WO1989004276A1 - Dispositif de variation cyclique de la geometrie des pales pour helicopteres a grande vitesse - Google Patents

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WO1989004276A1
WO1989004276A1 PCT/FR1988/000541 FR8800541W WO8904276A1 WO 1989004276 A1 WO1989004276 A1 WO 1989004276A1 FR 8800541 W FR8800541 W FR 8800541W WO 8904276 A1 WO8904276 A1 WO 8904276A1
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twist
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Inventor
Louis Joseph Daldosso
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Louis Joseph Daldosso
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/32—Rotors
    • B64C27/46—Blades

Definitions

  • the present invention relates to rotary wing aircraft and more particularly to helicopters equipped with a rotor making it possible to improve performance at maximum speed, payload and consumption.
  • the forward speed of a conventional helicopter is essentially limited by the asymmetry of the speeds between the advancing blade and the advancing blade.
  • the speed of flow on the receding blade is very low and even negative in an area close to the hub called the inversion circle.
  • This imbalance is normally compensated for by the cyclic pitch control which makes it possible to have a very low incidence on the advancing blade and a strong incidence on the retreating blade which is in conditions close to stalling at the end and creates a negative lift in the inversion circle.
  • the device according to the invention shown in fig. 1 makes it possible to remedy this problem by modifying the twist of the blade in a cyclic manner, which makes it possible to have no inversion of lift.
  • Each rotor blade (1) is hollow and flexible in torsion.
  • One (or more) bar (2) rigid in torsion passes inside each blade, one end of the bar is fixed at a point of the chosen blade relatively close to its end, the other end of the bar is articulated on the return fitting (4) and comprises a control horn (3).
  • the pitch control system has two independent swashplates, one for controlling the conventional pitch control horn (5), the other for the bar (3) horn (3).
  • the part of the blade which passes through the inversion circle must have a profile which functions correctly in the normal direction and exhibits reduced drag when it is blown backwards with an appropriate incidence.
  • the profile works at speeds which are either close to the speed of sound or very low. It is therefore very difficult to have a good blade efficiency in such a large range of speeds.
  • Figures 2,3,4 and 5 show a device which makes it possible to modify the curvature and the thickness of the profile to adapt it to the flow conditions it encounters during rotation.
  • the end of the blade (1) consists of a flexible skin (6) inside which there is a box (7) which is only fixed to the front of the upper surface part of the skin in the area (A) and integral with the rest of the blade, and a rigid torsional bar (2), one end of which follows the shape of the trailing edge and is fixed under the upper surface in zone (B), the other end comprises as in the previous case a control horn (3) and is articulated on the blade return fitting (4).
  • Figure 3 shows a section of the skin in the area (A) before assembly; the upper surface is almost flat whereas the lower surface has the shape of a lowered surface with a curved profile, the flexibility of the skin is not uniform around the profile, which makes it possible to locate the deformations around the generatrices C, D and E.
  • the two sides of the trailing edge are then assembled, the assembly zones are shown in strong lines in FIGS. 3, 4 and 5.
  • a torsional moment is created which causes the blade to twist and modification of the profile in zone (A).
  • each element box, upper and lower surfaces of the skin
  • the stiffness of each element is chosen so as to obtain a good relationship between the twist of the blade and the modification of the profile, and to avoid the phenomena of floating.
  • the materials used must have flexibility and a fatigue limit adapted to the high amplitudes and frequencies of the deformation cycles.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

L'invention concerne une amélioration apportée au rotor d'hélicoptère, pour augmenter les performances aux grandes vitesses d'avancement. Une barre rigide en torsion (2), placée à l'intérieur de la pale (1), et commandée par un deuxième plateau cyclique, permet de faire varier le vrillage et la géométrie du profil de chaque pale, en fonction de sa position angulaire. Le dispositif, selon l'invention, est particulièrement applicable aux hélicoptères à grande vitesse.

Description

DISPOSITIF DE VARIATION CYCLIQUE DE LA GEOMETRIE DES PALES POUR HELICOPTERES A GRANDE VITESSE
La présente invention concerne des aéronefs à voilures tournantes et plus particulièrement les hélicoptères équipés d'un rotor permettant d'améliorer les performances en vitesse maximale, en charge utile et en consommation. La vitesse d'avancement d'un hélicoptère classique est essentiellement limitée par la dissymétrie des vitesses entre la pale avançante et la pale reculante.
Alors que la pale avançante approche une vitesse où les effets de compressibilité deviennent gênants, la vitesse de l'écoulement sur la pale reculante est très faible et même négative dans une zone proche du moyeu appelée cercle d'inversion.
On compense normalement ce déséquilibre par la commande cyclique de pas qui permet d'avoir une très faible incidence sur la pale avançante et une forte incidence sur la pale reculante qui se trouve dans des conditions proches du décrochage en extrémité et crée une portance négative dans le cercle d'inversion.
Le dispositif selon l'invention représenté fig. 1 permet de remédier à ce problème en modifiant le vrillage de la pale de façon cyclique, ce qui permet de ne pas avoir d'inversion de portance.
Chaque pale (1) du rotor est creuse et souple en torsion.
Une (ou plusieurs) barre (2) rigide en torsion passe à l'intérieur de chaque pale, une extrémité de la barre est fixée en un point de la pale choisi relativement proche de son extrémité, l'autre extrémité de la barre est articulée sur la ferrure de reprise (4) et comporte une corne de commande (3). Le système de commande de pas comporte deux plateaux cycliques indépendants, l'un permet de commander la corne de commande de pas classique (5), l'autre la corne (3) de la barre (2). En agissant différement sur les deux plateaux cycliques, on obtient un vrillage de la pale qui peut être cyclique en vol d'avancement ou constant en vol stationnaire.
En combinant le vrillage initial de la pale et le vrillage cyclique, on peut optimiser l'incidence et la répartition de la charge sur la pale dans tous les cas de vol.
La partie de la pale qui passe dans le cercle d'inversion devra avoir un profil qui fonctionne correctement dans le sens normal et présente une traînée réduite lorsqu'il est soufflé à l'envers avec une incidence adaptée. En extrémité de pale, le profil travaille à des vitesses qui sont soit proches de la vitesse du son soit très faibles. Il est donc très difficile d'avoir un bon rendement de la pale dans un aussi grand domaine de vitesses.
Les figures 2,3,4 et 5 montrent un dispositif qui permet de modifier la courbure et l'épaisseur du profil pour l'adapter aux conditions d'écoulement qu'il rencontre au cours de la rotation.
L'extrémité de la pale (1) est constituée d'une peau flexible (6) à l'intérieur de laquelle on trouve un caisson(7) qui est seulement fixé à l'avant de la partie extrados de la peau dans la zone (A) et solidaire du reste de la pale, et une barre rigide en torsion (2) dont une extrémité épouse la forme du bord de fuite et est fixée sous l'extrados dans la zone (B), l'autre extrémité comporte comme dans le cas précédent une corne de commande (3) et est articulée sur la ferrure de reprise de la pale (4) .
La figure 3 représente une section de la peau dans la zone (A) avant l'assemblage; l'extrados est quasiment plat alors que l'intrados a la forme d'un intrados de profil cambré, la flexibilité de la peau n'est pas uniforme autour du profil, ce qui permet de localiser les déformations autour des génératrices C,D et E. Les deux côtés du bord de fuite sont ensuite assemblés, les zones d'assemblage sont représentées en traits forts sur les figures 3, 4 et 5. Lorsqu'on agit sur la corne (3), on crée un moment de torsion qui entraîne une torsion de la pale et une modification du profil dans la zone (A).
Lorsqu'on applique un moment M-, l'extrados reprend sa forme initiale, alors que l'intrados se trouve tendu le long des caissons, on a un profil adapté aux très grandes vitesses (figure 4).
Lorsqu'on applique un moment M+, on assiste à une flexion de l'extrados alors que l'intrados reprend sa forme initiale, le profil est alors adapté aux basses vitesses et aux fortes incidences, la forme triangulee C,D,E est capable de résister sans déformations importantes aux efforts de pression aérodynamique (figure 5).
La raideur de chaque élément (caisson, extrados et intrados de la peau) est choisie de façon à obtenir un bon rapport entre la torsion de la pale et la modification du profil, et à éviter les phénomènes de flottement. Les matériaux utilisés doivent avoir une souplesse et une limite en fatigue adaptées aux amplitudes et fréquences élevées des cycles de déformation.
Il est impossible de commander les deux plateaux cycliques manuellement. On aura donc recours aux commandes de vol électriques par l'intermédiaire d'un calculateur qui prendra les ordres de commande du pilote, les informations sur les conditions de vol, la dynamique du rotor et optimisera la géométrie de celui-ci dans tous les cas de vol de l'hélicoptère.

Claims

REVENDICATIONS
1) Dispositif pour améliorer les performances des aéronefs à voilures tournantes caractérisé en ce qu'il comporte des pales creuses (1) avec à l'intérieur une (ou plusieurs) barre rigide en torsion (2).
2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'une extrémité de la barre (2) est fixée à la pale en un point relativement proche de son extrémité, que l'autre extrémité de la barre (2) est articulée sur le système de reprise (4) et comporte un dipositif (3) permettant d'exercer un moment de torsion. 3) Dispositif selon l ' une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé par le fait qu'une différence de moment de torsion appliquée entre la pale (1) et la barre (2) permet de modifier le vrillage.
4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'un caisson (7) se trouve à l'intérieur de la pale, totalement solidaire de celle-ci sauf dans la zone (A) proche de l'extrémité de la pale où il n'y a pas de fixation avec l'intrados de la peau.
5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 4 caractérisé par le fait qu'une extrémité de la barre (2) épouse la forme du bord de fuite dans la zone (B) alors que l'autre extrémité est articulée sur le système (4) de reprise de la pale et comporte un dispositif (3) permettant d'exercer un moment de torsion. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1,4, et 5 caractérisé en ce que la flexibilité de la peau (6) n'est pas uniforme autour du profil dans la zone (A).
7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1,4,5 et 6 caractérisé par le fait que des efforts de torsion différents appliqués sur la pale (1) et la barre (2) permettent de vriller la pale et de modifier le profil dans la zone (A) en faisant fléchir la partie extrados de la peau et en tendant ou détendant la partie intrados.
PCT/FR1988/000541 1987-11-12 1988-11-04 Dispositif de variation cyclique de la geometrie des pales pour helicopteres a grande vitesse WO1989004276A1 (fr)

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FR2623162B1 (fr) 1990-03-09
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