au nom de Jepson. Des calculs et des essais démontrent

que la pale perfectionnée de la présente invention per-

s met d'accroître de 3 à 5% le rendement ou la sustentation en

vol stationnaire, ce qui se traduit par un accroissement de sus-

tentation d'environ 136 kp en vol stationnaire pour up hélicoptère d'un poids total de 4.540 kg et allant jusqu'à 907 kp pour un hélicoptère d'un poids total de 31.800 kg. Pour un hélicoptère d'un même poids-total, le plafond en vol stationnaire'pourrait être élevé de 210 à 240 mètres. En outre, on observe une réduction du bruit engendré par le rotor perfectionné de la présente invention. Bien que l'objet principal que l'on envisage de

réaliser avec la pale perfectionnée de la présente in-

vention,soit d'accroître le rendement des hélicoptères en vol stationnaire, l'invention offre également des avantages lors d'un fonctionnement en vol vers l'avant, étant donné qlue la tête de pale à déport dans le plan de

rotation permet de réduire le nombre de Mach perpendi-

culairement au bord d'attaque de la surface portante.

De plus, les moments de torsion vibratoires engendrés par la tête à déport dans le plan de rotation ont ten-

dance à annuler les moments de torsion préjudiciables

créés par les moments de tangage aérodynamiques des pa-

les lors d'un vol vers l'avant, tandis que les forces vibratoires verticales transmises par les pales au moyeu

et au fuselage sont également réduites.

Bien que l'on ait décrit une tête de pale pré-

sentant une combinaison spécifique de déport dans le

plan de rotation, de conicité et d'angle de dièdre laté-

ral négatif avec à la fois pour objectif d'affaiblir et de déplacer le tourbillon créé à cette tête de façon à

présenter une interférence minimale avec la pale suivan-

te en augmentant ainsi le rendement en vol stationnaire et en lrduisant la)puis.alcc ci i l c, p)ou Lr ent raîner le rotor lors de ce vol statioiniii re, l'homme de métier comprendra qu'il peut être néccssairc de priévoir un

déport dans le plan de rotation, une conicité et un an-

gle de dièdre latéral négatif plus ou moins importants

afin d'atteindre pleinement l'objectif envisagé en fonc-

tion des caractéristiques de l'hélicoptère particulier

sur lequel le rotor sera utilisé.

Ainsi qu'on l'a mentionné précédemment, la pale d'hélicoptère perfectionnée de la présente invention

est fabriquée selon des conceptions et par l'un ou l'au-

tre des procédés bien connus de la technique antérieure, comme décrit notamment dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 3.822.105 au nom de Jepson, cette pale

présentant une forte torsion linéaire équivalente d'en-

viron -16 si bien que, lors d'un vol stationnaire, la charge aérodynamique appliquée à la pale et à la tête

provoquera une déviation de la pale par torsion d'envi-

ron 0 à 2 seulement en lui domnnant ainsi une torsion

optimum en vol stationnaire.

L'homme de métier comprendra que le degré de

déviation par torsion décrit ci-dessus peut être con-

trolé de nombreuses manières, notamment en utilisant la tête suivant la présente invention teile qu'elle est décrite ci-dessus avec une pale possédant une rigidité à la torsion ou en utilisant cette tête avec une pale se prêtant aisément à une torsion, sans faire appel à des contrepoids au bord d'attaque pour équilibrer le centre de gravité à l'arrière de la tête à déport dans le plan de rotation de la présente invention. La tête tUe pale particulière 20 décrite ici offre l'avantage d'améliorer le rendement en vol stationnaire, tout en permettant de tirer profit des avantages qu'offrent une fabrication et une modification apportée à une tête existante en utilisant une courte partie de la tête en guise de coiffe. Il existe des pales d'hélicoptère dont

2'473983

1b la construction se prête mieux à une torsion que la

pale faisant l'objet de l'invention et qui sont réali-

sées avec un degré de torsion modéré pour diverses rai-

sons de fabrication et de rendement autres que le rende-

ment en vol stationnaire, ces pales exigeant l'utilisa- tion d'une tête présentant un déport dans le plan de

rotation, une conicité et un angle de dièdre latéral né-

gatif différents de ceux envisagés ici. Une pale per-

fectionnée de ce type est décrite dans une demande de brevet déposée à la même date que la présente au nom de

Robert C. Moffitt et ayant pour titre "Improved Heli-

copter Blade With a Tip Having a Selected Combination

of Sweep, Taper and Anhedral to Improve Hover lfficien-

cy" (= Pale d'hélicoptère perfectionnée comportant une tête présentant une combinaison sélectionnée de déport

dans le plan de rotation, de conicité et d'angle de diè-

dre latéral négatif en vue d'améliorer le rendement en

vol stationnaire).

Il est entendu que la présente invention n'est aucunement limitée aux détails de construction exacts illustrés et décrits ici, des modifications évidentes

pouvant être apportées par l'homme de métier.

2 ' 73983

1 7 RIE.ENI1 At; 1 1 ONS

1. l'ale d'hélicoptère a forte torsion colmpor-

tant un bord d'attaque, un bord de fuite, un talon et une tête, avec une corde s'étendant entre ces bords, cette pale étant conçue de telle sorte que la charge

S aérodynamique qui lui est imposée au cours du fonction-

nement du rotor en vol stationnaire provoque une légère déviation par torsion de cette pale à une position de pas préférée, améliorant ainsi le rendement du rotor,

tout en réduisant la puissance totale requise pour en-

traîner ce dernier, caractérisée en ce qu'e'le comprend: un talon conçu pour être assemblé au moyeu du

rotor d'un hélicoptère pour tourner avec ce moyeu au-

tour d'un axe,

une partie centrale à profil aérodynamique sélec-

tionné reliée à ce talon à partir duquel elle s'étend vers l'extérieur, et

une tête reliée à cette partie centrale à par-

tir de laquelle elle s'étend vers l'extérieur pour éta-

blir un rayon de la pale entre l'axe de rotation et la tête, cette dernière étant profilée sélectivement pour

améliorer le rendement de l'hélicoptère en vol station-

naire en réduisant l'intensité du tourbillon qui y est engendré au cours du fonctionnement en vol stationnaire

et en dirigeant ce tourbillon à l'écart de la pale sui-

vante afin de minimiser son interférence avec celle-ci, cette tête s'étendant sur environ 7% du rayon de la pale, tandis qu'elle présente un déport vers l'arri-re destiné à

réduire la vitesse de l'air dans le sens de la corde lo-

cale de la tête, réduisant ainsi la charge appliquée à cette dernière, ainsi que la résistance opposée par le tourbillon engendré au bord de fuite de la tête lors d'un vol stationnaire, la tête présentant également une conicité étudiée de telle sorte que la dimension de la corde à son extrémité extérieure soi peu près égale à la moitié de celle existant à son extrémité intérieure i 73983 afin de réduire la surface de la tête en réduisant ainsi

davantage la charge imposée à cette dernière et la résis-

tance opposée par le tourbillon engendré au bord de

fuite de la tête lors d'un vol stationnaire, cette tê-

te étant en outre déviée vers le bas sur la totalité des 4% extérieurs du rayon de la pale afin de diriger le

tourbillon affaibli engendré au bord de fuite de la tê-

te à l'écart de la pale suivante lors d'un vol station-

naire.

2. Pale d'hélicoptère suivant la revendica-

tion 1, caractériséeen ce que la tête est déviée vers le bas d'un angle d'environ 20 sur la totalité des 4%

extérieurs du rayon de la pale.

3. Pale d'hélicoptère suivant la revendica-

tion 2, caractériséeen ce que la tête présente une tor-

sion de 0 sur la totalité des 4% extérieurs du rayon

de la pale.

4. Paie d'hélicoptère suivant la revendica-

tion 3, caractérisée en ce qu'elle présente une forte torsion linéaire équivalente d'environ -16 et possède une rigidité à la torsion suffisante pour que la charge

aérodynamique qui lui est appliquée lors d'un fonction-

nement en vol stationnaire, provoque sa déviation à une

torsion linéaire équivalente d'envirofi -17 + 1 .

5. Pale d'hélicoptère suivant la revendica-

tion 4, caractérisée en ce que le bord d'attaque de la tête présente unl déport vers l'arrièred'enlviron 20 entre le point situé à 93% et le point situé à 96o du rayon de la pale, et d'environ 35 entre le point situé à 9b% et 3(J le point situé à 100% de ce rayon, le bord de fuite de

la pale présentantundéportversl'arrière d'environ 20 en-

tre le point situé à 93% et le point situé à 96% du ray-

on, tandis qu'aucun déport n'est prévu entre le point

situé à 96% et le point situé à 100% de ce rayon.

6. Pl'ale d'hélicoptère suivant la revendica-

tion 5, caractérisée en ce que la dimension de la corde

Z473983

I t} h la tête atteinit 0,(, l'ois la dimension de la corde de

la pale.

7. Pale d'hélicoptère suivant la revendica-

tion ô, caractérisé en ce qlue l'épaisseur de la tête va en diminuant vers l'extérieur, de telle sorte que le rapport entre l'épaisseur et la corde de la tête soit

constant sur toute l'envergure de cette dernière.

8. Pale d'hélicoptère sufvant la revendica-

tion 1, caractérisée en ce qu'une partie au moins de

la tête est constituée d'une coiffe.

9. Pale d'hélicoptère suivant la revendica-

tion 1, caractérisée en ce que le déplacement de la tête résultant de la déviation vers le bas de cette

dernière atteint environ 0,014 du rayon de la pale.

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