FR2869018A1 - Motorization system for e.g. ultra light motorized aircraft, has engine mounted on aircraft via vibration damper units, and transmission assembly connected to shaft of engine by flexible coupling - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un système de motorisation pour aéronef,The present invention relates to a motorization system for aircraft,
notamment pour aéronef léger ou ultra léger dits "ULM". especially for light or ultra light aircraft known as "ULM".
La motorisation d'aéronefs légers et ultra légers pose des problèmes de mise en place du moteur sur la structure de l'aéronef, pouvant conduire à un risque de défaut d'alignement de l'arbre du moteur dans un ou plusieurs plans, et de transmission de vibrations à la structure de l'aéronef ainsi qu'à l'hélice. Ces vibrations perturbent l'écoulement laminaire de l'air sur les pales de l'hélice et occasionnent ainsi une perte non négligeable du rendement de cette hélice. The motorization of light and ultra light aircraft poses problems of placing the engine on the structure of the aircraft, which can lead to a risk of misalignment of the engine shaft in one or more planes, and transmission of vibrations to the structure of the aircraft as well as to the propeller. These vibrations disrupt the laminar flow of air on the blades of the propeller and thus cause a significant loss of efficiency of this propeller.
Par ailleurs, une partie non négligeable des accidents d'aéronefs, notamment des aéronefs légers ou ultra légers, a pour origine la panne du moteur en vol, avec les conséquences parfois dramatiques que cela peut impliquer. Pour pallier à ce problème essentiel, il a été conçu d'équiper un aéronef de plusieurs moteurs et de relier chaque arbre de sortie d'un moteur à l'arbre de l'hélice par une transmission comprenant, pour chaque moteur, deux poulies calées sur les arbres et une courroie engagée autour de ces poulies. In addition, a significant part of aircraft accidents, including light or ultra light aircraft, originates from the engine failure in flight, with sometimes dramatic consequences that may involve. To overcome this essential problem, it has been designed to equip an aircraft with several engines and to connect each output shaft of an engine to the propeller shaft by a transmission comprising, for each engine, two fixed pulleys on the trees and a belt engaged around these pulleys.
Cette solution n'a cependant jamais été véritablement mise en oeuvre. Il apparaît en effet que les vibrations générées par les moteurs soumettent la structure de l'aéronef à rude épreuve et occasionnent une perte de rendement importante de l'hélice, particulièrement lorsque ces vibrations entrent en résonance. However, this solution has never really been implemented. It appears that the vibrations generated by the engines subject the structure of the aircraft to a severe test and cause a significant loss of efficiency of the propeller, especially when these vibrations come into resonance.
La présente invention vise à remédier à l'ensemble de ces inconvénients. The present invention aims to remedy all of these disadvantages.
À cet effet, le système de motorisation qu'elle concerne comprend: - au moins un moteur monté sur l'aéronef par l'intermédiaire d'éléments amortisseurs de vibrations, et - un châssis rigide portant l'ensemble de la transmission, monté sur l'aéronef de manière totalement indépendante du ou des moteurs, cette transmission étant reliée à l'arbre de chaque moteur par un accouplement 30 souple. For this purpose, the engine system it concerns comprises: - at least one engine mounted on the aircraft via vibration damping elements, and - a rigid chassis carrying the entire transmission, mounted on the aircraft completely independently of the engine or motors, this transmission being connected to the shaft of each motor by a flexible coupling 30.
Chaque moteur est ainsi monté sur l'aéronef par l'intermédiaire d'éléments amortisseurs de vibrations, qui limitent les vibrations transmises à la structure de l'aéronef, et est relié à la transmission par un accouplement souple, permettant également d'absorber les vibrations du moteur et de pallier à d'éventuels défauts d'alignement de l'arbre du moteur avec l'arbre de l'hélice. Each engine is thus mounted on the aircraft by means of vibration damping elements, which limit the vibrations transmitted to the structure of the aircraft, and is connected to the transmission by a flexible coupling, also to absorb the vibrations. vibration of the engine and alleviate any misalignment of the motor shaft with the propeller shaft.
L'ensemble de la transmission est monté sur un châssis rigide, lui- même monté sur l'aéronef de manière totalement indépendante du ou des moteurs. Les différents organes de cette transmission subissent dès lors des vibrations réduites, qui ne se transmettent pas à l'hélice. Cette dernière conserve un bon rendement. De plus, les vibrations subies par la transmission s'appliquent sur l'ensemble de la transmission compte tenu de la rigidité du châssis, de sorte que les organes de cette transmission ne subissent pas de contraintes parasites différenciées d'un organe à l'autre, susceptibles de générer une usure. The entire transmission is mounted on a rigid chassis, itself mounted on the aircraft completely independently of the engine (s). The different organs of this transmission then undergo reduced vibrations, which are not transmitted to the propeller. The latter retains a good return. In addition, the vibrations experienced by the transmission apply over the entire transmission given the rigidity of the chassis, so that the organs of this transmission do not undergo parasitic stresses differentiated from one organ to another , likely to generate wear.
De préférence, le système de motorisation selon l'invention comprend au moins deux moteurs reliés chacun à la transmission, et la transmission comprend au moins un moyen de débrayage automatique d'un moteur en cas de défaillance de ce moteur. Preferably, the motorization system according to the invention comprises at least two motors each connected to the transmission, and the transmission comprises at least one automatic disengagement means of an engine in the event of failure of this engine.
La présence de cette pluralité de moteurs permet à un moteur de pallier à la défaillance éventuelle d'un autre moteur. The presence of this plurality of motors allows an engine to overcome the possible failure of another engine.
Ledit moyen de débrayage automatique peut notamment être constitué par une poulie mise en rotation libre par rapport à l'arbre qui la comporte en dessous d'un seuil de vitesse de rotation de cet arbre. II peut notamment s'agir d'une poulie à organes d'accouplement déplaçables dans des rainures spiroïdales entre des positions d'accouplement, dans lesquelles ces organes d'accouplement sont amenés par la rotation relative de l'arbre et de la poulie à être coincés entre cet arbre et cette poulie, et des positions de non accouplement, dans lesquelles ces organes d'accouplement sont amenés, par l'absence de rotation entre l'arbre et la poulie ou la faible vitesse de rotation relative entre cet arbre et cette poulie, en dehors de leurs positions de coincement entre l'arbre et la poulie. Said automatic disengaging means may in particular be constituted by a pulley set in free rotation relative to the shaft which has it below a speed threshold of rotation of this shaft. It can especially be a pulley with coupling members movable in spiral grooves between coupling positions, in which these coupling members are brought by the relative rotation of the shaft and the pulley to be wedged between this shaft and this pulley, and non-coupling positions, in which these coupling members are brought, by the absence of rotation between the shaft and the pulley or the low speed of relative rotation between this shaft and this pulley, outside their jamming positions between the shaft and the pulley.
Un accouplement souple tel que précité peut être constitué par un cardan télescopique ou par un accouplement à disque élastique, c'est-à-dire comprenant un disque en matériau souple solidaire des deux arbres à raccorder, assurant la liaison en rotation de ces deux arbres tout en présentant un degré de déformabilité. A flexible coupling as mentioned above may be constituted by a telescopic cardan or by a coupling with an elastic disc, that is to say comprising a disc of flexible material integral with the two shafts to be connected, ensuring the rotational connection of these two shafts. while having a degree of deformability.
L'invention sera bien comprise, et d'autres caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront, en référence aux dessins schématiques annexés, représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes de réalisation possible du système de motorisation qu'elle concerne. The invention will be better understood, and other features and advantages thereof will appear, with reference to the appended diagrammatic drawings, showing, by way of nonlimiting examples, several possible embodiments of the motorization system that it concerns. .
Les figures 1, 3 et 5 en sont des vues deux cotés, équipant trois types d'avions différents, et les figures 2, 4 et 6 en sont des vues de dessus, correspondant respectivement aux figures 1, 3 et 5. Figures 1, 3 and 5 are two side views, equipping three different aircraft types, and Figures 2, 4 and 6 are top views, respectively corresponding to Figures 1, 3 and 5.
Les figures représentent un avion 1 de type léger ou ultra-léger équipé d'un système de motorisation 2 comprenant deux moteurs 3, un châssis rigide 4 et une transmission 5 portée par ce châssis 4. The figures represent a plane 1 of light or ultra-light type equipped with a motorization system 2 comprising two motors 3, a rigid chassis 4 and a transmission 5 carried by this chassis 4.
Chaque moteur 3 est monté sur la structure de l'avion 1 par l'intermédiaire d'éléments 6 amortisseurs de vibrations, de type "silent blocks". Each engine 3 is mounted on the structure of the aircraft 1 by means of vibration damping elements 6, type "silent blocks".
Le châssis 4 présente une forme de U vu de coté, c'est-à-dire comprend un fond 4a et deux parois parallèles 4b. Ce châssis 4 est monté sur la structure de l'avion 1 par l'intermédiaire d'éléments 7 amortisseurs de vibrations, également de type "silent blocks", et de telle sorte que ses deux parois 4b soient perpendiculaires aux arbres de sortie des moteurs 3. The frame 4 has a U-shape seen from the side, that is to say comprises a bottom 4a and two parallel walls 4b. This frame 4 is mounted on the structure of the aircraft 1 by means of vibration damping elements 7, also of the "silent block" type, and such that its two walls 4b are perpendicular to the output shafts of the engines. 3.
La transmission 5 comprend des arbres latéraux 8, montés, par l'intermédiaire de paliers, au niveau des zones latérales des parois 4b, et un arbre central 9, monté, également par l'intermédiaire de paliers, au niveau de la zone médiane de ces parois 4b, cet arbre 9 comportant l'hélice. The transmission 5 comprises lateral shafts 8, mounted, by means of bearings, at the level of the lateral zones of the walls 4b, and a central shaft 9, mounted, also by means of bearings, at the level of the central zone of these walls 4b, this shaft 9 comprising the propeller.
L'un des arbres 8 est en prise avec l'arbre de sortie d'un moteur 3 par l'intermédiaire d'un accouplement souple 10 et l'autre arbre 8 est en prise avec l'arbre de sortie de l'autre moteur 3 également par l'intermédiaire d'un accouplement souple 11. Dans l'exemple représenté, l'accouplement 10 est un cardan télescopique et l'accouplement 11 est un accouplement à disque élastique, c'est-à-dire comprenant un disque en matériau souple solidaire des deux arbres à raccorder, assurant la liaison en rotation de ces deux arbres tout en présentant un degré de déformabilité.. One of the shafts 8 is engaged with the output shaft of a motor 3 via a flexible coupling 10 and the other shaft 8 is engaged with the output shaft of the other motor 3 also by means of a flexible coupling 11. In the example shown, the coupling 10 is a telescopic gimbal and the coupling 11 is an elastic disc coupling, that is to say comprising a disc flexible material integral with the two shafts to be connected, ensuring the connection in rotation of these two shafts while having a degree of deformability.
Le châssis 4 et la transmission 5 sont ainsi montés sur la structure de l'avion 1 de manière totalement indépendante des moteurs 3 à l'égard des vibrations générées par ces moteurs 3. The chassis 4 and the transmission 5 are thus mounted on the structure of the aircraft 1 completely independently of the engines 3 with respect to the vibrations generated by these engines 3.
La transmission 5 comprend en outre deux poulies 12 calées chacune sur un des arbres 8, deux poulies 13 à débrayage automatique montées sur l'arbre 9 en regard de chaque poulie 12, et deux courroies 14, reliant chacune une poulie 12 à la poulie 13 située en regard. The transmission 5 further comprises two pulleys 12 each wedged on one of the shafts 8, two self-disengaging pulleys 13 mounted on the shaft 9 facing each pulley 12, and two belts 14, each connecting a pulley 12 to the pulley 13 located opposite.
Chaque poulie 13 est du type comprenant, au niveau de son moyeu, des cylindres métalliques d'accouplement déplaçables dans des rainures spiroïdales entre des positions d'accouplement, dans lesquelles ces cylindres d'accouplement sont amenés par la rotation relative de l'arbre 9 et de la poulie 13 à être coincés entre cet arbre 9 et cette poulie 13, et des positions de non accouplement, dans lesquelles ces cylindres d'accouplement sont amenés, par l'absence de rotation entre l'arbre 9 et la poulie 13 ou la faible vitesse de rotation relative entre cet arbre 9 et cette poulie 13, en dehors de leurs positions de coincement entre l'arbre 9 et la poulie 13. Each pulley 13 is of the type comprising, at its hub, metal coupling cylinders displaceable in spiral grooves between coupling positions, in which these coupling cylinders are brought by the relative rotation of the shaft 9 and the pulley 13 to be wedged between this shaft 9 and this pulley 13, and non-coupling positions, in which these coupling cylinders are brought, by the absence of rotation between the shaft 9 and the pulley 13 or the low relative speed of rotation between this shaft 9 and this pulley 13, outside their jamming positions between the shaft 9 and the pulley 13.
Il en résulte que la défaillance de l'un des moteurs 3 aboutit à stopper la rotation de l'arbre 8 correspondant ou à entraîner cet arbre 8 à une vitesse de rotation insuffisante pour maintenir la poulie 13 correspondante embrayée avec l'arbre 9. Cette poulie 13 est alors mise en rotation libre par rapport à l'arbre 9 et le pilote de l'avion peut, grâce au fonctionnement du deuxième moteur 3, atterrir dans les meilleures conditions. As a result, the failure of one of the motors 3 results in stopping the rotation of the corresponding shaft 8 or driving the shaft 8 at a speed of rotation insufficient to maintain the corresponding pulley 13 engaged with the shaft 9. pulley 13 is then set free rotation relative to the shaft 9 and the pilot of the aircraft can, thanks to the operation of the second engine 3, land in the best conditions.
Le montage de chaque moteur 3 sur la structure de l'avion 1 par l'intermédiaire d'éléments 6 amortisseurs de vibrations, permet de limiter les vibrations transmises à la structure de l'avion 1 et d'empêcher l'entrée de ces vibrations en résonance. The mounting of each engine 3 on the structure of the aircraft 1 by means of vibration damping elements 6, makes it possible to limit the vibrations transmitted to the structure of the aircraft 1 and to prevent the entry of these vibrations. in resonance.
Le montage du châssis 4 sur la structure de l'avion 1 de manière totalement indépendante des moteurs 3 et la liaison de la transmission 5 avec ces moteurs 3 par des accouplements souples 10, 11 permet non seulement de pallier à d'éventuels défauts d'alignement des arbres des moteurs 3 avec l'arbre 9 mais surtout d'empêcher la transmission des vibrations des moteurs 3 à l'hélice, donc d'empêcher une perte de rendement de celle-ci. The mounting of the frame 4 on the structure of the aircraft 1 completely independently of the motors 3 and the connection of the transmission 5 with these motors 3 by flexible couplings 10, 11 not only makes it possible to overcome any defects in the alignment of the shafts of the motors 3 with the shaft 9, but above all to prevent the transmission of the vibrations of the motors 3 to the propeller, thus preventing a loss of efficiency thereof.
L'ensemble de la transmission 5, monté sur le châssis rigide 4, permet aux différents organes 8, 9, 12, 13, 14 de cette transmission de ne subir que des vibrations réduites et s'appliquant sur l'ensemble de ces organes. Ces derniers ne subissent dès lors pas de contraintes parasites différenciées d'un organe à l'autre, susceptibles de générer une usure. The entire transmission 5, mounted on the rigid frame 4, allows the various members 8, 9, 12, 13, 14 of this transmission to undergo only reduced vibration and applying to all of these bodies. The latter therefore do not undergo parasitic stresses differentiated from one organ to another, likely to generate wear.
L'invention fournit ainsi un système de motorisation pour aéronefs, notamment pour aéronefs légers ou ultra légers (ULM), permettant de résoudre les problèmes importants de mise en place du moteur sur la structure de l'aéronef, de transmission de vibrations à la structure de l'aéronef et de perte de rendement de l'hélice. Ce système de motorisation permet également de prévenir la situation critique résultant de la panne en vol d'un moteur unique. The invention thus provides a motorization system for aircraft, in particular for light or ultra-light aircraft (ULM), making it possible to solve the important problems of placing the engine on the structure of the aircraft, transmitting vibrations to the structure of the aircraft and loss of propeller efficiency. This engine system also prevents the critical situation resulting from the flight failure of a single engine.
II va de soi que l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus à titre d'exemples mais qu'elle s'étend à toutes les formes de réalisations couvertes par les revendications annexées. Ainsi, le système de motorisation selon l'invention peut être utilisé avec divers types d'aéronefs tels qu'avions, hélicoptères, autogires, ULM pendulaires, ULM multiaxes, avec hélice tractive ou propulsive, à pas variable ou non... ; l'aéronef peut comprendre un moteur unique, deux moteurs ou plus; par exemple, dans le cas de trois moteurs, un troisième moteur peut être relié à un arbre 8 situé en dessous de l'arbre 9, cet arbre 8 comportant une poulie 12 et l'arbre 9 comportant une troisième poulie 13; les moteurs peuvent être placés tous dans un même plan, dans des plans différents ou disposés selon des directions radiales par rapport à l'axe de rotation de l'arbre 9; les poulies 12, 13 et courroies 14 peuvent être remplacées par des roues dentées et chaînes ou des engrenages; une réduction peut être prévue entre l'arbre de sortie de chaque moteur 3 et l'arbre d'entrée de chaque accouplement souple 10, 11. It goes without saying that the invention is not limited to the embodiments described above as examples but that it extends to all embodiments covered by the appended claims. Thus, the motorization system according to the invention can be used with various types of aircraft such as airplanes, helicopters, gyrocopters, ultralight ULM, multi-axis ULM, with propeller tractive or propellant, variable pitch or not ...; the aircraft may comprise a single engine, two or more engines; for example, in the case of three motors, a third motor can be connected to a shaft 8 located below the shaft 9, this shaft 8 having a pulley 12 and the shaft 9 having a third pulley 13; the motors can be placed all in the same plane, in different planes or arranged in radial directions with respect to the axis of rotation of the shaft 9; the pulleys 12, 13 and belts 14 can be replaced by toothed wheels and chains or gears; a reduction can be provided between the output shaft of each motor 3 and the input shaft of each flexible coupling 10, 11.
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| FR2869018B1 (en) | 2006-06-23 |
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Effective date: 20101230 |