FR3056629A1 - Element d'essai pour modeliser une aube ou une pale d'un rotor, rotor comportant ledit element d'essai - Google Patents
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Abstract
L'invention se rapporte à un élément d'essai (20) pour modéliser une aube (2) ou une pale d'un rotor (1), l'élément d'essai (20) comportant : - un support (21) comportant : • une partie inférieure (22) modélisant un pied d'aube ou un pied de pale, • une partie supérieure (23), - un élément d'équilibrage (30, 40) fixé à la partie supérieure (23) du support (21); l'élément d'essai (20) étant caractérisé en ce que l'élément d'équilibrage (30, 40) est déformable de sorte que lorsque l'élément d'essai (20) est monté sur un rotor (1) comportant une aube (2) ou une pale, le centre de gravité de l'élément d'essai (20) évolue en fonction de la vitesse de rotation du rotor (1), le centre de gravité (CG20) de l'élément d'essai (20) et le centre de gravité (CG2) de l'aube (2) ou de la pale étant symétriques par rapport à l'axe de rotation (X) du rotor (1)
Description
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
La présente invention se rapporte au domaine général des turbomachines.
L’invention concerne plus particulièrement un élément d’essai pour modéliser une aube ou une pale d’un rotor. L’élément d’essai est utilisé, par exemple, lors d’essais d’ingestion d’oiseaux et de rétention des aubes d’un rotor de soufflante. L’invention se rapporte, en outre, à un rotor comportant au moins un élément d’essai.
ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
Les turbomachines aéronautiques comprennent classiquement plusieurs modules tels qu’un compresseur basse pression (BP), un compresseur haute pression (HP), une chambre de combustion, une turbine HP suivie d’une turbine BP, le compresseur BP et le compresseur HP étant entraînés respectivement par la turbine
BP et la turbine HP.
Dans la plupart des turbomachines de type turboréacteurs à double flux, «un «compresseur supplémentaire» appelé soufflante est placé à l’avant du compresseur BP. Une soufflante de turbomachine est représentée sur la figure 1.
La soufflante comporte un rotor 1 comprenant une pluralité d’aubes 2 mobiles de 20 grandes dimensions s'étendant radialement par rapport à un arbre d’entrainement 3.
Un carter 4 entoure la soufflante en aval des aubes 2 et porte un premier palier 5, à roulement à billes, et un deuxième palier 6, à rouleaux, pour soutenir l’ensemble tournant. Dans la figure 2 qui représente une vue de face d’un rotor 1, on peut voir que les aubes 2 du rotor 1 sont fixées par leur partie inférieure sur la périphérie du disque
7 du rotor 1 de la soufflante.
Un des objectifs des constructeurs de turbomachines est de limiter les accidents aériens qui peuvent résulter, par exemple, d’une ingestion d’oiseaux par le rotor de la soufflante. En outre, les constructeurs doivent s’assurer que les attaches aube/disque garantissent une rétention radiale optimale des aubes du rotor lorsqu’il est fonctionnement. En particulier, ceux-ci doivent s’assurer que le carter entourant les aubes du rotor est capable de retenir les débris d’aubes lors de la perte d’une aube ou lors des essais pendant lesquels une perte d’aube de rotor est provoquée.
Pour ce faire, des essais d’ingestion d’oiseaux et de rétention d’aubes du rotor de la soufflante sont réalisés.
Dans la pratique, les essais sur un rotor complet sont rares en raison du délai et du coût d’approvisionnement en aubes. Ainsi, les essais sont généralement réalisés sur des rotors partiels : seules les aubes nécessaires à l’essai sont installées sur le disque du rotor. Les autres aubes sont remplacées par de fausses aubes de sorte à compenser le moment statique des vraies aubes et ainsi que les essais sur un rotor îo partiel soient réalisés dans des conditions quasi-similaires aux essais sur un rotor complet.
Cependant, lorsque toutes les aubes (vraies et fausses aubes) sont positionnées sur le disque du rotor, une mauvaise répartition des masses dans ledit rotor est souvent observée, en particulier lorsque lesdites aubes sont entraînées en rotation par l’arbre d’entrainement 3 du rotor. On note qu’un rotor est équilibré lorsque son axe de rotation coïncide sensiblement avec le centre de gravité dudit rotor. Or, une mauvaise répartition de la masse dans le rotor conduit à une mauvaise compensation des forces centrifuges agissant sur le rotor lorsqu’il est en rotation et ainsi à des vibrations dans ledit rotor.
La figure 3 représente une vue en perspective d’une fausse aube 10 selon l’art antérieur.
En référence à la figure 3, la fausse aube 10 selon l’art antérieur comporte un support 11 présentant une partie inférieure 12 et une partie supérieure 13.
La partie inférieure 12 forme un pied d’aube ou bulbe qui s’étend selon un axe longitudinal Z. La partie inférieure 12 du support 11 est destinée à s’insérer dans une alvéole 5 usinée dans le disque 7 du rotor 1.
La partie supérieure 13 présente une forme sensiblement parallélépipédique rectangle dont la longueur s’étend également selon l’axe longitudinal Z de la partie inférieure 12 formant un pied d’aube. La partie supérieure 13 comporte, en outre, des orifices (non visibles) ménagés dans une face supérieure 14 du support 11, lesdits orifices étant destinées à recevoir des éléments d’équilibrage 15 amovibles. Les éléments d’équilibrage 15 sont amovibles car ils peuvent être modifiés en fonction des caractéristiques de l’aube qui est positionnée radialement à l’opposé de la fausse-aube 10 afin de l’équilibrer.
En référence à la figure 3, chaque élément d’équilibrage 15 présente un axe longitudinal Y et est disposé dans un orifice (non visible) du support 11 de sorte que ledit axe longitudinal Y de l’élément d’équilibrage 15 est perpendiculaire à l’axe longitudinal Z de la partie inférieure 12 du support 11. Dans l'exemple présenté à la figure 3, l’élément d’équilibrage 15 est formé par une vis 16 positionnée dans un orifice de la partie supérieure 13 du support 11. Une masselotte 17 est, en outre, positionnée îo entre une tête 18 de la vis 16 et la face supérieure 14 du support 11.
La fausse-aube 10 selon l’art antérieur positionnée dans le rotor 1 radialement à l’opposé d’une « vraie aube >> 2 permet un équilibrage statique du rotor 1. En effet, on rappelle que les éléments d’équilibrage 15 sont amovibles, une ou plusieurs masselotte(s) 17 et une ou plusieurs vis 16 peuvent être retirée(s) et/ou ajoutée(s) selon le poids de la vraie aube 2 jusqu’à ce que le centre de gravité CG10 de la fausse aube 10, en position statique, soit symétrique au centre de gravité CG2 de l’aube 2 par rapport à l’axe de rotation du rotor 1.
Cependant, lorsque le rotor 1 est en rotation, l’aube 2 se dévrille sous l’effet de la force centrifuge, le centre de gravité CG2 se déplace alors radialement, s’éloignant de l’axe de rotation X du rotor 1. Or, la fausse aube 10 positionnée radialement à l’opposé de l’aube 2 ne se déforme pas lorsque le rotor 1 est en rotation, le moment statique de la fausse aube 10 est constant en position dynamique ce qui est à l’origine de balourd dans le rotor 1. On entend par « balourd >>, un déséquilibre constaté dans une pièce tournante dont le centre de gravité ne se trouve pas sur l'axe de rotation de ladite pièce tournante. Le balourd créé par le dévrillage de l’aube 2 n’est plus compensé ce qui est à l’origine de vibrations dans le rotor, gênant ainsi le bon déroulement de l’essai.
De la même manière que pour les essais réalisés sur des aubes de rotor, le problème de dévrillage se pose également pour les « fausses pales >> utilisées pour modéliser les pales d’une hélice lors d’essais de rétention desdites pales.
DESCRIPTION GENERALE DE L’INVENTION
Dans ce contexte, l’invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’état de la technique identifiés ci-dessus, notamment en proposant une solution simple et facile à mettre en œuvre permettant d’équilibrer dynamiquement un rotor partiel utilisé pour effectuer des essais sur des aubes ou sur des pales dudit rotor.
Ainsi, selon un premier aspect, l’invention concerne un élément d’essai pour modéliser une aube ou une pale de rotor, l’élément d’essai comportant :
- un support comportant :
• une partie inférieure modélisant un pied d’aube ou un pied de pale, • une partie supérieure,
- un élément d’équilibrage fixé à la partie supérieure du support;
l’élément d’équilibrage étant déformable de sorte que lorsque l’élément d’essai est monté sur un rotor comportant une aube ou une pale, le centre de gravité de l’élément d’essai évolue en fonction de la vitesse de rotation du rotor, le centre de gravité de l’élément d’essai et le centre de gravité de l’aube ou de la pale étant symétriques par rapport à l’axe de rotation du rotor.
Par « rotor >>, on entend toute partie tournante d’une machine, y compris une hélice.
L’élément d’essai selon le premier aspect de l’invention permet de résoudre les problèmes préalablement cités.
En effet, la solution selon le premier aspect consiste à utiliser un élément d’essai (fausse-aube ou fausse pale) dont le moment statique évolue en fonction de la vitesse de rotation du rotor de la même manière qu’une vraie aube ou qu’une vraie pale. En effet, on rappelle qu’une aube ou une pale se dévrille radialement lorsque le rotor est entraîné en rotation c’est-à-dire qu’elle se déforme en s’allongeant radialement sous l’effet de la force centrifuge.
Pour ce faire, l’élément d’essai selon l’invention comporte un élément d’équilibrage qui est déformable sous l’effet d’une force centrifuge. Un tel élément d’équilibrage permet un déplacement radial du centre de gravité de l’élément d’essai selon la vitesse de rotation du rotor.
Ainsi, lorsqu’une aube ou une pale de rotor est positionnée radialement à l’opposé de l’élément d’essai, le moment statique de ladite aube ou de ladite pale est compensé par le moment statique de l’élément d’essai. En d’autres termes, le centre de gravité de l’élément d’essai évolue de la même manière que le centre de gravité de l’aube ou de la pale de sorte que le centre de gravité du rotor coïncide sensiblement avec l’axe de rotation dudit rotor. On dit alors que le moment d’inertie de l’aube ou de la pale et le moment d’inertie de l’élément d’essai se compensent.
Grâce à l’élément d’essai selon l’invention, le rotor est équilibré dynamiquement, le balourd total dans ledit rotor est faible voire nul, les vibrations sont limitées et ne nuisent donc pas à la conduite des essais. Les essais sur les aubes ou les pales du rotor sont donc réalisés dans des conditions optimums.
L’élément d’essai permet ainsi de réaliser des essais d’ingestion d’oiseaux ou encore de rétention d’aubes ou de pales plus rapides, dans de meilleures conditions et pour un coût moins élevé que les essais réalisés avec les fausses aubes ou les fausses pales selon l’art antérieur.
L’élément d’essai selon le premier aspect de l’invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
Selon un mode de réalisation non limitatif, l’élément d’équilibrage comporte une masselotte, ladite masselotte étant mobile par rapport au support lorsque le rotor est en rotation.
Selon un mode de réalisation non limitatif, l’élément d’équilibrage est formé par :
- une première tige présentant une première extrémité et une seconde extrémité, la première extrémité de la première tige étant fixée à la partie supérieure du support de sorte que l’axe longitudinal de la première tige est parallèle à un plan de symétrie du support et perpendiculaire à un axe longitudinal de la partie inférieure du support modélisant un pied d’aube ou un pied de pale,
- une masselotte montée mobile en coulissement sur la première tige,
- un ressort monté sur la première tige et positionné entre la masselotte et la seconde extrémité de ladite première tige.
Selon un mode de réalisation non limitatif, le ressort au repos comporte un espacement prédéfini entre deux spires dudit ressort, ledit espacement étant compris dans l’intervalle [0, 100mm],
Selon un mode de réalisation non limitatif, l’élément d’équilibrage est formé par :
- une lame présentant une partie inférieure et une partie supérieure, la partie inférieure de la lame étant fixée à la partie préférentiellement latérale et/ou supérieure du support, ladite lame s’étendant perpendiculairement par rapport à un axe longitudinal de la partie inférieure du support modélisant un pied d’aube ou un pied de pale,
- une masselotte solidaire de la partie supérieure de ladite lame.
Selon un mode de réalisation non limitatif, la lame est réalisée dans un matériau réalisé en métal préférentiellement inconel 718®.
Selon un mode de réalisation non limitatif, la lame présente un bord d’attaque déformé curviligne.
Selon un mode de réalisation non limitatif, la lame présente un bord de fuite de forme curviligne.
Selon un mode de réalisation non limitatif, la lame présente un extrados et un intrados, ladite lame comportant une cavité débouchant dans l’extrados et l’intrados de la lame.
En outre, selon un second aspect, l’invention concerne un rotor comportant un élément d’essai selon le premier aspect et une aube ou une pale radialement en vis-à-vis dudit élément d’essai, le centre de gravité du rotor coïncidant sensiblement avec l’axe de rotation du rotor.
Le rotor selon le second aspect de l’invention peut également présenter la caractéristique ci-dessous.
Selon un mode de réalisation non limitatif, un élément d’essai est positionné radialement en vis-à-vis de chaque aube ou pale du rotor.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent :
- à la figure 1, déjà décrite, une vue en coupe longitudinale d’une soufflante de turbomachine,
- à la figure 2, déjà décrite, une vue de face d’un rotor,
- à la figure 3, déjà décrite, une vue en perspective d’une fausse aube selon l’art antérieur,
- à la figure 4, déjà décrite, une modélisation d’un balourd dans une machine tournante,
- à la figure 5, un élément d’essai selon un premier mode de réalisation de l’invention,
- à la figure 6, un élément d’essai selon un deuxième mode de réalisation,
- à la figure 7, l’élément d’essai présenté à la figure 6 lorsqu’il est en rotation,
- à la figure 8, une modélisation d’une machine tournante sans balourd,
- à la figure 9, un élément d’essai selon un troisième mode de réalisation de l’invention,
- à la figure 10, un élément d’essai selon un quatrième mode de réalisation de l’invention.
L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent.
DESCRIPTION DETAILLEE D’AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L’INVENTION
L’invention se rapporte à un élément d’essai 20 modélisant une aube ou une pale d’un rotor permettant de limiter voire de supprimer le balourd dans le rotor 1. L’élément d’essai 20 selon l’invention trouve une application particulièrement intéressante lors d’essais d’ingestion d’oiseaux et de rétention d’aubes de soufflante ou de pales d’hélice. L’invention peut être utilisée de manière plus générale à tout essai sur machine tournante.
Dans la suite de la description, l’élément d’essai 20 sera décrit lorsqu’il est utilisé pour modéliser une aube de rotor de soufflante. Evidemment, l’élément d’essai 20 selon l’invention peut être utilisé pour modéliser une pale lors d’essais de rétention des pales d’une hélice.
Un rotor 1 d’une soufflante est représenté sur la figure 2. On rappelle qu’un rotor 1 comporte un disque 7 sur lequel sont fixées des aubes 2 mobiles. Les aubes mobiles 2 tournent autour d’un axe de rotation au moyen d’un arbre d’entrainement 3 (représenté à la figure 1 ) sur lequel est monté le disque 7. On note que le phénomène de « balourd >> est dû à une mauvaise répartition de la masse dans un rotor lors de sa rotation autour de son axe de rotation. La présence de balourd donne lieu à des vibrations dans le rotor 1 qui risquent de l’endommager. La figure 4 modélise la présence de balourd dans un rotor 1. En référence à la figure 4, le centre de gravité CGi du rotor 1 ne coïncide pas avec l’axe de rotation X dudit rotor 1 ce qui crée du balourd.
Les essais sur des aubes de rotor complet sont rares notamment en raison du délai et du coût d’approvisionnement en aubes. Les essais sont donc généralement réalisés sur des rotors partiels : seules les aubes nécessaires à l’essai sont positionnées dans les alvéoles du disque du rotor. Pour compenser le moment statique des aubes que l’opérateur souhaite tester, de fausses aubes sont placées radialement à l’opposé des vraies aubes de sorte à équilibrer le rotor 1 lors des essais. En effet, les éléments d’essai sont choisis de sorte qu’ils aient un moment statique identique à l’aube positionnée radialement en vis-à-vis sur le rotor. On note, par ailleurs, que les éléments d’essais sont moins volumineux mais plus lourds que les aubes de rotor afin d’obtenir un moment statique équivalent.
La figure 5 représente une fausse aube appelée élément d’essai 20 selon un premier mode de réalisation de l’invention.
En référence à la figure 5, l’élément d’essai 20 comporte :
- un support 21 comportant :
• une partie inférieure 22 • une partie supérieure 23,
- un élément d’équilibrage 30.
Le support 21 est réalisé dans un matériau sensiblement rigide. De plus, le support 21 est fabriqué à partir d’un matériau lourd, économique et homogène comme du métal. Dans un mode de réalisation, le support 21 est réalisé en acier. En outre, le support 21 présente une longueur comprise dans l’intervalle [150mm, 450mm], préférentiellement 200mm. Le support 21 présente, en outre, une hauteur H séparant une face inférieure 24.1 d’une face supérieure 24.2 dudit support 21. Selon un mode de réalisation, la hauteur H séparant la face inférieure 24.1 de la face supérieure 24.2 du support 21 est comprise dans l’intervalle [50mm, 200mm], préférentiellement 120mm.
Dans le mode de réalisation présenté à la figure 5, la partie inférieure 22 du support 21 présente une forme de bulbe pour modéliser un pied d’aube. La forme de la partie inférieure 22 du support 21 est identique à celle d’un pied d’aube pour pouvoir être fixé sur un disque destiné à être utilisé dans des conditions réelles. Ainsi, on rappelle que l’élément d’essai 20 est destiné à être positionné de la même manière qu’une « vraie aube >> dans une alvéole 5 du disque 7 du rotor 1. On note que la partie inférieure 22 du support 21 s’étend selon un axe longitudinal Z parallèle à l’axe de rotation X du îo rotor 1 lorsque l’élément d’essai 20 est positionné dans une alvéole 5 du disque 7 du rotor 1.
La partie supérieure 23 du support 21 présente une forme parallélépipédique rectangle. La partie supérieure 23 du support 21 présente une forme simple à réaliser, par exemple parallélépipédique ou cylindrique, massive afin d’être économique à fabriquer, réutilisable et sur laquelle un opérateur pourra identifier rapidement un éventuel endommagement.
Un orifice 25 (non visible sur la figure 5) est ménagé dans la face supérieure 24.2 de la partie supérieure 23 du support 21. Selon un mode de réalisation, l’orifice 25 est ménagé selon un axe perpendiculaire à l’axe longitudinal Z de la partie inférieure 22 du support 21. En outre, selon le mode de réalisation présenté à la figure 5, ladite face supérieure 24.2 de la partie supérieure 23 du support 21 est plane. De plus, selon un mode de réalisation, l’orifice 25 ménagé dans la face supérieure 24.2 de la partie supérieure 23 du support 21 présente un taraudage permettant à un élément fileté de se visser dans ledit orifice 25.
L’élément d’équilibrage 30, selon le premier mode de réalisation, comporte :
- une première tige 31,
- une masselotte 35,
- un ressort 34.
La première tige 31 de l’élément d’équilibrage 30 est, selon un mode de réalisation, cylindrique. De plus, selon un mode de réalisation, la première tige 31 présente une hauteur comprise dans l’intervalle [50mm, 400mm], préférentiellement 250mm. En outre, selon un mode de réalisation, la première tige 31 présente un diamètre compris ίο dans l’intervalle [5mm, 30mm], préférentiellement 16mm. Par ailleurs, selon un mode de réalisation, la première tige 31 est réalisée en acier.
La première tige 31 présente une première extrémité 32 et une seconde extrémité 33. La première extrémité 32 de la première tige 31 est fixée à la face supérieure 24.2 de la partie supérieure 23 du support 21 de sorte que l’axe longitudinal Y de la première tige 31 est perpendiculaire à l’axe longitudinal Z de la partie inférieure 22 du support 21 modélisant un pied d’aube et est parallèle à un plan de symétrie P du support 21. Ainsi, lorsque l’élément d’essai 20 est positionné dans une alvéole 5 du disque 7 du rotor 1, la première tige 31 s’étend radialement par rapport à l’axe de rotation X du îo rotor 1. Par ailleurs, selon un mode de réalisation, la première extrémité 32 de la première tige 31 présente un filetage permettant à ladite première tige 31 de se visser dans l’orifice 25 ménagé dans la partie supérieure 23 du support 21. En outre, la seconde extrémité 33 de la première tige 31, selon le mode de réalisation présenté à la figure 5, forme une tête cylindrique.
La masselotte 35 de l’élément d’équilibrage 30 est montée mobile en coulissement sur la première tige 31. On entend par « masselotte >>, une petite masse, généralement métallique, ajoutée à un dispositif pour assurer son équilibrage. La masselotte 35 montée sur la première tige 31 est destinée à se déplacer en translation selon l’axe longitudinal Y de la première tige 31 sous l’effet de la force centrifuge lorsque l’arbre d’entrainement 3 du rotor 1 est en rotation.
Le ressort 34 de l’élément d’équilibrage 30 est monté mobile en coulissement sur la première tige 31 de sorte que le ressort 34 peut se déplacer sur la première tige 31. Selon un mode de réalisation, le ressort 34 vient en butée contre la tête formée par la seconde extrémité 33 de la première tige 21. Selon un mode de réalisation, une partie du ressort 34 est fixée à la seconde extrémité 33 de la première tige 31. En outre, selon un mode de réalisation, une autre partie du ressort 34 est fixée à la masselotte 35. En outre, selon le mode de réalisation présenté à la figure 5, le ressort 34 est un ressort hélicoïdal de compression. De plus, le ressort 24 présente une masse comprise dans l’intervalle [10g, 1000g], préférentiellement 150g. Par ailleurs, selon un mode de réalisation, le ressort 34 au repos comporte un espacement prédéfini entre deux spires dudit ressort 34, ledit espacement étant compris dans l’intervalle [0, 100mm], préférentiellement 60mm. De plus, le ressort 34 est formé par l’enroulement d’un fil dont le diamètre est compris dans l’intervalle [1mm, 20mm], préférentiellement 7mm. Par ailleurs, le fil formant le ressort 34 est réalisé en acier. En outre, le ressort 34 est positionné entre la masselotte 35 et la seconde extrémité 33 de la première tige 31. Dans un mode de réalisation, le ressort 34 est fixé à la masselotte 35 et à la seconde extrémité 33 de la première tige 31. Ainsi, lorsque la masselotte 35 se déplace radialement vers la seconde extrémité 33 de la première tige 31 sous l’effet de la force centrifuge, le ressort 34 est comprimé par ladite masselotte 35.
La figure 6 représente l’élément d’essai 20 selon un deuxième mode de réalisation. L’élément d’essai 20 selon le deuxième mode de réalisation comporte un support 21 îo et un élément d’équilibrage 30 tels que décrits dans le premier mode de réalisation.
De plus, selon le deuxième mode de réalisation, le support 21 comporte des orifices 25 supplémentaires ménagés dans la face supérieure 24.2 du support 21. En effet, des deuxièmes tiges 26 sont positionnées dans lesdits orifices 25 supplémentaires. Les deuxièmes tiges 26 faisant office de masselottes pour l’équilibrage statique du rotor 1. Selon un mode de réalisation, les deuxièmes tiges 26 sont réalisées en acier. Les deuxièmes tiges 26 présentent une première extrémité 27 et une seconde extrémité 28. La première extrémité 27 de la deuxième tige 26 est fixée à la partie supérieure 23 du support 21 de sorte que l’axe longitudinal B de la deuxième tige 26 est perpendiculaire à l’axe longitudinal Z de la partie inférieure 22 du support 21 modélisant un pied d’aube. Ainsi, l’axe longitudinal B de la deuxième tige 26 s’étend radialement par rapport à l’axe de rotation X du rotor 1 lorsque l’élément d’essai 20 est positionné dans une alvéole 5 du disque 7 du rotor 1. En outre, selon un mode de réalisation, la deuxième tige 26 présente un filetage lui permettant de se visser dans un orifice 25 de la partie supérieure 23 du support 21.
En outre, la face supérieure 24.2 du support 21 selon le deuxième mode de réalisation présente un épaulement 29 de sorte que le support 21 présente une première hauteur H1 et une deuxième hauteur H2, la première hauteur H1 étant inférieure à la deuxième hauteur H2. Selon un mode de réalisation, la première hauteur H1 est comprise dans l’intervalle [50mm, 200mm], préférentiellement 120mm. Selon un mode de réalisation, la deuxième hauteur H2 est comprise dans l’intervalle [50mm, 200mm], préférentiellement 150mm.
La figure 7 représente l’élément d’essai 20 lorsqu’il est en rotation.
Lors de la mise en rotation de l’élément d’essai 20 selon le premier et le deuxième mode de réalisation, la masselotte 35 de l’élément d’équilibrage 30 comprime le ressort 34 sous l’effet de la force centrifuge. On rappelle que la masselotte 35 est montée mobile en coulissement sur la première tige 31 de l’élément d’équilibrage 30. La masselotte 35 va alors s’excentrer par rapport à l’axe de rotation X du rotor 1 ce qui génère un déplacement du centre de gravité CG20 de l’élément d’essai 20 qui évolue alors en fonction de la vitesse de rotation de l’arbre d’entrainement 3 du rotor 1.
L’aube 2, positionnée radialement à l’opposé de l’élément d’essai 20 par rapport à l’axe de rotation X du rotor 1, se dévrille, autrement dit s’allonge radialement, sous l’effet de la force centrifuge. On rappelle que l’aube 2 est réalisée dans un matériau déformable de sorte que son moment statique évolue lorsque le rotor 1 est en rotation sous l’effet de la force centrifuge. Le centre de gravité CG2ode l’élément d’essai 20 se déplace donc de la même manière que le centre de gravité CG2 de l’aube 2 de sorte que le centre de gravité CG20 de l’élément d’essai 20 et le centre de gravité CG2 de l’aube 2 sont symétriques par rapport à l’axe de rotation X de l’arbre d’entraînement 3 du rotor 1. Le moment statique de l’élément d’essai 20 évolue de manière similaire au déplacement du moment statique de l’aube 2. Le centre de gravité CG1 du rotor 1 coïncide alors sensiblement avec l’axe de rotation X dudit rotor 1 comme on peut le voir sur la figure 8. Lorsque le centre de gravité CG1 du rotor 1 coïncide avec l’axe de rotation X du rotor 1, le balourd est faible voir nul.
Par ailleurs, on note que dans un autre mode de réalisation, au moins deux éléments d’équilibrage 30 tels que décrits dans le premier mode de réalisation sont positionnés dans deux orifices 25 du support 21.
La figure 9 représente l’élément d’essai 20 selon un troisième mode de réalisation.
Selon le troisième mode de réalisation, l’élément d’essai 20 comporte un support 21 présentant les mêmes caractéristiques que le support 21 décrit dans le deuxième mode de réalisation.
De plus, à la différence du premier et du deuxième mode de réalisation, la partie supérieure 23 du support 21 comporte des trous 50 débouchants dans deux faces latérales parallèles du support 21. Les trous 50 sont réalisés selon des axes perpendiculaires aux faces latérales et à l’axe longitudinal Z de la partie inférieure 22 du support 21 formant un pied d’aube.
De plus, contrairement au premier et au deuxième mode de réalisation, l’élément d’équilibrage 40 est formé par :
- une lame 41,
- une masselotte 44.
En référence à la figure 9, la lame 41 de l’élément d’équilibrage 40 présente une partie inférieure 42 et une partie supérieure 43.
La partie inférieure 42 de la lame 41 est fixée à la partie supérieure 23 du support 21 de sorte que la lame 41 s’étend dans le sens des hauteurs H1 et H2 du support 21 perpendiculairement à l’axe longitudinal Z de la partie inférieure 22 du support 21 modélisant un pied d’aube. En d’autres termes, lorsque l’élément d’essai 20 est en position dans une alvéole 5 du disque 7 du rotor 1, la lame 41 s’étend radialement par rapport à l’axe de rotation X du rotor 1. En outre, selon un mode de réalisation, la partie inférieure 42 de la lame 41 présente des premières ouvertures (non visibles) débouchantes dans l’intrados 48 et l’extrados 47 de la lame 41. On entend par « intrados », une face intérieure et concave de la lame 41 et par « extrados >>, une face extérieure et convexe de la lame 41. Selon un mode de réalisation, des moyens de fixation, par exemple une vis, sont introduits dans les premières ouvertures et les trous de sorte à fixer la lame 41 au support 21. De plus, selon un mode de réalisation, la partie supérieure 43 de la lame 41 présente des deuxièmes ouvertures (non visibles) débouchantes dans l’intrados 48 et l’extrados 47 de la lame 41, les deuxièmes ouvertures étant destinées à fixer la masselotte 44 à la lame 41. En outre, selon le mode de réalisation présenté à la figure 9, la partie supérieure 23 du support 21 est fixée à l’intrados 48 de la lame 41.
Par ailleurs, la lame 41 présente un bord d’attaque 45 et un bord de fuite 46. Par « bord d’attaque >>, on entend la partie avant du profil de la lame qui entre donc en premier en contact avec l’air pénétrant dans le rotor. Par « bord de fuite >>, on entend la partie arrière (dans le sens de l’écoulement de l’air) du profil de la lame. Selon le mode de réalisation présenté à la figure 9, le bord d’attaque 45 présente une forme curviligne ce qui permet de faire évoluer la position de la masselotte 44 sous sollicitation centrifuge.
La masselotte 44 de l’élément d’équilibrage 40 est solidaire de la partie supérieure 43 de la lame 41, plus précisément sur l’intrados 48 de la lame 41 selon le mode de réalisation présenté à la figure 9. En outre, selon un mode de réalisation, la masselotte 44 comporte des trous 51 destinés à être positionnés en vis-à-vis des deuxièmes ouvertures ménagées dans la partie supérieure 43 de la lame 41. Un moyen de fixation tel qu’une vis peut alors être inséré dans les deuxièmes ouvertures et les trous 51 afin de fixer la masselotte 44 à la lame 41.
îo Par ailleurs, la lame 41 est réalisée dans un matériau déformable de sorte que le centre de gravité de la lame 41 et ainsi le centre de gravité CG20 de l’élément d’essai 20 évoluent sous l’effet de la force centrifuge lorsque le rotor 1 est en rotation. Selon un mode de réalisation, la lame 41 est réalisée en acier.
La figure 10 représente l’élément d’essai 20 selon un quatrième mode de réalisation.
Selon le quatrième mode de réalisation, l’élément d’essai 20 comporte un support 21 présentant les mêmes caractéristiques que le support 21 décrit dans le deuxième mode de réalisation.
De plus, de la même manière que pour le troisième mode de réalisation, l’élément d’équilibrage 40 est formé par :
- une lame 41,
- une masselotte 44.
En référence à la figure 10, la lame 41 de l’élément d’équilibrage 40 présente une partie inférieure 42 et une partie supérieure 43.
La partie inférieure 42 de la lame 41 est fixée à la partie supérieure 23 du support 21 de sorte que la lame 41 s’étend dans le sens des hauteurs H1 et H2 du support 21 perpendiculairement à l’axe longitudinal Z de la partie inférieure 22 du support 21 modélisant un pied d’aube. En d’autres termes, lorsque l’élément d’essai 20 est en position dans une alvéole 5 du disque 7 du rotor 1, la lame 41 s’étend radialement par rapport à l’axe de rotation X du rotor 1. Par ailleurs, la partie inférieure 42 de la lame
41, à la différence du troisième mode de réalisation, épouse une partie de la face supérieure 24.2 du support 21 de sorte que des troisièmes ouvertures 52 débouchantes de la lame 41 sont positionnées en vis-à-vis des orifices 25 ménagés dans la face supérieure 24.2 du support 21. Par exemple, selon le mode de réalisation présenté à la figure 10, la face supérieure 24.2 du support 21 présente un épaulement 29, la partie inférieure 42 de la lame 41 présente également un épaulement ce qui permet d’épouser la face supérieure 24.2 du support 21.
Par ailleurs, la lame 41 présente un bord d’attaque 45 et un bord de fuite 46. Selon le mode de réalisation présenté à la figure 9, le bord d’attaque 45 et le bord de fuite 46 présentent une forme curviligne ce qui permet de faire évoluer la position de la masselotte 44 sous sollicitation centrifuge.
îo En outre, à la différence du troisième mode de réalisation, la lame 41 comporte une cavité 49 débouchant dans l’extrados 47 et l’intrados 48 de la lame 41. Selon le mode de réalisation présenté à la figure 10, la cavité 49 s’étend longitudinalement dans le sens de la longueur de la lame 41. Une telle cavité 49 dans la lame 41 permet d’ajuster la raideur et l’inertie. La cavité 49 peut permettre de définir une lame souple au niveau de la partie inférieure 42 et une masselotte 44 au niveau de la partie supérieure 43 sans qu’il ne soit nécessaire de rapporter une masse supplémentaire dans ladite partie supérieure 43. Selon un mode de réalisation, la cavité 49 représente 0% à 90% de l’intrados 48 ou de l’extrados 47.
Lors de la mise en rotation de l’élément d’essai 20 selon le troisième et le quatrième mode de réalisation, la lame 41 de l’élément d’équilibrage 40 s’allonge radialement sous l’effet de la force centrifuge de la même manière que la vraie aube 2. La masselotte 44 va alors s’excentrer par rapport à l’axe de rotation X du rotor 1 ce qui génère un déplacement du centre de gravité CG20 de l’élément d’essai 20 qui évolue alors en fonction de la vitesse de rotation de l’arbre d’entrainement 3 du rotor 1.
L’aube 2, positionnée radialement à l’opposé de l’élément d’essai 20 par rapport à l’axe de rotation X du rotor 1, se dévrille, autrement dit s’allonge radialement, sous l’effet de la force centrifuge. Le centre de gravité CG20 de l’élément d’essai 20 se déplace donc de la même manière que le centre de gravité CG2 de l’aube 2 de sorte que le centre de gravité CG20 de l’élément d’essai 20 et le centre de gravité CG2 de l’aube 2 sont symétriques par rapport à l’axe de rotation X de l’arbre d’entraînement 3 du rotor 1. Le moment statique de l’élément d’essai 20 évolue de manière similaire au déplacement du moment statique de l’aube 2. Le centre de gravité CG1 du rotor 1 coïncide alors sensiblement avec l’axe de rotation X dudit rotor 1 comme on peut le voir sur la figure 8. Lorsque le centre de gravité CGi du rotor 1 coïncide avec l’axe de rotation X du rotor 1, le balourd est faible voir nul.
L’élément d’essai 20 permet donc de compenser le moment statique d’au moins une aube 2 d’un rotor 1 lors d’essais sur ladite aube 2. L’utilisation de rotors partiels pour réaliser des essais devient semblable à des essais sur un rotor complet tout en s’affranchissant des délais et des coûts d’approvisionnement en aubes. Pour un secteur d’aubes remplissant jusqu’à la moitié du disque 7, au moins un élément d’essai 20 en vis-à-vis de chaque vraie aube.
îo De plus, on note que lorsque l’élément d’essai 20 modélise une pale de rotor (hélice), l’élément d’essai 20 est choisi de sorte qu’il ait un moment statique identique à « une vraie pale >> positionnée radialement en vis-à-vis sur le rotor. En outre, lorsque la partie inférieure 22 du support 21 modélise un pied de pale, la forme de ladite partie inférieure 22 est identique à celle d’un pied de pale pour pouvoir être utilisé sur un moyeu destiné à être utilisé dans des conditions réelles.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Elément d’essai (20) pour modéliser une aube (2) ou une pale d’un rotor (1), l’élément d’essai (20) comportant :- un support (21) comportant :• une partie inférieure (22) modélisant un pied d’aube ou un pied de pale, • une partie supérieure (23),- un élément d’équilibrage (30, 40) fixé à la partie supérieure (23) du support (21) ;l’élément d’essai (20) étant caractérisé en ce que l’élément d’équilibrage (30, 40) est déformable de sorte que lorsque l’élément d’essai (20) est monté sur un rotor (1) comportant une aube (2) ou une pale, le centre de gravité de l’élément d’essai (20) évolue en fonction de la vitesse de rotation du rotor (1), le centre de gravité (CG20) de l’élément d’essai (20) et le centre de gravité (CG2) de l’aube (2) ou de la pale étant symétriques par rapport à l’axe de rotation (X) du rotor (1)
- 2. Elément d’essai (20) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’élément d’équilibrage (30, 40) comporte une masselotte (35, 44), ladite masselotte (35, 44) étant mobile par rapport au support (21) lorsque le rotor (1) est en rotation.
- 3. Elément d’essai (20) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément d’équilibrage (30) est formé par :- une première tige (31) présentant une première extrémité (32) et une seconde extrémité (33), la première extrémité (32) de la première tige (31) étant fixée à la partie supérieure (23) du support (21) de sorte que l’axe longitudinal (Y) de la première tige (31) est parallèle à un plan de symétrie (P) du support (21) et perpendiculaire à un axe longitudinal (Z) de la partie inférieure (22) du support (21),- une masselotte (35) montée mobile en coulissement sur la première tige (31),- un ressort (34) monté sur la première tige (31) et positionné entre la masselotte (35) et la seconde extrémité (33) de ladite première tige (31).
- 4. Elément d’essai (20) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le ressort (34) au repos comporte un espacement prédéfini entre deux spires dudit ressort (34), ledit espacement étant compris dans l’intervalle [0, 100mm],
- 5. Elément d’essai (20) selon l’une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l’élément d’équilibrage (40) est formé par :- une lame (41) présentant une partie inférieure (42) et une partie supérieure (43), la partie inférieure (42) de la lame (41) étant fixée à la partie supérieure (23) du support (21), ladite lame (41) s’étendant perpendiculairement par rapport à un axe longitudinal (Z) de la partie inférieure (22) du support (21),- une masselotte (44) solidaire de la partie supérieure (43) de ladite lame (41).
- 6. Elément d’essai (20) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la lame (41) présente un bord d’attaque (45) de forme curviligne.
- 7. Elément d’essai (20) selon la revendication 6 caractérisé en ce que la lame (41 ) présente un bord de fuite (46) de forme curviligne.
- 8. Elément d’essai (20) selon l’une quelconque des revendications 5 à 7 caractérisé en ce que la lame (41 ) présente un extrados (47) et un intrados (48), ladite lame (41) comportant une cavité (49) débouchant dans l’extrados (47) et l’intrados (48) de la lame (41).
- 9. Rotor (1 ) caractérisée en ce qu’il comporte un élément d’essai (20) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 et une aube (2) ou une pale positionnée radialement en vis-à-vis dudit élément d’essai (20), le centre de gravité (CGi) du rotor (1) coïncidant sensiblement avec l’axe de rotation (X) du rotor (1).
- 10. Rotor (1) selon la revendication 9 caractérisé en ce qu’un élément d’essai (20) est positionné radialement en vis-à-vis de chaque aube (2) ou pale du rotor (1).1/6
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115372010A (zh) * | 2022-08-15 | 2022-11-22 | 浙江海骆航空科技有限公司 | 一种基于惯性约束爆炸切断的叶片飞脱试验装置及方法 |
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| EP2082957A1 (fr) * | 2008-01-23 | 2009-07-29 | Eurocopter | Dispositif et procédé d'équilibrage dynamique d'une pale |
| GB2457060A (en) * | 2008-02-01 | 2009-08-05 | Rolls Royce Plc | Rotor with balance mass |
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| CN115372010A (zh) * | 2022-08-15 | 2022-11-22 | 浙江海骆航空科技有限公司 | 一种基于惯性约束爆炸切断的叶片飞脱试验装置及方法 |
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