FR2639021A1 - Procede pour fabriquer une ailette propulsive a partir d'un materiau composite ou de multiples couches composites, pour maintenir l'integrite structurelle et pour equilibrer ladite ailette - Google Patents

Abstract

Une ailette propulsive pour hélice d'aéronef est produite en formant deux coquilles 501 en des structures stratifiées composites, et en assujettissant ces deux coquilles 501 à un épart métallique 318, des garnissages en mousse 512, 514 étant interposés entre les coquilles, en des emplacements souhaités. L'ailette est ensuite équilibrée dans le sens radial et dans le sens de la corde.

Description

PROCEDE POUR FABRIQUER UNE AILETTE PROPULSIVE A PARTIR

D'UN MATERIAU COMPOSITE OU DE MULTIPLES COUCHES COMPOSITES,

POUR MAINTENIR L'INTEGRITE STRUCTURELLE ET POUR EQUILIBRER

LADITE AILETTE

Domaine de l'invention

La présente invention se rapporte à des systèmes de pro-

pulsion d'aéronefs et, plus particulièrement, à un procédé pour fabriquer des ailettes d'hélices très minces, à flèche accentuée et à large corde, en premier lieu à partir de ma-

tériaux composites.

Arrière-plan de l'invention

Par le passé, l'hélice de base d'un aéronef était fabri-

quée en des matériaux structurels qui n'ont pas donné satis-

faction quant aux performances escomptées, suite à la prépon-

dérance accordée à l'un seulement des importants paramètres

d'efficacité structurelle, tels que la robustesse ou la rigi-

dité. Ces matériaux consistaient en de l'acier, du bois, de l'aluminium, du titane et matériaux similaires. Par suite de ces lacunes, l'industrie aéronautique a porté un vif intérêt

à des composites d'avant-garde, renforcés par des fibres.

L'utilisation adequate de ces matériaux confère une plus gran-

de robustesse, tout en réduisant jusqu'à cinquante pour cent

le poids structurel d'une ailette.

L'ailette d'aéronef à laquelle la présente invention se rapporte fait partie d'un système d'hélices contrarotatives, comprenant une hélice avant munie de cinq à quinze ailettes, ainsi qu'une hélice arrière contrarotative munie de cinq à quinze ailettes. Ces ailettes possèdent une flèche accentuée,

une large corde et sont très minces. Les plans de sustenta-

tion des ailettes des hélices fonctionnent aux vitesses trans-

sonique et supersonique.

Des conceptions antérieures d'ailettes d'hélices se pré-

taient à un vol subsonique. Cependant, une utilisation de ces ailettes pour un vol nettement subsonique s'est traduite par de nombreux problèmes structurels, se soldant par une moindre

performance. Les problèmes structurels d'une ailette fonction-

nant à une très grande vitesse résultaient des forces et con-

traintes agissant sur cette ailette. Les forces appliquées à une ailette en vol sont la poussée, la force centrifuge et des forces de torsion. En premier lieu, la poussée engendre une contrainte de flexion dans l'ailette. En deuxième lieu, la force centrifuge provoque une extension de l'ailette dans le sens radial. Enfin, la torsion implique un voilement forcé de cette ailette autour de son axe radial. L'ailette idéale surmonte ces forces, tout en réduisant le poids à un minimum

en vue d'une consommation de carburant optimale.

Une solution apportée au problème des ailettes a été la mise au point de matériaux structurels composites renforcés

par des fibres et liés par une résine. Ces matériaux ont of-

fert une nouvelle flexibilité de conception des hélices. L'u-

tilisation de composites renforcés par des fibres prodigue trois avantages primordiaux. Premièrement, elle autorise des

configurations complexes des plans de sustentation. Deuxième-

ment, les matériaux composites impliquent des diminutions pondérales. Troisièmement, la réponse en fréquence dynamique de l'élément formant ailette peut être conçue en fonction de ses paramètres opérationnels. La présente invention surmonte

les difficultés et inconvénients des ailettes de l'art anté-

rieur, en proposant une ailette d'hélice constituée par des matériaux composites présentant la robustesse et le profil de sustentation propres à fournir une ailette efficace pour un

système d'hélices contrarotatives.

Caractéristiques essentielles de l'invention

La présente invention a pour objet de fournir une ailet-

te d'hélice efficace, constituée par des couches unidirection-

nelles de matériaux structurels composites renforcés par des

fibres et liés par une résine.

L'invention a en outre pour objet de fournir une ailette d'hélice contrarotative d'aéronef, qui surmonte les forces et

contraintes auxquelles des ailettes sont soumises à de gran-

des vitesses.

Un autre objet de la présente invention consiste à four-

nir une ailette d'hélice contrarotative d'aéronef, qui amé-

liore l'efficacité d'un système d'hélices contrarotatives.

L'invention vise par ailleurs à fournir une ailette qui soit équilibrée dans le sens radial et dans le sens de la

corde, en vue d'une moindre vibration du système et de moin-

dres efforts de flexion agissant à la base de l'ailette.

Globalement, l'ailette d'hélice d'aéronef conforme à l'invention se compose de multiples structures stratifiées composites repliées angulairement, qui forment des première et seconde coquilles comprenant des surfaces se rencontrant sur un bord d'attaque, un bord de fuite, une zone de base et une extrémité distale. Le bord d'attaque et le bord de fuite sont configurés en flèche afin de réduire le bruit engendré

à l'extrémité distale, et afin de réduire les pertes aérody-

namiques dues à des effets de compressibilité de l'air. Un

épart métallique, interposé entre les première et seconde co-

quilles, est assujetti aux surfaces pour rigidifier ces sur-

faces. Des cavités sont ménagées entre les surfaces, pour di-

minuer le poids de l'ailette. Des contrepoids à position ré-

glable logés dans l'épart de l'ailette, à l'avant et à l'ar-

rière de cet épart, équilibrent l'ailette dans le sens ra-

dial et dans le sens de la corde.

L'ailette est fabriquée en ménageant un profil d'ailette présentant, pour chaque surface d'une coquille, une zone

d'épaisseur constante sur la section transversale de l'ailet-

te. Le matériau composite est amené à la configuration de ce profil. La première coquille est formée en superposant de

multiples couches composites de matériau mis en forme. Le ma-

tériau composite englobe des fibres unidirectionnelles noyées dans une matrice à faible module. Les fibres présentes dans

les couches respectives sont alignées dans une direction va-

riable, afin de conférer à l'ailette sa robustesse et sa ri-

gidité. La seconde coquille est formée d'une manière similai-

re. L'épart de l'ailette est aligné entre les première et se-

conde coquilles. Ensuite, des pièces de garnissage en mousse

sont implantées en des emplacements prédéterminés, pour for-

mer des cavités entre ces coquilles. Un adhésif est déposé sur l'épart, sur la surface intérieure des coquilles et sur les garnissages en mousse. Dans l'enchainement, l'adhésif, l'épart, les coquilles et les garnissages en mousse sont so-

lidarisés par durcissement dans un autoclave, pendant le cy-

cle de durcissement approprié pour la matrice à faible module.

Des organes de fixation sont ensuite introduits à travers

l'ailette composite, afin de solidariser par serrage les co-

quilles, l'épart et les garnissages de mousse. L'ailette est alors équilibrée dans le sens radial et dans le sens de la corde, pour réduire à un minimum la vibration du système et

les efforts de flexion agissant à la base de cette ailette.

L'invention va à présent être décrite plus en détail à

titre d'exemples nullement limitatifs, en regard des dessins -

annexes sur lesquels:

la figure 1 illustre un système d'hélices contrarotati-

ves équipé des ailettes de la présente invention; la figure 2 montre un plan de sustentation de l'ailette

avant, comprenant l'épart et les organes de fixation; -

la figure 3 représente les éléments constitutifs de l'ailette arrière, comprenant les surfaces d'attaque et de fuite, les bords d'attaque et de fuite, l'extrémité distale, la zone de base et l'épart; la figure 4 est une vue fragmentaire de l'épart, mettant

en évidence les cavités contre-dépouillées antérieure et pos-

térieure, ainsi que les contrepoids d'équilibrage; la figure 5 illustre le profil de l'ailette présentant une zone d'épaisseur constante sur la section transversale de la première coquille;

la figure 6 montre le profil de l'ailette muni d'une zo-

ne d'épaisseur constante sur la section transversale de la seconde coquille; la figure 7 illustre le procédé d'enserrement, dans un moule, des coquilles, de l'épart, des garnissages en mousse et de l'adhésif pour donner naissance à l'ailette;

la figure 8 montre des défauts d'équilibrage de l'ailet-

te, qui provoquent des vibrations dans le système; la figure 9 représente un équilibrage de l'ailette dans le sens radial; et la figure 10 illustre l'équilibrage d'une ailette dans

le sens de la corde.

Description détaillée de formes de réalisation préférentielles

La figure 1 illustre un système d'hélices contrarotatives selon la présente invention. Globalement, une première hélice ou hélice avant 100 possède des ailettes avant 106 tournant

dans une direction 102, tandis qu'une hélice arrière 104 pré-

sente des ailettes arrière 108 qui tournent dans une direc-

tion opposée 105. Toutes les ailettes respectivement situées sur l'hélice avant 100 et sur l'hélice arrière 104 sont à

chaque fois identiques. Ces ailettes avant et arrière diffè-

rent les unes des autres quant à leurs dimensions. Les struc-

tures d'une ailette avant et d'une ailette arrière typiques sont décrites dans la demande de brevet US-157 179, déposée le 12 février 1988 et intitulée "Counterrotating Aircraft

Propeller Blades", qui est un certificat d'addition à la de-

mande de brevet 932 427 déposée le 19 novembre 1986, actuel-

lement abandonnée, citée à titre de référence dans le présent mémoire. Il convient à présent de se référer à la figure 2, sur laquelle l'ailette avant 106 possède un plan de sustentation 310 comprenant une extrémité distale 312 et une zone extrême de base 302. Le plan de sustentation 310 présente une surface d'attaque 309 et une surface de fuite 307 (dissimulée) entre l'extrémité distale 312 et la zone de base 302, comprenant de

multiples structures stratifiées composites, repliées angu-

lairement, en des fibres continues noyées dans une matrice.

Les surfaces d'attaque 309 et de fuite 307 se rencontrent sur

un bord d'attaque 314 de forme convexe et sur un bord de fui-

te 316 de forme concave, en donnant ainsi naissance à une ailette configurée en flèche et munie d'un axe radial 322, comme illustré sur la figure 2. La surface d'attaque 309 est

convexe, alors que la surface de fuite est concave. Deux co-

quilles forment les surfaces dans lesquelles un épart métal-

lique 318 est interposé entre les surfaces d'attaque 309 et

de fuite 307, et est assujetti auxdites coquilles pour re-

lier lesdites surfaces à la zone de base 302. Une cavité an-

térieure 324 emplie d'une mousse est ménagée au voisinage di-

rect du bord d'attaque de l'épart 318. Une cavité postérieure 326 emplie d'une mousse est façonnée au voisinage direct du bord de fuite de cet épart 318. Un gainage d'attaque 311 est fermement rapporté sur le bord d'attaque de l'ailette 106, afin de le protéger de l'érosion. De multiples organes de fixation 320 et 321 sont insérés à travers les surfaces, les coquilles et l'épart, afin d'empêcher une dissociation de l'ailette sous l'action d'une forte charge. Certains de ces organes de fixation sont introduits à proximité immédiate du

bord d'attaque et du bord de fuite de l'épart, en vue de ser-

rer les surfaces sur cet épart.

La figure 3, à laquelle il convient de se référer, re-

présente la structure d'une ailette arrière. Globalement, cette ailette arrière 108 est d'une forme similaire à celle de l'ailette avant 106. L'ailette arrière 108 présente un plan de sustentation 410, comprenant une extrémité distale

412 et une zone de base 402. Le plan de sustentation 410 pos-

sede une surface d'attaque 409 et une surface de fuite 407 (masquée) entre l'extrémité distale 412 et la zone de base

402, comprenant de multiples structures stratifiées composi-

tes, repliées angulairement, en des fibres continues qui sont noyées dans une matrice. Les fibres continues des structures composites stratifiées s'étendent en travers de tout le plan de sustentation. Les surfaces d'attaque 409 et de fuite 407 se rencontrent sur un bord d'attaque 414 de forme convexe et - sur un bord de fuite 416 de forme concave, ce qui délimite une ailette configurée en flèche et dotée d'un axe radial 422, comme illustré sur la figure 3. La surface d'attaque 409

est convexe, tandis que la surface de fuite 407 est concave.

Les surfaces forment un composite à coquilles dans lequel un épart métallique 418 est interposé entre la surface d'attaque

409 et la surface de fuite 407, et est assujetti aux coquil-

les à l'aide d'un adhésif structurel comme, par exemple,

"AF 3109-2K" fabriqué par la "3M Corporation'. L'on fera ob-

server que cet adhésif est employé pour fixer aussi bien l'ailette avant que l'ailette arrière. Une cavité 424 emplie

d'une mousse est ménagée au voisinage direct du bord d'atta-

que de l'épart 418. Une cavité postérieure 426 emplie d'une mousse est pratiquée au voisinage direct du bord de fuite de cet épart 418: Un gainage d'attaque 411 est fixé sur le bord

d'attaque 414, pour assurer une protection. De multiples or-

ganes de fixation 420 sont insérés à travers les coquilles et l'épart, afin d'interdire une dissociation de l'ailette. Un second groupe de multiples organes de fixation 421 est engagé à travers les coquilles, au voisinage direct de l'épart, afin

de bloquer lesdites coquilles sur cet épart.

Chaque ailette avant et arrière se compose de couches de

fibres unidirectionnelles. Ces fibres sont noyées parallèle-

ment côte à côte dans une matrice ductile de faible robustes-

se, à faible module, qui transfère la charge d'une fibre a

l'autre par cisaillement et localise l'effet d'une défaillan-

ce de fibre isolée par redistribution de la charge, à proxi-

mité d'extrémités de fibres défectueuses, vers des fibres ad-

jacentes. Des fibres typiques, utilisées pour la mise en oeuvre de la présente invention, sont un matériau composite

renfermant 80 Z de graphite et 20 Z de verre du type S. Tou-

tefois, l'on peut également utiliser de nombreuses combinai-

sons de fibres comprenant, par exemple, une fibre de Kevlar

(marque déposée), une fibre de bore et une fibre de verre.

Alors que la présente invention est décrite, ci-après, en se référant particulièrement à une ailette avant, il est bien évident que l'appareillage et les procédés conformes &

la présente invention s'appliquent tout aussi bien a l'ailet-

te arrière. De surcroit, l'on peut employer plus d'une seule

fibre dans chaque couche ou combinaison de couches.

La structure stratifiée est agencée en des couches, dans lesquelles les fibres de chaque couche sont alignées selon une configuration alternée de + 80, + 35, - 10 et + 35 degrés à partir de l'axe radial 322. Il va de soi que deux couches consécutives peuvent être superposées selon le même angle; néanmoins, l'on suit la succession précitée lorsqu'un angle de superposition est modifié. Comme cela apparaîtra aisément à l'homme de l'art, la succession d'angles peut être modifiée, pour produire une structure stratifiée composite ayant des propriétés de robustesse souhaitées dans diverses directions

sur l'ailette.

L'agencement stratifié de l'ailette donne une ailette à stabilité aéroélastique, présentant des modes vibratoires bien synchronisés. Comme le met en évidence la figure 4, chaque ailette possède un épart central 318 fabriqué en un métal de haute solidité, tel que du titane. Cet épart métallique 318 est intercalé entre la surface d'attaque et la surface de fuite, à chacune desquelles il est assujetti par un adhésif

adéquat. Cet adhésif confère une robustesse de cohésion addi-

tionnelle, afin d'empêcher une dissociation de l'ailette. De

plus, l'épart 318 assure une rigidification et une transmis-

sion de charge du plan de sustentation à la zone de base, du fait qu'il présente une queue d'aronde (non illustrée). Cette queue d'aronde verrouille l'épart dans un moyeu rotatif,

d'une manière bien connue dans l'art antérieur.

L'une des nombreuses fonctions de l'épart 318 consiste

à établir une liaison entre l'ailette et le moyeu rotatif.

L'épart comporte des cavités contre-dépouillées, dont les

contours sont repérés par des pointillés 304 et 306. Ces ca-

vités contre-dépouillées sont conçues pour renfermer des pié-

ces de contrepoids, destinées à équilibrer statiquement l'ai-

lette autour de l'axe radial 322 et de l'axe de la corde. La cavité contre-dépouillée antérieure 304 de l'épart loge i'n contrepoids 340, chargé pour accomplir un mouvement dans une rainure 341. Ce contrepoids 340 possède une composante de mouvement dans le sens de la corde et dans le sens radial, suite à l'angle que la rainure 341 forme avec l'axe radial et avec la corde. De surcroît, un contrepoids postérieur 342 logé dans une rainure 346 possède une composante de mouvement

dans le sens de la corde et dans le sens radial.

Les contrepoids antérieur 340 et postérieur 342 sont pla-

ces, respectivement, à l'intérieur des cavités contre-dépouil-

lées antérieure 304 et postérieure 306. Ces contrepoids se dé-

placent à l'intérieur des rainures pour provoquer, dans l'ai-

lette, un équilibrage dans le sens radial et dans le sens de la corde. Un mouvement peut être provoqué, dans les rainures,

par filetage des contrepoids. L'on peut toutefois aussi em-

ployer, pour imprimer un mouvement aux contrepoids, d'autres

procédés qui sont bien connus des spécialistes. Des contre-

poids additionnels peuvent également être utilisés pour pro-

voquer une plus grande variationde masse dans l'ailette. Les contrepoids modifient substantiellement le centre d'inertie

ou le centre de gravité de l'ailette.

Au stade de la fabrication de l'ailette, comme illustré sur les figures 5 et 6, l'on élabore un profil qui comprend à la fois le côté concave 501 et le côté convexe 503 de cette ailette. Des fibres unidirectionnelles, noyées parallèlement côte à côte dans une matrice ductile de faible robustesse et à faible module, sont placées sur une seule et unique couche du profil, puis sectionnées à la configuration du profil de cette couche. La matrice à faible module, utilisée pour la

mise en oeuvre de la présente invention, est une résine épo-

xyde. Les figures 5 et 6, auxquelles on se référera, illus-

trent respectivement le profil du côté concave et du côté convexe de l'ailette. Les contours représentent des zones

d'épaisseur constante sur une section transversale de l'ai-

lette, pour chaque surface. Ces contours correspondent, sub-

stantiellement, au profil associé à une couche unique de ma-

tériau fibreux. Par exemple, une ligne 500 représente le pro-

fil de la partie la plus intérieure de l'ailette, tandis qu'une ligne 502 représente le profil de la couche extérieure de cette ailette. Lors de la fabrication de l'ailette, les fibres unidirectionnelles parallèlement côte à côte, noyées dans une matrice ductile de faible robustesse et à faible

module, sont placées sur un profil et sectionnées pour cor-

respondre à ce profil, ces fibres étant alignées dans une

direction prédéterminée. Pour la mise en oeuvre de la présen-

te invention, les fibres sont alignées selon une configura- tion alternée de + 80, + 35, - 10, + 35 degrés à partir de l'axe radial 322. Les deux moitiés ou surfaces des ailettes sont structurées en plaçant chaque couche sur le sommet d'une

couche considérée. Du fait que les couches imprégnées de ré-

sine époxyde sont très collantes, ces couches adhèrent les unes aux autres. La configuration de l'ailette présente ainsi deux coquilles ou moitiés, une pour la surface convexe et une

pour la surface concave.

Comme le révèle la figure 7 à laquelle il convient de se référer, une première coquille 501 est introduite dans un moule 510, ce moule étant préformé pour correspondre à la forme de la coquille. L'épart 318 est aligné le long de l'axe radial 322 en serrant cet épart 318, sur le moule 510, dans un mécanisme d'alignement bien connu des spécialistes. La

cavité du bord d'attaque est formée en installant, au voisi-

nage direct du bord d'attaque de l'épart 318, une pièce 512 en mousse ayant la configuration de cette cavité. La cavité

du bord de fuite est formée en mettant en place, au voisina-

ge direct du bord de fuite de l'épart 318, une pièce 514 en mousse qui présente la forme de ladite cavité. Un adhésif supplémentaire est déposé sur chaque côté de l'épart 318, afin d'assujettir cet épart à la première coquille 501. La

seconde coquille 503 est positionnée et alignée sur la pre-

mière coquille, sur l'épart et les garnissages en mousse, puis emprisonnée dans le moule. Ce moule est chauffé jusqu'à

une température prédéterminée, pendant un laps de temps pré-

déterminé dépendant du cycle de vulcanisation de la résine époxyde utilisée pour la fabrication. L'ailette est enlevée du moule, puis mise à refroidir. La résine excédentaire est

rognée des bords de l'ailette et des zones de base. Le pro-

tecteur du bord d'attaque est assujetti par moulage au sac

sous vide, technique bien connue de l'homme de 1l'art. Des or-

ganes de fixation sont ensuites insérés à travers l'ailette, de l'une à l'autre des surfaces, pour conférer une robustesse additionnelle visant à empêcher une dissociation des éléments constitutifs de l'ailette sous l'effet de la charge. Bien entendu, il existe un nombre considérable de variantes de

procédés avantageuses pour fabriquer des structures composi-

tes. Des procédés de fabrication pour produire une grande

quantité d'ailettes ont assurément lieu par voie automatique.

De toute évidence cependant, les techniques automatisées sui-

vent intimement le procédé exposé ci-avant.

Après que l'ailette a été structurée, elle est équili-

brée statiquement autour de deux axes instantanés. Le désé-

quilibre rotatoire, provoqué par des centres de gravité mé-

salignés des ailettes rotatives, est réduit à un minimum. Par exemple, la figure 8 illustre deux ailettes tournant autour d'un axe médian 12. Si le centre de gravité 22 d'une ailette 24 n'est pas aligné radialement et axialement avec le centre de gravité 25 d'une ailette 26, il en résulte un déséquilibre rotatoire. Par exemple, un déséquilibre radial survient si une distance radiale 28 excède une distance radiale 30. Un déséquilibre survient également si les ailettes ne sont pas alignées dans la même position axiale. Cette position axiale est définie comme la position, sur l'axe (axe médian 12),

dans laquelle une ligne perpendiculaire passant par le cen-

tre de gravité coupe ledit axe. Un quelconque déséquilibre provoque des vibrations dans le système d'hélices, ce qui se traduit par une perte de puissance ou, dans des cas extrêmes, par une destruction dudit système. Ainsi, pour réduire les

vibrations, l'on ramène à un minimum le déséquilibre rota-

toire (MWI - MW2), formule dans laquelle MWI est la masse et le poids de la première ailette de la figure 8, et MW2

est la masse et le poids de la seconde ailette.

Pour éliminer ces problèmes, l'ailette est équilibrée

dans le sens radial et dans le sens axial (sens de la corde).

Le premier axe est l'axe radial, et le second axe est l'axe de la corde. Comme le révèle une observation de la figure 9,

l'ailette est saisie par un dispositif de pesage 10. Ce dis-

positif de pesage peut être un simple dispositif de pesage à effet d'équilibrage, équipé d'un contrepoids 12' qui décale ce dispositif du zéro, ainsi que d'une échelle graduée 14 qui mesure le poids de l'ailette. Le poids mort ou poids propre de cette ailette est tout d'abord déterminé d'une manière bien

connue dans l'art antérieur.

L'on détermine ensuite le poids instantané pour l'axe radial. Ce poids instantané radial est égal à WXi, formule dans laquelle W est le poids propre et XIest la distance

comprise entre le point d'appui et un centre de gravité 32.

Le poids instantané est indiqué par l'échelle graduée 14. Du fait qu'on connaît le poids instantané radial et le poids propre, X1 est déterminé. En présence de multiples ailettes sur une hélice, l'on détermine XI, désignation dans laquelle

I représente la léme ailette. Dans l'enchaînement, l'on dé-

termine l'écart d'espacement axial instantané pour les ailet-

tes de l'hélice.

Comme le révèle la figure 10 à laquelle on se référera, le même dispositif de pesage 10 détermine le poids instantané axial. Une rotation de 90 degrés est imprimée à l'ailette, de telle sorte que la position axiale du centre de gravité 32 puisse être déterminée. Le poids instantané axial est égal à WYI, o W est le poids propre et YI est la position axiale

du centre de gravité de la Iéme ailette. Cette position axia-

le YI peut être modifiée par le mouvement des contrepoids

d'équilibrage antérieur et postérieur. En présence de multi-

ples ailettes, l'on choisit une YI prédéterminée. Chaque ailette est ensuite modifiée de telle sorte que la position

axiale du centre de gravité soit la même pour chaque a.ilette.

Cela est obtenu en positionnant soigneusement, en ajoutant ou en enlevant des contrepoids d'équilibrage antérieurs et postérieurs à chaque ailette, afin d'ajuster YI. Après que les ailettes ont été modifiées de façon que les positions

axiales des centres de gravité soient identiques, les posi-

tions radiales de ces centres de gravité sont ensuite ali-

gnees. Cela est effectué en ajoutant un contrepoids à la zone

de base ou en l'en retranchant, tout en entretenant la posi-

tion axiale du centre de gravité. Par exemple, si l'on admet qu'environ 56 g sont ajoutés à la base, environ 28 g sont ajoutés au contrepoids d'équilibrage antérieur et environ 28 g sont ajoutés au contrepoids d'équilibrage postérieur. De

* la sorte, la position radiale du centre de gravité est modi-

fiee tout en maintenant la position axiale de ce centre de

gravité. Les déposants ont établi que cet équilibrage stati-

que selon deux axes sert à assurer un équilibre dynamique

adéquat des ailettes en cours de rotation.

Ainsi, le développement qui précède concerne un procédé

pour fabriquer un système d'helices contrarotatives d'aero-

nef, munies d'ailettes très minces à flèche accentuée et à large corde. Chaque ailette se compose de deux coquilles consistant en un matériau composite stratifié. La structure

stratifiée composite renferme de multiples fibres unidirec-

tionnelles noyées dans une matrice à faible module. Un épart est interposé entre les coquilles. Un adhésif est ajouté en-

tre cet épart et lesdites coquilles, de façon à augmenter la

robustesse de cohésion. Des garnissages en mousse sont ins-

tallés en des emplacements prédéterminés entre les coquilles, pour former des cavités dans l'ailette. Les coquilles, l'épart, les garnissages en mousse et l'adhésif sont solidarisés par

durcissement dans un autoclave, pendant le cycle de vulcani-

sation approprié pour la matrice. Des organes de fixation, tels que des jeux d'écrous et de boulons, sont introduits à

travers l'ailette pour prodiguer une robustesse additionnel-

le, afin de maintenir la cohésion de l'ailette lors de l'im-

position d'une charge. Un gainage d'attaque est assujetti au

bord d'attaque en vue de protéger ce bord.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent

être apportées à l'invention telle que décrite et représen-

tee, sans sortir de son cadre.

Claims (24)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour fabriquer une ailette propulsive à par-

tir d'un matériau composite présentant des fibres unidirec-

tionnelles à fort module,noyées dans une matrice ductile de

faible robustesse et à faible module, cette ailette compre-

nant des première et seconde surfaces se rencontrant sur une

extrémité distale et dans une zone de base, un bord d'atta-

que configuré en flèche et un bord de fuite configuré en

flèche, ladite ailette renfermant par ailleurs un épart, pro-

cédé caractérisé par le fait qu'il englobe les étapes con-

sistant à:

(a) ménager un profil représentatif d'une zone d'épais-

seur constante sur la section transversale de l'ailette, pour chaque surface; (b) amener le matériau composite à la configuration du profil, pour former des première et seconde coquilles;

(c) aligner l'épart entre les première et seconde co-

quilles;

(d) installer des garnissages en mousse en des emplace-

ments prédéterminés, pour former des cavités entre les coquil-

les; et (e) solidariser l'épart, les garnissages en mousse et

les première et seconde coquilles en chauffant l'ailette pen-

dant un cycle de durcissement approprié pour la matrice à

faible module.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'étape de solidarisation (e) englobe, par ailleurs, l'étape consistant à déposer un adhésif sur l'épart, sur les garnissages en mousse et sur les surfaces intérieures des première et seconde coquilles, afin de maintenir l'intégrité

structurelle de l'ailette.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le

fait qu'il englobe, par ailleurs, l'étape consistant à enser-

rer l'épart entre les première et seconde coquilles, afin d'empêcher cet épart de se voiler ou de dissocier lesdites

coquilles.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il englobe, par ailleurs, les étapes consistant à insérer de multiples organes de fixation dans la première coquille, à travers l'épart, et dans la seconde coquille, en vue d'assujettir l'épart auxdites coquilles.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le

fait qu'il englobe, par ailleurs, l'étape consistant à insé-

rer de multiples organes de fixation à travers la première

coquille, au voisinage direct des bords de fuite et d'atta-

que de l'épart, afin de conférer une intégrité structurelle

entre l'épart et les coquilles.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il englobe, par ailleurs, les étapes consistant à assujettir un protecteur d'attaque le long du bord d'attaque

de l'ailette.

7. Procédé selon la revendication 5, dans lequel l'ai-

lette renferme un premier contrepoids et un second contre-

poids conçus pour effectuer un mouvement dans le sens radial et dans le sens de la corde, afin de provoquer le mouvement de l'emplacement du centre de gravité de l'ailette, procédé caractérisé par le fait qu'il englobe, par ailleurs, les étapes consistant à:

(f) positionner le centre de gravité en un premier em-

placement prédéterminé, dans le sens de la corde, en réglant les premier et second contrepoids; et

(g) positionner le centre de gravité en un second em-

placement prédéterminé, dans le sens radial, en modifiant

les premier et second contrepoids.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il englobe, par ailleurs, les étapes consistant à: (h) mesurer les emplacements des centres de gravité pour de multiples ailettes, dans le sens de la corde; (i) sélectionner un emplacement normalisé des centres de gravité; dans le sens de la corde, en vue de minimiser l'écart entre les emplacements des centres de gravité; et (j) positionner le centre de gravité de chaque ailette

audit emplacement normalisé.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'il englobe, par ailleurs, les étapes consistant à: (k) mesurer les emplacements des centres de gravité dans le sens radial; (1) sélectionner un emplacement normalisé des centres de gravité, dans le sens radial, afin de minimiser l'écart entre

les emplacements radiaux des centrés de gravité, tout en main-

tenant ces centres de gravité à l'emplacement normalisé dans le sens de la corde; et

(m) positionner le centre de gravité de chacune des mul-

tiples ailettes à l'emplacement normalisé dans le sens radial.

10. Procédé pour maintenir l'-intégrité structurelle d'une ailette propulsive en un matériau composite présentant des fibres unidirectionnelles à fort module, noyées parallèlement côte à côte dans une matrice ductile de faible robustesse et à faible module, ladite ailette étant mince, accusant une flèche accentuée et une large corde, procédé caractérisé par le fait qu'il englobe les étapes consistant à:

(a) ménager des première et seconde coquilles de l'ailet-

te, chaque coquille représentant une moitié de cette ailette, comprenant de multiples couches de matériau composite amené à la configuration du profil de l'ailette, et dont les fibres

des couches respectives sont alignées dans des directions va-

riables; (b) déposer un adhésif sur les surfaces intérieures des coquilles;

(c) aligner un épart entre les première et seconde co-

quilles; et

(d) solidariser l'épart, la première coquille et la se-

conde coquille en durcissant la matrice à faible module dans un autoclave ou dispositif similaire, pendant un cycle de

durcissement prédéterminé de cette matrice.

11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait qu'il englobe, par ailleurs, les étapes consistant à

bloquer les coquilles sur l'épart, en vue de maintenir l'in-

tégrité structurelle de l'ailette.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé par

le fait que l'étape de blocage consiste, par ailleurs, à in-

sérer de multiples organes de fixation à travers la première coquille, l'épart et la seconde coquille, en vue de fixer ces

coquilles à l'épart.

13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé par

le fait qu'il englobe, par ailleurs, l'étape consistant à in-

sérer de multiples organes de fixation à travers les première et seconde coquilles au voisinage direct du bord d'attaque de

1 'épart.

14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé par

le fait qu'il englobe, par ailleurs, l'étape consistant à in-

sérer de multiples organes de fixation à travers les première et seconde coquilles au voisinage direct du bord de fuite de

1 'épart.

15. Procédé selon la revendication 12, caractérisé par le fait qu'il englobe, par ailleurs, l'étape consistant à équilibrer l'ailette dans le sens radial et dans le sens de

la corde.

16. Procédé pour fabriquer une ailette propulsive à par-

tir de multiples couches composites, chaque couche présentant

des fibres unidirectionnelles à fort module, noyées parallè-

lement côte à côte dans une matrice ductile de faible robus-

tesse et à faible module, l'ailette comprenant des première et seconde coquilles constituées par les couches composites et se rencontrant sur une extrémité distale et dans une zone de base, un bord d'attaque configuré en flèche et un bord de fuite configuré en flèche, ladite ailette renfermant en outre un epart, procéde caractérisé par le fait qu'il englobe les étapes consistant à: (a) ménager, pour chaque couche, un profil représentatif d'une zone d'épaisseur constante sur la section transversale de l'ailette, pour chaque couche de chaque coquille;

(b) amener la couche composite à la configuration du pro-

fil, pour former les première et seconde coquilles, chaque coquille représentant la moitié de l'ailette;

(c) aligner l'épart entre les première et seconde co-

quilles;

(d) installer des garnissages en mousse en des emplace-

ments prédéterminés, afin de former des cavités entre les co- quilles; (e) déposer un adhésif sur l'épart, les garnissages en mousse et les surfaces intérieures des première et seconde coquilles, afin de maintenir l'intégrité structurelle de l'ailette; et

(f) solidariser l'épart, la première coquille et la se-

conde coquille en chauffant l'ailette pendant un cyle de dur-

cissement approprié pour la matrice à faible module.

17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé par le fait qu'il englobe, par ailleurs, les étapes consistant à

bloquer les coquilles sur l'épart en vue de maintenir l'inté-

grité structurelle de l'ailette.

18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé par

le fait que l'étape de blocage consiste, par ailleurs, à in-

sérer de multiples organes de fixation à travers la première coquille, l'épart et la seconde coquille, afin de fixer les

coquilles à l'épart.

19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé.par

le fait qu'il englobe, par ailleurs, l'étape consistant à in-

sérer de multiples organes de fixation à travers la première coquille et la seconde coquille au voisinage direct du bord

d'attaque de l'épart.

20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé par

le fait qu'il englobe, par ailleurs, l'étape consistant à in-

sérer de multiples organes de fixation à travers la première coquille et la seconde coquille au voisinage direct du. bord

de fuite de l'épart.

21. Procédé selon la revendication 17, caractérisé par le fait qu'il englobe, par ailleurs, l'étape consistant à équilibrer l'ailette dans le sens radial et dans le sens de

la corde.

22. Procédé pour équilibrer une ailette propulsive en

un matériau composite présentant des fibres unidirectionnel-

les à fort module, noyées parallèlement côte à côte dans une matrice ductile de faible robustesse et à faible module, l'ailette comprenant des première et seconde surfaces se ren- contrant sur une extrémité distale et dans une zone de base, un bord d'attaque configuré en flèche et un bord de fuite configuré en flèche, l'ailette renfermant en outre un épart muni d'un premier contrepoids et d'un second contrepoids conçus pour accomplir un mouvement dans le sens radial et dans le-sens de la corde, afin d'établir l'emplacement du centre de gravité de l'ailette, procédé caractérisé par le fait qu'il englobe les étapes consistant à:

(a) positionner le centre de gravité en un premier em-

placement prédéterminé, dans le sens de la corde, en réglant les premier et second contrepoids; et

(b) positionner le centre de gravité en un second em-

placement prédéterminé, dans le sens radial, en modifiant les

premier et second contrepoids.

23. Procédé selon la revendication 22, caractérisé par le fait qu'il englobe, par ailleurs, les étapes consistant à: (c) mesurer les emplacements des centres de gravité de multiples ailettes dans le sens de la corde; (d) sélectionner un emplacement normalisé des centres de gravité, dans le sens de la corde, afin de minimiser l'écart entre les emplacements des centres de gravité; et (e) positionner le centre de gravité de chaque ailette

audit emplacement normalisé.

24. Procédé selon la revendication 23, caractérisé par le fait qu'il englobe, par ailleurs, les étapes consistant à: (f) mesurer les emplacements des centres de gravité dans le sens radial; (g) sélectionner un emplacement normalisé des centres de gravité, dans le sens radial, afin de minimiser l'écart entre

les emplacements radiaux des centres de gravité, tout en main-

tenant ces centres de gravité audit emplacement normalisé dans

le sens de la corde; et -

(h) positionner le centre de gravité de chacune des mul-

tiples ailettes audit emplacement normalisé dans le sens ra-

dial.