FR2608554A1

FR2608554A1 - Helicopter rotor blade mounting

Info

Publication number: FR2608554A1
Application number: FR8717762A
Authority: FR
Inventors: Gerald Kuntze-Fechner
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1986-12-19
Filing date: 1987-12-18
Publication date: 1988-06-24
Anticipated expiration: 2007-12-18
Also published as: DE3643520A1; FR2608554B1; DE3643520C2

Abstract

The flexible joint between the main part of the rotor blade and the mounting is reinforced by the dourble trapaezoidal cross section (2.2) of the inner profile linking the mounting root (2.1) and the blade. This joint provides flexibility for the cyclic action of the rotor. No additional joints are required. The relative dimensions of the trapaezoidal profile and the elastic modulii of the materials are selected for optimum strength and flexibility.

Description

ROTOR, NOTAMMENT POUR AERONEFS A VOILURE TOURNANTE. ROTOR, ESPECIALLY FOR TURNING WING AIRCRAFT.

La présente invention concerne un rotor, notamment pour aéronef s à voilure tournante, dans lequel le raccordement de chaque pale à un moyeu de rotor est établi sans articulations de battement ni de tratnée. The present invention relates to a rotor, in particular for rotary wing aircraft, in which the connection of each blade to a rotor hub is established without beat or tread articulations.

Dans le raccordement sans articulations de battement ni de trarnée des pales d'un tel rotor, la pale est reliée rigidement, sur son pied, au moyeu, ou à un bras de moyeu derotor, par exemple par des boulons, cependant qu'un agencement élastique approprié à la flexion en battement et en trainée d'un col de pale (demande de brevet allemand DE-PS 32 41 754) ou du bras de moyeu de rotor (demande de brevet allemand DE-PS 35 34 968) fait qu'une aile de pale prolongeant le col, ou la pale du rotor complète (sans articulations mécaniques), peut exécuter les mouvements de battement et de traînée. In the connection without beat articulations or trarnea of the blades of such a rotor, the blade is rigidly connected, on its foot, to the hub, or to a derotor hub arm, for example by bolts, however that an arrangement elastic suitable for beating and drag bending of a blade neck (German patent application DE-PS 32 41 754) or of the rotor hub arm (German patent application DE-PS 35 34 968) a blade wing extending the neck, or the complete rotor blade (without mechanical joints), can execute beat and drag movements.

Les déformations élastiques ainsi provoquées dans le col de pale, ou le bras de moyeu de rotor, entrassent cependant une sollicitation importante du matériau qui pose à son tour l'exigence d'une rigidité aussi grande que possible. La section géométrique du col de pale, ou du bras de moyeu de rotor, joue naturellement un rôle important à cet égard. Le profil de section rectangulaire ou elliptique utilisé jusqu a présent à cet effet présente l'inconvénient que des "élévations de tension" ne peuvent pas être exclues sur le contour du profil, c'est-à-dire que la charge ne reste pas constante sur la section en cas de battement et de traînée de la pale. Cela impose un surdimensionnement en rigidité du profil de section en contradiction bien entendu avec l'exigence d'une réduction du poids de construction.The elastic deformations thus caused in the blade neck, or the rotor hub arm, however build up a significant stress on the material which in turn poses the requirement of as high rigidity as possible. The geometric section of the blade neck, or of the rotor hub arm, naturally plays an important role in this regard. The profile of rectangular or elliptical section used up to now for this purpose has the disadvantage that "tension increases" cannot be excluded on the contour of the profile, that is to say that the load does not remain constant on the section in the event of flapping and dragging of the blade. This imposes an oversizing in rigidity of the section profile in contradiction of course with the requirement of a reduction in the construction weight.

L'invention a pour objet un rotor du genre annoncé qui résolve ce problème sans surdimensionnement des pièces élémentaires du raccordement de pale soumises aux déformations élastiques. The subject of the invention is a rotor of the advertised type which solves this problem without oversizing the elementary parts of the blade connection subjected to elastic deformations.

Ce rotor est caractérisé par le fait que chaque pale comporte entre son pied et une aile un col de pale élastique à la flexion en battement et en tramée à section profilée en forme de double trapèze en direction de l'épaisseur de la pale. This rotor is characterized by the fact that each blade has, between its base and a wing, a blade neck which is elastic in bending and flapping flexure with a profiled section in the form of a double trapezoid in the direction of the thickness of the blade.

Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, chaque pale du rotor est reliée à un bras de moyeu de rotor élastique à la flexion en battement et en tramée à section profilée en forme de double trapèze en direction de 11 épaisseur de la pale. In a preferred embodiment of the invention, each rotor blade is connected to an arm of the rotor hub which is elastic in bending and flapping flexure with a profiled section in the shape of a double trapezoid in the direction of the thickness of the blade.

L'invention réside ainsi dans un profil de section dans lequel on puisse compter sur une élongation constante sur tout son contour. The invention thus resides in a section profile in which one can count on a constant elongation over its entire contour.

Par l'élongation il faut entendre l'allongement de la pièce élémentaire en question par rapport à sa longueur initiale, cela en fonction du moment de sollicitation, du matériau (module d'élasticité), de la géométrie de la section (moment d'inertie) et de la distance à la fibre neutre. L'élongation comprend l'élongation dite de battement, de tramée et de force centrifuge de la pale. Dans ce sens, l'invention assure un relativement bas niveau d'élongation du col de la pale, ou du bras de moyeu de rotor, ce qui est une condition décisive de longueur de vie.By the elongation is meant the elongation of the elementary part in question relative to its initial length, this as a function of the moment of stress, of the material (modulus of elasticity), of the geometry of the section (moment of inertia) and the distance to the neutral fiber. The elongation includes the so-called beat, weave and centrifugal force elongation of the blade. In this sense, the invention provides a relatively low level of elongation of the neck of the blade, or of the rotor hub arm, which is a decisive condition of life length.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de deux modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs et illustrés schématiquement par le dessin annexé, sur lequel
les figures 1 et 2 représentent chacune une vue en perspective d'un raccordement de pale de rotor d'un aéronef à voilure tournante;
la figure 3 donne un modèle de section d'un profil du col de pale de rotor selon la figure 1, ou du bras de moyeu de rotor selon la figure 2.The invention will be better understood using the detailed description of two embodiments taken as nonlimiting examples and illustrated diagrammatically by the appended drawing, in which
Figures 1 and 2 each show a perspective view of a rotor blade connection of a rotary wing aircraft;
FIG. 3 gives a cross-sectional model of a profile of the rotor blade neck according to FIG. 1, or of the rotor hub arm according to FIG. 2.

Selon la figure 1, le raccordement à un moyeu de rotor 1 de chaque pale de rotor 2, réalisée par exemple à partir d'une matière plastique renforcée de fibres, est établi au moyen de boulons 3 traversant le pied 2.1 de la pale en direction de son épaisseur. Afin que, dans ce raccordement dit rigide, ladite pale de rotor 2, ou son aile 2.3, puisse effectuer des mouvements de variation de pas ainsi que de battement et de tratnée, un col de pale 2.2 s'étendant entre le pied 2.1 et l'aile 2.3 de la pale est non seulement souple en torsion, mais aussi élastique à la flexion en battement et en tramée, ce que l'on obtient par la structure relativement allongée et plate, telle que représentée, du col de pale 2.2 à partir d'écheveaux de fibres unidrectionnelles selon la longueur de la pale. According to FIG. 1, the connection to a rotor hub 1 of each rotor blade 2, made for example from a plastic reinforced with fibers, is established by means of bolts 3 passing through the foot 2.1 of the blade in the direction of its thickness. So that, in this so-called rigid connection, said rotor blade 2, or its wing 2.3, can perform movements of pitch variation as well as of flapping and tratnea, a blade collar 2.2 extending between the foot 2.1 and the wing 2.3 of the blade is not only flexible in torsion, but also elastic in bending in flapping and halftone, which is obtained by the relatively elongated and flat structure, as shown, of the blade neck 2.2 from skeins of unidirectional fibers according to the length of the blade.

On donne en même temps au col de pale 2.2 un profil de section en forme de double trapèze en direction de l'épaisseur de la pale afin que, sous les mouvements de battement et de traînez de la pale, l'élongation reste constante sur le contour du profil. Dans la variante q'ie constitue le moyeu de rotor ll (par exemple- en matière plastique renforcée de fibres) selon la figure 2, un tel profil de section consiste en un bras de moyeu de rotor 11.1 auquel est-reliée rigidement une pale de rotor simple 21.At the same time, the blade collar 2.2 is given a cross-sectional profile in the shape of a double trapezoid in the direction of the thickness of the blade so that, under the flapping and dragging movements of the blade, the elongation remains constant over the profile outline. In the variant which constitutes the rotor hub 11 (for example made of fiber-reinforced plastic) according to FIG. 2, such a section profile consists of a rotor hub arm 11.1 to which is rigidly connected a blade of single rotor 21.

D'après le modèle de section selon la figure 3, l'établissement du profil de section en forme de double trapèze du col de pale 2.2, ou du bras de moyeu de rotor 11.1, obéit aux conditions suivantes

According to the section model according to FIG. 3, the establishment of the section profile in the shape of a double trapezoid of the blade neck 2.2, or of the rotor hub arm 11.1, obeys the following conditions

Dans ces expressions, b désigne la largeur du profil, hl la hauteur du profil en son centre et h2 la hauteur de ce même profil à ses extrémités. Sont donnés à l'avance le moment de flexion en battement Mbrs, le moment de flexion en traînée Mbr , la rigidité en battement EIA , la rigidité en traînée EIr et le module d'élasticité
E du matériau. Ces relations permettent de déterminer par des procédés d'approximation numériques usuels les grandeurs b, hl et h2 qui définissent le profil de section en double trapèze. On calcule le profil de section sur la longueur du col de pale 2.2, ou du bras de moyeu du rotor 11.1, selon les dimensions du rotor et le coût envisageable, sur une pluralité de plans de coupe (imaginaires) par exemple espacés de 5 cm.In these expressions, b denotes the width of the profile, hl the height of the profile at its center and h2 the height of this same profile at its ends. The bending moment in beat Mbrs, the bending moment in drag Mbr, the stiffness in beat EIA, the stiffness in drag EIr and the modulus of elasticity are given in advance.
E of the material. These relations make it possible to determine, by usual numerical approximation methods, the quantities b, hl and h2 which define the section profile in double trapezoid. The cross-sectional profile is calculated over the length of the blade neck 2.2, or of the hub arm of the rotor 11.1, according to the dimensions of the rotor and the possible cost, on a plurality of (imaginary) cutting planes, for example spaced 5 cm apart. .

Les lignes en trait discontinu de la figure 3 indiquent que l'on peut également modifier le cas échéant le profil de section selon l'invention en une forme de parallélogramme. The broken lines in FIG. 3 indicate that the section profile according to the invention can also be modified if necessary into a parallelogram shape.

Les moyens représentés en outre. pour la commande de variation de pas de pale et l'amortissement du mouvement de pales correspondent à ceux du rotor selon la demande de brevet allemand non encore publiée
P 36 33 346.8. The means further represented. for the blade pitch variation control and the damping of the blade movement correspond to those of the rotor according to the German patent application not yet published
P 36 33 346.8.

Claims

1. Rotor, in particular for rotary-wing aircraft, in which the connection of each blade to a rotor hub is established without beat or trowel articulations, characterized in that each blade (2) has between its foot (1.1) and a wing (2.3) a blade neck (2.2) elastic to beating in beating and tratnea with a section section in the form of a double trapezoid in the direction of the thickness of the blade.

2. Rotor, in particular for rotary-wing aircraft, in which the connection to a rotor hub is established without flapping joints or tralnea, characterized in that each blade (21) is connected to a rotor hub arm ( 11.1) elastic to bending in beating and tratnée with profiled section in the shape of a double trapezoid in the direction of the thickness of the blade.