FR3003892A1 - Pale comprenant une portion aerodynamique et un pied de pale assembles de facon isostatique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une pale, une hélice, un turbopropulseur et un aéronef, comprenant un pied de pale (12) présentant un axe d'envergure (11), une portion aérodynamique (31) ancrée dans le pied de pale par une articulation pivotante (7) autour d'un axe d'ancrage perpendiculaire audit axe d'envergure, caractérisée en ce que la portion aérodynamique est immobilisée par rapport au pied de pale par une liaison linéaire annulaire (28) d'axe perpendiculaire à l'axe d'ancrage.

Description

PALE COMPRENANT UNE PORTION AÉRODYNAMIQUE ET UN PIED DE PALE ASSEMBLÉS DE FAÇON ISOSTATIQUE L'invention concerne une pale, notamment une pale de machine tournante de compression dans un flux de fluide linéaire.

L'invention concerne plus particulièrement une pale d'hélice de propulsion et/ou de sustentation d'un aéronef. L'invention concerne aussi une hélice, notamment une hélice de turbopropulseur d'aéronef, comprenant au moins une pale selon l'invention, ainsi qu'un turbopropulseur et un aéronef. Une pale comprend généralement deux parties fonctionnellement distinctes : un pied de pale, et une portion aérodynamique. Le pied de pale est destiné à assurer l'ancrage de la pale dans un moyeu tournant et présente à cet effet des moyens d'ancrage dans le moyeu selon un axe longitudinal de la pale - c'est-à-dire sensiblement selon l'envergure de la pale - et selon un axe radial du moyeu. La portion aérodynamique présente une surface adaptée pour que la pale en mouvement exerce un effort sur un fluide, notamment dans l'air. Ces deux parties d'une pale peuvent être réalisées en une seule pièce comme dans le cas de certaines pales métalliques, ou bien en deux parties structurellement distinctes. C'est par exemple le cas lorsque la portion aérodynamique de la pale est en matériau composite, tandis que le pied de pale est métallique. Dans ce deuxième cas, la portion aérodynamique doit être ancrée dans le pied de pale. Souvent le pied de pale comprend une fourrure d'ancrage assurant une jonction mécanique entre un ancrage dans le moyeu et un ancrage de la portion aérodynamique dans ladite fourrure d'ancrage.

Ainsi, US 5,129,787 présente une pale à portion aérodynamique en matériau composite reliée à un pied de pale métallique monté dans un moyeu. L'assemblage de la portion aérodynamique au pied de pale est réalisé par une broche traversant trois alésages formés à une extrémité de la portion aérodynamique et deux alésages dans le pied de pale. Les alésages et la broche sont alignés selon une direction sensiblement parallèle à la corde de la pale.

Un tel assemblage n'est pas satisfaisant car les efforts subis par la pale sont principalement orthogonaux à la corde de la pale et créent un couple important sur l'assemblage entre portion aérodynamique et pied de pale. La portion aérodynamique peut donc tourner autour de l'axe de la broche.

En outre un tel assemblage est difficile à mettre en oeuvre sur une ligne d'assemblage. En effet, les exigences de dimensionnement sur les trois alésages de la portion aérodynamique sont très élevées car ils doivent être parfaitement alignés entre eux et avec ceux du pied de pale. L'invention vise donc à pallier ces inconvénients.

L'invention vise à proposer une pale dont la fabrication et l'assemblage sont simples. L'invention vise à proposer une pale dont l'ancrage de la portion aérodynamique dans le pied de pale est efficace pour tout type d'effort subi par la pale.

L'invention vise également à proposer une pale d'hélice à montage simple sur un moyeu. L'invention vise en outre une pale dont le montage (et le démontage) de la partie aérodynamique dans le pied de pale est rapide et simple. Dans tout le texte, conformément à leur acception normale, le 20 terme "orthogonal" vise des droites, des segments ou des axes dont les projections dans au moins un plan particulier forment un angle droit entre elles, tandis que le terme "perpendiculaire" vise des droites, des segments ou des axes orthogonaux et sécants. Ces termes sont entendus aux jeux volontaires et erreurs de fabrication près. 25 Dans tout le texte, on désigne de façon traditionnelle par "extrados" l'une des deux faces principales d'une pale adaptée pour créer une aspiration de la pale par l'air circulant le long de l'extrados, d'un bord d'attaque vers un bord de fuite de la pale. De même, on désigne par "intrados" la face principale opposée à l'extrados adaptée pour créer une poussée de la pale par l'air 30 circulant le long de l'intrados, du bord d'attaque vers le bord de fuite de la pale.

Dans tout le texte on désigne par "corde" une droite passant par le bord d'attaque et le bord de fuite de la pale. L'"envergure" de la pale représente la distance maximale entre le pied de pale et l'extrémité libre de la pale. De plus, on désigne par "épaisseur" la distance minimale en tout point entre l'extrados et l'intrados et par extension une direction orthogonale à une corde et orthogonale à une direction longitudinale de la pale. On désigne par "radiale" une direction radiale par rapport à un axe tournant d'un moyeu dans lequel la pale selon l'invention est destinée à être montée.

L'invention concerne donc une pale comprenant : - un pied de pale présentant un axe, dit axe d'envergure, - une portion aérodynamique ancrée dans le pied de pale par un premier assemblage, dit assemblage d'ancrage, comprenant au moins une articulation pivotante autour d'un axe, dit axe d'ancrage, formant un angle compris entre 70° et 1100 avec ledit axe d'envergure, caractérisée en ce que : - l'assemblage d'ancrage comprend une seule articulation pivotante autour d'un unique axe d'ancrage, - la portion aérodynamique est immobilisée par rapport au pied de pale par 20 un deuxième assemblage, dit assemblage de centrage, formant au moins une liaison linéaire annulaire d'axe, dit axe de centrage, perpendiculaire à l'axe d'ancrage. Le pied de pale est adapté pour être monté dans un moyeu selon un axe parallèle à un axe radial du moyeu, notamment confondu avec un axe de symétrie d'un fût radial de moyeu. 25 Le pied de pale comprend avantageusement des moyens d'ancrage radial dans un fût radial de moyeu. Lesdits moyens d'ancrage sont adaptés pour former, avec le moyeu, un assemblage, dit assemblage au moyeu, apte à assurer un ancrage radial du pied de pale par rapport au moyeu. L'assemblage au moyeu assure un ancrage au moins radial par 30 rapport au moyeu. L'assemblage au moyeu est avantageusement adapté pour permettre une rotation de la pale autour de l'axe d'envergure afin d'autoriser le réglage du pas de la pale au sol et en vol, notamment le réglage automatique par un dispositif de réglage monté dans le moyeu de l'hélice et actionnant le pied de pale. De nombreux types d'assemblage au moyeu peuvent être envisagés : par exemple un ou plusieurs épaulement(s) du pied de pale en butée 5 unidirectionnelle radiale sur un(des) épaulement(s) du fût radial de moyeu. L'épaulement de la fourrure d'ancrage s'étend radialement vers l'extérieur de la fourrure, et l'épaulement du moyeu, radialement vers l'intérieur dans un fût radial. Les épaulements peuvent par exemple être formés grâce à des collets. Des roulements à billes (ou par équivalence à rouleaux, ou autres...) peuvent 10 avantageusement être interposés entre lesdits épaulements. Les roulements permettent de réduire les frottements entre fourrure d'ancrage et moyeu dans le sens d'une rotation autour de l'axe d'envergure (ou longitudinal) de la pale, de sorte à autoriser un réglage aisé du pas de la pale. D'autres types d'assemblage au moyeu peuvent être envisagés 15 par exemple par vissage du pied de pale dans un taraudage du fût radial avec ou sans chemin de billes interposé. Dans le cas où le réglage du pas de la pale n'est pas nécessaire on peut choisir par exemple un collage, un serrage, un assemblage de formes (pied de pale en queue d'aronde,...), un assemblage par pièces rapportées (boulons, vis,...), une soudure, etc. 20 L'articulation pivotante est avantageusement une liaison pivot. Plus particulièrement, et afin d'obtenir un assemblage isostatique de la portion aérodynamique dans le pied de pale, l'articulation pivotante est une liaison pivot à jeu strictement positif le long de l'axe d'ancrage. Ainsi, l'articulation pivotante est une liaison pivot glissant, présentant un jeu limité en translation selon 25 l'axe d'ancrage. Avantageusement et selon l'invention, l'axe d'ancrage forme un angle compris entre 70° et 1100 avec l'axe d'envergure, notamment compris entre 80° et 1000, et plus particulièrement l'axe d'ancrage est au moins sensiblement orthogonal à l'axe d'envergure. Plus particulièrement, l'axe d'ancrage 30 est avantageusement perpendiculaire à l'axe d'envergure.

De plus, avantageusement et selon l'invention, l'axe d'ancrage est au moins sensiblement parallèle à une corde de la pale. La portion aérodynamique s'étend avantageusement jusque dans le pied de pale où elle forme un assemblage d'ancrage et un assemblage de 5 centrage au moins avec le pied de pale. Avantageusement les assemblages de la portion aérodynamique au pied de pale (assemblage d'ancrage et assemblage de centrage) interdisent tout mouvement relatif du pied de pale et de la portion aérodynamique. Une fixation complète du pied de pale et de la portion aérodynamique est ainsi 10 assurée. Le pied de pale assure à la fois un ancrage de la portion aérodynamique par rapport au moyeu selon l'axe d'envergure - notamment pour la retenir lorsque l'hélice est en rotation, et un blocage en rotation autour de l'axe d'envergure pour transmettre un réglage du pas de la pale. Plus particulièrement, la liaison pivot glissant d'axe d'ancrage 15 orthogonal à l'axe d'envergure assure un blocage en translation selon l'axe d'envergure, un blocage en rotation autour de l'axe d'envergure, un blocage en translation selon un axe, dit axe d'épaisseur, orthogonal à l'axe d'envergure et à l'axe d'ancrage, et un blocage en rotation autour dudit axe d'épaisseur. La liaison linéaire annulaire d'axe de centrage perpendiculaire 20 à l'axe d'ancrage assure un blocage selon les deux degrés de liberté de la liaison pivot glissant, c'est-à-dire un blocage en translation selon l'axe d'ancrage et un blocage en rotation autour de l'axe d'ancrage. Ainsi, l'invention permet d'obtenir, pour la première fois, une pale dont l'assemblage de la portion aérodynamique dans le pied de pale est 25 isostatique. Ainsi la fabrication et l'assemblage d'une telle pale est plus simple et donc moins coûteux. Plus particulièrement, les tolérances de dimensionnement des éléments de l'assemblage d'ancrage et de l'assemblage de centrage sont favorables à une fabrication économique d'une telle pale. Avantageusement, une pale selon l'invention est aussi 30 caractérisée en ce que l'assemblage de centrage comprend un doigt de centrage s'étendant entre le pied de pale et la portion aérodynamique selon l'axe de centrage.

Ledit doigt de centrage forme une liaison linéaire annulaire d'axe l'axe de centrage avec au moins un élément de la pale choisi parmi le pied de pale et la portion aérodynamique. Plus particulièrement, le doigt de centrage peut former une 5 liaison linéaire annulaire avec le pied de pale ou avec la portion aérodynamique. Le doigt de centrage est, à cet effet, monté dans un logement, dit logement de centrage, formant deux butées opposées en regard selon une direction parallèle à l'axe d'ancrage. Les deux butées formées par le logement de centrage sont avantageusement à une distance l'une de l'autre adaptée pour que le 10 doigt de centrage soit en butée simultanément contre l'une et l'autre des deux butées. Ainsi l'assemblage de centrage comprenant au moins le doigt de centrage et le logement de centrage empêche le déplacement de la portion aérodynamique en translation selon l'axe d'ancrage. De même, le logement de centrage présente au moins une 15 troisième butée et une quatrième butée opposées en regard selon une direction orthogonale à l'axe d'ancrage. Les troisième et quatrième butées formées par le logement de centrage sont avantageusement à une distance l'une de l'autre adaptée pour que le doigt de centrage soit en butée simultanément contre l'une et l'autre de ces deux butées. Ainsi l'assemblage de centrage comprenant au moins le doigt de 20 centrage et le logement de centrage empêche le déplacement de la portion aérodynamique en rotation autour de l'axe d'ancrage. Avantageusement, ledit logement de centrage est cylindrique. Plus particulièrement, le logement de centrage est cylindrique de diamètre le diamètre maximal du doigt de centrage. La rotation libre du doigt de centrage dans 25 le logement de centrage autour de l'axe de centrage est ainsi assurée. Le doigt de centrage est avantageusement à profil cylindrique dans sa portion introduite dans le logement de centrage. Le logement de centrage est avantageusement ajusté avec un jeu positif (nul ou strictement positif) sur le doigt de centrage, de sorte que la translation selon l'axe de centrage et la rotation autour de l'axe de centrage du doigt 30 de centrage par rapport au logement de centrage sont autorisées.

Un logement de centrage peut être réalisé à la fois dans la portion aérodynamique et dans le pied de pale, ou dans l'un de ces deux éléments uniquement. La liaison linéaire annulaire est avantageusement réalisée en modifiant une liaison rotule pour qu'elle puisse translater librement selon l'axe de centrage. Plus particulièrement, la rotule est montée avec un jeu non-nul strictement positif selon l'axe de centrage. Ainsi, il s'agit en fait d'une liaison linéaire annulaire présentant un jeu limité en translation selon l'axe de centrage. Alternativement, la liaison linéaire annulaire est 10 avantageusement réalisée par un roulement à rotule sur billes ou sur rouleaux. Le doigt de centrage et le logement de centrage forment donc une liaison rotule à jeu strictement positif selon l'axe de centrage. Plus particulièrement, le jeu de montage selon l'axe de centrage entre le doigt de centrage et le logement de centrage est supérieur au jeu de 15 montage selon l'axe de centrage de l'articulation pivotante de l'assemblage d'ancrage. De même, le jeu de montage selon l'axe d'ancrage entre le doigt de centrage et le logement de centrage est inférieur au jeu de montage selon l'axe d'ancrage de l'articulation pivotante (ou liaison pivot glissant) de 20 l'assemblage d'ancrage. L'assemblage de la portion aérodynamique dans le pied de pale est ainsi isostatique. Cependant, plus particulièrement, avantageusement et selon l'invention, la pale comprend un doigt de centrage solidaire de la portion 25 aérodynamique, et le pied de pale comprend un logement, dit logement de centrage, adapté pour recevoir au moins une partie du doigt de centrage et former, avec le doigt de centrage, ladite liaison linéaire annulaire selon l'axe de centrage. Avantageusement, le doigt de centrage est solidaire de la portion aérodynamique, c'est-à-dire que le doigt de centrage est assemblé à la 30 portion aérodynamique de façon à être déplacé avec celle-ci comme une seule pièce.

Ainsi, le doigt de centrage est avantageusement assemblé fixement dans la portion aérodynamique, par exemple il est monté serré dans la portion aérodynamique. Plus particulièrement l'emboîtement entre le logement de centrage et le doigt de centrage est à une distance non nulle de l'axe d'ancrage.

De plus, avantageusement et selon l'invention, le point d'application de la liaison linéaire annulaire est à une distance non-nulle de l'axe d'ancrage. Le blocage en rotation autour de l'axe d'ancrage est ainsi assuré par la liaison linéaire annulaire.

Les déplacements autorisés de la portion aérodynamique par rapport au pied de pale par l'articulation pivotante (ou liaison pivot glissant) sont : une rotation autour de l'axe d'ancrage et une translation selon l'axe d'ancrage. Les déplacements autorisés de la portion aérodynamique par rapport au pied de pale par la liaison linéaire annulaire sont : une rotation autour de 15 l'axe d'envergure, une rotation autour de l'axe d'ancrage, une rotation autour de l'axe de centrage et une translation selon l'axe de centrage. Cependant, le point d'application de la liaison linéaire annulaire étant distant de celui de l'articulation pivotante, et l'axe de centrage étant perpendiculaire à l'axe d'ancrage, la combinaison de l'assemblage d'ancrage et de 20 l'assemblage de centrage empêche la rotation autour de l'axe d'ancrage de la portion aérodynamique par rapport au pied de pale. Le montage ajusté du doigt de centrage dans le logement de centrage à une distance strictement positive de l'axe d'ancrage fournit un blocage en rotation de la portion aérodynamique autour de l'axe d'ancrage car le doigt de 25 centrage est en butée de part et d'autre dans le logement de centrage selon une direction parallèle à l'axe d'épaisseur. Avantageusement et selon l'invention, l'axe de centrage est parallèle à l'axe d'envergure. Plus particulièrement l'axe de centrage est colinéaire à l'axe 30 d'envergure.

L'axe de centrage et l'axe d'envergure sont donc sensiblement parallèles à un axe radial du moyeu lorsque la pale est montée dans un fût radial de moyeu. L'axe de centrage est donc parallèle à une direction d'introduction du pied de pale dans un fût radial de moyeu, de sorte que le montage du doigt de centrage dans le logement de centrage est particulièrement aisé. Avantageusement et selon l'invention, le longeron, dit longeron d'ancrage, assure une liaison mécanique entre le pied de pale et la portion aérodynamique de façon à assurer l'ancrage de la portion aérodynamique au pied de pale au moins selon l'axe d'envergure.

Plus particulièrement le longeron d'ancrage est solidaire de la portion aérodynamique et s'étend dans le pied de pale où il est ancré au pied de pale par l'assemblage d'ancrage. De plus, avantageusement et selon l'invention, ledit longeron d'ancrage s'étend au moins pour partie dans la portion aérodynamique et jusque 15 dans le pied de pale où une extrémité proximale dudit longeron d'ancrage forme une boucle autour d'un logement d'assemblage. Ledit longeron d'ancrage est avantageusement en matériau composite comprenant au moins une majorité de fibres unidirectionnelles dans le sens de l'envergure. Ainsi, les fibres unidirectionnelles s'enroulent autour du 20 logement d'assemblage pour former ladite boucle d'ancrage. Ledit longeron d'ancrage assure une résistance en flexion de la portion aérodynamique, ainsi qu'entre le pied de pale et la portion aérodynamique. De plus, il transmet les efforts en torsion (autour de l'axe d'envergure) à la fourrure d'ancrage et donc au moyeu. En outre, il permet de 25 transmettre à la portion aérodynamique un changement de pas imposé à la fourrure d'ancrage. Avantageusement et selon l'invention, la liaison pivot glissant comprend au moins une goupille, dite goupille d'ancrage, montée d'une part dans un logement, dit logement d'assemblage, formé solidaire de la portion aérodynamique 30 et d'autre part dans au moins un logement, dit logement d'ancrage, du pied de pale.

Avantageusement la goupille d'ancrage est montée ajustée dans le logement d'assemblage. De plus la goupille d'ancrage est avantageusement montée ajuster dans chaque logement d'ancrage. L'assemblage d'ancrage assure ainsi un ancrage de la portion 5 aérodynamique dans le pied de pale selon l'axe d'envergure et selon l'axe épaisseur ainsi qu'un blocage en rotation autour de l'axe d'envergure et autour de l'axe d'épaisseur. Avantageusement la portion aérodynamique comprend un unique logement d'assemblage dans lequel est montée une unique goupille 10 d'ancrage. Plus particulièrement, avantageusement et selon l'invention la boucle d'ancrage du longeron d'ancrage enferme une pièce, dite ancre, dans laquelle est formé le logement d'assemblage. L'ancre est montée solidaire de la boucle d'ancrage formée 15 par le longeron d'ancrage. L'ancre est ainsi avantageusement solidaire du longeron d'ancrage de sorte qu'ils peuvent être déplacés comme une seule pièce en rotations et en translations dans toutes directions. De plus, le doigt de centrage est fixé dans ladite ancre. Le doigt de centrage traverse avantageusement l'extrémité proximale de la boucle 20 formée par le longeron d'ancrage. Le doigt de centrage est en saillie de l'extrémité proximale de la boucle d'ancrage, de façon à pouvoir être inséré dans un logement de centrage de la fourrure d'ancrage. L'ancre est avantageusement en alliage métallique. Cependant, elle peut aussi être réalisée dans d'autres matériaux tel qu'un matériau 25 composite thermodurcissable ou thermoplastique. De plus, avantageusement et selon l'invention, le pied de pale comprend une fourrure d'ancrage adaptée pour pouvoir assurer un assemblage de la pale dans un moyeu. La fourrure d'ancrage comprend des moyens d'ancrage au 30 moyeu. La fourrure d'ancrage comprend notamment des moyens d'ancrage radial dans un fût radial de moyeu permettant d'assurer un ancrage de la pale selon l'axe d'envergure au moins. La fourrure d'ancrage est avantageusement adaptée pour permettre une rotation de la pale autour d'un axe radial du fût de moyeu de sorte à permettre le réglage du pas de la pale. Avantageusement et selon l'invention, la fourrure d'ancrage 5 présente deux logements d'ancrage en regard l'un de l'autre. La fourrure d'ancrage forme un logement d'accueil de la partie proximale de la portion aérodynamique de la pale. De plus, le logement d'assemblage est avantageusement traversant, c'est-à-dire qu'il traverse la portion aérodynamique de part en part selon 10 l'axe d'ancrage. La partie de la portion aérodynamique est adaptée pour que, une fois introduite dans la fourrure d'ancrage, le logement d'assemblage soit aligné avec les deux logements d'ancrage en regard l'un de l'autre de la fourrure d'ancrage. Avantageusement le fond du logement d'accueil de la fourrure 15 d'ancrage comprend un logement de centrage adapté pour pouvoir y introduire un doigt de centrage de la portion aérodynamique. Avantageusement et selon l'invention, la portion aérodynamique comprend au moins : - une enveloppe creuse présentant une surface aérodynamique destinée 20 à exercer un effort dans l'air, s'étendant du pied de pale jusqu'à une extrémité libre de la pale dans le sens de l'envergure, et d'un bord d'attaque à un bord de fuite dans le sens de la corde, - une membrure disposée dans l'enveloppe creuse et au moins partiellement en contact de surface avec l'enveloppe creuse de façon à assurer un 25 soutien structurel de l'enveloppe creuse. La membrure comprend avantageusement une pluralité de semelles en contact de surface avec l'enveloppe creuse de façon à assurer un soutien structurel de l'enveloppe creuse. L'enveloppe creuse et la membrure sont solidaires mécaniquement l'une de l'autre. 30 L'enveloppe creuse (aussi parfois appelée peau) est une enveloppe qui assure une fonction aérodynamique et une fonction structurelle.

C'est pourquoi la membrure assure un soutien structurel de l'enveloppe creuse par l'intermédiaire de semelles en contact de surface avec la surface intérieure de l'enveloppe creuse. Ainsi la membrure assure le soutien de la forme extérieure de l'enveloppe creuse, donc de l'extrados et de l'intrados au moins, et donc elle assure le maintien, notamment le maintien dans le temps, des performances aérodynamiques de la pale. La membrure assure aussi avantageusement le maintien dans le temps de la forme du bord d'attaque et du bord de fuite. Une membrure selon l'invention s'étend dans au moins une partie de l'enveloppe creuse et peut présenter un seul élément, par exemple un longeron caisson, ou plusieurs éléments assemblés les uns aux autres. Une membrure selon l'invention comprend avantageusement une pluralité de longerons formant ou non un ou plusieurs caissons. Avantageusement, une pale selon l'invention comprend au 15 moins un longeron caisson formant une pluralité de semelle de soutien de l'enveloppe creuse, et un longeron d'ancrage assurant un ancrage de la portion aérodynamique dans le pied de pale selon l'axe d'envergure au moins. Au-delà d'apporter un soutien structurel de forme à l'enveloppe creuse, la membrure assure aussi la résistance de la pale à différents 20 types d'efforts, notamment en flexions et en torsion, statiques et dynamiques. En outre, la membrure assure, par l'assemblage d'ancrage au pied de pale, l'ancrage de l'enveloppe creuse par rapport au pied de pale. C'est pourquoi la membrure est avantageusement solidaire de l'enveloppe creuse au moins au niveau de semelles en contact de surface, par 25 exemple par collage, assemblage, thermocollage, thermomoulage, copolymérisation, co-cuisson, etc. L'enveloppe creuse et la membrure sont avantageusement en matériau composite. L'invention s'étend à une hélice de turbopropulseur 30 comprenant au moins une pale selon l'invention.

Une pale selon l'invention est avantageusement utilisée sur une hélice de turbopropulseur d'aéronef, en multiples exemplaires. Ainsi une hélice de turbopropulseur selon l'invention comporte avantageusement au moins deux pales, notamment avantageusement entre trois et huit pales selon l'invention. Une hélice selon l'invention comprend aussi avantageusement un moyeu central entraîné par un moteur, et en général un dispositif de réglage du pas des pales au sol et en vol. Le moyeu central présente une pluralité de fût radiaux répartis radialement autour du moyeu et dans chacun desquels un pied de pale comprenant une fourrure d'ancrage est monté.

Une hélice selon l'invention tire parti des avantages des pales selon l'invention et est donc entre autres particulièrement facile à assembler. L'invention s'étend donc aussi à un turbopropulseur comprenant au moins une hélice selon l'invention. Un tel turbopropulseur comporte avantageusement une ou deux hélices selon l'invention. Lorsque ledit turbopropulseur comporte une pluralité d'hélices selon l'invention ces dernières peuvent par exemple être contrarotatives. L'invention s'étend aussi à un aéronef comprenant au moins un turbopropulseur selon l'invention. Un aéronef comprenant des turbopropulseurs à hélices 20 comprenant des pales selon l'invention est particulièrement avantageux. En effet, chaque pale d'hélice peut être rapidement et facilement remplacée. L'aéronef comprend avantageusement deux, quatre, six ou huit turbopropulseurs, et peut en présenter plus afin de développer des puissances, notamment au décollage encore plus importantes. 25 L'entretien d'un tel aéronef est aussi facilité grâce à une pale selon l'invention. L'invention concerne également une pale d'hélice, une hélice de turbopropulseur, un turbopropulseur et un aéronef caractérisés en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après.

D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre non limitatif et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 est une représentation schématique d'une pale selon un 5 mode de réalisation conforme à l'invention, par une vue en coupe longitudinale par un premier plan II-II comprenant au moins une corde de la pale, ladite pale étant représentée montée dans un fût radial de moyeu d'hélice, - la figure 2 est une vue en détail d'un pied de pale selon l'invention conforme au mode de réalisation de la figure 1, par une vue en coupe longitudinale 10 selon le plan II-II, - la figure 3 est une vue en détail d'un pied de pale selon l'invention conforme au mode de réalisation des figures 1 et 2, par une vue en coupe longitudinale selon un deuxième plan III-III, - la figure 4 est une vue en coupe transversale selon le plan IV-IV d'une 15 pale selon l'invention conforme au mode de réalisation des figures 1, 2 et 3. La pale selon l'invention présentée aux figures 1 à 4 est une pale d'hélice de turbopropulseur d'avion. La pale présente une portion aérodynamique 31 comprenant une enveloppe creuse et une membrure. L'enveloppe creuse 1 présente une surface 20 aérodynamique formant un extrados 5 et un intrados 4 s'étendant chacun d'un bord d'attaque 2 à un bord de fuite 3 dans le sens de la corde 6 et d'un pied de pale 12 à une extrémité libre 20 de la pale dans le sens de l'envergure. La corde 6 de la pale est, en tout point selon l'envergure, une droite passant par le bord d'attaque 2 et le bord de fuite 3 et orthogonale à un axe longitudinal 11. L'axe longitudinal 11 est un 25 axe longitudinal de la pale, dans le prolongement du pied de pale. La pale est représentée montée dans un fût radial 25 d'un moyeu 26 d'hélice. L'axe longitudinal 11 correspond au moins sensiblement à un axe radial du moyeu. Plus particulièrement la pale présente un pied de pale 12, 30 s'étendant au-delà de l'enveloppe creuse 1 et permettant d'ancrer la pale dans un fût radial 25 de moyeu 26.

Le pied de pale 12 comprend en particulier une fourrure d'ancrage 23 permettant d'ancrer la pale dans ledit fût radial de moyeu. La fourrure d'ancrage assure une liaison entre la membrure de la pale et un fût radial de moyeu. Dans l'enveloppe creuse 1, une membrure comprenant au 5 moins un longeron d'ancrage 33 et un longeron 8 caisson assure le maintien de la forme de ladite enveloppe creuse en étant en contact direct avec cette dernière. Notamment le longeron 8 caisson présente des semelles 9a, 9b inférieures du côté de l'intrados 4 et de semelles 10a, 10b supérieures du côté de l'extrados 5 en contact respectivement avec la surface intérieure de l'enveloppe creuse au niveau de 10 l'intrados 4 et de l'extrados 5. La membrure comprend des éléments s'étendant dans la portion aérodynamique 31 et dans le pied de pale 12, reliant ainsi l'un à l'autre de façon à former une pale d'un seul tenant. Plus particulièrement, la membrure comprend un longeron 15 d'ancrage 33. Le longeron d'ancrage assure un ancrage de la portion aérodynamique 31 de la pale par rapport au pied de pale 12, notamment selon la direction longitudinale 11. De plus, le longeron d'ancrage 33 assure une transmission complète entre le pied de pale et la portion aérodynamique de toute rotation imposée au pied de pale pour ajuster le pas de pale. 20 Le longeron d'ancrage 33 assure en partie au moins un soutien structurel de l'enveloppe creuse et contribue à la résistance en flexion et en torsion de la pale. L'épaisseur du longeron d'ancrage va en diminuant en s'éloignant du pied de pale, de sorte que le longeron d'ancrage s'étend sur au moins 25 un quart de l'envergure de la portion aérodynamique. Dans le mode de réalisation présenté, celui-ci s'étend sur un peu plus d'un quart de l'envergure de la portion aérodynamique. Les éléments de la membrure, notamment le longeron 8 caisson et le longeron d'ancrage 33, sont solidaires les uns des autres et sont 30 solidaires de l'enveloppe creuse 1. La pale forme ainsi un seul bloc pouvant être déplacé comme une seule pièce, sans éléments mobiles les uns par rapport aux autres. Le longeron 8 caisson soutient le bord d'attaque 2 par l'intermédiaire de deux liaisons 19 s'étendant à l'avant du longeron caisson jusqu'à 5 la surface intérieure de l'enveloppe creuse 1. Le longeron 8 caisson soutient le bord de fuite 3 grâce à l'extension des semelles 9b, 10b arrières jusqu'au bord de fuite. Le longeron 8 caisson apporte un soutien structurel à l'enveloppe creuse et une résistance à la torsion à l'enveloppe creuse donc à la pale. Le longeron 8 caisson s'étend uniquement dans la portion 10 aérodynamique 31 de la pale. Le longeron 8 caisson est avantageusement formé de deux demi-coques 13, 14. Une première demi-coque, dite demi-coque inférieure 13, du côté de l'intrados 4 présente une liaison avant 19 au contact du bord d'attaque, une semelle 9a inférieure avant, une liaison centrale 18, une semelle 9b inférieure 15 arrière s'étendant en contact avec la surface intérieure de l'enveloppe creuse 1 jusqu'au bord de fuite 3. Une deuxième demi-coque, dite demi-coque supérieure 14, du côté de l'extrados 5 présente une liaison avant 19 au contact du bord d'attaque, une semelle 10a supérieure avant, une liaison centrale 18, une semelle 10b supérieure 20 arrière s'étendant en contact avec la surface intérieure de l'enveloppe creuse 1 jusqu'au bord de fuite 3. Entre les deux semelles avant 9a, 10a du longeron caisson, s'étend une cavité avant 15 interne au longeron caisson. Entre les deux semelles arrière 9b, 10b du longeron caisson, s'étend une cavité arrière 16 interne au 25 longeron caisson. Dans le mode de réalisation présenté, les cavités avant 15 et arrière 16 sont laissées vides, c'est-à-dire remplies d'air, afin de proposer une pale de grande légèreté. En outre, des cavités subsistent entre l'enveloppe creuse et le longeron caisson. Ces cavités 17 sont avantageusement remplies d'une mousse de 30 remplissage légère et rigidifiante.

Entre les liaisons centrales 18 de chacune des deux demi-coques 13, 14 du longeron 8 caisson, s'étend le longeron d'ancrage 33 qui ferme les cavités avant 15 et arrière 16. La pale présente en outre un cache aérodynamique 35 entre le 5 pied de pale 12 et la portion aérodynamique. Celui-ci permet d'allonger la surface aérodynamique de la pale en direction du pied de pale. Il permet ainsi d'améliorer sa pénétration dans l'air et donc l'efficacité d'une hélice comportant de telles pales. Il permet donc de diminuer la consommation en carburant d'un turbopropulseur et donc d'un aéronef ainsi équipé. Il permet aussi d'améliorer leur maintenabilité en 10 procurant un accès facile à l'assemblage au pied de pale ou pour effectuer des contrôles de l'intégrité du pied de pale. Le longeron d'ancrage 33 s'étend jusque dans le pied de pale 12 où il forme une boucle d'ancrage 21 adapté pour assurer la fixation de la membrure dans la fourrure d'ancrage 23. Le longeron d'ancrage assure donc 15 l'ancrage de la portion aérodynamique dans le pied de pale. Plus particulièrement, le longeron d'ancrage 33 forme une boucle autour d'une pièce, dite ancre 32. Le longeron d'ancrage 33 est avantageusement en matériau composite à matrice polymère et comprend une majorité de fibres unidirectionnelles 20 dans le sens de l'envergure. Ainsi, les fibres unidirectionnelles s'enroulent autour de l'ancre 32 pour former ladite boucle d'ancrage 21. L'ancre présente un logement traversant, dit logement d'assemblage 34. Ledit logement d'assemblage 34 accueille une goupille, dite goupille d'ancrage 7 qui traverse l'ancre 32. L'ancre 32 est par exemple réalisée 25 dans un alliage métallique. L'ancre est solidaire du longeron d'ancrage 33 de sorte qu'ils peuvent être déplacés comme une seule pièce en rotations et en translations dans toutes directions. La fourrure d'ancrage présente un logement principal 30 d'accueil du pied de pale 12, de sorte que la fourrure d'ancrage présente une forme globalement cylindrique autour de l'axe longitudinal 11.

La fourrure d'ancrage présente en outre deux logements d'ancrage 13 en regard l'un de l'autre, chaque logement d'ancrage 13 étant traversant dans la paroi périphérique 24 de la fourrure d'ancrage. La goupille d'ancrage 7 est montée dans les deux logements 5 d'ancrage 13 en regard, en travers du logement d'accueil du pied de pale de la fourrure d'ancrage. La goupille d'ancrage est montée dans le logement d'assemblage 34 de l'ancre de sorte à former une liaison pivot glissant. La goupille d'ancrage s'étend selon un axe principal, dit axe 10 d'ancrage 29. Ainsi, la goupille d'ancrage assure une liaison entre l'ancre 32 et la fourrure d'ancrage, donc entre la membrure et le pied de pale, pour toute translation selon l'axe longitudinal 11 et autour de cet axe, ainsi que selon un axe, dit axe d'épaisseur 30, orthogonal à l'axe d'envergure 11 et à l'axe d'ancrage 29 et 15 autour dudit axe d'épaisseur 30. La goupille d'ancrage 7 présente une tête 36 adaptée pour venir en butée sur le rebord externe d'un premier logement d'ancrage 13 de la fourrure d'ancrage 23. La goupille d'ancrage est maintenue en translation selon l'axe d'ancrage 29 par rapport à la fourrure d'ancrage par un écrou 37 monté à son 20 pied, ledit écrou venant en butée sur le rebord externe du second logement d'ancrage 13. Par ailleurs, le pied de pale comprend un doigt de centrage 28 monté solidaire de l'ancre 32. Le doigt de centrage peut par exemple être monté par vissage dans l'ancre (cependant tout autre moyen de blocage mécanique (soudage, 25 serrage, etc.) conviendrait). Le doigt de centrage 28 s'étend en saillie de l'ancre 32 selon la direction longitudinale 11 à une extrémité orientée vers le fond 22 de la fourrure d'ancrage 23 de l'ancre 32. Le doigt de centrage 28 traverse l'extrémité de la boucle 21 formée par le longeron d'ancrage 33. L'extrémité libre du doigt de 30 centrage est en saillie de la boucle 21 formée par pour pouvoir le longeron d'ancrage 33 de façon à pouvoir être introduit dans un logement de centrage 27.

En effet, la fourrure d'ancrage présente en outre un fond 22 présentant un logement de centrage 27. Le logement de centrage est adapté pour recevoir l'extrémité du doigt de centrage 28, de façon à former, en combinaison l'un avec l'autre, une liaison linéaire annulaire. Plus particulièrement, le doigt de centrage 28 et le logement de centrage 27 forment une liaison rotule avec un jeu positif important par une translation selon l'axe longitudinal 11. L'assemblage, dit assemblage de centrage, du doigt de centrage, solidaire de la membrure, et du logement de centrage formé dans la fourrure d'ancrage permet - en combinaison avec l'assemblage, dit assemblage d'ancrage, formé par la goupille d'ancrage, l'ancre et la fourrure d'ancrage - de solidariser l'ensemble de la pale. Plus particulièrement la combinaison de l'assemblage d'ancrage et de l'assemblage de centrage permet d'assurer un assemblage isostatique de la membrure (donc de la portion aérodynamique) au pied de pale, et plus particulièrement de la membrure dans la fourrure d'ancrage.

Ainsi, l'assemblage formé par le doigt de centrage et le logement de centrage empêche toute translation de la membrure selon l'axe d'ancrage 29 par rapport à la fourrure d'ancrage, ainsi que toute rotation de la membrure autour de cet axe. Ainsi, l'assemblage du pied de pale est particulièrement aisé : l'extrémité du longeron d'ancrage est introduite selon l'axe longitudinal dans le logement d'accueil de la fourrure d'ancrage et le doigt de centrage en saillie est inséré dans le logement de centrage situé au fond de la fourrure d'ancrage. Puis, lorsque le logement d'assemblage 34 est en regard des logements d'ancrage 13, la goupille d'ancrage 7 y est introduite.

Rien n'empêche de prévoir un détrompeur permettant d'obtenir systématiquement un alignement du logement d'assemblage 34 et des logements d'ancrage 13. Avantageusement ledit détrompeur ne rompt pas l'isostatisme de l'assemblage au pied de pale. L'invention peut faire l'objet de nombreuses autres variantes 30 de réalisation non représentées.

Ainsi le doigt de centrage peut être monté fixe dans la fourrure d'ancrage et par une liaison linéaire annulaire dans la portion aérodynamique.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1/ - Pale comprenant : - un pied de pale (12) présentant un axe, dit axe d'envergure (11), - une portion aérodynamique (31) ancrée dans le pied de pale (12) par un 5 premier assemblage, dit assemblage d'ancrage, comprenant au moins une articulation pivotante autour d'un axe, dit axe d'ancrage (29), formant un angle compris entre 70° et 1100 avec ledit axe d'envergure (11), caractérisée en ce que : - l'assemblage d'ancrage comprend une seule articulation pivotante 10 autour d'un unique axe d'ancrage (29), - la portion aérodynamique (31) est immobilisée par rapport au pied de pale (12) par un deuxième assemblage, dit assemblage de centrage, formant au moins une liaison linéaire annulaire d'axe, dit axe de centrage, perpendiculaire à l'axe d'ancrage (11). 15 2/ - Pale selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'assemblage de centrage comprend un doigt de centrage (28) s'étendant entre le pied de pale (12) et la portion aérodynamique (31) selon l'axe de centrage. 3/ - Pale selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un doigt de centrage (28) solidaire de la portion aérodynamique (31), et 20 en ce que le pied de pale (12) comprend un logement, dit logement de centrage (27), adapté pour recevoir au moins une partie du doigt de centrage et former, avec le doigt de centrage, ladite liaison linéaire annulaire selon l'axe de centrage. 4/ - Pale selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le point d'application de la liaison linéaire annulaire est à une distance non- 25 nulle de l'axe d'ancrage (29). 5/ - Pale selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'axe de centrage est parallèle à l'axe d'envergure (11). 6/ - Pale selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un longeron, dit longeron d'ancrage (33), assurant 30 une liaison mécanique entre le pied de pale (12) et la portion aérodynamique (31) defaçon à assurer l'ancrage de la portion aérodynamique au pied de pale au moins selon l'axe d'envergure (11). 7/ - Pale selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'articulation pivotante comprend au moins une goupille, dite goupille d'ancrage (7), montée d'une part dans un logement, dit logement d'assemblage (34), formé solidaire de la portion aérodynamique (31) et d'autre part dans au moins un logement, dit logement d'ancrage (13), du pied de pale (12). 8/ - Pale selon les revendications 6 et 7, caractérisée en ce que ledit longeron d'ancrage (33) s'étend au moins pour partie dans la portion aérodynamique (31) et jusque dans le pied de pale (12) où une extrémité proximale dudit longeron d'ancrage forme une boucle (21) autour d'un logement d'assemblage (34). 9/ - Pale selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le pied de pale (12) comprend une fourrure d'ancrage (23) adaptée pour 15 pouvoir assurer un ancrage de la pale dans un moyeu (26). 10/ - Pale selon les revendications 7 et 9, caractérisée en ce que la fourrure d'ancrage (23) présente deux logements d'ancrage (13) en regard l'un de l'autre. 11/ - Pale selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée 20 en ce que la portion aérodynamique (31) comprend au moins : - une enveloppe creuse (1) présentant une surface aérodynamique destinée à exercer un effort dans l'air, s'étendant du pied de pale (12) jusqu'à une extrémité libre (20) de la pale dans le sens de l'envergure, et d'un bord d'attaque (2) à un bord de fuite (3) dans le sens de la corde (6), 25 - une membrure disposée dans l'enveloppe creuse et au moins partiellement en contact de surface avec l'enveloppe creuse de façon à assurer un soutien structurel de l'enveloppe creuse. 12/ - Hélice de turbopropulseur comprenant au moins une pale selon l'une des revendications 1 à 11. 30 13/ - Turbopropulseur comprenant au moins une hélice selon la revendication 12.14/ - Aéronef comprenant au moins un turbopropulseur selon la revendication 13.