FR3102751A1

FR3102751A1 - Rotor d’aéronef mono-pale.

Info

Publication number: FR3102751A1
Application number: FR1912342A
Authority: FR
Inventors: Jean-Michel Simon; Louis Chemouni
Original assignee: Innostar; Hutchinson SA
Current assignee: Innostar; Hutchinson SA
Priority date: 2019-11-04
Filing date: 2019-11-04
Publication date: 2021-05-07
Also published as: WO2021089616A1; US20220388641A1; CN114641430A; US11987347B2; EP4054934A1

Abstract

L’invention concerne un rotor d’aéronef à voilure tournante équipé d’une mono-pale (1) montée articulée sur l’arbre de rotation (3) du rotor autour d’un axe transversal (4) à cet axe de rotation, ladite voilure décrivant un cône lorsque l’angle de son pas n’est pas nul, caractérisé en ce qu’il possède un dispositif (6) à masselotte(s) d’équilibrage de la composante horizontale (F6) de la force de portance, monté tournant avec la voilure autour de son arbre de rotation et engendrant, sous l’effet de la force centrifuge auquel il est soumis lors de la rotation de la voilure, une force horizontale (G) dont au moins une composante est opposée à ladite composante horizontale de la force de portance avec une intensité fonction de la position de la (des) masselotte(s) du dispositif (6) d’équilibrage. FIGURE DE L’ABREGE: Fig. 2

Description

Rotor d’aéronef mono-pale.

La présente invention concerne un rotor d’aéronef à voilure tournante à une seule pale.

ARRIERE PLAN DE L’INVENTION

Il est connu de l’état de la technique des rotors n’ayant qu’une pale, équilibrée en regard de la force centrifuge par un contrepoids. Cet équilibre est presque parfait – à une traînée de frottement près - quand le pas de la pale est nul. La question est autre quand on cherche à donner une portance à la voilure tournante en agissant sur le pas de la pale car dans ce cas, la pale en rotation décrit un cône dont la pointe est tournée vers le bas. La force de portance exercée sur la pale est alors inclinée de quelques degrés vers l’axe du cône. Elle possède donc une composante verticale qui est compensée par le poids de l’aéronef et une composante horizontale, dirigée vers l’axe du rotor et qui constitue une force tournante autour de cet axe. Cette force est génératrice d’une vibration de fréquence égale à celle de la rotation et d’amplitude qui dépend, à vitesse de rotation constante, de l’angle du cône décrit par la pale. Cette vibration se transmet à la structure de l’appareil de manière indésirable et est une cause d’usure importante et rapide des organes tournants dans les paliers du mât-rotor et de ces paliers eux-mêmes.

L’invention entend pallier ces inconvénients en proposant un dispositif de compensation de cette composante horizontale de la force de portance s’exerçant sur la pale.

OBJET DE L’INVENTION

A cet effet, l’invention a pour premier objet un rotor d’aéronef à voilure tournante équipé d’une mono-pale montée articulée sur l’arbre de rotation du rotor autour d’un axe transversal à cet axe de rotation, ladite voilure décrivant un cône lorsque l’angle de son pas n’est pas nul caractérisé en ce qu’il possède un dispositif à masselotte(s) d’équilibrage de la composante horizontale de la force de portance, monté tournant avec la voilure autour de son arbre de rotation et engendrant, sous l’effet de la force centrifuge auquel il est soumis lors de la rotation de la voilure, une force horizontale, de la forme mΩ²r, dont au moins une composante est opposée à ladite composante horizontale de la force de portance avec une intensité fonction de la position de la masselotte du dispositif d’équilibrage.

L’effet de ce dispositif est d’exercer sur l’arbre de rotation du rotor, lorsque la pale est en rotation, une force centrifuge opposée à la composante horizontale de la force de portance transmise par la pale à cet arbre. On comprend que l’intensité de cette force dépend de la masse et de la position de la ou des masselottes et de sa ou leur distance à l’axe de rotation, ce pour une vitesse de rotation donnée. Il faut noter que la vitesse de rotation et la portance de la voilure sont liées. Ainsi, pour obtenir une portance donnée, l’angle de pas de la mono pale est d’autant plus important que la vitesse est plus faible, par exemple inférieure à la vitesse nominale. Dans certaines conditions de vol, par exemple au décollage et à l’atterrissage, il peut être en effet utile d’opérer sous la vitesse nominale, notamment pour limiter le bruit émis par la voilure.

Plusieurs formes de réalisation de ce dispositif d’équilibrage sont possibles. Chacune d’elles sera principalement déterminée en fonction de la qualité et la finesse de la compensation que l’on souhaite obtenir.

En effet, dans certains usages d’une mono-pale, celle-ci possède un angle d’attaque (un pas) pratiquement constant sur la presque totalité de son régime de service et ne possède que deux phases de fonctionnement transitoires très courtes par rapport à ce régime. C’est le cas, par exemple, d’aéronefs à décollage vertical qui survolent de manière quasi-stationnaire une zone terrestre à surveiller ou contrôler. Dans cette application, on peut tolérer que, pendant ces phases transitoires, il existe une compensation imparfaite de cette force parasite et donc accepter l’existence de vibrations temporaires. La masselotte sera alors disposée dans une position fixe déterminée pour que la force centrifuge obtenue ne compense exactement la composante horizontale de la force de portance susdite qu’en régime de service relatif au vol stationnaire de l’appareil. Dans une variante de cette application, il est possible de prévoir une masselotte mobile entre deux positions, une première position correspondant à une compensation nulle, verrouillée par un loquet ou analogue qui s’efface lorsqu’un certain angle de pas de la pale est atteint (par exemple 60-70% de l’angle de pas nominal) pour lui permettre d’atteindre une seconde position correspondant une compensation relativement efficace (environ 85% de l’effort parasite) lors du régime de service par exemple avec une charge utile d’environ 90% de la charge maximale au décollage (MTOW). Un ressort convenablement taré permet de rappeler la masselotte de la seconde position à la première quand l’angle de pas de la pale passe sous le seuil susdit.

Dans d’autres usages, la mono-pale fonctionne sous un régime essentiellement variable (le pas collectif de la pale étant variable ainsi que peut l’être aussi la vitesse de rotation) et la compensation doit être ajustée en permanence en fonction des variations de ce régime. Cet ajustement est alors obtenu par le réglage en continu de la position de la masselotte le long de la direction longitudinale de la pale.

Après avoir recherché plusieurs lois de variation des paramètres à prendre en considération pour réaliser ce réglage continu, il est apparu de manière surprenante que le carré de l’angle de pas de la pale constitue la variable d’asservissement de la distance de la masselotte à l’axe de rotation du rotor conduisant à une bonne compensation des efforts parasites et ce, de manière indépendante de la vitesse de rotation de la voilure dans la limite bien entendu où cette vitesse engendre une portance.

Il est alors aisé de concevoir un ou plusieurs mécanismes d’asservissement pour mettre en œuvre cette loi de variation.

Dans un premier mode de réalisation, le dispositif de compensation est mécanique. La mono-pale ainsi comporte une partie principale dont la racine, reliée à un contrepoids, comporte un étrier articulé autour de l’axe transversal susdit et est montée pivotante autour d’un axe (axe de pas) longitudinal perpendiculaire aux axes susdits autour duquel son orientation est réglable par un mécanisme de commande du pas, caractérisée selon l’invention en ce qu’elle comporte une masselotte montée mobile le long de l’axe de pas au voisinage de l’axe de rotation du rotor et un organe de commande de son déplacement proportionnel au carré de l’angle de pas de la mono-pale.

Ainsi de manière simple, ce mécanisme est constitué par une surface de came formée sur la masselotte qui transforme une rotation entre l’axe de pas et la masselotte en un mouvement linéaire de la masselotte le long de cet axe, mouvement bien entendu proportionnel au carré de la valeur de l’angle de pas de la mono pale.

Dans une autre réalisation, la masselotte est associée à un actionneur de son déplacement le long de la pale, lui-même relié à une unité de commande recevant en entrée une information continue relative à l’angle de pas de la pale.

L’unité de commande de l’actionneur peut aussi comprendre une boucle d’asservissement comprenant au moins un accéléromètre associé à l’axe de rotation de la pale de manière à ajuster la position de la masselotte pour minimiser les valeurs de sortie de l’accéléromètre.

Il est à noter que cette masselotte peut être incorporée à la pale elle-même dans sa partie de sa racine par exemple ou peut être séparée de cette pale en étant placée au-dessus ou en-dessous de celle-ci et calée en rotation avec elle.

On sait par ailleurs que la traînée de rotation de la mono pale est un effort parasite qui n’est pas compensé par la traînée de rotation du contrepoids de la mono pale. Cette force, perpendiculaire à l’axe de la pale, est tournante autour de l’axe de rotation et demande à être équilibrée dynamiquement pour réduire sinon supprimer la vibration que cette force engendre au niveau des paliers du rotor.

Aussi cette force se compose-t-elle avec la précédente et ajoute à l’effort parasite non équilibré qui est encaissé par la structure de l’appareil de manière indésirable et renforce les risques d’usure importante et rapide des organes tournants dans les paliers du mât-rotor et de ces paliers eux-mêmes.

C’est donc un deuxième objet de l’invention que de combiner au premier un mécanisme de compensation de la résultante des deux efforts parasites dans un plan perpendiculaire à l’axe du rotor. Ainsi la masselotte susdite est de position réglable par rapport à l’axe de rotation de la pale le long d’une direction inclinée sur la direction longitudinale de la mono-pale, direction déterminée par la direction de la résultante de la force (horizontale) de traînée de rotation et la composante horizontale de la force de portance. Sur cette direction oblique, divergente de la mono pale depuis l’axe rotor du bord d’attaque en avant de celui-ci, la force de compensation est orientée vers l’avant du bord d’attaque de la pale.

De la même manière que ci-dessus, plusieurs réalisations de ce mécanisme de compensation sont possibles. Ainsi, lorsque la charge à élever ou maintenir élevée est constante sur la presque totalité de son régime de service (par exemple, dans les aéronefs à décollage vertical qui survolent de manière quasi-stationnaire une zone terrestre (à surveiller ou contrôler), on peut tolérer que, pendant les phases transitoires de décollage et d’atterrissage, il existe un équilibrage imparfait de ces efforts parasites et donc accepter l’existence de vibrations temporaires. La masselotte sera alors disposée dans une position fixe déterminée pour que la force qui s’y exerce ne compense correctement (par exemple au-dessus de 80% de sa valeur) la résultante susdite qu’en régime de service stable, par exemple relatif au vol stationnaire de l’appareil.

Dans d’autres usages, la compensation doit être ajustée en permanence en fonction d’un régime essentiellement variable de la mono pale (le pas collectif de la pale étant variable de même que peut l’être la vitesse de rotation). Cet ajustement est alors obtenu par le réglage en continu de la position de la masselotte le long de la direction susdite inclinée sur la direction longitudinale de la pale.

Dans ce cas également il est apparu que le carré du pas de la pale est une bonne variable d’asservissement de la distance de la masselotte à l’axe de rotation du rotor dans la direction définie ci-dessus, direction dont on a constaté qu’elle variait peu selon la charge. Il est important de noter que cette loi parabolique (fonction du carré du pas de la pale) permet un bon équilibrage de cet effort parasite horizontal quelles que soient les conditions de charge de l’aéronef. La compensation obtenue est supérieure à 90% de l’effort parasite.

En conséquence, dans une autre réalisation de l’invention, la masselotte du mécanisme est montée mobile le long de la direction, oblique sur l’axe longitudinal de la mono pale au voisinage de l’axe de rotation du rotor tandis qu’un actionneur de son déplacement le long de cette direction oblique est commandé en réponse au carré de l’angle de pas de la mono-pale.

Ainsi de manière simple, cet actionneur comporte une tige filetée d’axe oblique selon la direction divergente indiquée ci-dessus avec laquelle la masselotte coopère à la manière d’un système vis-écrou, un moteur, calé sur la vis pour sa manœuvre en rotation et une unité de commande du moteur, recevant en entrée une information continue relative à l’angle de pas de la pale pour délivrer une commande du moteur appropriée. On peut adjoindre à ce mécanisme un organe de rappel de la masselotte dont l’effet est opposé à celui de la force centrifuge pour réguler l’effort moteur à fournir. La direction de cette tige filetée sera inclinée de manière à diverger du bord d’attaque de la mono pale, en avant de celui-ci

Ce qui précède est vérifié indépendamment de la valeur de la vitesse de rotation de la voilure. Dans certains cas, il peut être utile de faire varier la vitesse de rotation, par exemple la diminuer par rapport à la vitesse nominale afin de réduire le bruit émis par l’appareil. En effet, pour obtenir une portance identique il convient d’augmenter le pas de la pale et de manière intéressante, cette augmentation de l’angle de pas est prise en compte par la loi d’asservissement du déplacement de la masselotte pour favorablement compenser la baisse de vitesse de rotation de la mono pale.

On mentionnera également un autre mode de réalisation de l’invention dans son application à la compensation, soit du seul effort parasite dû à la composante horizontale de la portance, soit de la combinaison de cet effort avec celui dû à la traînée de rotation de la pale. Il est constitué par au moins une paire de masselottes qui tourne en synchronisme avec la pale et dont chaque masselotte est réglable en position angulaire autour de l’axe de l’arbre rotor. On comprend qu’en agissant sur la position de chaque masselotte relativement, d’une part à l’axe longitudinal de la pale et, d’autre part à la position de l’autre masselotte on peut créer un balourd de position et de masse réglable qui sera soumis à une force centrifuge, d’intensité et de direction réglable en conséquence, qui sera en opposition avec l’effort parasite à compenser.

L’invention sera mieux comprise au cours de la description et des dessins donnés ci-après. Il sera fait référence aux figures dans lesquelles :

la figure 1 est un schéma illustrant les efforts parasites subis par une mono pale, représentée de profil, résultant de la portance de la voilure,

la figure 2 est le schéma partiel d’un exemple de réalisation d’un dispositif de compensation selon l’invention, appliqué à la compensation de l’effort parasite horizontal né de la portance de la mono pale,

la figure 3 est une vue de dessus de la figure 1, illustrant en plus de l’effort parasite dû à la portance, l’effort parasite dû à la traînée de rotation de la pale et le principe de la compensation selon l’invention de l’effort parasite horizontal total,

la figure 4 est le schéma d’un exemple de réalisation d’un dispositif de compensation selon l’invention, appliqué à la compensation de l’effort horizontal total,

la figure 5 est une variante de réalisation de la figure 4 adaptée aux aéronefs de petite taille,

la figure 6 est un schéma d’un exemple de moyens mis en œuvre pour la commande du dispositif de compensation de la figure 4,

la figure 7 est un schéma d’un autre mode de réalisation du dispositif de compensation des vibrations selon l’invention.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION

A la figure 1, on a représenté une mono pale 1 en rotation R contra-horaire autour de l’axe rotor ZZ avec son contrepoids 2. Le rotor 3 est entraîné par un moteur 3a et la pale est articulée librement sur l’arbre 3 autour d’un axe transversal 4. Le pas de cette pale n’est pas nul si bien que, comme représenté, la pale décrit un cône d’angle A sur le plan XX perpendiculaire à l’axe ZZ du rotor, plan qui contiendrait la pale en rotation si le pas de la pale était nul.

On a représenté, appliquées au centre de gravité 5 de la pale et à celui du contrepoids 2, les forces centrifuges opposées et équilibrées F1 et F2 ainsi que la force de portance F3 dont la composante verticale F4 est équilibrée par la charge soulevée F5. On n’a pas représenté la portance appliquée au contrepoids qui est négligeable. On constate, sur cette figure, que la composante horizontale F6 de la portance est dirigée vers le rotor 2 et n’est pas compensée.

La figure 2 illustre un dispositif 6 de compensation du seul effort parasite horizontal dû à la composante horizontale F6 de la portance F3 de la pale 1. Ce dispositif peut être ajouté à des dispositifs connus mis en œuvre pour compenser la traînée de rotation d’une mono pale.

Ainsi, pour compenser le déséquilibre de cette force F6, l’invention propose un dispositif 6 qui consiste essentiellement en une masselotte 7 montée à déplacement le long d’un guide 8 orienté le long l’axe longitudinal LL, solidaire de la pale 1 au plus près du rotor 3. Par exemple, la pale possède une racine en forme d’étrier 9 qui est articulé au rotor autour de l’axe transversal 4. Le dispositif 6 est donc logé avantageusement entre les branches de cet étrier 9. La masselotte peut coulisser sur un axe 10 solidaire de la pale 1 et qui tourne avec elle sous l’effet du mécanisme 11 de commande du pas. L’axe 10 est pourvu d’un doigt latéral 12 qui coulisse dans une rainure 13 de la masselotte 7, rainure jouant le rôle d’une surface de came qui engendre un déplacement linéaire de la masselotte le long de l’axe proportionnel au carré de l’angle de rotation de la pale (loi de transformation parabolique). Un ressort 14 sert à alléger les forces qui s’exercent entre la masselotte et le doigt pour rendre la transmission du mouvement plus aisée. On comprend que si la masselotte s’éloigne de l’axe rotor, elle est soumise à une force centrifuge G plus importante. Cette force agit sur la pale, par l’intermédiaire du ressort 14, s’opposant à la force F6 pour l’équilibrer et soulager l’encastrement de la mono pale sur la structure de l’appareil.

Dans une réalisation plus simple, on peut prévoir une masselotte, libre en coulissement sur le guide 8, à deux positions, l’une proche de l’axe rotor et l’autre éloignée de celui-ci, cette dernière étant atteinte lorsque la vitesse de rotation de la voilure est au moins égale à un seuil donné (par exemple la vitesse nominale de rotation). Le ressort 14 est alors taré pour « céder » au-delà de cette vitesse de rotation.

Sur la figure 3, qui est une vue de dessus de la figure 1, en plus des éléments déjà représentés, on aura illustré par F7 la traînée de rotation de la pale en négligeant celle appliquée au contrepoids.

Les figures 1 et 3 font apparaître que la force horizontale F8, résultant de la composition de la traînée F7 et de la composante horizontale F6 de la portance n’est pas équilibrée, ce qui se traduit par la création de vibrations parasites au niveau de l’encastrement et des paliers de l’arbre rotor dans la structure de l’aéronef.

La force F8 est orientée le long d’une direction D qui est sensiblement constante quelle que soit la valeur de la charge soulevée donc quel que soit le pas collectif de la pale. Par la simulation, on a constaté que cette direction D est inclinée sur l’axe longitudinal LL de la pale d’un angle B compris entre 65 et 80 degrés, de préférence entre 70 et 75 degrés, ici 70 degrés. L’intensité de cette force dépend quant à elle de la valeur du pas de la pale et les calculs montrent qu’elle dépend, en bonne approximation, de la valeur du carré de ce pas collectif puisque l’angle A est faible (de l’ordre de quelques - 2 à 5 - degrés).

La force qu’exerce alors cette masselotte 7 sur la pale est représentée en F9 sur la figure 3 et vient contrebalancer la force F8, compensant ainsi le balourd qu’elle engendre autour de l’axe du rotor. Le déplacement de la masselotte 7 au moins le long de la direction longitudinale LL de la pale 1 correspond de préférence à la projection sur cette direction du déplacement de la masselotte le long d’une direction D inclinée sur cette direction longitudinale LL d’un angle B correspondant à celui que forme sur cette direction la résultante F8 de la composante horizontale F6 de la force de portance F3 et de la force de traînée F7 de rotation de la pale 1. Il s’ensuit une suppression ou du moins une diminution sensible des vibrations et contraintes tournantes que subit l’axe rotor.

Le mode de réalisation représenté schématiquement à la figure 4 est surtout adapté aux aéronefs dont le régime principal est le vol stationnaire. La portance de la voilure est constante et la force F8 est également constante. La masse de la masselotte est calculée pour que, dans sa position en extrémité du guide 8a qui se résume ici à une tige parallèle à la direction D, du côté du bord d’attaque 1a de la pale, elle compense correctement la force F8. On notera que dans ce cas comme dans le cas évoqué ci-dessus d’une masselotte non pilotée par l’angle de pas de la pale, la masselotte est libérée d’une position proche de l’axe rotor vers sa position proche du bord d’attaque de la pale quand le ressort 10 taré « cède » ou, de manière plus générale, quand un verrou de la masselotte s’efface à la vitesse de rotation nominale de la pale, le ressort servant au rappel de cette masselotte.

A la figure 5 on retrouve la plupart des éléments décrits en regard de la figure 4 avec les mêmes références.

Le dispositif de compensation des efforts parasites agit alors directement sur l’arbre du rotor tout en tournant avec la mono pale.

De la même manière que précédemment, la masse de la masselotte est calculée pour que, dans sa position en extrémité du guide 8b, ici une tige radiale de direction D depuis l’axe de l’arbre rotor vers le bord d’attaque 1a de la pale, elle compense correctement la force F8.

Cette disposition est intéressante sur les petites machines où l’on recherche la simplicité.

L’angle du pas de la pale sera avantageusement dans ce cas porté à sa valeur maximale dès que la vitesse de rotation du rotor aura atteint 30% (par exemple) de la vitesse de rotation nominale.

Dans le cas d’un aéronef destiné à connaître des régimes variables entre vol stationnaire et vol de croisière, la portance varie d’un régime à l’autre car le pas de la pale varie également. Il s’agit alors de disposer d’un dispositif qui s’adapte aux variations de la force F8 dont on rappelle qu’elle varie en raison du carré de l’angle de pas de la pale.

Dans ce cas (figures 6), le déplacement de la masselotte 7 le long du guide 8a est asservi par une unité de commande 15 d’un moteur 16 qui fait tourner le guide 8a qui est par exemple une vis, la masselotte 7 étant alors un écrou calé en rotation, coopérant avec la vis à l’instar d’un système vis-écrou. Le ressort 14a a pour fonction dans ce cas de soulager l’effort du moteur, notamment dans le sens de rotation qui produit une augmentation de la force centrifuge subie par la masselotte.

Dans une réalisation non représentée, le moteur peut constituer la masselotte elle-même coopérant avec le guide 8a selon une chaîne cinématique appropriée. Cette masselotte peut aussi comprendre la batterie d’alimentation du moteur.

L’unité de commande du moteur reçoit en entrée le signal « a » correspondant à la valeur instantanée de l’angle de pas de la pale (valeur moyennée sur un tour ou un espace de temps donné) et, dans une version plus élaborée du dispositif, le signal « v » émis par un ou plusieurs accéléromètres ou capteurs de vibrations au niveau de la structure recevant le rotor et indiqués en 17 sur la figure 2. L’unité de commande 15 agira alors sur le moteur 16 dans le sens d’une minimisation du signal « v ». Le dispositif 17 est, de manière connue, situé soit sur un élément de structure proche du mât rotor soit sur le mât rotor lui-même.

On notera que les schémas des figures 4, 5 et 6 s’appliquent aussi à la compensation de la seule composante horizontale de la portance, les guides 8a ou 8b étant alors orientés le long de la direction longitudinale LL de la pale.

En regard enfin de la figure 7, on a représenté un autre mode de réalisation du dispositif de compensation selon l’invention. Il comporte au moins une paire de masselottes 17 et 18 portées chacune par l’extrémité libre d’un bras 19 et 20, l’autre extrémité étant solidaire d’une bague 19a (la figue n’en fait apparaître qu’une seule) d’axe confondu avec celui de l’arbre rotor 3. Chaque bague est indexable angulairement par rapport à l’axe de rotation du rotor et donc par rapport à l’axe longitudinal de la pale. On comprend que la position indexée par rapport à la pale de chaque masselotte et leur écartement angulaire définit et la direction D1 (il s’agit de la bissectrice de l’angle formé par les deux bras 19 et 20) de la résultante F10 des forces centrifuges subies par les masselottes et l’intensité de cette résultante (cette résultante F10 est nulle quand les masselottes sont diamétralement opposées). Une commande de l’indexation de chaque masselotte par un dispositif d’asservissement approprié, par exemple à la variation du pas de la pale, comme évoqué ci-dessus, permet d’ajuster la compensation en fonction des variations du régime de vol de l’appareil.

Ce n’est pas sortir du cadre de l’invention que de prévoir une autre paire de masselottes telles que celles 17 et 18 s’il est nécessaire de compenser des efforts parasites dont l’intensité demanderait de mettre en place des masselottes trop volumineuses.

Ce n’est pas sortir non plus du cadre de l’invention que d’assurer, sur les mêmes principes, une compensation des efforts parasites d’une voilure dans laquelle le contrepoids est une pale courte qui, en rotation, possède également une composante de la force de portance horizontale mais dirigée vers l’extrémité de la pale et une composante de traînée horizontale qui se compose avec cette composante horizontale de la force de portance pour engendrer un effort parasite le long de la pale/contrepoids à l’opposé de l’effort parasite existant dans la direction de la mono pale. Il s’ensuit, du fait de la composition de l’ensemble des forces en jeu (les composantes horizontales des portances et des traînées) et de la géométrie de la voilure tournante (conicité décrite plus aplatie) que les masselottes du dispositif d’équilibrage à masselottes selon l’invention seront de masses plus faibles.

Claims

Rotor d’aéronef à voilure tournante équipé d’une mono-pale (1) montée articulée sur l’arbre de rotation (3) du rotor autour d’un axe transversal (4) à cet axe de rotation, ladite voilure décrivant un cône lorsque l’angle de son pas n’est pas nul, caractérisé en ce qu’il possède un dispositif (6) à masselotte(s) d’équilibrage de la composante horizontale (F6) de la force de portance (F3), monté tournant avec la voilure autour de son arbre de rotation et engendrant, sous l’effet de la force centrifuge auquel il est soumis lors de la rotation de la voilure, une force horizontale (G) dont au moins une composante est opposée à ladite composante horizontale de la force de portance avec une intensité fonction de la position de la (des) masselotte(s) du dispositif (6) d’équilibrage.
2. Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif ne comporte qu’une seule masselotte (7) d’équilibrage disposée dans une position fixe déterminée pour que la force centrifuge (G) obtenue ne compense exactement la composante horizontale (F6) de la force de portance (F3) que pour un angle de pas nominal de la mono-pale.
Rotor selon la revendication 1, la mono-pale (1) comportant une partie principale dont la racine est reliée à un contrepoids (2) par un étrier (9) articulé autour de l’axe transversal (4) susdit, la mono-pale (1) étant montée pivotante autour d’un axe (10) (axe de pas) longitudinal perpendiculaire aux axes (ZZ,4) susdits autour duquel son orientation est réglable par un mécanisme (11) de commande du pas, caractérisée en ce qu’elle comporte une masselotte (7) montée mobile au moins dans la direction de l’axe (10) de pas au voisinage de l’axe de rotation du rotor et un organe de commande (12,13,14,8a,16) de son déplacement, proportionnel au carré de l’angle de pas de la mono-pale.
Rotor selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’organe de commande du déplacement de la masselotte est constitué par un système de cames (12, 13) qui transforme une rotation de l’axe de pas (10) en un mouvement linéaire de la masselotte (7) le long de cet axe.
Rotor selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’organe de commande du déplacement de la masselotte est un actionneur (8a,16) de son déplacement le long de la pale, lui-même relié à une unité de commande (15) recevant en entrée une information (« a ») continue relative à l’angle de pas de la pale.
Rotor selon la revendication 5, caractérisé en ce que l’unité de commande (15) de l’actionneur comporte une boucle d’asservissement comprenant au moins un accéléromètre (17) associé au rotor (3) de la pale de manière à ajuster la position de la masselotte (7) pour minimiser les valeurs de sortie (« v ») de l’accéléromètre.
Rotor selon l’une des revendications 1,2,3,5 et 6, caractérisé en ce que le déplacement de la masselotte (7) au moins le long de la direction longitudinale (LL) de la pale (1) correspond à la projection sur cette direction du déplacement de la masselotte le long d’une direction (D) inclinée sur cette direction longitudinale (LL) d’un angle (B) correspondant à celui que forme sur cette direction la résultante (F8) de la composante horizontale (F6) de la force de portance (F3) et de la force de traînée (F7)de rotation de la pale (1).
Rotor selon la revendication 7, caractérisé en ce que cet angle est compris entre 65 et 80 degrés et de préférence 70 et 75 degrés.
Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (6) à masselottes d’équilibrage comporte au moins une paire de masselottes (17,18) qui tourne en synchronisme avec la pale et dont chaque masselotte est réglable en position angulaire autour de l’axe de l’arbre rotor.