FR2855811A1 - Pale de rotor a pas variable, pour rotors carenes, notamment d'helicopteres - Google Patents

Abstract

La pale comprend une partie courante (1) à profil aérodynamique entourant un longeron (7) et s'étendant du bout de pale (4) jusqu'à un pied de pale (3) muni d'un manchon de pas (21), traversé par un bras torsible (6) en saillie hors du pied de pale (3), et constitué par une première partie d'un faisceau (5) de lames métalliques superposées et allongées, la partie courante (1) comprenant un bloc (13) à base de matière synthétique qui est surmoulé en forme d'une seule pièce autour du longeron (7), comprenant une deuxième partie du faisceau (5) qui s'étend dans le prolongement de la première partie formant le bras torsible (6), et coopérant avec des organes d'ancrage (14, 17) du bloc (13) à base de matière synthétique autour du longeron (7).Application à l'équipement des rotors carénés multipales à pas variable d'hélicoptères.

Description

PALE DE ROTOR A PAS VARIABLE, POUR ROTORS CARENES, NOTAMMENT

D'HELICOPTERES

L'invention concerne une pale de rotor à pas variable, destinée plus 5 particulièrement, bien que non exclusivement, à l'équipement d'un rotor caréné multipales à pas variable de giravion, notamment d'hélicoptère, du type dénommé " fénestron " (marque déposée), dans lequel le rotor multipales est monté dans une ouverture ménagée dans une carène profilée à la partie arrière de la poutre de queue de l'hélicoptère, et dont sont équipés un grand o10 nombre de modèles d'hélicoptères dans la gamme des hélicoptères de faibles et moyens tonnages produits et commercialisés par la Demanderesse.

Plus précisément, I'invention concerne une pale individuellement démontable et interchangeable, pour un rotor caréné multipales du type précité, la pale comprenant une partie courante empennée, à profil 15 aérodynamique, réalisée à base d'une matière synthétique, entourant un longeron s'étendant sensiblement selon un axe longitudinal de changement de pas de la pale, ladite partie courante s'étendant, selon l'envergure de la pale, entre un bout de pale et un pied de pale, au moins en partie tubulaire, muni d'un manchon de pas, solidaire de la pale en rotation autour dudit axe de pas, 20 et présentant deux portées de rotation en pas, décalées selon l'axe de pas, et un levier de commande de pas, en saillie vers l'extérieur dudit manchon, ledit pied de pale étant traversé, sensiblement selon l'axe de pas, par un bras torsible autour dudit axe de pas, et en saillie hors du pied de pale du côté opposé au bout de pale, et dont une extrémité est solidaire dudit pied de pale 25 en rotation autour dudit axe de pas, et l'extrémité libre opposée est destinée à être fixée sur un moyeu du rotor.

De manière connue, le moyeu d'un rotor du type précité présente, pour chaque pale, deux paliers de rotation coaxiaux, radialement décalés par rapport à l'axe de rotation du moyeu, et dans chacun desquels la pale est 30 montée pivotante en pas par l'une respectivement des deux portées de rotation de son manchon de pas, dont le levier de commande de pas a son extrémité libre articulée, en général par un embout à rotule, sur l'un des bras d'un plateau dit " araignée " d'un dispositif de commande collective du pas des pales du rotor caréné multipales, selon une structure bien connue de l'homme du métier.

Les premiers rotors carénés multipales à pas variable dénommés 5 " fénestron" équipant les hélicoptères " Gazelle " et " Dauphin " de la Demanderesse comportaient des pales en alliage léger matricé attachées par des vis, chacune sur l'une respectivement des branches torsibles, autour de l'axe de pas de la pale correspondante, d'un unique faisceau en étoile, constitué par l'empilement d'un certain nombre de tôles métalliques 1o découpées en étoiles comportant autant de branches que le rotor comporte de pales, les branches s'étendant radialement en saillie à l'extérieur d'un anneau central, fixé sur le moyeu, de sorte que la superposition des branches correspondantes des tôles découpées en étoiles réalise autant de bras torsibles que le rotor comporte de pales, pour permettre la commande collective du pas desdites pales du rotor.

La recherche de coûts de fabrication plus faibles et d'une maintenance plus simple de tels rotors a conduit à développer d'autres réalisations, notamment en utilisant des faisceaux de stratifils en Keviar (marque déposée) bobinés pour réaliser des bras torsibles, individuels ou en étoiles (par 20 croisement des stratifils pour un nombre pair de pales du rotor), et en surmoulant la partie courante des pales en un matériau composite à matrice synthétique sur une partie du faisceau en Kevlar propre à chaque pale et qui en constitue le longeron.

Dans une telle réalisation, mise en oeuvre par la Demanderesse en 25 série sur certains hélicoptères, la liaison de la partie courante de chaque pale au faisceau en Kevlar correspondant est résistante et fiable, sous réserve que des précautions importantes soient prises. Par contre, I'utilisation du Kevlar et la protection à l'érosion du matériau composite rendent une telle réalisation coûteuse.

Il a également été proposé de réaliser la partie courante de la pale par moulage par injection d'un matériau composite à matrice synthétique en thermoplastique (polyamide) armée de fibres de renfort en verre autour de la partie, formant le longeron de la pale, d'un faisceau en Kevlar constituant également le bras torsible correspondant. Mais cette réalisation, visant une forte réduction de coût, a été abandonnée après des essais montrant l'impossibilité d'ancrer solidement la partie courante de la pale sur la partie formant longeron de son faisceau torsible.

Le développement récent d'hélicoptères légers équipés d'un rotor caréné multipales de ce type s'est accompagné d'un retour à l'utilisation de pales métalliques matricées, chacune boulonnée sur un bras torsible individuel, avec quelques évolutions par rapport aux pales en alliage léger io matricé des premiers rotors carénés de ce type.

Pour réduire la raideur de torsion, les bras torsibles sont constitués d'un faisceau de lames allongées et empilées, découpées dans une tôle d'acier inoxydable d'épaisseur réduite par rapport à celle des premiers faisceaux torsibles. Enfin, pour l'équipement d'hélicoptères très légers, comme I l'utilisation de faisceaux torsibles individuels, moins coûteux à réaliser, conduisait à une longueur torsible trop faible, compte tenu du faible diamètre du rotor multipales correspondant, il a été nécessaire de revenir à une solution utilisant un faisceau en étoile à branches torsibles, en nombre égal au nombre des pales du rotor.

Ces réalisations, performantes et fiables, présentent l'inconvénient d'être lourdes et coûteuses.

Par ailleurs, sur le démonstrateur de l'hélicoptère très léger " Cabri " de la société française Hélicoptères Guimbal, il a été proposé un rotor caréné multipales à pas variable avec des pales en composite, moulées sur une partie 25 radiale externe (par rapport à l'axe de rotation du rotor) des branches torsibles d'une étoile en Kevlar (marque déposée) fixée par sa partie centrale sur le moyeu du rotor. Ce dernier a démontré des performances remarquables, une grande légèreté et une bonne marge de résistance en survitesse, mais une telle réalisation n'est cependant pas acceptable en série, car l'échange d'une 30 pale seule n'est pas possible, la protection à l'érosion est très difficile à réaliser, et le coût de production en série est trop élevé.

Le but de la présente invention est de proposer une pale de structure simple et économique, permettant de réduire le coût et la masse d'un rotor caréné multipales à pas variable équipé de telles pales, sans en réduire les performances.

En particulier, l'invention a pour but de proposer des pales plus légères, moins coûteuses à réaliser et plus fiables que celles de l'état de la technique, et qui peuvent, de plus, être montées en rattrapage (rétrofit) sur des moyeux existants de rotors carénés multipales à pas variable des types précités, afin de remplacer les pales dont ces rotors sont actuellement équipés. En 10 particulier, la pale selon la présente invention doit être individuellement interchangeable.

A cet effet, I'invention propose une pale de rotor du type présenté cidessus, et qui se caractérise en ce que le bras torsible est constitué par une première partie d'un faisceau de lames métalliques superposées et allongées 15 selon l'axe de pas, et ladite partie courante comprend un bloc à base de ladite matière synthétique qui est surmoulé en forme d'une seule pièce autour dudit longeron, comprenant une deuxième partie dudit faisceau de lames métalliques, qui s'étend dans le prolongement de ladite première partie formant le bras torsible, et qui coopère avec des organes d'ancrage dudit bloc 20 à base de matière synthétique autour de ladite deuxième partie du faisceau de lames.

Afin que l'accrochage du bloc à base de matière synthétique qui est surmoulé en forme d'une seule pièce et par injection autour du longeron soit suffisamment redondant, pour que ce bloc injecté ne soit pas critique, il est 25 particulièrement avantageux que les organes d'ancrage comprennent au moins un organe de serrage desdites lames du faisceau les unes contre les autres, ledit organe de serrage étant noyé dans ledit bloc à base de matière synthétique, sensiblement dans la zone dudit pied de pale.

Avantageusement, selon une structure simple mais efficace, ledit 30 organe de serrage est un boulon de serrage des lames dudit faisceau, ledit boulon comprenant une vis à tête et à tige filetée qui traverse les lames du faisceau selon l'épaisseur de ce dernier, et qui est vissée dans un écrou, de sorte à enserrer lesdites lames entre l'écrou et la tête de la vis, de préférence avec interposition d'une rondelle entre la tête de vis et le faisceau et/ou d'une rondelle entre l'écrou et le faisceau de lames.

Selon la disposition qui s'est avérée la plus intéressante, notamment s parce qu'elle supprime tous les risques de rotation et de foisonnement des lames entre elles, à l'encastrement dans le pied de pale, qu'elle facilite la fabrication, en tenant le faisceau de lames bien serré et aligné au moulage, et qu'elle réduit le risque de retassure, dans la partie la plus massive du bloc à base de matière synthétique, les organes d'ancrage comprennent deux io boulons de serrage disposés tête-bêche et de part et d'autre dudit axe de pas, et dont les vis ont leurs axes sensiblement parallèles et centrés dans un même plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de pas, sensiblement dans le pied de pale.

En outre, les organes de serrage comprennent avantageusement des 15 dents en saillie sur les lames dans la deuxième partie du faisceau, formant ledit longeron.

Pour éviter des défauts de remplissage lors du moulage, les dents sont avantageusement réparties le long du longeron, selon son envergure, et ménagées dans au moins un côté des lames de la deuxième partie du 20 faisceau, et en saillie vers le bord d'attaque et/ou le bord de fuite de la pale.

On constate que la coopération des boulons de serrage noyés dans le pied de pale avec les dents ménagées dans la deuxième partie du faisceau a pour effet que les deux boulons corrigent une répartition des efforts entre les dents qui peut être inhomogène.

Avantageusement en outre, afin d'optimiser le coût de la lame en fonction des efforts subis par ses composants, la première partie du faisceau de lames formant ledit bras torsible peut comprendre un nombre de lames supérieur au nombre des lames de la deuxième partie du faisceau que comprend ledit longeron.

En particulier, à au moins une extrémité du faisceau, dans la direction d'empilement des lames, au moins une lame est tronquée sensiblement dans la zone du pied de pale.

Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, au moins une lame à chaque extrémité du faisceau, dans la direction de l'empilement des lames, est tronquée à proximité d'une portion dudit faisceau qui est noyée sensiblement dans ledit pied de pale, entre lesdites première et deuxième 5 parties dudit faisceau, et dans laquelle les lames sont serrées les unes contre les autres par au moins un organe de serrage.

Le dimensionnement des lames autour des organes de serrage, et en particulier autour des deux boulons de serrage précités, conduit à ce que, avantageusement, dans ladite portion du faisceau s'étendant entre les io première et deuxième parties du faisceau, les lames sont élargies et se raccordent à l'une au moins desdites première et deuxième parties du faisceau, du côté respectivement du bras torsible et du longeron, par des bords arrondis de formes différentes du côté du bord de fuite et du bord d'attaque de la pale, pour permettre un détrompage lors de la reconstitution du 15 faisceau après une éventuelle intervention sur une ou plusieurs lames isolées.

Afin d'améliorer l'accrochage du bloc à base de matière synthétique sur le longeron de la pale, ce bloc surmoulé en forme d'une seule pièce est avantageusement réalisé par injectionen un matériau composite à matrice constituée de ladite matière synthétique armée de fibres de renfort, en 20 particulier de fibres courtes de carbone.

Selon l'invention, la matrice synthétique est avantageusement une matière thermoplastique, et de préférence un superpolyamide aromatique, chargé à environ 40 % en poids de fibres de carbone.

En outre, le manchon de pas, usiné en un alliage léger, présente 25 avantageusement une portée interne tronconique divergent vers le bout de pale, et par laquelle le manchon est collé contre une face externe tronconique d'une partie tubulaire d'une extrémité dudit bloc surmoulé en forme de la pale, au niveau du pied de pale. Sur un tel manchon de pale, rapporté par collage conique sur le bloc de matière composite de la partie courante de la pale, 30 après son moulage, I'une au moins des deux portées de pas du manchon de pas, et de préférence chacune d'elles, est durcie par un dépôt de plasma alumine-titane.

Enfin, concernant la liaison du bras torsible de chaque pale au moyeu du rotor considéré, ce bras torsible présente avantageusement, à son extrémité libre, un ceil d'attache, qui traverse le faisceau de lames selon son épaisseur et est destiné au passage d'un boulon de solidarisation du bras torsible au moyeu du rotor.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description donnée ci-dessous, à titre non limitatif, d'un exemple de réalisation décrit en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue en plan d'une pale selon l'invention, pour io l'équipement d'un rotor caréné multipales à pas variable d'hélicoptère, la figure 2 est une vue en perspective du faisceau de lames métalliques équipant la pale de la figure 1, dont le faisceau constitue notamment le bras torsible et le longeron, et - la figure 3 est une vue en coupe transversale selon 111-111 de la figure 1, 15 représentant notamment le profil aérodynamique de la pale, tel que défini par le bloc de matériau composite de sa partie courante autour du longeron.

La pale de rotor à pas variable de la figure 1 comprend essentiellement une partie courante empennée 1, qui présente un profil aérodynamique ayant, au niveau du plan de coupe 111-111 de la figure 1, le profil 2 de la section de pale 20 de la figure 3, et qui s'étend, selon l'envergure de la pale, entre un pied de pale 3 et un bout de pale 4, et un faisceau 5 de lames métalliques allongées 5a (représentées uniquement sur la partie de gauche de la figure 2, par commodité), sensiblement de mêmes formes et mêmes dimensions, qui sont superposées selon un empilement jointif, comme représenté sur la figure 2, le 25 faisceau 5 s'étendant selon l'axe longitudinal de changement de pas X-X de la pale.

Le faisceau 5 de la figure 2 est constitué d'un empilement de lames 5a en tôle d'acier inoxydable d'une même épaisseur, par exemple de 0,2 mm d'épaisseur chacune, et dont le nombre varie selon la taille de la pale, et donc 30 le diamètre du rotor, entre de l'ordre de 8 et de l'ordre de 20 lames. A titre d'exemple, pour équiper le rotor caréné anti-couple d'un hélicoptère très léger, le faisceau 5 peut comporter dix lames 5a.

Le faisceau 5 comprend essentiellement deux parties, de longueurs inégales, dans le prolongement l'une de l'autre selon l'axe de pas X-X de la pale, et séparées l'une de l'autre par une portion du faisceau 5 dans laquelle les lames 5a sont élargies (perpendiculairement à l'axe de pas XX et dans le 5 plan des lames). Le faisceau 5 présente ainsi une première partie, de plus faible longueur axiale, sensiblement rectiligne (sur la gauche des figures 1 et 2), qui constitue un bras 6 torsible autour de l'axe de pas X-X, et qui fait saillie hors de la partie courante I de la pale, en traversant axialement le pied de pale 3, en partie tubulaire, et le faisceau 5 présente une seconde partie 10 dentelée, de plus grande longueur axiale, qui est noyée dans la partie courante 1 et constitue le longeron 7 de la pale, s'étendant dans la partie courante 1 selon l'axe de pas X-X. Le long du faisceau 5, le bras torsible 6 et le longeron 7 sont séparés l'un de l'autre par la portion 8 de faisceau dans laquelle les lames 5a sont élargies, et qui est directement adjacente à l'extrémité axiale 9 (selon l'axe X-X) du bras torsible 6 qui est encastrée, comme la portion de faisceau 8, dans la zone du pied de pale 3, au fond de l'évidement 10 de sa partie tubulaire 11.

A l'autre extrémité axiale du bras torsible 6, qui est une extrémité libre hors de la partie courante 1 et du pied 3 de la pale, le bras torsible 6 présente 20 un oeil d'attache 12, de forme générale cylindrique, délimité par le prolongement des perçages circulaires sensiblement coaxiaux et de même diamètre ménagés dans des extrémités libres arrondies et superposées des lames 5a du faisceau 5, de sorte que l'oeil 12 traverse le faisceau 5 de lames selon son épaisseur et est destiné au passage d'un boulon de fixation de cette 25 extrémité du bras torsible 6 sur le moyeu du rotor correspondant, tandis que par son autre extrémité 9, encastrée dans le pied de pale 3, ainsi que par la portion élargie 8 du faisceau 5, le faisceau torsible 6 est rendu solidaire en rotation du pied de pale 3 avec la partie courante 1 autour de l'axe de pas X-X de la pale.

La partie courante 1 ainsi que la partie tubulaire 11 qui la prolonge au niveau du pied de pale 3 sont constituées d'un unique bloc 13 de matériau composite surmoulé en forme et d'une seule pièce par injection autour du longeron 7, ainsi que de la portion élargie 8 et de l'extrémité adjacente 9 du bras torsible 6. Le matériau composite ainsi surmoulé par injection en un bloc 13 d'une seule pièce est un matériau composite à matrice en matière synthétique thermoplastique qui est armée de fibres de renfort, qui sont des fibres courtes de carbone.

Avantageusement, la matrice thermoplastique est un superpolyamide aromatique, qui est chargé à environ 40 % en poids en fibres de carbone.

Un tel matériau composite présente un module d'Young de 31.000 MPa, une résistance à rupture à 23 C de 260 MPa, une température maximum io d'environ 80 C et une absorption d'eau d'environ 1,3 %, et il est d'un prix d'environ 20 % du prix d'un composite à matrice P.E.E.K. (polyétheréthercétone) armée de fibres courtes de carbone, ce qui le rend intéressant pour cette application.

Pour assurer un accrochage très résistant du bloc 13 en thermoplastique armé sur les parties présentées ci-dessus du faisceau 5 de lames 5a autour desquelles ce bloc 13 a été injecté, et en particulier pour assurer un bon accrochage entre le bloc 13 et le longeron 7, ce dernier présente des organes d'ancrage, qui sont des dents 14, en saillie sur les lames 5a constitutives du longeron 7. Ces dents 14 sont par exemple usinées 20 dans les deux côtés des lames du longeron 7 de sorte à faire saillie, dans le plan des lames, d'un côté vers le bord d'attaque 15, et de l'autre côté vers le bord de fuite 16 de la pale. Les dents 14 sont réparties le long du longeron 7 selon son envergure, soit en paire de dents 14 opposées en certains points le long du longeron 7 (comme représenté sur la figure 1), soit en alternance ou 25 en décalage selon l'envergure.

La forme des dents 14 représentée sur la figure 1, qui est sensiblement trapézoïdale à petite base vers l'extérieur et avec des dents 14 en paires de dents opposées, est une configuration géométrique relativement simple, qui permet d'éviter les défauts de remplissage du moule lors de l'injection du bloc 30 de composite 13, tout en procurant un bon accrochage.

Toutefois, pour corriger la mauvaise répartition des efforts entre les dents 14, les lames 5a du faisceau 5 sont serrées les unes contre les autres dans la portion 8 du faisceau dans laquelle les lames sont élargies, et qui est noyée sensiblement dans la zone du pied de pale 3, à l'aide de deux boulons de serrage 17, comprenant chacun une vis 18 à tête et un écrou 19, et qui sont montés tête-bêche (voir figure 2) de part et d'autre de l'axe de pas X-X 5 (voir figure 1) de sorte que les axes des tiges filetées des vis 18, tiges filetées qui traversent l'empilement des lames 5a dans la direction de l'épaisseur du faisceau 5, sont parallèles entre eux et perpendiculaires à l'axe de pas X-X, dans un plan perpendiculaire à cet axe X-X sensiblement au niveau du pied de pale 3. Chaque boulon 17 comprend également, de préférence, deux rondelles io (non visibles sur la figure 2), dont l'une est interposée entre l'écrou 19 et les lames du faisceau 5, et l'autre entre la tête de la vis 18 et les lames du faisceau 5, ces lames 5a étant serrées les unes contre les autres par le vissage et le serrage des écrous 19 sur les tiges des vis 18.

Ces deux boulons 17, noyés dans le bloc 13 de composite 15 sensiblement au niveau du pied de pale 3, constituent également des organes d'ancrage qui, simultanément, suppriment tout risque de rotation et de foisonnement des lames 5a entre elles, à l'encastrement dans le pied de pale 3, et facilitent la fabrication de la pale, en tenant les lames du faisceau 5 bien serrées et alignées, au moulage.

Ces boulons 17 sont des organes d'ancrage qui non seulement corrigent la mauvaise répartition des efforts entre les dents 14, mais également réduisent le risque de retassure dans la partie la plus massive du composite du bloc 13, de sorte à obtenir, par la coopération de ces deux boulons 17 avec les dents 14, un accrochage suffisamment redondant entre le 25 bloc 13 et le faisceau 5 de lames 5a pour que le bloc 13 en composite injecté ne soit pas critique.

Pour optimiser le coût du faisceau 5 de lames 5a en fonction des efforts, la première partie du faisceau 6 qui forme le bras torsible 5 peut comprendre un nombre de lames 5a supérieur au nombre des lames de la 30 deuxième partie du faisceau 5 qui constitue le longeron 7.

D'une manière simple, ce résultat est obtenu en tronquant transversalement au moins une lame 5a, et de préférence deux lames adjacentes, sur chacune des deux faces d'extrémité de l'empilement des lames 5a, c'est-à-dire dans le sens de l'épaisseur du faisceau 5, et la ligne de troncature 20 de ces deux lames est représentée sur les figures 1 et 2, et s'étend transversalement, sensiblement dans la zone du pied de pale 3, entre 5 I'extrémité du longeron 7 et la portion adjacente 8 du faisceau, o les lames sont élargies et serrées les unes contre les autres par les deux boulons de serrage 17, ou tout autre organe de serrage équivalent des lames du faisceau 5.

On profite également de la portion 8 du faisceau o les lames sont 10 élargies pour réaliser un détrompage lors de la reconstitution du faisceau 5 après une éventuelle intervention sur une ou plusieurs lames 5a isolées, en faisant en sorte que cette portion élargie 8 du faisceau 5 se raccorde aux parties adjacentes, du côté du bras torsible 6 ou, comme représenté sur la figure 1, du côté du longeron 7, par des bords arrondis 5b et 5c des lames 5a 15 de formes différentes et à pente plus prononcée du côté 5c du bord d'attaque que du côté 5b du bord de fuite 16 de la pale, de sorte que le faisceau 5 n'est pas exactement symétrique par rapport à son axe médian, qui est l'axe de pas X-X.

De manière connue, la structure de la pale est complétée, au niveau de 20 son pied 3, par un manchon de pas 21, réalisé en alliage léger usiné, et présentant deux portées de rotation en pas, sur sa face latérale extérieure, qui sont décalées selon l'axe de pas X-X, et dont l'une est une portée cylindrique 22, du côté de l'oeil d'attache 12, et l'autre est une portée tronconique 23, divergent vers le bout de pale 4, et dont le diamètre est toujours supérieur à 25 celui de la portée cylindrique 22. A l'extrémité de cette dernière qui est tournée vers l'oeil d'attache 12, le manchon de pas 21 présente également un levier de commande de pas 24, qui est en saillie vers l'extérieur du manchon 21 et légèrement incliné vers l'oeil d'attache 12.

Après le moulage par injection du bloc de composite 13, le manchon de 30 pas 21 est rapporté par collage d'une portée radiale interne tronconique 25, à l'intérieur de la portée de rotation tronconique 23, contre une face tronconique radiale externe 26 de la partie tubulaire 11 du pied de pale 3, un rivet, schématiquement représenté en 27 sur la figure 1, fixant de plus par sécurité le manchon de pas 21 sur la partie tubulaire 11 de l'extrémité du bloc 13 surmoulé, au niveau du pied de pale 3. De plus, le durcissement des deux portées de pas 22 et 23 du manchon 21 est assuré par un dépôt dur.

On note que, grâce à l'évidement 10 dans la partie tubulaire 11 du bloc 13 au niveau du pied de pale 3 et grâce au manchon de pas 21, on peut obtenir une partie libre du faisceau de lames 5 qui constitue un bras torsible 6 d'une longueur suffisante, au moins égale à ce qu'elle serait avec un faisceau en étoiles à bras torsibles sur chacun desquels est boulonnée une pale.

D'autres avantages résultant du surmoulage par injection du bloc de composite 13 autour de parties du faisceau de lames 5 sont que la pale peut être marquée par moulage de son numéro de lot, assurant la traçabilité, et qu'un trou d'évacuation d'eau peut venir de moulage.

Un avantage d'une telle lame, avec un bras torsible 6 individuel, est que 15 le faisceau 5 qui le constitue permet le fibrage axial. La présence des deux boulons de serrage 17, dans la portion 8 du faisceau à l'encastrement dans le pied de pale 3, permet d'obtenir une répartition d'efforts acceptable, avec une pression de matage entre les lames 5a d'acier du faisceau 5 et le composite du bloc 13 qui ne dépasse pas environ le tiers de la résistance spécifiée du 20 matériau composite.

En outre, sur de telles pales individuellement démontables avec leurs bras torsibles 6, la densité de la partie courante empennée 1, qui est sensiblement la moitié de ce qu'elle est sur des pales analogues en alliage d'aluminium matricé, réduit de moitié le rappel à plat, ce qui permet de réduire, 25 voire d'annuler, le poids et l'encombrement des masses d'équilibrage (non représentées) dont de telles pales peuvent être équipées.

De plus, la réduction de la force centrifuge, en conséquence de la réduction de densité de la partie courante 1, et estimée d'environ 40 %, permet de réduire le nombre des lames 5a du faisceau 5, par rapport aux 30 pales métalliques boulonnées sur des bras torsibles à lames métalliques empilées.

Enfin, les pales selon l'invention, en thermoplastique injecté, présentent un caractère dit " à l'épreuve d'avaries " (fail-safe) qui leur permet de voler avec des entailles importantes, la réparation des pales par retouches étant facile, et ne posant pas de problème de protection anti-corrosion.

La structure de la pale ci-dessus décrite, ainsi que ses avantages tels que présentés ci-dessus, font que l'on obtient une pale à pas variable, pour rotor caréné d'hélicoptère, dont la masse et le coût sont réduits par rapport aux pales analogues connues, tout en présentant d'aussi bonnes performances.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Pale de rotor à pas variable, en particulier pour un rotor caréné 5 multipales à pas variable de giravion, notamment d'hélicoptère, la pale comprenant une partie courante (1) empennée, à profil aérodynamique (2), réalisée à base d'une matière synthétique entourant un longeron (7) s'étendant sensiblement selon un axe (X-X) longitudinal de changement de pas de la pale, ladite partie courante (1) s'étendant, selon l'envergure de la 10 pale, entre un bout de pale (4) et un pied de pale (3), au moins en partie tubulaire, muni d'un manchon de pas (21), solidaire de la pale en rotation autour dudit axe de pas (X-X), et présentant deux portées (22, 23) de rotation en pas, décalées selon l'axe de pas (X-X), et un levier (24) de commande de pas, en saillie vers l'extérieur dudit manchon (21), ledit pied de pale (3) étant 15 traversé, sensiblement selon l'axe de pas (X-X), par un bras (6) torsible autour dudit axe de pas (X-X), et en saillie hors du pied de pale (3) du côté opposé au bout de pale (4) et dont une extrémité (9) est solidaire dudit pied de pale (3) en rotation autour dudit axe de pas (X-X), et l'extrémité libre (12) opposée est destinée à être fixée sur un moyeu du rotor, caractérisée en ce que ledit bras torsible (6) est constitué par une première partie d'un faisceau (5) de lames métalliques (5a) superposées et allongées selon ledit axe de pas (X-X) et ladite partie courante (1) comprend un bloc (13) à base de ladite matière synthétique qui est surmoulé en forme d'une seule pièce autour dudit longeron (7), comprenant une deuxième partie dudit 25 faisceau (5) de lames métalliques (5a), qui s'étend dans le prolongement de ladite première partie formant le bras torsible (6), et qui coopère avec des organes d'ancrage (14, 17) dudit bloc (13) à base de matière synthétique autour de ladite deuxième partie du faisceau (5) de lames (5a) .

2. Pale selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits organes 30 d'ancrage (14, 17) comprennent au moins un organe de serrage (17) desdites lames (5a) du faisceau (5) les unes contre les autres, ledit organe de serrage (17) étant noyé dans ledit bloc (13) à base de matière synthétique, sensiblement dans la zone dudit pied de pale (3).

3. Pale selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit organe de serrage est un boulon (17) de serrage des lames (5a) dudit faisceau (5), ledit 5 boulon (17) comprenant une vis (18) à tête et à tige filetée qui traverse les lames (5a) du faisceau (5) selon l'épaisseur de ce dernier, et qui est vissée dans un écrou (19), de sorte à enserrer lesdites lames (5a) entre l'écrou (19) et la tête de la vis (18), de préférence avec interposition d'une rondelle entre la tête de vis (18) et le faisceau (5) et/ou d'une rondelle entre l'écrou (19) et le 1o faisceau (5) de lames.

4. Pale selon la revendication 3, caractérisée en ce que les organes d'ancrage comprennent deux boulons de serrage (17), disposés tête-bêche et de part et d'autre dudit axe de pas (X-X), et dont les vis (18) ont leurs axes sensiblement parallèles et centrés dans un même plan sensiblement 15 perpendiculaire à l'axe de pas (X-X), sensiblement dans le pied de pale.

5. Pale selon l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisée en ce que lesdits organes d'ancrage comprennent des dents (14) en saillie sur les lames (5a) dans la deuxième partie du faisceau (5).

6. Pale selon la revendication 5, caractérisée en ce que lesdites dents (14) 20 sont réparties le long du longeron (7), selon son envergure, et ménagées dans au moins un côté des lames (5a) de la deuxième partie du faisceau (5) et en saillie vers le bord d'attaque (15) et/ou le bord de fuite (16) de la pale.

7. Pale selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la première partie du faisceau (5) de lames (5a) formant ledit bras 25 torsible (6) comprend un nombre de lames (5a) supérieur au nombre des lames de la deuxième partie du faisceau (5) que comprend ledit longeron (7).

8. Pale selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que, à au moins une extrémité du faisceau (5), dans la direction d'empilement des lames (5a), au moins une lame (5a) est tronquée (20) 30 sensiblement dans la zone du pied de pale (3).

9. Pale selon la revendication 8 telle que rattachée à l'une au moins des revendications 2 à 4, caractérisée en ce qu'au moins une lame (5a) à chaque extrémité du faisceau (5), dans la direction de l'empilement des lames (5a), est tronquée (20) à proximité d'une portion (8) dudit faisceau (5) qui est noyée sensiblement dans ledit pied de pale (3), entre lesdites première et deuxième parties dudit faisceau (5), et dans laquelle les lames (5a) sont serrées les unes contre les autres par au moins un organe de serrage (17).

10. Pale selon la revendication 9, caractérisée en ce que, dans ladite portion (8) du faisceau (5), les lames (5a) sont élargies et se raccordent à l'une au moins desdites première et deuxième parties du faisceau (5), du côté respectivement du bras torsible (6) et du longeron (7), par des bords arrondis lo (5b, 5c) de formes différentes du côté du bord de fuite (16) et du bord d'attaque (15) de la pale, pour permettre un détrompage à la reconstitution dudit faisceau (5) après intervention éventuelle sur au moins une lame (5a) isolée.

11. Pale selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en 15 ce que ledit bloc (13) surmoulé en forme d'une seule pièce est réalisé en un matériau composite à matrice constituée de ladite matière synthétique armée de fibres de renfort, en particulier de fibres courtes de carbone.

12. Pale selon la revendication 11, caractérisée en ce que ladite matrice synthétique est une matière thermoplastique.

13. Pale selon la revendication 12, caractérisée en ce que ladite matière thermoplastique est un superpolyamide aromatique, chargé à environ 40 % en poids de fibres de carbone.

14. Pale selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que le manchon de pas (21) est usiné en un alliage léger et présente une 25 portée interne tronconique (25) divergent vers le bout de pale (4), et par laquelle le manchon (21) est collé contre une face externe tronconique (26) d'une partie tubulaire (11) d'une extrémité dudit bloc (13) surmoulé en forme de la pale, au niveau du pied de pale (3).

15. Pale selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en 30 ce que l'une au moins des deux portées de pas (22, 23) du manchon de pas (21) est durcie par un dépôt dur.

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16. Pale selon l'une quelconque des revendications I à 15, caractérisée en ce qu'à son extrémité libre, le bras torsible (6) présente un oeil d'attache (12), qui traverse le faisceau (5) de lames (5a) selon son épaisseur et est destiné au passage d'un boulon de solidarisation du bras torsible (6) au moyeu du rotor.