FR2748718A1 - Pale a vulnerabilite reduite pour rotors de giravions, et son procede de fabrication - Google Patents

Abstract

La pale à vulnérabilité réduite comprend, dans sa partie avant, un longeron (1) constitué de deux semelles (2, 3) de stratifils unidirectionnels agglomérés par une résine, et logées dans un caisson creux (4). Dans la partie courante de la pale, la coque du caisson creux (4) est un treillis à mailles larges délimitant des alvéoles obturés par des bouchons-fusibles en mousse (23). Dans sa partie arrière, la pale est constituée de caissons (7) de bord de fuite indépendants et juxtaposés, qui sont collés par leur face avant à l'arrière du caisson (4). Application à l'équipement des rotors de giravion et en particulier d'hélicoptères militaires.

Description

La présente Invention se rapporte à une pale, essentiellement en matériaux composites, et à vulnérabilité réduite destinée à équiper des rotors de giravions, en particulier des hélicoptères militaires, pour améliorer leur resistanZe~aux impacts des projectiles des munitions les plus couramment tirées contre les hélicoptères, et en particulier des projectiles de gros calibles, tels que des obus explosifs de calibre 23 mm.

On a déjà proposé de nombreuses réalisations de pales essentiellement en matériaux composites, destinées à l'équipement des rotors de giravion, et dont la partie avant comprend un longeron constitué de stratifils minéraux ou organiques unidirectionnels à haute résistance mécanique, agglomérés dans une région organique polymérisée, et logés dans un caisson creux en matériau composite comportant des fibres ménérales ou organiques à haute résistance mécanique agglomérées dans une résine organique polymérisée, et dont la partie arrière comprend au moins un bloc de remplissage en matériau cellulaire léger et rigide solidaire de l'arrière du longeron, la pale comprenant également un revêtement extérieur constitué d'au moins une couche de fibres minérales ou organiques à haute résistance mécanique enrobées d'une résine organique polymérisée.

Bien que ces pales offrent de nombreux avantages, dont une longue durée de vie, un faible poids et un coût de fabrication réduit par rapport aux pales métalliques, et que leur résistance générale aux impacts de corps extérieurs et Bp particulier de projectiles de petits calibres est, du fait de leur structure fibreuse, meilleure que celle des pales métalliques, elles ne présentent aucune disposition technique particulièrement susceptible de leur permettre de résister aux effets de projectiles plus endommageants, essentiellement aux impacts d'obus explosifs, et propre à augmenter ainsi la
prcbabilité de la poursuite du vol du giravion lorsque l'une de ses pales est touchée par de tels obus.

L'invention a pour obJet une pale de ce type, présentant une constitution particulière, et plus spécialement un longeron d'une conception et d'une structure par ticulières, permettant d'assurer une tenue mécanique suffisante pour autoriser la poursuite du vol à la suite d'un impact d'un obus explosif de calible 23 mm.

A cet effet, la pale selon l'invention se caractérise en ce que le longeron présente une structure en poutre caissonnée creuse à double semelle, dans laquelle les stratifils sont organisés en deux écheveaux dont l'un forme une semelle placée à l'avant dans le caisson creux, et dont l'autre forme une semelle placée à l'arrière dans le caisson creux, qui, dans la partie courante du longeron, constitue une coque de fermeture entourant les deux semelles et comprenant sous un revêtement mince réalisé par au moins une couche de tissu de fibres minérales ou organiques agglomérées dans une résine organique polymérisée un treillis à maille large constitué avec des rubans de stratifils à haute résistance mécanique et dont les mailles délimitent des alvéoles remplis de mousse pour former des zones de faible résistance à la pression. Ces zones sont appelées "bouchons-fusibles" dans la suite du présent mémoire descriptif. Avantageusement de plus, la partie arrière de la pale comprend des caissons de bord de fuite indépendants et juxtaposés, dont chacun est constitué d'au moins une couche de tissu de fibres minérales organiques enrobées d'une résine organique et qui enveloppe un bloc de remplissage en nid d'abeilles, chaque caisson de bord de fuite adhérant par sa face avant à la face arrière du longeron de pale.

Ainsi, en cas d'impact d'un obus explosif sur la zone du longeron, l'obus explose à l'intérieur de ce dernier ; il se développe donc dans le longeron des surpressions dues à la combustion explosive de la charge de l'obus, et qui provoquent l'éclatement et/ou l'éjection des bouchons fusibles en mousse du caisson creux du longeron et des parties du revêtement extérieur de la pale qui recouvrent ces bouchons. I1 en re- sulte immédiatement une réduction des surpressions internes et des dégâts causés par les éclats projetés par l'explosion. Bien que le caisson en treillis du longeron soit localement endommagé, il conserce une cohésion suffisante pour assurer la transmission des contraintes par les mailles avoisinant la zone endommagée, et dont la surcharge reste admissible par rapport à la valeur de la charge avant l'impact. La tenue mécanique
du longeron reste ainsi suffisante, après l'explosion, pour permettre la transmission par le treillis de son caisson creux des efforts s'exerçant en vol sur la pale correspondante.

En cas d'impact d'un obus explosif sur la partie arrière de la pale, les dégâts sont circonscrits à un ou deux caissons de bord de fuitp et-ils ne peuvent s'étendre sur l'envergure de la partie arrière de la pale, de sorte que dans ce cas également, malgré une dégradation du niveau vibratoire, la poursuite du vol reste possible pour permettre le retour de l'appareil a la base.

Par la seule considération des dessins du brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 316 700 ainsi que de ceux du brevet français n" 1 495 841 et de sa premiere addition n" 94 175, on peut être trop hâtivement amené à conclure qu'on parvient à une réalisation selon l'invention en incorporant, dans une pale selon la figure 1 de ce brevet américain, d'une part, une structure interne selon la figure 2 du brevet de base français précité, qui comprend des caissons accolés côte-à-côte et réalisés par enroulement de tuyaux en tissus de fibres de verre autour de noyaux de mousse, avec interposition d'une couche laminée de fibres de verre, et, d'autre part, un revêtement pouvant être constitué comme indiqué dans l'addition précitée, avec des tuyaux en tissus de fibres de verre disposés suivant deux directions qui se croisent.

Un examen un peu moins rapide de ces trois documents permet de constater que le longeron constitué, dans le brevet américain, par un faisceau de fibres agglomérées en semelle à l'avant d'un caisson creux formé par des surépaisseurs internes, à l'avant des portions d'intrados et d'extrados du revêtement et de la pale et par une entretoise situee à distance derrière le faisceau de fibres et entre l'intrados et l'extrados, ne comporte aucune zone de faiblesse susceptible de constituer, dans le caisson creux, un fusible qui est rompu ou chassé pour permettre la réduction d'éventuelles surpressions internes au caisson.

I1 en est de même dans le brevet français précité, dans lequel les tuyaux en tissus de fibres de verre sont enroulés jointivemement et disposés étroitement côte-à-côte, ainsi que dans l'addition précitée à ce brevet français, dans laquelle les tuyaux d'une première couche sont certes disposés de manière qu'un interstice subsiste entre eux, avec une deuxième couche de tuyaux croisant la première, mais dans laquelle de plus une troisième couche de tuyaux correspondant aux interstices entre les tuyaux de la première couche et orientée suivant la même direction, est enfoncée avec les tuyaux de la deuxième couche dans les interstices de la première couche, les tuyaux croisés étant entrelacés, de sorte qu'il ne subsiste aucune ouverture dans ce revêtement de tuyaux de fibres.

La combinaison suggérée ci-dessus ne comporte donc pas les caractéristiques essentielles de la pale selon l'invention.

Dans un mode de réalisation de cette pale qui est avantageux au plan de la simplicité de fabrication, le treillis à mailles larges du caisson est constitué par au moins deux couches superposées de rubans de fibres enrobées de résine et bobinés autour des deux semelles de manière non jointive, et tels que les rubans d'une couche soient croisés avec les rubans de la ou des couches adjacentes, et les bouchons fusibles en mousse sont constitues par la superposition de portions de bandes de mousse bobinées dans chaque couche du treillis entre les spires successives et non jointives des rubans de fibres de cette couche.

De plus, afin de permettre la fixation de la pale à un moyeu de rotor, le longeron présente une partie d'emplanture comprenant un pied de pale, à son extrémité libre, et une zone de raccordement reliant le pied de pale à la partie courante du longeron, le pied de pale comportant deux douilles d'attache, autour de chacune desquelles l'une des semelles du longeron forme une boucle, et se raccordant par un col, au niveau duquel les deux semelles du longeron s'affinent vers les douilles d'attache, à la zone de raccordement qui diverge du col jusqu'à la partie courante du longeron, et dans laquelle les deux semelles s'écartent l'une de l'autre, de part et d'autre de l'axe longitudinal de la pale, ce qui permet d'obtenir un dispositif autobloquant de liaison du caisson bobiné sur les deux semelles du longeron dans la partie d'emplanture. En effet, en raison des formes sensiblement à double conicité d'une part du caisson bobiné et d'autre part des deux semelles dans cette partie da~ longeron le caisson vient,~sousZ L'eÌet de -la force centrifuge, s'appuyer sur les deux semelles et ne peut absolument pas glisser en direction de l'extrémité de la pale située du côté opposé au pied. Le caisson ne peut non plus glisser vers le pied, du fait que les semelles dans ce dernier forment des boucles autour des douilles d'attache, et augmentent la largeur du pied, au-delà du col de la partie d'emplanture. Ce blocage s'ajoute à l'adhérence du bobinage sur les semelles qui est assurée par la polymérisation de la résine d'imprégnation du bobinage et des stratififs des semelles.

L'espace situé entre les deux semelles dans le caisson du longeron, et qui est vide dans la partie courante du longeron, est de préférence occupé par un pain de mousse dans la partie d'emplanture, et le caisson du longeron présente dans la zone de raccordement et sur le pied, jusqu'à proximité des douilles d'attache, un revêtement de fermeture sans bouchon fusible et constitue par un bobinage jointif de fibres enrobées de résine organique, qui sont de la même nature que les fibres et la résine du treillis entourant la partie courante du longeron.

Afin de réaliser simultanément le treillis et la partie bobinée de manière jointive sur le caisson, les rubans de fibres enrobées de résine de chaque couche du treillis du caisson ont une épaisseur et sont bobinés avec un angle et un pas de bobinage non jointif qui sont constants sur la partie courante du longeron, sauf sur une zone de transition du bobinage, qui se termine à la partie d'emplanture et sur laquelle l'épaisseur des rubans diminue et leur largeur augmente progressivement jusqu'à ce que le bobinage soit jointif sur la partie d'emplanture, sur laquelle l'épaisseur du bobinage augmente progressivement jusqu'au col du longeron, alors que le périmètre moyen d'une section transversale du longeron diminue, et de sorte que la surface correspondant au bobinage sur toute section transversale du longeron soit constante.

Dans ce cas, pour obtenir un etat de surface sans creux ni bosses, les bandes de mousse bobinées dans chaque couche du treillis entre les spires des rubans de fibres ont de préférence la même épaisseur que ces rubans et sont remplacées, dans la zone de transition du bobinage, par de la colle intumescente prise en mousse après polymérisation.

De préférence, l'ossature travaillante du longeron-caisson, c'est-à-dire les stratifils des semelles et les rubans de fibres du treillis de fermeture du caisson, est réalisée avec des stratifils unidirectionnels de verre ou de fibres aramides KEVLAR (marque déposée) alors que le revetement extérieur est constitué par des tissus de verre, de carbone ou de KEVLAR ou encore d'une combinaison de ceux-ci.

L'invention a également pour objet un procédé avantageux de fabrication d'une pale telle que présentée ci-dessus et ce procédé se caractérise en ce qu'il comprend les étapes consistant
- à former deux écheveaux de stratifils unidirectionnels de fibres minérales ou organiques à haute résistance mécanique et enrobés d'une résine organique non polymérisée,
- à disposer les deux écheveaux le long et de part et d'autre d'un noyau allongé démontable après polymérisa- tion, et d'un pain de mousse de forme sensiblement tronconique disposé dans le prolongement du noyau, contre lequel le pain de mousse est appliqué par sa grande base, et en faisant passer chacun des écheveaux autour de l'une de deux douilles d'attache disposées de part et d'autre de la petite base du pain de mousse,
- à entourer cet assemblage dans au moins une couche d'un tissu de fibres minérales ou organiques à haute résistance mécanique et préimprégné d'une résine organique non polymérisée,
- à polymériser le sous-ensemble obtenu dans un premier moule, de façon à obtenir un mandrin rigide prépolymerisé,
- à bobiner sur ce mandrin une première couche d'au moins un ruban de fibres minérales ou organiques à haute résistance mécanique et préimprégné d'une résine organique non polymérisée, en déposant des spires de ruban non jointives autour du noyau allongé et progressivement jointives autour du pain de mousse jusqu'à proximité des douilles d'attache, oû le bobinage est interrompu,
- à bobiner au moins une bande de mousse entre les spires non jointives de ruban,
- à bobiner sur cette première couche au moins une autre couche de rubans de fibres et de bandes de mousse, en croisant les rubans de fibres et bandes de mousse de chaque couche avec ceux de la couche immédiatement sous jacente, de manière à former un caisson creux constitué, d'une part, autour du noyau allongé, d'un treillis de ruban ayant une épaisseur souhaitée et dont les mailles délimitent des alvéoles obturés par des bouchons en mousse formés par les portions superposées des bandes de mousse des différentes couches, et, d'autre part autour du pain de mousse, d'un revêtement progressivement continu,
- à juxtaposer, derrière la partie du mandrin entouré du caisson et qui contient le noyau allongé, des caissons de bord de fuite indépendants et constitués chacun d'un bloc de remplissage en matériau alvéolaire léger et rigide, par exemple en nid d'abeille enveloppé dans au moins une couche de tissu de fibres minérales ou organiques préimprégné d'une résine organique non polymérisée,
- à entourer le mandrin, le caisson creux qui l'entoure et les caissons de bord de fuite d'un revêtement extérieur, constitué d'au moins une couche de fibres minérales ou organiques enrobées d'une résine organique non polymérisée, par bobinage de fibres et/ou par drapage d'au moins un pli de tissus de fibres préimprégné de résine, mais de préférence par drapage de deux plis de tissus croisés et inclinés à + 45"par rapport à l'axe longitudinal de la pale,
- à sortir le noyau démontable du mandrin prépoly mérise, et
- à polymériser l'ensemble ainsi obtenu dans un second moule.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description donnée ci-dessous, à titre non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels:
- la figure lest une vue en perspective avec une coupe transversale et des arrachements partiels d'une pale a vulnérabilité réduite,
- les figures 2 et 3 sont des vues en plan du longeron de la pale de la figure 1, respectivement dans sa partie courante et dans sa partie d'emplanture,
- les figures 4 et 5 sont des vues en coupe inclinée, limitées à la portion supérieure de la partie courante du longeron, respetivement selon IV-IV et V-V de la figure 2,
- les figures 6, 7 et 8 sont des vues en coupe transversale du longeron respectivement selon VI-VI, Vil-Vil et VIII-VIII de la figure 3,
lc
- la figure 9 est une vue schématique et éclatée représentant un sous-ensemble réalisé au cours du procédé de fabrication de la pale pour être utilisé dans la suite de ce procédé comme mandrin de bobinage,
- la figure 10 est une vue en coupe transversale selon X-X du sous ensemble de la figure 9, et
- la figure 11 est une vue schématique en perspective, en coupe de bobinage autour du mandrin.

La pale représentée sur la figure 1 comprend, dans sa partie avant, un longeron 1 qui s'étend sur 35 à 50 X de la corde de la pale, et qui est constitué en poutre caissonnée à double semelle, comportant deux semelles 2 et 3 espacées l'une de l'autre et logées à l'intérieur d'un caisson creux 4, de sorte que l'une, la semelle 2, soit placée à l'avant, et l'autre, la semelle 3, à l'arrière du caisson creux 4. Dans la partie courante 5 de la pale et du longeron, ce dernier présente un profil aérodynamique dans sa partie avant et une face arrière sensiblement plane, tandis que dans la partie d'emplanture 6 de la pale et du longeron, la section transversale de ce dernier évolue progressivement du profil de la partie courante à un profil sensiblement rectangulaire à sommets arrondis, comme représenté sur les figures 6 à 8. La structure et le procédé de fabrication du longeron 1 sont décrits ci-dessous de manière plus détaillée, après la description des autres composants de la pale.

La partie arrière de la pale est constituée par la juxtaposition côte-à-côte et derrière la partie courante du longeron 1 de caissons 7 de bord de fuite indépendants.

Chacun des caissons 7 est constitué d'un bloc de remplissage 8,en matériau alvéolaire léger et rigide par exemple en nid d'abeille stratifié,recouvert d'un tissu 9 de fibres de verre imprégné d'une résine époxyde polymérisée, et chaque caisson 7 a une face avant plane et une forme profilée aérodynamiquement vers l'arrière. Ces caissons 7 sont collés par leur face avant contre la face arrière du longeron 1, ce collage pouvant résulter de la polymérisation de la résine d'imprégnation des tissus de fibres 9 et de la résine d'imprégnation des stratifils bobinés utilisés pour réaliser le caisson 4, comme cela est décrit ci-dessous.

Le longeron 1, qui peut comprendre également un contrepoids, sous la forme d'une barre 10 s'étendant selon l'envergure de la pale et logée à l'avant du caisson 4, éventuellement dans la semelle 2, ainsi que les caissons 7 de bord de fuite sont recouverts par le revêtement extérieur 11 de la pale, constitué par la superposition de deux plis minces de tissu de fibre de verre, de carbone ou de Kevlar, imprégné de résine époxyde polymérisée, les deux plis étant croisés l'un par rapport à l'autre et orientés l'un à + 45" et l'autre à - 45" par rapport à la direction de l'axe longitudinal de la pale ou axe de pas de la pale, d'une manière bien connue en soi. Le bord de fuite de la pale, qui ne porte pas d'arrêtier, peut recevoir des petits volets de réglage dynamique 12. A son extrémité opposée à l'emplanture 6, 1n oale se termine par un saumon 13 rapporté, en forme de caisson métallique ou en matériau composite, et qui contient des masses d'équilibrage 14. Le bord d'attaque de la pale est protégé sur pratiquement toute la longueur de la partie courante 5 par une coiffe 15 en tôle d'acier inoxydable.

Enfin, l'extrémité libre de la partie d'emplanture 6, ou pied de pale, présente deux douilles 16 métalliques, d'axes parallèles entre eux et perpendiculaires à l'axe de pas de la pale, afin de permettre le rattachement de la pale à un moyeu de rotor, directement ou par l'intermédiaire d'un organe de liaison, tel qu'un manchon ou une double chape radiale.

La partie courante 5 et la partie d'emplanture 6 du longeron 1 ont été représentées respectivement sur les figures 2 et 3, tandis que les figures 4 et 5 représentent des coupes en biais de la partie supérieure seulement du caisson creux 4 du longeron 1, dans la partie courante 5 de ce dernier, et que les figures 6 à 8 représentent des coupes transversales du longeron 1, respectivement dans sa partie courante 5 mais à proximité de sa partie d'emplanture 6 pour la figure 6, au début de sa partie d'emplanture 6 pour la figure 7 et au niveau d'un col que présente sa partie d'emplanture 6 sur la figure 8.

Dans ce longeron 1, chacune des deux semelles 2 et 3 est constituée par un écheveau de stratifils unidirectionnels de verre ou de Kevlar enduits de résine époxyde et agglomérés par cette résine après sa polymérisation.

Ces écheveaux 2 et 3, tournés vers l'un l'autre par des faces en regard qui sont concaves et en forme de V (voir figures 6 à 8) s'étendent parallèlement l'un à l'autre dans la partie courante 5 du longeron 1. Comme représenté sur la figure 3, la partie d'emplanture 6 du longeron est constituée d'un pied de pale 17 proprement dit, qui comprend des douilles d'attache 16, et d'une zone de raccordement 18, reliant le pied 17 à la partie courante 5 et rattachée au pied 17 par un col 19. Dans la zone de raccordement
18, les deux semelles ou écheveaux 2 et 3 se rapprochent progressivement l'un de l'autre et de l'axe A du pas de la pale, et au niveau du col 19, chacun des écheveaux 2 et 3 s'effile en une boucle 2' ou 3' qui fait le tour de l'une des deux douilles 16 et d'un coin en mousse 20 appliqué contre la douille 16 correspondante, pour assurer une
continuité de remplissage. Dans le pied 17, les boucles 2' et 3' des écheveaux définissent ainsi une forme extérieure qui converge des douilles 16 vers le col 19. Dans la partie d'emplanture 6, l'espace délimité entre les écheveaux 2 et 3 est occupé par un pain de mousse 21, ayant sensiblement une forme tronconique dont la pointe vient se loger entre les boucles 2' et 3', et dont la grande base est tournée du côté de la partie courante 5, dans laquelle l'espace délimité à l'intérieur du caisson creux 4, entre les écheveaux 2 et 3, est vide. Le caisson creux 4 comporte une coque de fermeture, qui entoure les semelles 2 et 3 et qui est réalisée par bobinage de plusieurs couches superposées de rubans de stratifils constitués eux-mêmes de fibres de verre disposées parallèlement, l'épaisseur des rubans étant de l'ordre du millimètre. L'épaisseur finale de la coque de fermeture du caisson 4 est obtenue par un certain nombre de couches de rubans qui sont bobinées successivement de façon croisée et superposées de telle sorte que, sur la partie courante 5 du longeron 1, cette co
que présente l'aspect d'un treillis à mailles larges, en raison d'un bobinage non jointif des rubans des différentes couches autour de cette partie du longeron, tandis que sur la partie d'emplanture 6, et jusqu'à proximité des douilles 16, ce revêtement est continu et obtenu par un bobinage jointif des rubans des différentes couches, le passage des rubans de chaque couche d'un bobinage non jointif autour de la partie courante à un bobinage jointif autour de la partie d'emplanture, étant assuré dans une
zone de transition du bobinage, repérée en 22 sur la figure
3, dans laquelle les mailles du treillis sont de plus en
plus resserrées jusqu'à être totalement jointives. Les
mailles du treillis qui recouvre la partie courante du
longeron 1 délimitent des alvéoles qui sont chacun remplis
par un bouchon de mousse 23. Chaque bouchon de mousse 23 est formé par la superposition de portions de bandes de mousse ayant sensiblement la même épaisseur que les rubans
de fibres et qui sont chacune bobinées dans les intervalles
entre les spires non jointives des rubans dans chaque couche
de ces derniers. De ce fait, les bandes de mousse de deux
couches adjacentes sont, comme les rubans de fibres de
ces deux couches, bobinées de façon croisée dans la partie
courante du longeron. Ces bouchons de mousse 23 constituent des bouchons fusibles, de très faible résistance mécanique,
entre les éléments résistants du treillis qui sont formés
par les empilements de rubans.

L'exemple de réalisation représenté sur les figures
2, 4 et 5 est tel que l'épaisseur souhaitée de la coque
de fermeture du caisson 4 est obtenue par la superposition de plusieurs couches de ruban. La première couche est réalisée par le bobinage de deux rubans de fibres 24 identiques,
parallèles et espacés l'un de l'autre, avec un pas de bobi
nage P et un angle de bobinage + a par rapport à l'axe de pas A de la pale qui sont tels que les spires consécutives de ces rubans 24 ne sont pas jointives mais écartées les
unes des autres d'une distance constante, de l'extrémité des semelles 2 et 3 qui est opposée à l'emplanture jusqu'au début de la zone de transition du bobinage 22. Trois bandes de mousse 25 identiques, dont chacune a une épaisseur voisine de celle des rubans 24 et une largeur égale a la distance separant deux spires voisines des rubans 24, sont enroulées parallèlement entre les rubans 24, donc avec le même pas et le même angle de bobinage que ces derniers.

La seconde couche est réalisée par le bobinage de trois rubans de fibres 26 avec le même pas de bobinage mais avec un angle de bobinage opposé - a par rapport à l'axe A, et
qui est donc croisé avec les rubans 24 de la première couche, et trois bandes de mousse 27 sont bobinées entre les spires non jointives des rubans 26, avec le meme angle de bobinage - a que ce dernier. La troisième couche est réalisée par le bobinage de trois rubans de fibres 28, bobinés avec le pas P et l'angle + Q , comme les rubans 24 de la première couche, et directement superposés à ces rubans 24, ainsi que par le bobinage de trois bandes de mousse 29, entre les rubans 28 et au-dessus des bandes de mousse 25 de la première couche. La quatrième couche est réalisée comme la deuxième couche ainsi de suite jusqu'à obtention du nombre de couches désirées. Les figures 4 et 5 montrent en coupe la disposition des fibres résistantes et des bouchons fusibles de mousse dans les trois premières couches de la coque du caisson 4.

On constate sur la figure 5 que chaque bouchon de mousse 23 est ainsi formé par la superposition, dans les mailles délimitées entre les rubans 24, 26 et 28 des trois couches, de portion des bandes de mousse 25, 27 et 29 de ces trois couches.

Dans la zone de transition du bobinage 22, comme les alvéoles délimités entre les rubans tels que 24, 26 et 28 se resserrent progressivement vers la partie d'emplanture 6, il n'est pas possible de bobiner les bandes de mousse telles que 25, 27 et 29 qui sont remplacées dans cette zone par de la colle intumescente, prise en mousse pour remplir les volumes disponibles lors de la phase de polymérisation à chaud et sous pression de la résine, au cours de la fabrication de la pale.

Dans la partie d'emplanture 6, les rubans de fibres tels que 24, 26 et 28 sont bobinés en spires jointives et forment un revêtement de fermeture continu 30, sans bouchon de mousse. Cette partie continue 30 du revêtement de fermeture du caisson creux 4, qui entoure les deux semelles 2 et 3 dans leurs parties du pied 17 et de la zone de raccordement 18 convergeant l'une vers l'autre et vers le col 19, présente de ce fait une forme sensiblement biconique inversée. En conséquence, le revêtement de fermeture du caisson 4 ne peut effectuer aucun mouvement selon l'axe A, par rapport aux semelles 2 et 3, même sous l'effet de la force centrifuge qui le sollicite, car il vient en appui, par l'effet de sa forme, sur ces deux semelles 2 et 3. Ce montage auto-bloquant du caisson 4 sur les semelles 2 et 3 se surajoutent à la solidarisation de ces éléments qui résultent de la polymérisation de la résine d'imprégnation des rubans de fibres et des stratifils des écheveaux.

L'évolution de l'épaisseur du revêtement de fermeture du caisson 4 au niveau des rubans de fibres superposés tels que 24, 26, 28, et au niveau du revêtement continu 30 à ruban jointif, en fonction du périmètre moyen de la section transversale du caisson 4, est telle que la surface totale des portions de section correspondant aux rubans de fibres dans n'importe quelle section transversale du longeron 1, est sensiblement constante. Ceci est représenté schématiquement sur les figures 6 à 8. Sur la section de la figure 6, la surface totale S1 des portions d'épaisseur el de rubans 24, 26 et 28 superposés est égale à la suface S2 du revêtement continu 30, d'épaisseur e2 inférieure à e1, mais s'étendant sur tout le périmètre du longeron, sur la section de la figure 7, et elle est aussi égale à la surface S3 du revêtement continu 30 sur la section de la figure 8, car, à cet endroit, son épaisseur e3 est suffisamment supérieure à l'épaisseur e2 pour compenser le fait que le périmètre moyen du caisson 4 est ici plus petit.

La structure redondante du longeron 1 ainsi constitué lui donne une aptitude à résister, sans conséquences catastrophiques, aux effets des projectiles explosifs. En cas d'impact sur le longeron 1, le projectile explosif pénètre dans le longeron et explose à l'intérieur de ce dernier. Les portions du revêtement du longeron 1 qui sont constituées par les bouchons en mousse 23 et les portions du revêtement extérieur 11 en regard de ces derniers jouent le rôle de fusibles mécaniques et sont éjectées par la surpression interne qui se dév
de verre du caisson creux 4 est localement endommagé, il
conserve une cohésion et une robustesse suffisante pour
assurer la transmission des efforts qui le sollicitent
par les mailles voisines de celles qui sont endommagées,
la surcharge de ces mailles voisines restant acceptable.

Cette conception particulière de la pale bénéficie des
avantages de la constitution du longeron lui permettant d'assurer une tenue mécanique suffisante pour autoriser
la poursuite du vol. Le fait que le revêtement du caisson
4 ne présente pas de bouchon fusible dans la partie d'emplan
ture 6 ne représente pas un inconvénient notable, car cette partie est assez peu étendue en longueur (environ 5 % de
l'envergure de la pale), ce qui limite les risques d'impact d'obus explosifs, d'autant que cette partie de la pale
ne dépasse pratiquement pas du gabarit de l'hélicoptère vu de dessous, d'où la majeure partie des projectiles
tirés contre l'hélicoptère peut provenir.

Si l'impact de l'obus se produit dans la partie arrière de la pale, les dégâts sont limités à un ou deux caissons indépendants 7 de bord de fuite au maximum, du fait de la dispo
sition adoptée à ce niveau, et ces dégâts ne compromettent ni la tenue mécanique de l'ensemble de la pale ni son comportement aérodynamique et vibratoire. De plus, dans de telles circonstances, les caissons 7 juxtaposés ont pour avantage de limiter la déchirure du revêtement extérieur
11 de la pale.

Sur les figures 9 à 11, on a représenté des étapes caractéristiques d'un procédé de fabrication d'une telle pale.

Ce procédé consiste tout d'abord à former les deux écheveaux 2 et 3 de stratifils unidirectionnels de fibres préimprégnés d'une résine non polymérisée, puis à disposer les deux écheveaux 2 et 3 le long et de part et d'autre d'un noyau allongé 31, enduit d'un produit anti-adhérisant et démontable après polymérisation,et du pain de mousse tronconique 21 qui est disposé dans le prolongement du noyau 31 et en appui contre ce dernier par sa grande base, en prenant soin de faire passer les parties effilées des écheveaux 2 et 3 autour des coins de mousse 20 et des douilles d'attache 16, afin de former les boucles 2' et 3', comme représenté sur la figure 9.

On entoure ces organes ainsi assemblés dans deux plis de fermeture 32 en tissu de fibres de verre préimprégné d'une résine non polymérisée (voir figure 10), et le sous-ensemble ainsi obtenu est polymérisé à part, dans un moule à longeron, et constitue ensuite un élément suffisamment frigide pour pouvoir ultérieurement être utilisé comme mandrin sur lequel on bobine les rubans de fibres et les bandes de mousse.

Le bobinage des rubans de stratifils 24 et des bandes de mousse 25 autour du mandrin prépolymérisé et constitué par les deux écheveaux 2 et 3, le noyau démontable 31, le pain de mousse 21, les coins de mousse 20, les douilles 16 et les plis des tissus de fermeture 32, afin de former la première couche du revêtement de fermeture du caisson creux 4 dans la partie courante du longeron 1, est représenté sur la figure 11. Les rubans de fibres 24 sont bobinés à partir de l'extrémité du mandrin, du côté opposé au pain de mousse 21, avec l'angle de bobinage + a et le pas de bobinage P qui sont constants, ainsi que l'épaisseur des rubans 24, sur la partie du mandrin entourant le noyau 31, sauf à proximité du pain de mousse 21, dans une zone qui correspond à la zone de transition du bobinage 22, et dans laquelle l'épaisseur des rubans 24 diminue et leur largeur augmente, de sorte que leur section reste constante.

Puis, le bobinage des rubans 24 est jointif autour du pain de mousse 21, et il est interrompu à proximité des douilles 16. Les bandes de mousse 25 sont bobinées ensuite entre les spires non jointives des rubans 24, autour du noyau allongé 31 qui s'étend sur une longueur correspondant à celle de la partie courante du longeron 1. Dans la zone qui correspond à la zone de transition du bobinage 22, les bandes de mousse 25 sont remplacées par de la colle intumescente, qui gonfle et se prend en mousse à la chaleur.

Ces opérations étant terminées, on obtient un état de surface sans creux ni bosses, et on recommence ensuite ces opérations pour bobiner la seconde couche, avec un angle de bobinage opposé, de sorte que les rubans de fibres et les bandes de mousse des deux couches soient croisés.

On dépose ainsi le nombre approprié de couches superposées sur le mandrin et croisées chacune par rapport à la couche immédiatement sous-jacente, pour obtenir l'épaisseur nécessaire du revêtement du caisson 4, et les bouchons fusibles 23 se constituent automatiquement au cours du bobinage des différentes couches.

I1 reste ensuite à juxtaposer, derrière la partie courante du longeron bobiné, des caissons de bord de fuite 7, dont les revêtements externes sont en tissu de fibres préimprégné d'une résine non encore polymérisée , pui8 à disposer, autour du longeron et des caissons 7, les deux plis de tissus de fibres préimprégnés d'une résine non polymérisée, et destinés à constituer le revêtement extérieur 11 de la pale, et enfin à polymériser le tout dans un moule à pale, sous pression et en température. On retire ensuite le noyau allongé 31.

Les volets de réglage dynamique 12, le saumon 13 avec les masses d'équilibrage 14, et l'arêtier de bord d'attaque 15 peuvent ensuite être montés sur la pale.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Pale à vulnérabilité réduite pour rotor de gira

vion, dont la partie avant comprend un longeron (1) constitué

de stratifils minéraux ou organiques unidirectionnels à

haute résistance mécanique, agglomérés dans une résine

organique polymérisée, et logés dans un caisson creux (4)

en matériau composite comportant des fibres minérales ou

organiques à haute résistance mécanique, agglomérées dans

une résine organique polymérisée, et dont la partie arrière comprend au moins un bloc de remplissage (8) en matériau alvéolaire rigide et léger solidaire de l'arrière du longeron (1) la pale comprenant

également un revêtement extérieur (11) constitué d'au moins

une couche de fibres minérales ou organiques à haute résis

tance mécanique enrobées d'une résine organique polymérisée,

caractérisée en ce que le longeron (1) présente une structure

en poutre caissonnée creuse à double semelle, dans laquelle

les stratifils sont organisés en deux écheveaux (2,3) dont

l'un forme une semelle (2) placée à 1 avant dans le caisson

creux (4) et dont l'autre forme une semelle (3) placée

à l'carrière dans le caisson creux (4), qui, dans la partie

courante (5) du longeron (1), présente une coque de

fermeture entourant les deux semelles (2,3) et formant

un treillis à mailles larges constitué des fibres à haute

résistance et agglomérées dans la résine correspondante, et dont les mailles

délimitent des alvéoles (23) remplis de mousse qui constituent des zones de

faible résistance à la pression, en faisant office de bouchons-fusibles.

2. Pale selon la revendication 1, caractérisée en

ce que la partie arrière de la pale comprend des caissons

de bord de fuite (7) indépendants et juxtaposés, dont chacun

est constitué d'au moins une couche de tissu (9) de fibres

minérales ou organiques enrobées d'une résine organique,et qui enveloppe un bloc de remplissage en matériau alvéolaire rigide et léger

(8), chaque caisson de bord de fuite (7) adherant par sa

face avant à la face arrière du longeron (1) de pale.

3. Pale selon l'une des revendications 1 et 2,

caractérisée en ce que le treillis à mailles larges du

caisson (4) est constitué par au moins deux couches super posées de rubans de fibres enrobées de résine et bobinés autour des deux semelles (2,3) de manière non jointive, et tels que les rubans de chaque couche sont croisés avec les rubans de la ou des couches succes sives

4. Pale selon la revendication 3, caractérisée en ce que les bouchons fusibles en mousse (23) sont constitués par la superposition de portions de bandes de mousse bobinées dans chaque couche du treillis entre les spires successives et non jointives des rubans de fibres de cette couche.

5. Pale selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le longeron (1) présente une partie d'emplanture (6) comprenant un pied de pale (17), à son extrémité libre, et une zone de raccordement (18) reliant le pied de pale (17) à la partie courante (5) du longeron (1), le pied de pale (17) comportant deux douilles d'attache (16), autour de chacune desquelles l'une des deux semelles (2,3) du longeron (1) forme une boucle (2',3'), et se raccordant par un col (19), au niveau duquel les deux semelles (2,3) du longeron s'affinent vers les douilles d'attache (16), à la zone de raccordement (18) qui diverge du col (19) jusqu'à la partie courante (5) du longeron, et dans laquelle les deux semelles (2,3) s'écartent l'une de l'autre, de part et d'autre de l'axe longitudinal (A) de la pale.

6. Pale selon la revendication 5, caractérisée en ce que, dans le caisson (4) du longeron (1), l'espace entre les deux semelles (2,3) est vide dans la partie courante (5) du longeron et occupé par un pain de mousse (21) dans la partie d'emplanture (6).

7. Pale selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisée en ce que, dans la zone de raccordement (18) et sur le pied de pale (17) jusqu'à proximité des douilles d'attache (16), le caisson (4) du longeron présente un revêtement de fermeture sans bouchon fusible et constitué par un bobinage jointif (30) de fibres enrobées de résine organique, qui sont de la même nature que les fibres et la résine du treillis entourant la partie courante (5) du longeron.

8. Pale selon la revendication 7, telle que rattachée à l'une des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que les rubans de fibres enrobées de résine de chaque couche du treillis du caisson (4) ont une épaisseur et sont bobinés avec un angle et un pas de bobinage non jointifs qui sont constants sur la partie courante (5) du longeron, sauf sur une zone de transition du bobinage (22) qui se termine à la partie d'emplanture (18), et sur laquelle l'épaisseur des rubans diminue et leur largeur augmente progressivement, jusqu'3 ce que le bobinage soit jointif (30) sur la partie d'emplanture (6), sur laquelle l'épaisseur du bobinage augmente progressivement jusqu'au col (19) du longeron, alors que le périmètre moyen d'une section transversale du longeron (1) diminue, et de sorte que la surface correspondant au bobinage sur toute section transversale du longeron (1) soit constante.

9.- Pale selon la revendication 8, telle que rattachée à la revendication 4, caractérisée en ce que les bandes de mousse bobinées dans chaque couche du treillis entre les spires des rubans de fibres ont la même épaisseur que ces rubans et sont remplacées, dans la zone de transition du bobinage (22) par de la colle intumescente prise en mousse après polymérisation.

10. Pale selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisée en ce que les stratifils des semelles (2, 3)du longeron (1) et les rubans de fibres de la coque du caisson (4) sont des stratifils unidirectionnels de verre ou de KEVLAR et que les fibres des revetements du caisson (4) sont des tissus de verre, de carbone ou de KEVLAR ou une combinaison de ceux-ci.

11. Procédé de fabrication d'une pale selon l'une des revendications 1 à 10 précédentes, caracterisé en ce qu'il comprend les étapes consistant

- à former deux écheveaux (2,3) de stratifils unidirectionnels de fibres minérales ou organiques à haute résistance mécanique et enrobés d'une résine organique non polymérisée,

- à disposer les deux écheveaux (2,3) le long et de part et d'autre d'un noyau allongé (31), démontable aprés polymérisation, et d'un pain de mousse (21) de forme sensiblement tronconique disposé dans le prolongement du noyau (31) contre lequel le pain de mousse est appliqué par sa grande base, et en faisant passer chacun des écheveaux (2,3) autour de l'une de deux douilles d'attache (16) disposées de part et d'autre de la petite base du pain de mousse (21),

- à entourer cet assemblage dans au moins une couche (32) d'un tissu de fibres minérales ou organiques à haute résistance mécanique et préimprégné d'une résine organique non polymérisée,

- à polymériser le sous-ensemble ainsi obtenu dans un premier moule, de façon à obtenir un mandrin rigide prépolymérisé,

- à bobiner sur ce mandrin une première couche d'au moins un ruban (24) de fibres minérales ou organiques à haute résistance mécanique et préimprégné d'une résine organique non polymérisée, en déposant des spires de ruban non jointives autour de la partie du mandrin contenant le noyau allongé (31) et jointives autour de la partie du mandrin correspondant au pain de mousse (21), jusqu'å proximité des douilles d'attache (16), ou le bobinage est interrompu,

- à bobiner au moins une bande de mousse (25) entre les spires non jointives du ou des rubans (24),

- à bobiner sur cette première couche au moins une autre couche de rubans (26) de fibres et de bandes de mousse (27), en croisant les rubans de fibres (24,26) et bandes de mousse (25,27) de chaque couche avec ceux de la couche immédiatement sous-jacente, de manière à former une

coque constitué e d'une part, autour du noyau allongé (31), d'un treillis de rubans (24,26,28) ayant une épaisseur souhaitée et dont les mailles délimitent des alvéoles obturés

par des bouchons en mousse (23) formés par les portions

superposées des bandes de mousse (25,27 ) des différentes

couches, et, d'autre part, autour du pain de mousse (21)

d'un revêtement continu (30),

- à juxtaposer derrière la partie du mandrin qui

contient le noyau allongé (31), des caissons de bord de

fuite (7) indépendants et constitués chacun d'un bloc de

remplissage en matériau alvéolaire léger et rigide (8) enveloppé dans au moins une couche (9) de tissu de fibres minérales ou organiques

préimprégné d'une résine organique non polymérisée,

- à entourer le mandrin, le caisson creux (4) qui

l'entoure et les caissons (7) de bord de fuite d'un revête

ment extérieur (11) constitué d'au moins une couche de

fibres minérales ou organiques enrobées d'une résine organi

que non polymérisée, par bobinage de fibres ou par drapage

d'au moins un pli de tissu de fibres préimprégné de résine

non polymérisée, mais de préférence de deux plis de tissu

croisés et inclinés à + 45" par rapport à l'axe longitudinal

(A) de la pale,

- à sortir le noyau démontable (31) du mandrin prépo

lymérisé, et

- à polymériser l'ensemble ainsi obtenu dans un

second moule.