FR3080606A1 - Rotor d'aeronef a pale distinctes et a nuisances sonores reduites - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un rotor destiné à un aéronef à voilure tournante et comportant un moyeu (12) et un nombre pair de pales (1A,1B,1C) agencées autour dudit moyeu (12). Ledit rotor est par exemple une hélice propulsive ou bien un rotor auxiliaire anticouple dont lesdites pales (1A,1B,1C) sont agencées de sorte que deux pales (1A,1B,1C) diamétralement opposées sont identiques et qu'au moins deux desdites pales (1A,1B,1C) sont différentes les unes des autres. De préférence, deux pales (1A,1B,1C) adjacentes sont différentes l'une de l'autre. Lesdites pales (1A,1B,1C) sont différentes sur au moins une zone de leurs parties profilées, par exemple au niveau de la flèche de leurs bords d'attaque (6) permettant de limiter l'émission de bruits pénibles pour l'oreille humaine sans dégrader les performances aérodynamiques dudit rotor.

Description

Rotor d’aéronef à pales distinctes et à nuisances sonores réduites

La présente invention est du domaine des rotors d’aéronefs et plus particulièrement des rotors formant des rotors auxiliaires anticouple et des hélices de propulsion ou de traction.

La présente invention concerne un rotor muni d’au moins deux pales distinctes. Ce rotor est plus particulièrement destiné à former un rotor auxiliaire anticouple et une hélice de propulsion ou de traction d’un aéronef.

Un rotor comporte une pluralité de pales traditionnellement identiques fixées radialement autour d’un moyeu du rotor et entraînées en rotation par ce moyeu autour d’un axe de ce moyeu désigné « axe rotor ». Chaque pale s’étend longitudinalement selon son envergure d’une première extrémité, désignée « pied de pale », vers une deuxième extrémité libre et transversalement d’un bord d’attaque vers un bord de fuite selon les cordes des sections de la pale.

En effet, chaque pale est formée par des sections transversales successives traditionnellement vrillées, ces sections transversales étant définies respectivement par des profils aérodynamiques. De plus, le pas des pales d’un rotor peut être modifiable de façon collective et/ou cyclique afin de modifier leurs incidences aérodynamiques.

Chaque pale d’un rotor fournit lors de la rotation du rotor, sous l’effet d’un écoulement d’air généré au moins en partie par la rotation du rotor, une force aérodynamique. Les forces aérodynamiques générées par les pales du rotor s’ajoutent afin de générer une poussée produite par le rotor.

Un aéronef peut comporter un ou plusieurs rotors pouvant avoir différentes fonctions.

Un rotor peut être un rotor principal d’un aéronef à voilure tournante agencé au dessus d’un fuselage de l’aéronef et permettant de sustenter l’aéronef, voire de le propulser. Un rotor peut aussi être un rotor auxiliaire anticouple d’un aéronef à voilure tournante. Un tel rotor auxiliaire anticouple peut éventuellement être caréné.

Un rotor peut également être une hélice de propulsion ou de traction d’un aéronef à voilure fixe ou bien à voilure tournante, désignée également « hélice d’avancement », la force aérodynamique générée par chaque pale permettant l’avancement de l’aéronef. Un aéronef peut comporter par exemple une ou deux, voire quatre hélices d’avancement.

Cependant, un rotor peut être une source de bruit importante et pénible pour l’oreille humaine, en particulier lorsque l’aéronef utilisant ce rotor évolue à proximité de zones habitées, notamment lors des phases d’approche, d’atterrissage et de décollage.

En effet, chaque pale du rotor génère, lors de sa rotation autour de l’axe rotor, d’une part, indépendamment des autres pales, un bruit spécifique et peut aussi générer d’autre part un autre bruit en combinaison avec les autres pales. Les pales d’un rotor étant traditionnellement identiques, leurs signatures acoustiques, caractérisant respectivement le bruit spécifique de chaque pale, sont également sensiblement identiques. De fait, lors de la rotation du rotor, les bruits générés par chacune des pales du rotor se combinent de sorte à constituer une source de bruits caractéristiques du rotor.

Cette source de bruits comporte une répartition de l’énergie acoustique de ce rotor sur un faible nombre de fréquences acoustiques spécifiques avec des pressions acoustiques importantes pour certaines de ces fréquences spécifiques. De plus, ces fréquences spécifiques correspondant à des pressions acoustiques importantes sont des sources de nuisances sonores particulièrement importantes pour l’oreille humaine. Notamment, une hélice d’avancement ou un rotor auxiliaire anticouple, comportant généralement de nombreuses pales de dimensions réduites par rapport à un rotor principal, constitue une source de bruits gênante pour l'oreille humaine avec des fréquences spécifiques correspondant à des sons stridents et particulièrement pénibles.

Par exemple, un rotor équipé d’un nombre b de pales de géométrie identique, réparties angulairement de façon régulière autour du moyeu et tournant avec une vitesse de rotation Ω (exprimée en tours par minute), la fréquence fondamentale du bruit généré par ce rotor est définie par la relation b.^. Pour un rotor auxiliaire anticouple d’un aéronef à voilure tournante et une hélice d’avancement, la vitesse de rotation Ω et le nombre b de pales utilisés font que cette fréquence fondamentale se situe dans une gamme de fréquences pénibles pour l’oreille humaine. De ce fait, bien que l’intensité de ce bruit généré soit inférieure à l’intensité du bruit généré par un rotor principal d’un aéronef à voilure tournante, une hélice d’avancement et un rotor auxiliaire anticouple peuvent générer des nuisances pour les personnes à proximité plus importantes qu’un rotor principal.

Des solutions ont été mises en place pour les rotors auxiliaires anticouples carénés, connus sous la désignation « fenestron® », afin de limiter ces nuisances sonores pour l’oreille humaine. On connaît notamment les documents WO 2006/110156 et EP 2671798 qui décrivent des rotors auxiliaires anticouples carénés comportant des pales droites et identiques. Ces pales sont associées par paires diamétralement opposées et réparties angulairement de façon irrégulière autour de l’axe rotor. En conséquence, la fréquence fondamentale du bruit généré est abaissée de sorte qu’un bruit moins pénible pour l’oreille humaine est émis par ces rotors vis-à-vis d’un rotor arrière caréné avec des pales réparties angulairement de façon régulière. Ces rotors auxiliaires anticouples carénés comportent également des aubes fixes dont des agencements particuliers autour de l’axe rotor permettent également de réduire les nuisances sonores du rotor.

Cette répartition angulaire irrégulière des pales est possible pour un tel rotor auxiliaire anticouple caréné de type fenestron® grâce à la présence d’un moyeu du rotor de dimensions importantes. Dans les cas d’un rotor auxiliaire anticouple non caréné et d’une hélice d’avancement, les moyeux respectifs sont de dimensions plus faibles et rendent alors impossible une telle répartition angulaire irrégulière des pales. En conséquence, pour un rotor auxiliaire anticouple non caréné ou une hélice d’avancement, les pales sont implantées sur le moyeu de sorte que leurs fixations sur le moyeu, au niveau du pied de pale de chaque pale, sont réparties angulairement de façon régulière.

Par ailleurs, le document FR 2969120 décrit un rotor auxiliaire anticouple caréné comportant des pales identiques et réparties angulairement de façon régulière autour de l’axe rotor. Les cordes des sections de ces pales augmentent selon la direction en envergure de ces pales, du pied de pale vers la deuxième extrémité libre, et chaque pale comporte à partir de ce pied de pale et selon la direction en envergure de ces pales, une flèche arrière, puis une flèche avant et enfin une flèche arrière au niveau de la deuxième extrémité libre. Ces formes particulières des pales permettent d’augmenter la poussée générée par ce rotor auxiliaire anticouple caréné sans dégrader ces émissions de bruits.

On rappelle que la flèche d’une pale est définie comme l’angle formé par le bord d'attaque de la pale avec un axe particulier de cette pale. Par convention, dans une zone en flèche avant, le bord d'attaque forme avec ledit axe de la pale un angle de flèche positif selon le sens de rotation du rotor alors que dans une zone en flèche arrière ce bord d'attaque forme un angle de flèche négatif avec ledit axe de la pale. Ledit axe de la pale est généralement confondu avec l’axe de pas de la pale.

La présente invention a pour but de s’affranchir des limitations mentionnées ci-dessus et de proposer un rotor muni d’une pluralité de pales réduisant les nuisances sonores pour l’oreille humaine, sans dégradation des performances aérodynamiques du rotor. L'invention concerne aussi bien un rotor principal qu’un rotor auxiliaire anticouple caréné ou non d’un aéronef à voilure tournante ainsi qu’une hélice d’avancement d’un aéronef à voilure fixe ou tournante.

La présente invention a alors pour objet un rotor comportant un moyeu et une pluralité pales, le rotor étant en rotation autour d’un axe rotor A. Le rotor selon l’invention est destiné à équiper un aéronef et peut être une hélice propulsive ou bien un rotor auxiliaire anticouple de cet aéronef ainsi qu’un rotor principal de sustentation voire de propulsion d’un aéronef à voilure tournante. Ce rotor comporte de préférence au moins quatre pales.

Ce rotor selon l’invention est remarquable en ce qu’au moins deux des pales de ce rotor sont différentes l’une de l’autre.

Chaque pale s’étend d’une part longitudinalement en envergure selon un axe de pale B entre un pied de pale destiné à être relié au moyeu du rotor et une extrémité libre de la pale et d’autre part transversalement selon les cordes des sections de pale, ces cordes comprises entre un bord d'attaque et un bord de fuite étant parallèles à un axe transversal D en général perpendiculaire à l’axe de pale B. Chaque pale comporte une partie profilée située entre le pied de pale et l’extrémité libre de la pale. L’extrémité libre de la pale est située à une distance égale à un rayon rotor R de l’axe de rotation A.

La partie profilée de la pale est constituée par une succession de profils aérodynamiques situés respectivement dans des plans transversaux sensiblement perpendiculaires à l’axe de pale B. Ces profils aérodynamiques délimitent les sections de la pale. Pour chaque profil aérodynamique, la corde c est égale à la distance maximale entre le bord d'attaque et le bord de fuite de ce profil aérodynamique. Cette partie profilée assure l’essentiel de la force aérodynamique générée par la pale alors que la zone de transition située depuis le pied de pale jusqu’au début de la partie profilée est généralement imposée par des contraintes de fabrication et des contraintes structurales de la pale.

Chaque pale peut également comporter un dièdre formé par une angulation d’une portion de pale vers son extrémité libre par rapport à un plan (B,D) qui est inclinée et orientée vers le haut ou bien vers le bas. Ce dièdre permet notamment de réduire l’influence du tourbillon marginal généré par une pale sur les pales suivantes du rotor.

Ce rotor se caractérisant par la présence d’au moins deux pales de géométries différentes, les signatures acoustiques de ces au moins deux pales en rotation autour de l’axe rotor A sont différentes. Dès lors, les bruits générés par chacune des pales du rotor se combinent lors de la rotation du rotor de sorte à constituer une source de bruits du rotor caractérisant l’invention. Cette source de bruits du rotor selon l’invention comporte avantageusement une répartition de l’énergie acoustique du rotor sur un nombre de fréquences spécifiques supérieur à celui d’un rotor traditionnel comportant des pales identiques permettant une modulation des fréquences spécifiques de la signature acoustique du rotor. De plus, l’énergie acoustique du rotor étant répartie sur un nombre de fréquences spécifiques, les pressions acoustiques les plus importantes pour certaines de ces fréquences spécifiques sont avantageusement inférieures aux pressions acoustiques de ces mêmes fréquences spécifiques relatives à un rotor traditionnel comportant des pales identiques.

De fait, le rotor selon l’invention permet une répartition efficace dans le spectre de fréquences de l'énergie acoustique rayonnée par les pales du rotor en rotation et constitue avantageusement une source de bruits moins agressive pour l'oreille humaine qu’un rotor traditionnel comportant des pales identiques qui constitue quant à lui une source de bruits stridents et particulièrement pénibles pour l'oreille humaine.

De la sorte, le rotor selon l’invention utilisant au moins deux pales distinctes permet une modulation des fréquences spécifiques de la signature acoustique du rotor et, par suite, de générer des nuisances sonores réduites pour l’oreille humaine lors de sa rotation. Il importe de noter que cette réduction des nuisances sonores pour l’oreille humaine générées lors de la rotation du rotor selon l’invention est obtenue sans modification du moyeu du rotor par rapport à un rotor traditionnel, les pieds de pale des pales étant par exemple répartis angulairement autour de l’axe rotor A de façon régulière.

Toutefois, lorsque le moyeu le permet, les pieds de pale des pales peuvent être répartis angulairement autour de l’axe rotor A de façon irrégulière, selon par exemple l’enseignement du document EP 2671798, de sorte à augmenter la modulation des fréquences spécifiques de la signature acoustique du rotor selon l’invention et, par suite, de réduire de façon plus importante les nuisances sonores générées lors de la rotation du rotor.

Par ailleurs, les différences entre les pales se situent de préférence au niveau des parties profilées des pales, sur au moins une zone limitée en envergure de ces parties profilées des pales, voire sur la totalité de ces parties profilées. Lorsque ces différences entre les pales se situent sur une zone limitée des parties profilées, cette zone limitée est de préférence située à proximité de l’extrémité libre des pales. En effet, la vitesse de l’écoulement d’air est maximum à l’extrémité libre d’une pale. En conséquence, ces différences des parties profilées entre les pales du rotor selon l’invention sur une telle zone limitée à proximité de l’extrémité libre ont des effets plus importants sur la modulation des fréquences spécifiques de la signature acoustique du rotor que des différences des parties profilées entre les pales du rotor sur une zone limitée plus proche du moyeu.

Ces différences des parties profilées entre les pales du rotor peuvent se caractériser par exemple par des différences de cordes c des profils aérodynamiques des parties profilées d’au moins deux pales du rotor selon l’invention. Ces différences des parties profilées entre les pales du rotor peuvent également se caractériser par des différences de flèches des bords d’attaque des parties profilées d’au moins deux pales du rotor selon l’invention et /ou par des différences de flèches des bords de fuite des parties profilées d’au moins deux pales. Dans ce cas, des lois de flèche différentes sont appliquées aux parties profilées d’au moins deux pales du rotor.

Toutefois, afin que cette réduction de la nuisance sonore du rotor soit obtenue sensiblement sans perte des performances aérodynamiques du rotor, ces différences des parties profilées entre les pales du rotor sont de préférence limitées à des différences de flèches des bords d’attaque des parties profilées d’au moins deux pales. Ces différences de flèches des bords d’attaque des parties profilées des pales peuvent être limitées à une ou plusieurs zones en envergure de ces parties profilées des pales ou bien affectées la totalité de ces parties profilées des pales.

Comme évoqué précédemment, le rotor selon l’invention comporte au moins deux pales distinctes et de géométries différentes. Par exemple, le rotor selon l’invention comporte au moins deux pales adjacentes qui sont différentes l’une de l’autre. En outre, lorsque le rotor comporte un nombre pair de pales, deux pales diamétralement opposées par rapport à l’axe rotor A sont de préférence identiques. De la sorte, l’équilibrage du rotor est garanti et l’apparition d’un balourd aérodynamique sur le rotor selon l’invention lors de la sa rotation est évitée. De plus, l’utilisation des pales diamétralement opposées limite, voire évite, une éventuelle augmentation des efforts de commande de variation du pas des pales du rotor induite par les différences entre les parties profilées des pales.

Toutefois, le rotor selon l’invention peut également comporter des pales qui sont toutes différentes, que le rotor comporte un nombre pair ou bien impair de pales. Dans ce cas, l’équilibrage d’un tel rotor peut être difficile à réaliser, notamment pour un rotor dont le pas des pales est variable. Cet équilibrage peut être obtenu par exemple par l’ajout de masselottes sur une ou plusieurs pales du rotor. De même, le positionnement de chaque pale par rapport à son axe d’articulation en pas peut être ajusté afin de limiter l’éventuelle augmentation des efforts de commande de variation du pas des pales du rotor selon l’invention induite par les différences entre les parties profilées des pales.

Par ailleurs, les différences des parties profilées des pales du rotor selon l’invention peuvent être définies de sorte que la position angulaire autour de l’axe rotor A de l’extrémité libre par rapport au pied de pale d’une pale soit la même pour chaque pale du rotor.

Cependant, les extrémités libres d’au moins deux des pales du rotor selon l’invention peuvent également être positionnées angulairement différemment autour de l’axe rotor A respectivement par rapport aux pieds de pale de ces au moins deux pales. De même, les bouts de pale de toutes les pales du rotor peuvent être positionnés angulairement différemment autour de l’axe rotor A respectivement par rapport aux pieds de pale de ces pales.

Lorsque les pales du rotor selon l’invention comportent un dièdre vers leurs extrémités libres, les dièdres d’au moins deux des pales peuvent être différents afin de contribuer également à la modulation des fréquences spécifiques de la signature acoustique du rotor et, par suite, à la réduction des nuisances sonores pour l’oreille humaine générées lors de la rotation du rotor.

Selon des variantes de l’invention, au moins deux pales du rotor peuvent être situées dans des plans différents. Par exemple, les pieds de pales des pales du rotor sont situés dans un même plan sensiblement perpendiculaire à l’axe rotor A alors qu’au moins deux pales du rotor sont inclinées par rapport à ce plan perpendiculaire à l’axe rotor A. Selon un autre exemple, les pieds de pales d’au moins deux pales du rotor sont décalés axialement et situés dans deux plans parallèles entre eux et sensiblement perpendiculaires à l’axe rotor A. Les pales du rotor peuvent alors être inclinées par rapport à un plan perpendiculaire à l’axe rotor A ou bien parallèles à ce plan perpendiculaire à l’axe rotor A.

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 annexées qui représentent :

- les figures 1 à 3, trois aéronefs à voilure tournante,

- la figure 4, un rotor selon l’art antérieur,

- les figures 5 et 6, deux rotors selon l’invention,

- les figures 7 et 8, une pale d’un rotor,

- les figures 9 à 11, des représentations de signatures acoustiques de pales et de rotors, la figure 12, une représentation d’une analyse spectrale des signatures acoustiques de rotors, et

- les figures 13 et 14, des variantes de rotors.

Les éléments présents dans plusieurs figures distinctes sont affectés d’une seule et même référence.

Les figures 1 à 3 représentent trois aéronefs 20 à voilure tournante comportant plusieurs rotors 11. De façon commune, les trois aéronefs 20 comportent un fuselage 21, une poutre de queue 22, au moins un empennage vertical 23 et un premier rotor 11 constituant un rotor principal 13 de sustentation, voire de propulsion. Chaque rotor 11 est en rotation autour d’un axe rotor A et comporte un moyeu 12 ainsi qu’une pluralité de pales 1 agencées autour du moyeu 12 et réparties angulairement de façon régulière autour d’un axe rotor A.

L’aéronef 20 représenté sur la figure 1 comporte un deuxième rotor 11 positionné à l’arrière de la poutre de queue 22 et constituant un rotor auxiliaire anticouple non caréné 14. Pour cet aéronef 20, le rotor principal 13 comporte trois pales 1 et le rotor auxiliaire anticouple non caréné 14 comporte six pales 1.

L’aéronef 20 représenté sur la figure 2 comporte un deuxième rotor 11 positionné à l’arrière de la poutre de queue 22 et constituant un rotor auxiliaire anticouple caréné 15. Pour cet aéronef 20, le rotor principal 13 comporte cinq pales 1 et le rotor auxiliaire anticouple caréné 15 comporte six pales 1.

L’aéronef 20 représenté sur la figure 3 comporte deux demiailes 24 agencées de part et d’autre du fuselage 21, un empennage horizontale 25 et deux empennages verticaux 23 ainsi qu’un deuxième et un troisième rotors 11 positionnés respectivement à l’extrémité de chaque demi-aile 24 et constituant respectivement une hélice d’avancement 16. Pour cet aéronef 20, le rotor principal 13 comporte cinq pales 1 et chaque hélice d’avancement 16 comporte six pales 1. Les deux hélices d’avancement 16 assurent d’une part la propulsion de l’aéronef 20 et d’autre part la fonction de rotor auxiliaire anticouple en générant des poussées différentielles.

La figure 4 représente un rotor 31 selon l’art antérieur comportant six pales 1 identiques réparties angulairement de façon régulière autour d’un moyeu 12. Le même angle Θ est présent entre les axes de pale B de deux pales 1 adjacentes, chaque axe de pale B passant par le pied de pale 2 et l’extrémité libre 3 d’une pale 1.

Les figures 5 et 6 représentent deux rotors 11 selon l’invention comportant six pales 1, ces six pales 1 n’étant pas toutes identiques. Les pieds de pale 2 de ces pales 1 sont répartis angulairement de façon régulière autour de l’axe rotor A au niveau du moyeu 12.

Les figures 7 et 8 représentent une pale 1 susceptible de former un rotor 11 avec d’autres pales 1 différentes et/ou identiques. La pale 1 s’étend d’une part en envergure selon un axe de pale B entre un pied de pale 2 et une extrémité libre 3 et d’autre part selon un axe transversal D perpendiculaire à l’axe de pale B entre un bord d'attaque 6 et un bord de fuite 7. La pale 1 est reliée au moyeu 12 au niveau du pied de pale 2. La pale 1 comporte une partie profilée 4 située entre le pied de pale 2 et l’extrémité libre 3. La partie profilée 4 est constituée par une succession de profils aérodynamiques 9 situés dans un plan transversal sensiblement perpendiculaire à l’axe de pale B.

Une pale 1 peut également comporte un dièdre 8 sur une zone extrême de l’extrémité libre de cette pale 1, comme représenté sur les figures 7 et 8. Ce dièdre 8 est incliné par rapport à un plan (B,D) formé par l’axe de pale B et l’axe transversal D. Ce dièdre 8 est par exemple conforme à l’enseignement du document EP 3184427.

La pale 1 est tout d’abord caractérisée par les cordes c des profils aérodynamiques 9 de la partie profilée 4, cette corde c étant égale à la distance maximale entre le bord d'attaque 6 et le bord de fuite 7 d’un profil aérodynamiques 9. Les cordes c des profils aérodynamiques 9 d’une pale 1 sont généralement différentes le long de son envergure, tel que représenté sur les figures 7 et 8 par exemple.

La pale 1 est également caractérisée par la flèche ou bien les flèches du bord d’attaque 6 et du bord de fuite 7 de la pale 1 sur la zone profilée 4. Par exemple, la pale 1 représentée sur les figure 7 et 8 comporte une première flèche avant, le bord d’attaque 6 formant un angle ai positif avec l’axe de pale B, une deuxième flèche avant, le bord d’attaque 6 formant un angle ot2 positif avec l’axe de pale B et une troisième flèche arrière, le bord d’attaque 6 formant un angle a₃ négatif avec l’axe de pale B.

Le rotor 11 représenté sur la figure 5 comporte six pales 1 dont trois pales 1A,1B,1C sont distinctes les unes des autres, deux pales 1 diamétralement opposées étant identiques. De la sorte, deux pales 1 adjacentes sont différentes. Ces pales 1A,1B,1C sont différentes au niveau des flèches du bord d’attaque 6 et du bord de fuite 7, les cordes c des profils aérodynamiques 9 de ces pales 1 étant sensiblement identiques. Pour ces trois pales 1 distinctes, les extrémités libres 3 sont positionnées angulairement différemment autour de l’axe rotor A respectivement par rapport aux pieds de pale 3 de ces trois pales 1A,1B,1C distinctes. Les axes de pale B de ces trois pales 1A,1B,1C forment ainsi entre eux des angles θι, Θ2, 03 différents. De la sorte, les extrémités libres 3 de ces trois pales 1A,1B,1C distinctes sont réparties angulairement de façon irrégulière autour de l’axe rotor A alors que les pieds de pale 2 de ces trois pales 1A,1B,1C distinctes sont répartis angulairement de façon régulière autour de l’axe rotor A au niveau du moyeu 12.

Le rotor 11 représenté sur la figure 6 comporte six pales 1 distinctes les unes des autres. Ces pales 1 sont différentes au niveau des flèches du bord d’attaque 6 et des cordes c de leurs profils aérodynamiques 9. Le bord de fuite 7 est sensiblement droit, à savoir sans flèche, pour chacune de ces pales 1. De plus, les extrémités libres 3 de ces pales 1 sont positionnées angulairement de façon identique autour de l’axe rotor A respectivement par rapport aux pieds de pale 2 de ces pales 1. Plus précisément, l’extrémité libre 3 et le pied de pale 2 de chacune de ces pales 1 sont alignés avec le centre du rotor 11 matérialisé par l’axe de rotor A. De la sorte, les extrémités libres de ces six pales 1 distinctes sont, comme leurs pieds de pale 2, réparties angulairement de façon régulière autour de l’axe rotor A.

Les axes de pale B de deux pales 1 adjacentes forment ainsi entre eux le même angle Θ.

Les figures 9 à 11 contiennent des représentations de la signature acoustique d’une pale 1 seule, lors d’une rotation d’un tour autour de l’axe rotor A ou bien la signature acoustique d’un rotor 11,31, également lors d’une rotation d’un tour autour de l’axe rotor A. Cette signature acoustique se caractérise par la variation de la pression acoustique, représentée en ordonnées, générée par la pale 1 ou bien le rotor 11,31 en rotation en fonction du temps, représenté en abscisses.

La signature acoustique d’une pale 1 seule peut être mesurée directement lors de sa rotation ou bien obtenue par simulation temporelle. Cette signature acoustique permet de quantifier et de caractériser le bruit spécifique généré par cette pale 1, indépendamment des autres pales 1 formant un rotor 11. La figure 9 représente les signatures acoustiques des trois pales 1A,1B,1C distinctes. Ces trois pales 1A,1B,1C distinctes forment le rotor 11 représenté sur la figure 5 alors qu’une de ces pales 1A,1B,1C constitue les pales 1 identiques formant le rotor 31 représenté sur la figure 4. On constate que la signature acoustique d’une pale 1A,1B,1C varie selon la géométrie de la pale 1A,1B,1C, les amplitudes de ces signatures acoustiques Si,S2,S₃, étant sensiblement égales alors que les instants de baisse et d’augmentation des pressions acoustiques générées par les pales 1A,1B,1C lors de leurs rotations sont différents et décalés dans le temps.

Ensuite, lors de la rotation du rotor 11,31 autour de l’axe rotor A, les bruits générés par chacune des pales 1 du rotor 11,31 se combinent de sorte à constituer une source de bruits caractéristiques du rotor 11,31. La signature acoustique du rotor

11,31 peut être obtenue par une mesure directe lors de sa rotation ou bien par une superposition et une combinaison des signaux temporels représentant respectivement les signatures acoustiques des pales 1 constituant le rotor 11,31 en prenant en compte le décalage angulaire entre ces pales 1.

La figure 10 représente la signature acoustique du rotor 31 formé par six pales 1 identiques et représenté sur la figure 4. Cette signature acoustique du rotor 31 a été obtenue par une réplication temporelle de la même signature acoustique Si de la pale 1A représentée sur la figure 9. Cette signature acoustique du rotor 31 est périodique et caractérisée par une première amplitude Ri et une première période Ti.

La figure 11 représente la signature acoustique du rotor 11 représenté sur la figure 5 et formé par trois pales 1A,1B,1C distinctes associées par paire. Cette signature acoustique du rotor 11 a été obtenue par une réplication temporelle des signatures acoustiques des trois pales 1A,1B,1C représentées sur la figure 9. Cette signature acoustique du rotor 11 est périodique et caractérisée par une seconde amplitude R₂ et une seconde période T₂. La seconde amplitude R₂ est supérieure à la première amplitude mais répartie sur la seconde période T₂ qui est nettement supérieure à la première période Τ_Ί. Les différences de ces amplitudes Ri,R₂ et de ces périodes Ti,T₂ des signatures acoustiques des rotors 11,31 permettent tout d’abord de constater des différences entre les bruits générés respectivement par ces rotors 11,31, et en particulier l’introduction d’une modulation de la signature acoustique du rotor 11 formé par trois pales 1A,1B,1C distinctes.

La figure 12 est une représentation d’une analyse spectrale des deux signatures acoustiques des rotors 11,31. Dans le domaine fréquentiel, on constate alors la présence d’un nombre supérieur de fréquences spécifiques pour le rotor 11 formé par trois pales 1A,1B,1C distinctes que pour le rotor 31 formé par six pales 1 identiques correspondant à cette modulation de la signature acoustique du rotor 11. De plus, l’amplitude de chacune de ces fréquences spécifiques est avantageusement plus faible pour le rotor 11 formé par trois pales 1A,1B,1C distinctes que pour le rotor 31 formé par six pales 1 identiques.

Par ailleurs, l’énergie acoustique d’un bruit est proportionnelle à la somme de l’énergie acoustique des harmoniques correspondant à ce bruit. De plus, le bruit généré par le rotor 11 formé par trois pales 1A,1B,1C distinctes et le bruit généré par le rotor 31 formé par six pales 1 identiques ont des énergies acoustiques sensiblement analogues, leurs pales étant de dimensions sensiblement équivalentes. Dès lors, le bruit généré par ce rotor 11 étant constitué d’un nombre de fréquences spécifiques supérieur que le bruit généré par le rotor 31, les amplitudes des fréquences spécifiques du bruit généré par ce rotor 11 formé par trois pales 1A,1B,1C distinctes sont d’une manière générale inférieures ou égales au bruit généré par le rotor 31 formé par six pales 1 identiques et généralement inférieures comme représenté sur la figure 12.

En conséquence, une modulation des fréquences spécifiques du bruit généré par un rotor 11 est donc bien introduite par l’alternance des pales 1A,1B,1C distinctes. Cette modulation présente avantageusement un effet bénéfique pour l’oreille humaine grâce à une répartition de l’énergie acoustique sur un plus grand nombre de fréquences spécifiques et, par suite, l’apparition d’un bruit neutre, qui est moins strident et, par suite moins agressive, et donc moins pénible que le bruit généré par le rotor 31 formé par six pales 1 identiques.

Les figures 13 et 14 représentent deux variantes d’un rotor 11, dont au moins deux pales 1 sont situées dans des plans différents, permettant ainsi de réduire ses nuisances sonores.

Selon la figure 13, les pieds de pales 2 des pales 1 du rotor 11 sont situés dans un même plan PO, sensiblement perpendiculaire à l’axe rotor A. Deux pales 1 diamétralement opposées du rotor 11 sont situées dans ce plan PO alors que les autres pales 1 du rotor 11 sont inclinées par rapport à ce plan PO.

Selon la figure 14, les pieds de pales 2 des pales 1 du rotor 11 sont situés dans deux plans P1,P2, parallèles entre eux et sensiblement perpendiculaires à l’axe rotor A. Les pieds de pales 2 des pales 1 du rotor 11 sont situés alternativement dans un des deux plans P1,P2 et sont ainsi décalés axialement. Les pales 1 du rotor 11 sont alors agencées alternativement dans un des deux plans P1,P2. L’agencement des pales 1 du rotor 11 dans des plans différents permet avantageusement d’accentuer la modulation des fréquences spécifiques du bruit généré par le rotor 11.

Naturellement, la présente invention est sujette à de nombreuses variations quant à sa mise en œuvre. Bien que plusieurs modes de réalisation aient été décrits, on comprend bien qu’il n’est pas concevable d’identifier de manière exhaustive tous les modes possibles. Il est bien sûr envisageable de remplacer un moyen décrit par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention.

Par exemple, le rotor 11 selon l’invention peut également équiper un aéronef à voilure fixe, un rotor 11 selon l’invention constituant par exemple chaque hélice d’avancement 16 de cet aéronef à voilure fixe, bien qu’uniquement des exemples concernant des aéronefs à voilure tournante soient représentés sur les figures.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS

   1. Rotor (11) comportant un moyeu (12) et une pluralité pales (1), ledit rotor (11) étant en rotation autour d’un axe rotor (4), caractérisé en ce qu’au moins deux desdites pales (1) sont différentes l’une de l’autre.
2. 2. Rotor (11) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’au moins deux pales (1) adjacentes sont différentes l’une de l’autre.
3. 3. Rotor (11) selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ledit rotor (11) comporte un nombre pair de pales (1) supérieur ou égal à quatre et deux pales (1) diamétralement opposées par rapport audit axe rotor (A) sont identiques.
4. 4. Rotor (11) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque pale (1) s’étend d’une part en envergure selon un axe de pale (B) entre un pied de pale (2) et une extrémité libre (3) et d’autre part entre un bord d'attaque (6) et un bord de fuite (7), chaque pale (1) comportant une partie profilée (4) située entre ledit pied de pale (2) et ladite extrémité libre (3), et au moins deux desdites pales (1) sont différentes l’une de l’autre au niveau de ladite partie profilée (4) desdites pales (1).
5. 5. Rotor (11) selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’au moins deux desdites pales (1) sont différentes l’une de l’autre au niveau d’une flèche dudit bord d’attaque (6) sur au moins une zone de ladite partie profilée (4) desdites pales (1 ).
6. 6. Rotor (11) selon la revendication 5, caractérisé en ce qu’au moins deux desdites pales (1) sont differentes l’une de l’autre au niveau de ladite flèche dudit bord d attaque (6) de la totalité de ladite partie profilée (4) desdites 5 pales (1).
7. 7. Rotor (11) selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que lesdites extrémités libres (3) d’au moins deux desdites pales (1) sont positionnées angulairement 10 différemment autour de l’axe rotor (Λ) respectivement par rapport auxdits pieds de pale (2) desdites au moins deux pales (1).
8. 8. Rotor (11) selon l’une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que lesdits pieds de pale (2) desdites pales (1) 15 sont répartis angulairement autour de l’axe rotor (Λ) de façon régulière.
9. 9. Rotor (11) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que chacune desdites pales (1) comporte un 20 dièdre (8) et lesdits dièdres (8) d'au moins deux desdites pales (1) sont différents.
10. 10. Rotor (11) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit rotor (11) est une hélice propulsive (16) 25 d’un aéronef (20).
11. 11. Rotor (11) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit rotor (11) est un rotor principal (13) d’un aéronef (20).
12. 12. Rotor (11) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit rotor (11) est un rotor auxiliaire anticouple (14,15) d’un aéronef (20).