FR2982584A1 - Dispositif de variation de pas des pales d'un rotor de sustentation - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de variation de pas des pales pour un aéronef à voilure tournante (50) comportant un rotor principal (11) muni d'une pluralité de pales (12), chaque pale (12) comprenant au moins un volet (13) fixé sur le bord de fuite de la pale (12). L'inclinaison de chaque volet (13) est commandée, par l'intermédiaire d'un plateau cyclique. Ce dispositif prévoit que des vérins électriques, pilotés par un système de commandes de vol (54), sont montés en repère fixe et assurent le déplacement et l'inclinaison du plateau non tournant. Les vérins électriques assurent le contrôle du vol primaire ainsi que la commande multi-cyclique afin d'atténuer les bruits et les vibrations générées notamment par les pales (12) et le rotor (11).

Description

Dispositif de variation de pas des pales d'un rotor de sustentation. La présente invention se situe dans le domaine technique restreint des dispositifs de commandes de vol pour un aéronef à voilure tournante muni d'une pluralité de pales. Cette invention concerne un dispositif de variation de pas des pales d'un rotor de sustentation Par suite, cette invention concerne les aéronefs à voilure tournante munis de tels dispositifs. En effet, un aéronef à voilure tournante comporte 10 communément un rotor principal de sustentation, voire de propulsion pourvu d'une pluralité de pales. Les pales du rotor principal décrivent un cône très ouvert, dénommé « cône rotor >x par l'homme du métier, dont le plan de rotation (dit plan du disque rotor et défini par la trajectoire des 15 extrémités desdites pales) est perpendiculaire à la portance générale générée par ce rotor principal. Cette portance générale du rotor principal peut alors être décomposée en une force verticale de sustentation et une force horizontale qui assure la translation de l'aéronef à voilure tournante. 20 Par suite, le rotor principal assure bien la sustentation et la propulsion de l'aéronef à voilure tournante. De plus, en contrôlant la forme et l'inclinaison du cône rotor par rapport au trièdre de référence lié à l'aéronef à voilure tournante, un pilote peut diriger précisément ledit aéronef. 25 Afin d'agir sur ce cône rotor, on incline le disque rotor par rapport au plan d'entraînement du rotor principal, ce plan d'entraînement étant perpendiculaire au mât du rotor principal (arbre d'entrainement en rotation du rotor). Pour cela, le contrôle de l'inclinaison du disque rotor est obtenu par la variation cyclique du pas des pales. Par suite, l'aéronef à voilure tournante est pourvu de moyens spécifiques destinés à faire varier le pas de chaque pale, et par 5 conséquent l'incidence aérodynamique de chaque pale par rapport au flux d'air incident traversé par la pale. Afin de contrôler la portance générale du rotor principal, en intensité et en direction, le pilote de l'aéronef à voilure tournante agit donc généralement sur la valeur de l'angle de pas de chaque 10 pale en commandant une rotation de chaque pale autour de son axe longitudinal de pas. Ainsi, lorsque le pilote ordonne une variation collective de pas, c'est à dire une variation identique du pas de toutes les pales, ce pilote fait varier l'intensité de la portance générale du rotor 15 principal de manière à contrôler l'altitude et la vitesse de l'aéronef à voilure tournante, en raison, dans ce dernier cas, de la variation corrélative de la traînée. A contrario, une variation de pas collectif est sans effet sur la direction de cette portance générale et le disque rotor reste 20 parallèle au plan d'entraînement. En effet, l'adaptation de la direction de la portance générale générée par le rotor principal résulte de l'inclinaison du disque rotor comme vu ci-dessus en réalisant une variation non pas collective mais cyclique de pas. Dans ce cas de figure, le pas 25 d'une pale varie en fonction de son azimut et passe durant un tour complet d'une valeur maximale à une valeur minimale obtenues dans des azimuts opposés. La variation cyclique du pas des pales est à l'origine d'une variation cyclique de la portance des pales et donc de l'inclinaison du cône rotor. En commandant la variation cyclique du pas des pales, le pilote contrôle la translation de l'aéronef mais aussi son assiette nécessaire au contrôle de l'appareil, sous l'effet des moments en roulis et en tangage induits par la portance.

Le dispositif de ces variations collective et cyclique du pas des pales, permettant donc le contrôle de l'assiette, la sustentation et la translation de l'aéronef, est généralement appelé, par l'homme du métier, contrôle de vol primaire et également désigné avec les initiales de son équivalence en langue anglaise, c'est-à- dire PFC pour « Primary Flight Control ». Par ailleurs, le vol de l'aéronef à voilure tournante s'accompagne de nombreux bruits et vibrations, notamment engendrés par la rotation des pales et l'ensemble du rotor principal. Par exemple, lors de la descente de l'aéronef, le tourbillon, engendré par l'extrémité d'une pale se retrouve sur la trajectoire de la pale suivante, avec laquelle il entre alors en collision avec un claquement caractéristique, source de bruits et de vibrations. De plus, des vibrations importantes peuvent également être engendrées au niveau du rotor principal lorsqu'un balourd apparaît sur ce rotor. De manière générale, un balourd apparaît sur un élément en rotation lorsque le centre de gravité de cet élément ne se trouve pas positionné sur son axe de rotation. Concernant un rotor principal d'aéronef, les causes d'apparition du balourd peuvent être diverses, notamment un écart de masse entre les pales, un déplacement d'une pale hors de sa position d'équilibre ou un déplacement du centre de gravité d'une pale.

Une solution connue pour atténuer ces phénomènes de bruits et de vibrations est d'augmenter périodiquement l'angle d'incidence de chaque pale de façon, par exemple, à chasser vers le bas le tourbillon engendré par la pale précédente, mais également afin de compenser le décalage entre le centre de gravité du rotor et son axe de rotation. L'expérience a montré que la fréquence de variation de l'angle d'incidence des pales, pour atténuer les phénomènes de bruits et de vibrations, est fonction du nombre de pales du rotor principal et proportionnelle à la fréquence de rotation du rotor principal. Des essais ont d'ailleurs confirmé que ces variations de l'angle d'incidence des pales devaient être réalisées à des fréquences particulières équivalentes au produit 2w, où w correspond à la vitesse de rotation du rotor principal, ainsi qu'au produit (b-1)w, bw et (b+1)w, où b correspond au nombre de pales du rotor principal. On constate donc que, pour atténuer les phénomènes de bruits et de vibrations, l'angle d'incidence des pales doit être modifié au minimum deux fois sur un cycle de rotation du rotor principal. C'est pourquoi le dispositif de ces variations de pas permettant l'atténuation des bruits et des vibrations générés par l'aéronef, est généralement appelé, par l'homme du métier, commande multi-cyclique et également désigné avec les initiales de son équivalence en langue anglaise, c'est-à-dire HHC pour « Higher Harmonie Control ». L'art antérieur, connu de l'homme du métier, comprend en général des systèmes où sont séparées les fonctions de contrôle de vol primaire et d'atténuation des bruits et des vibrations.

Un dispositif de plateaux cycliques, dénommé souvent « plateau cyclique » par raison de simplification, est utilisé pour le contrôle de vol primaire et pilote le changement des pas cyclique et collectif des pales en agissant sur l'inclinaison de la pale. Le plateau cyclique se compose traditionnellement d'un plateau tournant et d'un plateau non tournant. Les commandes des pas collectif et cyclique du pilote sont reliées, via un système de bielles, au plateau non tournant, le plateau tournant étant lié mécaniquement à chaque pale par une bielle de commande de pas.

Pour simplifier la désignation des composants liés au plateau tournant ou au plateau non tournant, deux repères sont définis. Un repère dénommé « repère fixe » est attaché à la cabine de l'aéronef et un repère dénommé « repère tournant » est attaché au plateau tournant et donc mobile avec ce plateau tournant par rapport au repère fixe. Lorsque le pilote souhaite modifier le pas collectif des pales, il agit sur une commande qui ordonne la montée ou la descente de l'ensemble du plateau cyclique, à savoir ses plateaux non tournant et tournant. Les bielles de commande de pas sont alors toutes déplacées de la même distance ce qui implique que le pas de toutes les pales varie du même angle. A contrario, lors d'une commande de variation du pas cyclique des pales afin de diriger l'aéronef dans une direction donnée, le plateau cyclique ne se déplace pas verticalement mais s'incline alors par rapport au mât du rotor principal. Chaque bielle de commande de pas se déplace alors selon une direction et une valeur qui lui est propre et il en va de même pour le pas de la pale associée. 2 982 5 84 6 Ce dispositif, bien qu'efficace et largement utilisé, nécessite des efforts importants pour manoeuvrer les pales, particulièrement sur les aéronefs de fort tonnage. De plus, la présence d'un plateau cyclique est pénalisant 5 pour les performances de l'aéronef, de part sa masse et ses dimensions importantes imposées par les efforts importants à transmettre aux pales, créant notamment des perturbations aérodynamiques à l'origine de l'augmentation de la traînée. Il est également connu que la variation de pas des pales peut 10 être obtenue par l'intermédiaire de volets placés au bord de fuite de chaque pale. En effet, en faisant varier l'inclinaison du volet par rapport à l'écoulement d'air, on modifie la portance de l'ensemble pale/volet et par suite, sous l'effet des forces aérodynamiques, le pas de chaque pale. 15 De plus, l'utilisation de volets permet de réduire les efforts à déployer pour obtenir le changement d'incidence des pales dans la mesure où la surface portante du volet est faible comparée à la surface portante la pale complète, mais dont l'efficacité est importante en raison de la vitesse de l'écoulement d'air. 20 On connait le document US3095931 qui décrit des commandes de vol mécaniques. Des volets sont situés au bord de fuite de chaque pale et commandés par un premier système d'embiellage transmettant les mouvements du plateau cyclique à chaque volet. Le mécanisme de commande utilise un second 25 système d'embiellage reliant les commandes de contrôle du pas cyclique et du pas collectif au plateau cyclique, un couplage mécanique existant entre la commande du pas cyclique et la commande du pas collectif. 2 982 5 84 7 Le document FR2927881 dévoile un giravion dont le rotor comprend un nombre de palettes égal au nombre de pales. Chaque palette est associée à une unique pale et liée à cette pale par une liaison mécanique. Chaque palette, pilotée par exemple par le plateau tournant, permet de modifier l'angle de pas de la pale correspondante. Ce dispositif est particulièrement adapté au rotor bipale, chaque palette étant alors agencée à 90° de la pale à laquelle elle est associée, mais peut être généralisé quelque soit le nombre de pales. 10 Le document US2007/0131820 a pour objectif de supprimer le plateau cyclique, pénalisant en termes de masse et de traînée pour les performances de l'aéronef. Le système de commandes de vol décrit est piloté par des volets intégrés au bord de fuite de chaque pale, des premiers volets étant utilisés principalement pour le 15 contrôle de vol primaire et des seconds volets étant utilisés principalement pour la commande multi-cyclique. Chaque volet est piloté par un actionneur directement intégré dans la pale. De plus, les seconds volets, chargés principalement de la commande multi-cyclique sont capables, en cas de besoin, de 20 prendre en charge le contrôle de vol primaire. Les actionneurs intégrés dans la pale peuvent notamment être des moteurs électriques linéaires ou rotatifs de type à courant continu et sans balai, désignés avec les initiales de son équivalence en langue anglaise, c'est-à-dire BLDC pour 25 « BrushLess Direct Current ». Ces moteurs et leur application particulière aux pales d'hélicoptère sont décrits dans le document WO 2008/048279. On connait également par le document US 5224826 un système de volets positionnés le long du bord de fuite de pales.

Chaque volet est commandé indépendamment par un actionneur électromécanique, de préférence de type piézoélectrique, intégré à la pale. Ce dispositif permet de changer le pas de la pale, voire, grâce à la répartition des volets le long de la pale, de modifier le profil de la pale de façon différente sur la longueur de la pale. Il est à noter que l'arrière plan technologique contient le document US 2936836 décrivant un aéronef à deux rotors composés de deux pales chacun. Chaque pale comprend un volet permettant d'estimer et de corriger les déséquilibrages et les différences de portances entre chaque pale. De plus, des essais sur un rotor principal à trois pales ont porté sur l'implantation de trois vérins électro-hydrauliques en repère fixe dans le but de réduire les vibrations. Ces vérins dédiés à la commande multi-cyclique pilotent le plateau cyclique et sont commandés par l'intermédiaire d'un algorithme analysant les vibrations en certains points de l'aéronef. Des essais en vol ont permis de démontrer des résultants probants de cette implantation pour un rotor principal à trois pales pour l'atténuation des vibrations générées par les pales et le rotor principal.

Enfin, le projet ADASYS, regroupant les sociétés Eurocopter, EADS, Daimler Chrysler Research Labs et DLR, a démontré que la commande multi-cyclique pouvait être assurée par un volet placé sur le bord de fuite de chaque pale du rotor principal, chaque volet étant commandé indépendamment par un actionneur électromécanique de type piézo-céramique. Il ressort de ces considérations que l'utilisation, pour le contrôle de vol primaire, de volets au bord de fuite des pales commandés par des actionneurs intégrés dans les pales permet d'augmenter les performances des aéronefs. En effet, cela s'accompagne de la suppression du plateau cyclique, sa masse et sa traînée induite pénalisant fortement les performances de ces aéronefs. La présente invention a alors pour objet de proposer une solution alternative à ces conceptions.

Il est bon de rappeler que les pales d'aéronef à voilure tournante sont extrêmement minces, c'est-à-dire que l'épaisseur relative des profils aérodynamiques des sections de chaque pale est faible. Il est alors complexe d'intégrer dans la pale un actionneur, 10 tel qu'un moteur électrique ou un vérin, et son système de commande pour modifier l'inclinaison des volets positionnés en bord de fuite de chaque pale. L'alimentation de ces actionneurs, qu'elle soit électrique ou hydraulique, est également complexe, car devant passer du repère 15 fixe au repère tournant tout en disposant de la puissance nécessaire pour commander la rotation des volets. Des solutions existent pour transférer cette puissance, telles que des raccords tournants, mais leur fiabilité, dans un environnement où les vibrations sont importantes, n'est pas toujours assurée. 20 De plus, le contrôle de vol primaire doit être garantie et sécurisée afin d'assurer la sécurité des occupants de l'aéronef. Pour cela, il est souvent utilisé des solutions telles que la multiplication des circuits de commande afin de prendre en compte les risques de panne et de pouvoir y remédier en cours de vol. En 25 conséquence, dans le cas d'utilisation de volets en bord de fuite pour le contrôle de vol primaire, cette multiplication des circuits de commande ajoute une complexité supplémentaire dans l'implantation des actionneurs à l'intérieur des pales et dans le passage du repère fixe au repère tournant comme évoqué précédemment. Lors d'une panne ou d'un dysfonctionnement, le système, sécurisé par la multiplication des lignes de commande, est capable 5 de détecter l'anomalie et d'y remédier. Même si cette opération est rapide, inférieure à la seconde, il existe un moment où l'appareil n'est pas correctement piloté, le système étant non opérationnel. Dans le cas de l'utilisation d'un plateau cyclique, même si les actionneurs sont bloqués, l'ensemble des volets et par suite 10 l'ensemble des pales restent dans un fonctionnement cyclique, imposé par le plateau cyclique. Le comportement de l'appareil reste dans ce cas relativement stable. Par contre, si le plateau cyclique est supprimé au profit d'actionneurs intégrés dans les pales, c'est à dire en repère 15 tournant, il est difficile d'assurer la synchronisation des volets et par suite des pales sur un cycle, lorsque le système est non opérationnel. Dans ce cas, un balourd peut apparaitre au niveau du rotor principal dû à l'absence de synchronisation des pales. Le comportement de l'appareil peut alors devenir instable et très 20 inconfortable jusqu'à ce que le système ait corrigé la panne ou le dysfonctionnement. En conséquence, le comportement de l'appareil en cas de panne est plus sain vis-à-vis des pannes, lorsqu'un plateau cyclique est utilisé, même si ce comportement n'est que transitoire 25 le temps de corriger le problème. L'équilibrage de la pale est également un élément très important au bon fonctionnement de l'aéronef, le centre de gravité devant se trouver à une position précise, par exemple par rapport à l'axe de pas de la pale. Tout décalage de cette position du centre 30 de gravité de la pale et par suite un décalage du centre de gravité du rotor principal comprenant la pale affectent aussi bien le fonctionnement de la pale que le confort de l'aéronef, un balourd et des vibrations importantes pouvant notamment être générés au niveau du rotor principal.

De plus, l'actionneur pilotant les volets, tel un vérin, comporte une partie mobile, donc le centre de gravité de cet actionneur se déplace légèrement au cours de son utilisation. De ce fait, l'intégration d'actionneurs dans les pales ajoute des éléments à prendre en compte dans l'équilibrage de la pale, notamment le déplacement du centre de gravité des actionneurs au cours de leur utilisation pouvant compliquer cet équilibrage, voire le modifier légèrement au cours du vol. Par ailleurs, la source de puissance utilisée actuellement pour commander les différents mouvements des pales est principalement de nature hydraulique dans le cas d'utilisation d'un plateau cyclique, à travers notamment l'alimentation de vérins pilotant les mouvements de ce plateau cyclique. La technologie hydraulique bien que utilisée depuis longtemps et maîtrisée, impose certaines contraintes.

En effet, les éléments nécessaires à ces fonctions, tels que des vérins et des pompes sont coûteux et très pénalisants en termes de masse. Leur intégration nécessite souvent de nombreuses tuyauteries flexibles et conduites diverses pour alimenter ces différents éléments, ce qui rajoute poids, coûts et complexité pour leur l'implantation dans un volume limité. De plus, l'étanchéité des différents éléments hydrauliques doit être parfaitement assurée dans un environnement où les vibrations sont importantes, toute baisse ou perte de pression hydraulique engendrant une dégradation, voire une perte des commandes de vol de l'aéronef. De fait, la technologie hydraulique impose des contraintes en termes de maintenance, donc, là encore, un coût important afin d'assurer la fiabilité des pompes, des vérins et de l'ensemble des équipements hydrauliques. Enfin, la protection de l'environnement est un élément prenant de plus en plus d'importance aujourd'hui, quel que soit le domaine d'activité, technologique ou non. La technologie hydraulique, notamment du point de vue de la recyclabilité des composants et des fluides en particulier, peut avoir un impact négatif sur l'environnement.

Selon l'invention, un dispositif de variation de pas des pales pour un aéronef à voilure tournante comporte un rotor principal muni d'une pluralité de pales entraînées en rotation via un moyeu, une boîte principale de transmission de puissance et une motorisation.

Chaque pale est reliée à au moins un volet principal. Chaque volet principal, mobile en rotation autour d'un axe, peut être fixé sur le bord de fuite de la pale ou bien être agencé selon le document FR2927881 par exemple. Le dispositif de variation de pas des pales comprend également des actionneurs principaux commandant, directement ou par l'intermédiaire de liaisons mécaniques, l'inclinaison de chaque volet principal, et un système de commandes de vol pilotant les actionneurs principaux. Lors de la rotation du rotor principal, un changement d'inclinaison du volet principal d'une pale entraîne, sous l'action 25 des forces aérodynamiques, la variation du pas de la pale correspondante. Ce dispositif est remarquable en ce qu'il comprend un plateau cyclique, incluant un plateau non tournant et un plateau tournant avec le rotor principal, les actionneurs principaux étant des vérins électriques montés en repère fixe, assurant le déplacement et l'inclinaison du plateau non tournant, une liaison mécanique montée en repère tournant et solidaire du plateau tournant entraînant l'inclinaison de chaque volet principal lors des mouvements du plateau cyclique. En conséquence, les vérins électriques pilotent cycliquement les volets principaux et par suite le pas des pales. Tout d'abord, on comprend bien que l'utilisation d'un ou plusieurs volets sur chaque pale pour piloter le pas des pales permet de réduire les efforts de la commande cyclique. Les vérins hydrauliques pilotant traditionnellement les déplacements et l'inclinaison du plateau cyclique peuvent alors être remplacés par des actionneurs développant le juste effort nécessaire, notamment des vérins électriques.

Ces vérins électriques adaptés aux efforts de commande du plateau cyclique sont de dimensions plus faibles que les vérins hydrauliques utilisés actuellement. De plus, la réduction des efforts de commande des variations de pas des pales permet également de réduire notablement les dimensions du plateau cyclique ainsi 20 que les dimensions du système de biellettes mécaniques pilotant l'inclinaison des volets. De fait, les effets du plateau cyclique sur les performances de l'aéronef, en termes de masse et de traînée, sont nettement réduits. Les performances de l'aéronef peuvent ainsi être 25 améliorées, que ce soit concernant l'autonomie ou la charge utile. L'utilisation du plateau cyclique permet également de limiter les conséquences des pannes qui peuvent intervenir sur l'aéronef. Le plateau cyclique garantit la synchronisation sur un cycle des volets, et par suite des pales, y compris quand le système est transitoirement non opérationnel le temps de traiter une panne ou un dysfonctionnement, et garantit donc un comportement relativement stable durant la correction de cet incident. De plus, couplés à un système de commandes de vol électriques par exemple, les vérins électriques permettent d'avoir un système de commande tout électrique (100% électrique), avec suppression de la puissance hydraulique, ce qui apporte plusieurs avantages. L'utilisation d'un tel système de commande tout électrique permet de sécuriser ces commandes. En effet, il est possible de multiplier les lignes de commande d'un système tout électrique afin d'anticiper ou de corriger toute panne ou perturbation de ces commandes. De plus, la maintenance de l'aéronef est simplifiée par la suppression des équipements hydrauliques et l'utilisation d'un système tout électrique, le coût associé se trouvant ainsi réduit. En effet, la suppression de la puissance hydraulique s'accompagne de la suppression des joints, des conduites, des pompes et des risques de fuite ou de perte de pression : les risques de pannes à anticiper s'en trouvent réduits. La suppression de ces équipements hydrauliques remplacés par les vérins électriques permet également de réduire significativement la masse de ces équipements ainsi que leur coût. Enfin, la suppression de la puissance hydraulique permet 25 d'être plus respectueux de l'environnement, le risque de fuites ainsi que les problèmes de recyclabilité des appareils hydrauliques et des fluides étant supprimés. L'utilisation d'un tel dispositif de variation du pas des pales, intégrant des volets de bord de fuite pilotés par des vérins électriques permet donc d'améliorer les performances de l'aéronef, notamment en réduisant la masse des équipements hydrauliques et du plateau cyclique, ainsi que la traînée induite par le plateau cyclique et ses accessoires. Il permet également d'améliorer la gestion des pannes et des dysfonctionnements. Le dispositif peut de plus comporter une ou plusieurs caractéristiques supplémentaires. Par exemple, les actionneurs principaux sont des vérins avec une fréquence d'utilisation suffisante pour piloter les volets principaux afin de piloter cycliquement et multi-cycliquement les volets principaux. Il est à noter que le pilotage du pas cyclique, une des composantes du contrôle de vol primaire, est réalisé sur un cycle du rotor principal, c'est-à-dire à une fréquence égale à la fréquence de rotation du rotor principal alors que le pilotage du pas collectif est indépendant de la rotation du rotor, c'est-à-dire indépendamment de la fréquence du rotor. Par contre, le pilotage de la commande multi-cyclique doit être réalisé à une fréquence supérieure à la fréquence du rotor. En effet, les variations de l'angle d'incidence des pales pour atténuer les phénomènes de bruits et de vibrations doivent être réalisées principalement à des fréquences particulières équivalentes à 2w où w correspond à la vitesse de rotation du rotor principal et à (b-1)w, bw et (b+1)w, où b correspond au nombre de pales du rotor principal.

Par ailleurs, on note qu'il est connu qu'un système mécanique composé de trois actionneurs fonctionnant en parallèle à une fréquence F, peut atteindre des fréquences (F-1), F et (F+1) par la combinaison de ces 3 actionneurs.

En appliquant ce principe au dispositif de l'invention, il est possible d'atteindre au niveau des volets et par suite au niveau des pales, c'est-à-dire sur le plateau tournant, les fréquences équivalentes à (b-1)w, bw et (b+1)w avec des vérins placés en repère fixe et ayant une fréquence d'utilisation de bw. En conséquence, les vérins électriques placés en repère fixe doivent commander le plateau cyclique à une fréquence correspondant à la vitesse de rotation du rotor principal w pour le contrôle de vol primaire et à une fréquence correspondant à bw pour l'atténuation des bruits et des vibrations. Les limites de fonctionnement des vérins hydrauliques ne permettent pas leur utilisation à des fréquences élevées, notamment celles nécessaires à la commande multi-cyclique, sans dégradation du vérin, particulièrement au niveau des joints.

Par contre, les vérins électriques peuvent être commandés à des fréquences beaucoup plus importantes tout en restant fiables et précis. Ils sont donc capables de piloter le plateau cyclique avec des fréquences compatibles avec la commande multi-cyclique. Dans le cas particulier d'un rotor principal à trois pales, trois vérins positionnés en repère fixe permettent de piloter exactement et indépendamment les volets positionnés sur les pales et à toutes les fréquences. En effet, les règles de géométrie définissent que trois points suffisent à définir un plan. Le plateau cyclique pouvant être assimilé à un plan, il peut transmettre le mouvement de trois vérins positionnés en repère fixe aux volets de trois pales positionnés en repère tournant. Il est donc possible de piloter ces volets indépendamment les uns des autres, par l'intermédiaire des vérins placés en repère fixe.

Par ailleurs, dans ce cas particulier d'un rotor principal à trois pales, les fréquences principales à couvrir pour les variations de l'angle d'incidence des pales afin d'atténuer l'ensemble des bruits et vibrations sont comprises entre 2w et 4w, sachant que 2w, 3w et 4w correspondent respectivement à (b-1)w, bw et (b+1)w. Comme évoqué précédemment, avec un vérin positionné en repère fixe, une fréquence de 3w est suffisante pour atteindre des fréquences comprises entre 2w et 4w au niveau des volets et par suite au niveau des pales.

Il est donc possible dans le cas d'un rotor principal à trois pales, chaque pale étant pourvue d'au moins un volet, de piloter indépendamment chaque volet et par suite chaque pale par des vérins positionnés en repère fixe, ces vérins étant dimensionnés pour fonctionner à une fréquence suffisante permettant d'atteindre des fréquences de l'ordre d'au moins 3w. L'ensemble des bruits et vibrations peut ainsi être atténué, c'est-à-dire que les volets principaux et par suite les pales sont pilotés multi-cycliquement avec les actionneurs qui pilotent également cycliquement les volets principaux et par suite les pales.

Dans le cas particulier d'un rotor principal à quatre pales et de la même façon, trois vérins positionnés en repère fixe ne permettent pas de piloter indépendamment quatre volets sur toutes les fréquences. Par contre, des essais ont montré une atténuation de l'ordre de 90% des bruits et vibrations en pilotant les pales à des fréquences équivalentes à 3w ou (b-1)w, 4w ou bw et 5w ou (b+1)w. De plus, comme évoqué précédemment, il est possible de piloter les volets et par suite les pales à des fréquences équivalentes à 3w ou (b-1)w, 4w ou bw et 5w ou (b+1)w avec des vérins positionnées en repère fixe ayant une fréquence de 4w ou bw.

Il est donc possible dans le cas d'un rotor principal à quatre pales, chaque pale étant pourvue d'au moins un volet, de piloter chaque volet par des vérins positionnés en repère fixe et par suite chaque pale correspondante. De fait, ces vérins dimensionnés pour fonctionner à une fréquence suffisante de l'ordre d'au moins 4w, permettant d'atteindre les fréquences 3w, 4w et 5w au niveau des volets, peuvent atténuer environ 90% des bruits et vibrations. Ainsi les volets principaux et par suite les pales sont pilotés multicycliquement avec les actionneurs qui les pilotent cycliquement.

Bien évidemment, l'application de l'invention n'est pas limitée à un rotor à quatre pales. De plus, pour un mode de réalisation préférée, il peut être intéressant de dissocier les deux fonctions de contrôle de vol primaire et d'atténuation des bruits et vibrations, c'est-à-dire le pilotage cyclique des volets principaux et le pilotage multi-cyclique des volets principaux. En effet, le contrôle de vol primaire doit toujours rester prioritaire sur l'atténuation des bruits et vibrations pour des raisons de sécurité et cette priorité sera plus simple à réaliser si chaque fonction est assurée par un actionneur spécifique. Dans ce but et toujours dans les cas particuliers d'un rotor principal à trois pales et quatre pales, chaque actionneur principal positionné en repère fixe peut être remplacé par deux vérins en série, un vérin électrique principal avec une fréquence d'utilisation suffisante pour le pilotage cyclique des volets principaux et par suite des pales, et un vérin électrique secondaire avec une fréquence d'utilisation suffisante pour le pilotage multi-cyclique des volets principaux et par suite des pales. Dans le cas général d'un rotor principal, c'est-à-dire quel que 30 soit le nombre de pales qu'il comporte, il est difficile voire impossible de commander indépendamment les volets de pales par l'intermédiaire de vérins positionnés en repère fixe, comme on le comprend aisément suite à l'exposé précédent. De fait, pour pouvoir piloter chaque volet de pale, un nombre 5 d'actionneurs secondaires égal au nombre de volets de pales peut être ajouté au dispositif. Chaque actionneur secondaire monté dans le repère tournant, entre le plateau tournant et un volet principal, a alors une fréquence d'utilisation suffisante permettant d'atteindre des fréquences de l'ordre d'au moins (b+1)w, où w 10 correspond à la vitesse de rotation du rotor principal et b correspond au nombre de pales du rotor principal, pour le pilotage multi-cyclique des volets principaux. Chaque volet principal et par suite chaque pale pourront alors être pilotés de façon multicyclique, avec les fréquences équivalentes à 2w, (b-1)w, bw et 15 (b+1)w, afin d'atténuer l'ensemble des bruits et des vibrations. Selon une alternative de l'invention, au moins un volet secondaire est intégré à chaque pale. Chaque volet secondaire est piloté par un actionneur électrique afin d'être piloté multicycliquement, indépendamment des volets principaux. 20 Toujours dans le but de dissocier les fonctions de contrôle de vol primaire et d'atténuation des bruits et des vibrations, il est intéressant de dissocier les volets assurant ces fonctions. Ainsi, des vérins électriques en repère fixe pilotent cycliquement, par l'intermédiaire du plateau cyclique et d'un système de biellettes, 25 une série de volets principaux, afin d'assurer le contrôle de vol primaire et des actionneurs électriques secondaires pilotent multicycliquement une série de volets secondaires afin d'assurer l'atténuation des bruits et des vibrations. Là encore, le contrôle de vol primaire est prioritaire vis-à-vis 30 de l'atténuation des bruits et des vibrations. Par contre, le contrôle de vol primaire peut, en cas de besoin, lors de vols très manoeuvrants par exemple, être assurée par les volets principaux assistés par les volets secondaires pilotés alors de façon cyclique, améliorant ainsi la réactivité et la manoeuvrabilité de l'aéronef.

De plus, en cas de panne dans le système de commande des volets principaux, les volets secondaires peuvent prendre en charge le contrôle de vol primaire, de façon transitoire, le temps que la panne soit corrigée. Les actionneurs électriques peuvent, comme évoqué précédemment, être des vérins électriques montés entre le plateau tournant et chaque volet secondaire, avec une fréquence d'utilisation suffisante, cette fréquence maximum d'utilisation devant être de l'ordre de (b+1)w. Ce dispositif permet de piloter le mode multi-cyclique, mais peut compliquer et alourdir le plateau tournant en ajoutant un second système d'embiellage, en plus du système pilotant les volets principaux. Une autre alternative est de placer les actionneurs secondaires à l'intérieur des pales. L'alimentation électrique de ces actionneurs peut être assurée par des systèmes connus pour des éléments tournants, voire par des systèmes sans contacts, type induction. Les volets secondaires se limitent à l'atténuation des bruits et des vibrations et n'intervenant qu'en complément au contrôle de vol primaire, ils sont de dimensions limitées et les actionneurs les pilotant sont eux aussi de taille réduite. Leur effet sur l'équilibrage des pales existe, mais restera faible et pourra même être compensé par le gain qu'ils apporteront sur le comportement des pales.

Ce mode de réalisation présente l'avantage d'intégrer les actionneurs dans la pale et en conséquence, de ne générer ainsi aucune perturbation aérodynamique supplémentaire. Selon une variante, les volets secondaires sont pilotés par 5 des actionneurs piézo-céramiques intégrés à chaque pale. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le pilotage multi-cyclique des volets principaux ou secondaires utilise un algorithme de contrôle fonctionnant en boucle fermée avec une identification continue de la réponse vibratoire de l'aéronef. 10 Cet algorithme permet d'analyser en temps réel les vibrations en différents points de l'aéronef, donc l'impact du pilotage cyclique et multi-cyclique des volets et de corriger rapidement leurs effets, afin à la fois d'optimiser l'atténuation des bruits et vibrations et également de corriger les perturbations éventuellement générées 15 sur le contrôle de vol primaire. Les mesures peuvent être réalisées en différents points du rotor principal, des pales ou de l'aéronef, par l'intermédiaire de capteurs de vibration tels des accéléromètres pour analyser les vibrations ou des microphones pour analyser les ondes sonores. 20 Dans un autre mode de réalisation, le dispositif de variation du pas des pales pilotant les actionneurs principaux peut être muni d'au moins deux calculateurs dont la chaîne de commande de calcul est doublée. Le dispositif, toujours dans un souci de sécurité et pour 25 profiter pleinement des avantages des commandes électriques, permet de multiplier la chaîne de commande des actionneurs électriques afin d'anticiper les pannes et les dysfonctionnements. Ainsi, en mettant en parallèle différents systèmes de calcul, tels que différents algorithmes ou différents processeurs, et en comparant ou combinant les résultats de ces différents processus de calcul, le dispositif peut, là encore, optimiser les fonctions de contrôle de vol primaire et d'atténuation des bruits et vibrations. De tels calculateurs possédant au moins deux chaînes de calcul différentes, utilisant par exemple des processeurs différents, sont dits « dissymétriques ». Cela a l'avantage de multiplier encore les voies de calcul, donc de sécuriser ces calculs. De fait, la chaîne de commande de calcul peut être doublée, système généralement dénommé « duplex », voire quadruplée, on 10 parle alors de système « quadruplex ». Ce type de calculateur principalement utilisé pour le contrôle de vol primaire peut également être utilisé pour l'atténuation des bruits et vibrations, c'est-à-dire la commande multi-cyclique. Une autre alternative de l'invention prévoit que le système de 15 commandes de vol pilotant les actionneurs principaux soit à technologie électrique ou optique. Le système de transmission optique est insensible aux perturbations électromagnétiques, contrairement au système électrique qui peut être perturbé par de telles ondes. Le système 20 optique présente donc certains avantages, aussi bien pour le contrôle de vol primaire que pour la commande multi-cyclique, afin de garantir un fonctionnement optimum, quel que soit l'environnement traversé par l'aéronef. Par contre, le système électrique est plus simple à mettre en 25 place et à entretenir. Le choix entre les deux technologies sera donc fait en fonction des besoins et du cahier des charges à respecter.

La présente invention a également pour objet un aéronef à voilure tournante utilisant le dispositif précité. Le dispositif de l'invention permettant de supprimer le besoin de puissance hydraulique au niveau de la variation de pas des pales du rotor principal, il peut être intéressant de réduire autant que possible ce besoin de puissance hydraulique dans l'aéronef afin d'éliminer totalement l'hydraulique de l'appareil Notamment, il est intéressant de remplacer le rotor arrière traditionnel par un rotor arrière dont le pas collectif est piloté par au moins un vérin électrique. Enfin, afin d'optimiser l'utilisation du rotor arrière, l'entraînement en rotation du rotor arrière peut être désolidarisé du rotor principal et obtenu par un moteur électrique. En effet, le rotor arrière est traditionnellement entraîné par le même moteur que le rotor principal, avec un rapport de réduction fixe. La vitesse de rotation du rotor arrière est donc toujours proportionnelle à la vitesse de rotation du rotor principal. L'utilité du rotor arrière peut alors évoluer suivant les phases de vol. Indispensable en cas de vol stationnaire ou de vol vertical, il peut devenir inutile, voire pénalisant en vol de croisière à grande vitesse. La fonction principale du rotor arrière, à savoir s'opposer au couple créé par la rotation du rotor principal, peut être obtenue par un carénage du rotor arrière ou un empennage dans le cas du vol de croisière, le rotor arrière étant alors essentiellement source de traînée et de bruit. Il semble donc intéressant de pouvoir moduler la vitesse de rotation du rotor arrière en complément voir en remplacement des variations du pas des pales du rotor arrière afin d'optimiser ainsi les performances de l'aéronef. De plus, le rotor arrière utilise une partie de la puissance du moteur principal entrainant le rotor principal. Désolidariser le rotor arrière du moteur principal permet alors d'augmenter les performances de l'aéronef en utilisant le moteur principal essentiellement pour l'entrainement du rotor principal, c'est-à-dire le déplacement de l'aéronef.

Enfin, la chaine de transmission entre le moteur principal et le rotor arrière représente également une masse importante dans l'aéronef, la supprimer permettrait également un gain non négligeable. En conséquence, l'utilisation du moteur électrique peut être 10 une solution intéressante pour entraîner le rotor arrière et permettre un gain de performances de l'aéronef. L'invention et ses avantages apparaîtront avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit avec des exemples de réalisation donnés à titre illustratif en référence aux figures 15 annexées qui représentent : - la figure 1, vue d'un aéronef à voilure tournante équipé du dispositif de l'invention, - les figures 2 à 5, différents modes de réalisation du dispositif de variation du pas des pales selon l'invention, 20 - la figure 6, le principe de fonctionnement en boucle fermée de l'algorithme pilotant le système d'atténuation des bruits et des vibrations et - la figure 7, une vue d'un rotor arrière d'un aéronef à voilure tournante. 25 Les éléments présents dans plusieurs figures distinctes sont affectés d'une seule et même référence.

La figure 1 présente un aéronef à voilure tournante 50 comprenant un fuselage 51, un dispositif de variation de pas des pales 10 d'un rotor principal 11 et un rotor arrière 52 muni d'au moins deux pales 57.

Le dispositif de variation de pas des pales 10 comprend le rotor principal 11 équipé d'une pluralité de pales 12, des volets principaux 13 étant positionnés en bord de fuite de chaque pale 12. De plus, le dispositif 10 comprend des actionneurs principaux 21 pilotant la rotation des volets principaux 13 et leur inclinaison par rapport à l'écoulement d'air et modifiant ainsi la portance de l'ensemble pale/volet et par suite, sous l'effet des forces aérodynamiques, le pas de chaque pale 12 correspondante. Il inclut également un système de commandes de vol 54 transmettant les ordres du pilote aux actionneurs principaux 21.

Selon un premier mode de réalisation représenté sur la figure 2, le dispositif de variation de pas des pales 10 comprend un plateau cyclique 20 incluant un plateau non tournant 23 et un plateau tournant 24 tournant avec le rotor principal 11. Le plateau tournant 24 entraîne par l'intermédiaire d'une liaison mécanique 25 l'inclinaison de chaque volet principal 13 et par suite la variation du pas de chaque pale 12. Les actionneurs principaux 21 sont des vérins électriques 22 positionnés en repère fixe. Ces vérins électriques 22 assurent le déplacement et l'inclinaison du plateau non tournant 23 et pilotent ainsi au moins cycliquement les volets principaux 13 et par suite chaque pale 12 correspondante. Le déplacement du plateau non tournant 23 entraîne le déplacement du plateau tournant 24 qui, par l'intermédiaire de la liaison mécanique 25, entraîne l'inclinaison identique de chaque volet principal 13 et par suite la variation de pas de chaque pale 12. Une variation collective de pas des pales 12 est ainsi réalisée.

L'inclinaison du plateau non tournant 23 entraîne l'inclinaison du plateau tournant 24 qui, par l'intermédiaire de la liaison mécanique 25, entraîne l'inclinaison de chaque volet principal 13 d'une valeur spécifique fonction de son azimut et par suite la variation du pas de chaque pale 12. Une variation cyclique du pas des pales 12 est ainsi réalisée. Selon un second mode de réalisation de l'invention spécifique aux aéronefs à voilure tournante 50 dont le rotor principal 11 est muni de trois ou quatre pales 12, les vérins électriques 22 positionnés en repère fixe ont une fréquence de fonctionnement permettant de piloter cycliquement et multi-cycliquement les volets principaux 13 par suite le pas des pales 12. On note qu'il est connu la possibilité d'atténuer les bruits et vibrations générés notamment par le rotor principal 11 en modifiant le pas des pales 12 plusieurs fois sur une rotation du rotor principal 11, on parle alors de pilotage multi-cyclique du pas des pales. Des essais ont d'ailleurs confirmé que ces variations de pas des pales devaient être réalisées à des fréquences particulières équivalentes à 2w, où w correspond à la vitesse de rotation du rotor principal, ainsi qu'à (b-1)w, bw et (b+1)w, où b correspond au nombre de pales du rotor principal. On sait donc, dans le cas général d'un rotor principal 11 muni d'une pluralité de pales 12, que le pas des pales 12 doit être modifié avec une fréquence au moins équivalente à w, où w correspondant à la vitesse de rotation dudit rotor principal 11, pour assurer la variation de pas cyclique et avec une fréquence d'utilisation équivalente à 2w, (b-1)w, bw et (b+1)w, où b correspond au nombre de pales 12 du rotor principal 11, pour assurer la variation de pas multi-cyclique.

Par ailleurs, on sait qu'il est possible d'atteindre en repère tournant des fréquence équivalentes à (b-1)w, bw et (b+1)w avec des vérins positionnés en repère fixe, avec une fréquence d'utilisation égale à bw.

De fait, il est possible, pour un rotor principal 11 équipé de trois pales 12, d'atteindre au niveau des volets principaux 13 les fréquences équivalentes à 2w, 3w et 4w avec les vérins principaux 22 ayant une fréquence d'utilisation au moins égale à 3w positionnés en repère fixe. Par suite, une variation multi-cyclique 10 du pas des pales 12 peut être réalisée afin d'atténuer l'ensemble des bruits et des vibrations. De même, pour un rotor principal 11 équipé de quatre pales 12, il est possible d'atteindre au niveau des volets principaux 13 les fréquences équivalentes à 3w, 4w et 5w avec les vérins 15 principaux 22 ayant une fréquence d'utilisation au moins égale à 4w positionnés en repère fixe. Par contre, dans ce cas spécifique, il n'est possible que d'atténuer environ 90% des bruits et des vibrations. Le mode de réalisation représenté sur la figure 3 est là 20 encore spécifique aux aéronefs à voilure tournante 50 dont le rotor principal 11 est muni de trois ou quatre pales 12. Chaque actionneur principal 21 est, dans ce cas, une associations en série de deux vérins électriques 22 et 26, un vérin électrique 22 ayant une fréquence d'utilisation au moins 25 équivalente à w pour assurer la variation cyclique du pas des pales 12 et un vérin électrique 26 ayant une fréquence d'utilisation équivalente à bw, où b correspond au nombre de pales 12 du rotor principal 11, pour assurer la variation multi-cyclique du pas des pales 12 Ce mode de réalisation, en séparant les commandes cyclique et multi-cyclique, permet d'apporter une sécurisation. En effet, les deux fonctionnements peuvent ainsi être gérés de façon indépendante. De plus, le pilotage cyclique correspondant au contrôle de vol primaire, donc une fonction sécurité, doit avoir une priorisation vis-à-vis du pilotage multi-cyclique qui permet d'atténuer les bruits et les vibrations, c'est-à-dire une fonction de confort. Du fait de l'utilisation de deux vérins 22 et 26 commandés indépendamment, cette priorisation est facilitée.

Le mode de réalisation décrit sur la figure 4 concerne le cas général des aéronefs 50 équipés d'un rotor principal 11 muni d'une pluralité de pales 12. Dans ce cas, il est difficile voire impossible de commander indépendamment les volets principaux 13 par l'intermédiaire de vérins positionnés en repère fixe.

De fait, pour pouvoir piloter chaque volet principal 13 de façon indépendante et dans le but d'atténuer les bruits et les vibrations, un nombre d'actionneurs secondaires 27 égal au nombre de pales 12 peut être ajouté au dispositif 10. Chaque actionneur secondaire 27 monté dans le repère tournant, entre le plateau tournant 24 et un volet principal 13, doit couvrir les fréquences d'utilisation équivalentes à 2w, (b-1)w, bw et (b+1)w pour le pilotage multi-cyclique des volets principaux et par suite du pas des pales 12. En conséquence, la liaison mécanique 25 comporte un nombre de vérins électriques secondaires 27 égal au nombre de pales 12 du rotor principal 11, chaque vérin secondaire 27, ayant une fréquence d'utilisation au moins équivalente à (b+1)w, où b correspond au nombre de pales 12 du rotor principal 11 et w à la vitesse de rotation dudit rotor principal 11. Le dispositif de variation de pas des pales 10 est ainsi capable de piloter cycliquement les volets principaux 13 et par suite le pas des pales 12 grâce aux vérins électriques 22 positionnés en repère fixe et de piloter multi-cycliquement les volets principaux 13 et par suite le pas des pales 12 grâce aux vérins électriques secondaires 27 positionnés en repère tournant.

Selon un autre mode de réalisation représenté sur la figure 5, un volet secondaire 14 est intégré à chaque pale 12. Chaque volet secondaire 14 est piloté indépendamment et multi-cycliquement par un actionneur électrique secondaire 15. L'inclinaison d'un volet secondaire 14 entraîne la variation du pas des pales 12 selon le même principe que pour les volets principaux 13 et prend en charge l'atténuation des bruits et des vibrations. L'ajout de ce volet secondaire 14 permet de dissocier les fonctions de contrôle de vol primaire et d'atténuation des bruits et des vibrations, Ainsi, les vérins électriques 22 en repère fixe pilotent cycliquement, par l'intermédiaire du plateau cyclique et de la liaison mécanique 25, une série de volets principaux 13 et par suite le pas des pales 12, afin d'assurer le contrôle de vol primaire et des actionneurs électriques secondaires 15 pilotent multicycliquement une série de volets secondaires 14 et par suite le pas des pales 12 afin d'assurer l'atténuation des bruits et des vibrations. Là encore, le contrôle de vol primaire est prioritaire vis-à-vis de l'atténuation des bruits et des vibrations. Par contre, les volets secondaires 14 peuvent, en cas de besoin, lors de vols très manoeuvrants par exemple, assister les volets principaux 13. Dans ce cas, les volets secondaires 14 sont pilotés de façon cyclique et permettent d'améliorer la réactivité et la manoeuvrabilité de l'aéronef à voilure tournante 50. De plus, en cas de panne dans le système de commande des 30 volets principaux 13, les volets secondaires 14 peuvent prendre en charge le contrôle de vol primaire, de façon transitoire, le temps que le calculateur corrige la panne. Selon une variante de ce dispositif 10, les actionneurs secondaires 15 sont des actionneurs piézo-céramiques intégrés à chaque pale 12. Pour atténuer l'ensemble des bruits et les vibrations, on sait que leur fréquence d'utilisation doit être au moins équivalente à (b+1)w. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'aéronef à voilure tournante 50 comporte un calculateur 55 comprenant au moins un processeur et une mémoire. L'aéronef 50 est également équipé de différents capteurs de vibration 56, tels que des accéléromètres ou des microphones placés en différents points de l'aéronef 50, tels que le rotor principal 11, le fuselage 51 par exemple, afin d'analyser les ondes vibratoires ou sonores présentes dans l'environnement de l'aéronef 50. Un algorithme de contrôle multi-cyclique est stocké dans la mémoire et fonctionne en boucle fermée selon la figure 6 avec une identification continue de la réponse vibratoire de l'aéronef obtenue par l'intermédiaire des capteurs de vibration 56.

Cet algorithme permet notamment d'analyser en temps réel les vibrations en différents points de l'aéronef, donc l'impact du pilotage cyclique et multi-cyclique des volets et de corriger rapidement leurs effets. Il peut alors commander les actionneurs secondaires 15, 26 ou 27 suivant le mode de réalisation afin à la fois d'optimiser l'atténuation des bruits et vibrations et également de corriger les perturbations éventuellement générées sur le contrôle de vol primaire. Le calculateur 55 peut également être muni de deux processeurs différents et être capable d'utiliser des algorithmes identiques ou différents. Ceci permet de multiplier la chaîne de commande de calcul afin notamment d'anticiper les pannes et les dysfonctionnements. En effet, en mettant en parallèle différents systèmes de calcul, tels que différents algorithmes ou différents processeurs, et en comparant ou combinant les résultats de ces différents processus de calcul, le calculateur peut, là encore, optimiser les fonctions de contrôle de vol primaire et d'atténuation des bruits et vibrations.

De fait, la chaîne de commande de calcul peut être doublée, système généralement dénommé « duplex », voire quadruplée, on parle alors de système « quadruplex ». Ce type de calculateur principalement utilisé pour le contrôle de vol primaire peut également être utilisé pour l'atténuation des bruits et vibrations, c'est-à-dire la commande multi-cyclique. La figure 7 décrit un rotor arrière 52 muni d'un actionneur 54 pilotant la variation de pas collectif des pales 57. Le dispositif de l'invention permettant de supprimer le besoin de puissance hydraulique au niveau de la variation de pas des pales 12 du rotor principal 11, il peut être intéressant de réduire autant que possible ce besoin de puissance hydraulique dans l'aéronef 50 afin d'éliminer totalement l'hydraulique de l'appareil. Notamment, il est intéressant de remplacer le rotor arrière traditionnel par un rotor arrière 52 dont le pas collectif est piloté par au moins un vérin électrique 58. De plus, afin d'optimiser l'utilisation du rotor arrière 52, l'entraînement en rotation du rotor arrière 52 peut être désolidarisé du rotor principal 11 et obtenu par un moteur électrique 53.

En effet, le rotor arrière 52 est traditionnellement entraîné par le même moteur que le rotor principal 11, avec un rapport de réduction fixe. La vitesse de rotation du rotor arrière 52 est donc toujours proportionnelle à la vitesse de rotation du rotor principal 11. L'utilité du rotor arrière 52 peut évoluer suivant les phases de vol. Indispensable en cas de vol stationnaire ou de vol vertical, il peut devenir inutile, voire pénalisant en vol de croisière à grande vitesse. La fonction principale du rotor arrière 52, à savoir s'opposer au couple créé par la rotation du rotor principal 11, peut être obtenue par un carénage du rotor arrière ou un empennage dans le cas du vol de croisière, le rotor arrière 52 étant alors essentiellement source de traînée et de bruit. Il semble donc intéressant de pouvoir moduler la vitesse de rotation du rotor arrière 52 en complément voir en remplacement des variations du pas des pales 57 afin d'optimiser ainsi les performances de l'aéronef 50. De plus, le rotor arrière 52 utilise une partie de la puissance du moteur principal entrainant le rotor principal 11. Désolidariser le rotor arrière 52 du moteur principal permet alors d'augmenter les performances de l'aéronef 50 en utilisant le moteur principal essentiellement pour l'entrainement du rotor principal 11, c'est-à-dire le déplacement de l'aéronef 50. En conséquence, l'utilisation d'un moteur électrique 53 entraînant en rotation le rotor arrière 52 peut être une solution 25 intéressante pour permettre un gain de performances de l'aéronef 50. Naturellement, la présente invention est sujette à de nombreuses variations quant à sa mise en oeuvre. Bien que plusieurs modes de réalisation aient été décrits, on comprend bien 30 qu'il n'est pas concevable d'identifier de manière exhaustive tous les modes possibles. Il est bien sûr envisageable de remplacer un

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de variation de pas des pales (10) pour un aéronef à voilure tournante (50) comprenant, - un rotor principal (11) muni d'une pluralité de pales (12), - au moins un volet principal (13) par pale (12), chaque volet principal (13) étant mobile en rotation autour d'un axe pour modifier le pas de ladite pale (12), des actionneurs principaux (21) commandant l'inclinaison desdits volets principaux (13), - un système de commandes de vol (54) pilotant lesdits actionneurs principaux (21), caractérisé en ce que ledit dispositif de variation de pas des pales (10) comprend un plateau cyclique (20) incluant un plateau non tournant (23) et un plateau tournant (24) tournant avec ledit rotor principal (11), ledit plateau tournant (24) entraînant par une liaison mécanique (25) le changement d'inclinaison de chaque volet principal (13) et par suite le changement du pas de la pale (12) correspondante, lesdits actionneurs principaux (21) étant des vérins électriques (22) assurant le déplacement et l'inclinaison dudit plateau non tournant (23) pour piloter au moins cycliquement lesdits volets principaux (13).
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, ledit rotor principal (11) ayant un nombre b de pales (12) égal à trois ou quatre, lesdits actionneurs principaux (21) ont une fréquence d'utilisation au moins équivalente au produit bw, où w correspond à la vitesse de rotation dudit rotorprincipal (11), pour piloter cycliquement et multi-cycliquement lesdits volets principaux (13).
3. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, ledit rotor principal (11) ayant un nombre b de pales (12) égal à trois ou quatre, chaque actionneur principal (21) comporte un vérin électrique principal (22) avec une fréquence d'utilisation au moins équivalente à w, où w correspondant à la vitesse de rotation dudit rotor principal (11), pour piloter cycliquement lesdits volets principaux (13) et un vérin électrique secondaire (26) avec une fréquence d'utilisation au moins équivalente à bw pour piloter multi-cycliquement lesdits volets principaux (13), ledit vérin principal (22) et ledit vérin secondaire (26) étant montés en série.
4. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la liaison mécanique (25) comporte un nombre de vérins électriques secondaires (27) égal au nombre desdites pales (12) dudit rotor principal (11), chaque vérin secondaire (27), monté entre ledit plateau tournant (24) et undit volet principal (13), ayant une fréquence d'utilisation au moins équivalente à (b+1)w, où b correspond au nombre desdites pales (12) dudit rotor principal (11) et w à la vitesse de rotation dudit rotor principal (11), afin de piloter multi-cycliquement lesdits volets principaux (13).
5. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que au moins un volet secondaire (14) est intégré à chaque pale (12), chaque volet secondaire (14) étant piloté multi-cycliquement par un actionneur électrique secondaire (15).
6. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits actionneurs secondaires (15) sont des actionneurs piézo-céramiques intégrés à chaque pale (12) ayant une fréquence d'utilisation au moins équivalente à (b+1)w, où b correspond au nombre de pales (12) dudit rotor principal (11) et w à la vitesse de rotation dudit rotor principal (11).
7. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que lesdits actionneurs secondaires (15,26,27) sont aptes à être pilotés cycliquement pour assurer le contrôle de vol primaire.
8. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que ledit dispositif (10) comprend au moins un calculateur (55) muni d'au moins un processeur et une mémoire, au moins un capteur de vibration (56), un algorithme de contrôle multi- cyclique stocké dans ladite mémoire et fonctionnant en boucle fermée avec une identification continue de la réponse vibratoire dudit aéronef par l'intermédiaire desdits capteurs de vibration (56), afin d'optimiser le pilotage multi-cyclique desdits volets principaux (13).
9. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit dispositif (10) comprend au moins deux calculateurs (55) munis de deux processeurs différents et aptes à utiliser des algorithmes identiques ou différents, lesdits au moins deux calculateurs (55) étant utilisés pour piloter cycliquement les volets principaux (13).
10. 10. Dispositif selon la revendication 2 à 8,caractérisé en ce que ledit dispositif (10) comprend au moins un calculateur (56) muni de deux processeurs différents et aptes à utiliser des algorithmes identiques ou différents, ledit au moins un calculateur (55) étant utilisé pour piloter multi-cycliquement les actionneurs secondaires (15, 26, 27).
11. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ledit système de commandes de vol (54) est soit un système de commandes de vol électriques, soit un système 10 de commandes de vol optiques.
12. 12. Aéronef à voilure tournante (50) comprenant, un fuselage (51), - un rotor arrière (52) muni d'au moins deux pales (57), - un dispositif de variation de pas des pales (10) incluant, 15 ^ un rotor principal (11) muni d'une pluralité de pales (12), ^ au moins un volet principal (13) par pale (12), chaque volet (13) étant mobile en rotation autour d'un axe pour modifier le pas de ladite pale (12), 20 ^ des actionneurs principaux (21) commandant l'inclinaison desdits volets principaux (13), ^ un système de commandes de vol (54) pilotant lesdits actionneurs principaux (21), caractérisé en ce que ledit dispositif de variation de pas des pales 25 (10) est selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, ledit dispositif de variation de pas des pales (10) comprenant un plateaucyclique (20) incluant un plateau non tournant (23) et un plateau tournant (24) tournant avec ledit rotor principal (11), ledit plateau tournant (24) entraînant par une liaison mécanique (25) le changement d'inclinaison de chaque volet principal (13), et par suite le changement du pas de la pale (12) correspondante, lesdits actionneurs principaux (21) étant des vérins électriques (22) assurant le déplacement et l'inclinaison dudit plateau non tournant (23) pour piloter au moins cycliquement lesdits volets principaux (13).
13. 13. Aéronef à voilure tournante (50) selon la revendication 12, caractérisé en ce que la variation du pas desdites pales (57) dudit rotor arrière (52) est piloté par l'intermédiaire d'au moins un actionneur électrique (58).
14. 14. Aéronef à voilure tournante (50) selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit au moins un actionneur électrique (58) est un vérin électrique.
15. 15. Aéronef à voilure tournante (50) selon l'une quelconque 20 des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que ledit rotor arrière (52) est entraîné en rotation par un moteur électrique (53).