WO2012076705A2 - Aircraft rotor comprising rotary wings - Google Patents

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WO2012076705A2
WO2012076705A2 PCT/EP2011/072367 EP2011072367W WO2012076705A2 WO 2012076705 A2 WO2012076705 A2 WO 2012076705A2 EP 2011072367 W EP2011072367 W EP 2011072367W WO 2012076705 A2 WO2012076705 A2 WO 2012076705A2
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rotor
actuator
mast
angular position
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Guillaume Lacaze
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Altade
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    • B64C27/68—Transmitting means, e.g. interrelated with initiating means or means acting on blades using electrical energy, e.g. having electrical power amplification
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    • B64C27/72—Means acting on blades
    • B64C2027/7205—Means acting on blades on each blade individually, e.g. individual blade control [IBC]
    • B64C2027/7211—Means acting on blades on each blade individually, e.g. individual blade control [IBC] without flaps
    • B64C2027/7216—Means acting on blades on each blade individually, e.g. individual blade control [IBC] without flaps using one actuator per blade
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/30—Wing lift efficiency

Definitions

  • the invention relates to the field of rotary wing aircraft, including helicopters.
  • the invention more particularly relates to a new rotor.
  • This drive mechanism and pitch control generally comprises a swashplate extending around a rotor mast, centered on said rotor mast and sliding along said rotor mast.
  • An example of a swashplate is illustrated in FIG.
  • the swashplate comprises a first plate, said fixed plate 600, not rotating with the rotor, and which can be moved longitudinally along the rotor mast 300 or angularly displaced about axes perpendicular to said rotor mast.
  • the swashplate further comprises a second plate, said movable plate 400, rotatably mounted on the fixed plate.
  • the movable plate 400 rotates with the rotor and is connected to the blades 200 by pitch control rods 100 to control the pitch.
  • the movable plate 400 also follows the movements in the space of the fixed plate 600.
  • the movable plate 400 and the fixed plate 600 are interconnected by a rotary connection, for example of the bearing type.
  • a longitudinal displacement of the fixed plate along the rotor mast causes a simultaneous control of the incidence of all the blades, while that an angular displacement of the fixed plate about an axis perpendicular to the rotor mast causes a cyclic variation of the pitch of the blades.
  • the longitudinal displacements of the fixed plate are generally carried out by means of adjustable links 700 extending substantially parallel to the rotor mast and attached, via a control linkage, to the control levers actuated by a pilot of the helicopter.
  • the pitch variations of the blades are therefore produced by tilting, lowering or raising the swashplate controlled by the pilot.
  • the pilot operates a control lever, called general or collective pitch control lever, and simultaneously controls the variation of incidence of the blades via the swashplate.
  • This variation in incidence commonly known as angular pitch variation, is identical on each of the blades and makes it possible to control the overall lift generated by the rotor.
  • the pilot operates another control lever, called a cyclic pitch control lever, and simultaneously controls the variation in incidence of each pale via the swashplate. This variation of incidence is different on each of the blades.
  • the incidence of a blade is modified so that the lift of it is maximum at the passage to the front of the aircraft, and minimum at the rear of the aircraft.
  • This conventional mechanism of driving and controlling the pitch of the blades remains a relatively complex mechanics to implement, heavy in terms of manufacturing cost by the number of parts constituting the swashplate and requires a delicate and regular maintenance, usually after every flight.
  • the present invention aims to overcome the disadvantages mentioned above and proposes for this purpose a rotary wing aircraft rotor having a rotor mast, of longitudinal axis Z, for the blade support, a blade control device and a angular position detector of the mast.
  • the blade control device comprises an actuator per blade, each blade being connected to the rotor mast by a blade shaft fixed, of radial axis X substantially perpendicular to the longitudinal axis Z.
  • Each actuator is adapted to cause a controlled displacement of a blade angularly about the radial axis X, that is to say to cause a variation of inclination of the blade.
  • each blade is controlled independently of the other blades.
  • the angular position detector of the mast advantageously makes it possible to determine, as the rotor rotates, the angular positioning of the mast around the longitudinal axis Z.
  • the angular positioning of the mast makes it possible to determine the position of each blade in a specific reference frame. aircraft. It is thus possible to determine the position of a blade, for example when said blade is in a zone called “ascending blade", that is to say at the front of the aircraft, on the side of a cockpit, or in a so-called “receding blade” area, that is to say at the rear of the aircraft, on the side of a tail of said aircraft.
  • the operation of the blades with the rotor according to the invention remains identical to the operation of the blades of a current rotor with a swashplate, namely:
  • the invention also fulfills the following characteristics, implemented separately or in each of their technically operating combinations.
  • an actuator is disposed at the height of the associated blade.
  • each actuator is arranged at the height of the associated blade.
  • an actuator is disposed in an interior volume of the blade.
  • each actuator is disposed in an interior volume of the blade.
  • the actuator is disposed at a foot of the blade, said foot having an enlarged dimension relative to the blade.
  • an actuator is disposed in the rotor mast, at the axis of the blade shaft.
  • each actuator is disposed in the rotor mast.
  • an actuator is disposed inside the blade shaft.
  • each actuator is disposed within the blade shaft.
  • an actuator comprises two elements rotated relative to each other, a first element connected to the blade shaft, with axis X radial axis, and a second element linked to the blade, axis also the radial axis X.
  • These two elements connected, one to the fixed shaft, the other to the blade, can drive the blade in rotation about its axis X, thus making it possible to modify inclinations of said blade.
  • each actuator comprises two elements rotated relative to each other, a first element connected to the blade shaft, with axis X radial axis, and a second element connected to the blade, d axis also the radial axis X.
  • Another advantage lies in the fact that the actuator drives in rotation about the radial axis X the blade of a single block.
  • the fact that the blade rotates in a single block does not cause premature aging of the material or materials forming said blade. It is thus possible to produce the blade in a rigid material, such as, for example, a composite material.
  • the premature aging of the material forming the blade provides certainty and reliability in controlling the control of the variation of inclination of said blade.
  • the angular displacement of the blade (to vary its inclination) around its axis is important, for example between-180 ° and + 180 °.
  • the blades can be oriented, by example vertically, so as to facilitate the storage of the rotary wing aircraft, for example on a ship or in a hangar, and not to damage them.
  • the possible angle inclinations achieved with an existing rotary wing aircraft blade are of the order of ⁇ 20 °.
  • Another advantage lies in the fact that the force required for the actuator to cause a variation in inclination of the blade is independent of the angle in which the blade is already located.
  • Another advantage is that the power required for an actuator to rotate a blade around the radial axis X is low, of the order of 5- 10KW.
  • Another advantage is that the actuator allows a fine and instantaneous adjustment of the inclination variation of the blade and that there is no hysteresis effect.
  • Another advantage is an instantaneous and compatible actuator reaction speed with cockpit flight control means, providing flexibility in steering the rotary wing aircraft.
  • the actuator has no sensitivity to electromagnetic waves, which allows it to operate in artificial electromagnetic environments, for example around the "high voltage” electricity pylons, transmitters.
  • the blade control device has a considerably reduced weight compared to the weight of a swashplate constituting existing rotary wing aircraft.
  • the actuator is an electrical actuator, preferably a torque motor, wherein the first stator-shaped element and the second rotor-shaped element.
  • a torque motor has many advantages, such as immediate starting, almost zero acceleration, no torque or acceleration speed, no fatigue over time and no sensitivity to thermal variations.
  • the actuator is a hydraulic motor in which the first element forms a stator and the second rotor-shaped element.
  • the control device comprises a detector of angular position of blade by blade.
  • the angular position sensor of the blade makes it possible to control the angular positioning of the blade around the radial axis X.
  • the blade angular position detector and / or the mast is a rotary encoder, for example of the incremental or absolute type.
  • the control is advantageously carried out in real time. With an existing rotary encoder, a precision of the order of ten thousandths of a degree can be reached in the degree of orientation of the blades.
  • An advantage of the invention is the simplicity of adjustment of the geometry of the blades leading to the damping of the noise nuisance of the blade and the nuisance of piloting, mainly to a decrease of a parasitic noise due to the angular positioning adjustment errors of the blades.
  • the simplicity of adjustment thus advantageously leads to a reduction in the maintenance cost of the rotary wing aircraft and to an ease of maintenance.
  • the rotor is rotated, for example at 150 tr.min "1.
  • Angular blade position sensors are initialized to zero.
  • a vibration is detected at a blades, for example by means of a vibration sensor, an angle is applied to the blade until the vibration disappears.
  • the adjustment of the blades lasting approximately one hour, does not require Long immobilization of the rotary wing aircraft, unlike existing rotary wing aircraft where blade adjustment may require the rotary wing aircraft to be immobilized for 2 to 3 days.
  • blade micrometrically adjust the inclination of the blade and then re-bolt and repeat these steps if the vibration is still present.
  • the control device to drive the blade in rotation when the actuator is defective, the control device comprises a second actuator, preferably located near the actuator, acting as an additional means of rotating the actuator. the blade when the first actuator fails.
  • the control device comprises a second blade angular position detector, preferably located near the blade angular position detector, acting as an additional means of control of the angular position of the blade. This thus has the advantage of improving the reliability of the positioning of the blade around its radial axis X.
  • the rotor in order to obtain a redundancy of the information or when the angular position detector of the mast fails, the rotor comprises a second angular position detector of the mast, preferably located near the angular position detector of the mast, acting as an additional means of controlling the angular position of the mast.
  • the synchronization of the inclinations of the blades made by the actuators with respect to the blade positions in the aircraft reference frame obtained by the angular position sensor of the mast is achieved by an electronic card such as for example that existing in aircraft-type aircraft computers. .
  • the invention also relates to a rotary-wing aircraft comprising a rotor according to one of its embodiments.
  • the rotor mast has the shape of a hollow profile for the passage of electrical and or hydraulic systems to the blade control device.
  • the power distribution network to the actuators, the supply of the actuators, the power supply, the transmission and the feedback of the angular position sensor detectors are fed into the rotor mast by a plurality of electrical and / or hydraulic cables via Rotating beams adapted to the number of necessary channels and the required powers.
  • the rotor, the angular position sensor of the mast and the blade control device are connected to control means, for example mechanical or electronic, at the steering position of the rotary wing aircraft.
  • the rotor is thus characterized by the fact that the blade control device is included either in the blades or in the rotor mast, leaving only the blades and / or the rotor mast outside the plurality of electric and / or hydraulic cables. . No part of the blade control device is outside the blades and / or the rotor mast. Only the plurality of electrical and / or hydraulic cables for connection with the control means are outside the blades and / or the rotor mast.
  • the rotor mast has an outer or inner shield for protecting the electrical and / or hydraulic systems contained within the mast against ballistic projectiles.
  • the control device Due to the fact that the blade control device does not comprise sets of links as for the current blade control devices, the control device thus advantageously makes it possible to reduce the height of the rotor of the rotary-wing aircraft and by therefore significantly reduce the response time of the rotary wing aircraft compared to the pilot control instructions, reduce the range of pilot movement on the controls and significantly increase the roll rate and the change of direction said aircraft.
  • the aircraft thus has improved maneuverability over existing rotary wing aircraft.
  • the invention thus makes it possible to obtain a device for controlling the blades with reduced vulnerability, with increased service life, easier to implement, more precise, more robust, more reliable, more compact, lighter, operating games. less and less stress and reduced maintenance.
  • FIGS. 1 to 4 are in no way limiting, represented in FIGS. 1 to 4, in which:
  • FIG. 1 represents a perspective view of a helicopter rotor and a device for controlling the blades according to the prior art
  • FIG. 2 represents a perspective view of a helicopter rotor and a blade control device according to one embodiment of the invention
  • FIG. 3 represents, in perspective, an enlargement of the rotor at the blades and a cut of a blade root showing an actuator of the blade control device
  • FIG. 4 represents, in perspective, a rotor mast, the blade shafts and on a blade shaft, an actuator and a blade angular position detector of the blade control device,
  • FIG. 5 illustrates a cross section of a blade shaft with an actuator and a blade angular position detector of the blade control device
  • Figure 6 illustrates an example of positioning an actuator in the rotor mast in the axis of the blade shaft.
  • the invention is described in the case of a helicopter, but the invention is equally applicable to all aircraft with rotary wings.
  • a helicopter comprises a rotor, as shown in FIG. 2.
  • the rotor comprises a rotor mast 20 having a longitudinal axis Z for the support of blades 30.
  • the rotor mast 20 is rotatable about the longitudinal axis Z.
  • blades are illustrated in Figure 2 and described in number of four, the number of blades is not limited to that described and illustrated. Thus, it is possible to apply the invention to two, three or more blades.
  • the blades 30 are secured to the rotor mast 20 by a fixed blade shaft 40 (FIG. 3), of radial axis X substantially perpendicular to the longitudinal axis Z.
  • the blades are rotatable around the radial axis X.
  • the helicopter further comprises a blade control device for rotating said blades about the radial axis X.
  • the blade control device comprises a blade actuator 10, each actuator being adapted to cause a controlled displacement of the blade. angularly about the radial axis X. Only an actuator on a blade is illustrated in Figures 2, 3 and 4 so as not to overload. An enlargement of an actuator 10 is shown in FIGS. 3 and 4. In the example described and illustrated here, the helicopter has four blades.
  • the blade control device therefore comprises four actuators, one per blade.
  • the actuator 10 is disposed at the height of the associated blade.
  • the actuator may be located outside the blade 30 or in an interior volume of the rotor mast 20.
  • the actuator is housed in an inner volume 31 of the blade 30.
  • said actuator is placed in the rotor mast 20, in the radial axis X of the blade shaft 40, as illustrated in FIG. 6.
  • the actuator 10 may also be located inside the blade shaft 40, when said blade shaft is hollow, inside or outside the blade.
  • the actuator 10 is an electric motor, preferably a torque motor and comprises, as illustrated in FIG. 5, on the one hand, a first stator element 1 1, linked to the blade shaft 40, and on the other part, a second rotor element 12, connected to the blade.
  • the two elements are rotated relative to each other and have the axis, the radial axis X.
  • a hydraulic motor can be used as an actuator with a first stator element, connected to the blade shaft, and a second rotor element, connected to the blade. The two elements are rotated relative to each other and have the axis, the radial axis X.
  • the control device further comprises a bearing 14, able to maintain a coaxiality between the rotor 12 and the stator January 1.
  • the torque motor is powered, via electrical wiring, by electronics not shown.
  • control device comprises, at each blade, two actuators 10, preferably electrical and substantially identical, preferably located close to each other.
  • the second actuator makes it possible to rotate the blade around the axis radial X when the first actuator fails.
  • the control device further comprises, at each blade, a blade angular position detector 13.
  • the blade angular position detector 13 makes it possible to define in real time the position of the actuator 10 and consequently to know in detail real time the angular position of the blade around its radial axis X.
  • the blade angular position detector is for example an encoder, preferably a rotary encoder known to those skilled in the art, which comprises for example a first part related to the blade and a second part connected to the blade shaft.
  • the Heidenhain ® RCN 200 or RCN 700 type encoder makes it possible to control the angular positioning of the blade with an accuracy of the order of 0.0001 °.
  • the rotary encoder is preferably of absolute type, but the rotary encoder can also be of incremental type.
  • the blade angular position detector 13 is powered, via electrical wiring, by electronics not shown.
  • the blade angular position detectors for each blade are substantially identical.
  • the control device comprises, at each blade, a second blade angular position detector, preferably located at proximity of the blade angular position detector, acting as an additional means of controlling the angular position of the blade.
  • the rotor further comprises an angular position sensor of the mast
  • the blade angular position detector 21 makes it possible to control the angular positioning of the mast around the longitudinal axis Z. This angular positioning of the mast makes it possible to determine the position of each blade in space, in a reference system specific to the aircraft. . It is thus possible to determine the position of each blade at any moment when the rotor is rotating about the longitudinal axis Z.
  • the mast angular position detector 21 is positioned inside a fuselage of the helicopter, at an end opposite to an end receiving the blades.
  • the angular position sensor mast is for example an encoder, preferably a rotary encoder.
  • the mast angular position detector 21 is powered, via an electrical wiring, by a not shown electronics.
  • the blade and mast angular position detectors are substantially identical.
  • the controller includes a second mast angular position detector, preferably located near the blade angular position detector. , acting as an additional means of controlling the angular position of the mast.
  • An electronic card enables the synchronization of the inclinations of the blades made by the actuators with respect to the blade positions in the aircraft reference frame obtained by the angular position detector of the mast.
  • the rotor mast 20 is in the form of a hollow profile for the passage of the electric cables towards the blade control device 100.
  • the rotor mast 20 comprises an external or internal shielding intended to protect the electrical cables contained inside the mast against ballistic projectiles, volatiles or other shocks.
  • the actuator when the actuator is positioned in the mast, it is also protected against ballistic projectiles, volatiles or other shocks.
  • the rotor, the angular position sensor of the mast and the blade control device are connected to control means, for example mechanical or electronic, located in a cockpit of the helicopter.
  • the rotor When a pilot of the helicopter wishes for example to go up or down, the rotor rotating at a constant constant angular speed, it actuates a first control means which sends information to each actuator so that they generate each simultaneously a variation of identical incidence for their respective blade. This action is independent the angular position of the mast and therefore the position of each blade.
  • a second control means which sends information to each actuator so that they simultaneously generate a different incidence variation for their blade. respectively.
  • This variation of incidence is a function of the position of the blade obtained from the information collected at the angular position detector of the mast.
  • control means are electrical control means and deliver electrical or digital information via a servodrive-type sensor.
  • the invention makes it possible, in particular by virtue of the blade control device and the angular position detector of the mast, to significantly simplify the architecture of the rotor.
  • the angular control mechanism of the blade is reduced to a minimum since a single actuator is sufficient to drive a blade rotating about the radial axis X, directly and without the need for gears.

Abstract

The invention relates to an aircraft comprising rotary wings, said rotor comprising a rotor mast (20), with a longitudinal axis Z, for supporting the blades (30), and a device (100) for controlling the blades. The rotor comprises a sensor (21) for detecting the angular position of the mast. The device (100) for controlling the blades comprises one actuator (10) per blade, each blade being connected to the rotor mast by a fixed blade shaft (40) having a radial axis X essentially perpendicular to the longitudinal axis Z, each actuator being designed to cause a controlled movement of a blade in an angular manner about the radial axis X, and each actuator being arranged at the same height as the associated blade.

Description

Rotor d'aéronef à ailes rotatives  Rotary wing aircraft rotor
L'invention relève du domaine des aéronefs à ailes rotatives, notamment les hélicoptères. L'invention concerne plus particulièrement un nouveau rotor. The invention relates to the field of rotary wing aircraft, including helicopters. The invention more particularly relates to a new rotor.
Les appareils volants à décollage et atterrissage verticaux, en particulier du type à ailes ou voilures rotatives, communément connus sous les noms d'hélicoptère ou d'autogire, sont des appareils qui présentent une conception et un principe général de fonctionnement complexes. En l'occurrence, ces appareils reposent sur l'utilisation d'un rotor entraînant des pales, dites de sustentation, par un mécanisme d'entraînement et de commande de pas c'est-à-dire un mécanisme de variation de l'incidence des pales.  Vertical take-off and landing aircraft, in particular of the rotary wing or wing type, commonly known as helicopter or gyrocopter, are aircraft with a complex design and general operating principle. In this case, these devices are based on the use of a rotor driving blades, called levitation, by a drive mechanism and step control that is to say a mechanism of variation of the incidence blades.
Ce mécanisme d'entraînement et de commande de pas comporte généralement un plateau cyclique s'étendant autour d'un mât rotor, centré sur ledit mât rotor et coulissant le long dudit mât rotor. Un exemple de plateau cyclique est illustré sur la figure 1 . Le plateau cyclique comporte un premier plateau, dit plateau fixe 600, ne tournant pas avec le rotor, et qui peut être déplacé longitudinalement le long du mât rotor 300 ou déplacé angulairement autour d'axes perpendiculaires audit mât rotor. Le plateau cyclique comporte en outre un deuxième plateau, dit plateau mobile 400, monté rotatif sur le plateau fixe. Le plateau mobile 400 tourne avec le rotor et est relié aux pales 200 par des bielles de commande de pas 100 pour en commander le pas. Le plateau mobile 400 suit en outre les déplacements dans l'espace du plateau fixe 600. Le plateau mobile 400 et le plateau fixe 600 sont reliés entre eux par une liaison rotative, par exemple de type roulement.  This drive mechanism and pitch control generally comprises a swashplate extending around a rotor mast, centered on said rotor mast and sliding along said rotor mast. An example of a swashplate is illustrated in FIG. The swashplate comprises a first plate, said fixed plate 600, not rotating with the rotor, and which can be moved longitudinally along the rotor mast 300 or angularly displaced about axes perpendicular to said rotor mast. The swashplate further comprises a second plate, said movable plate 400, rotatably mounted on the fixed plate. The movable plate 400 rotates with the rotor and is connected to the blades 200 by pitch control rods 100 to control the pitch. The movable plate 400 also follows the movements in the space of the fixed plate 600. The movable plate 400 and the fixed plate 600 are interconnected by a rotary connection, for example of the bearing type.
Le rotor tournant toujours à vitesse angulaire constante, c'est la variation de l'angle d'incidence des pales qui provoque une modification du comportement du rotor, et par conséquent du déplacement de l'aéronef à ailes rotatives.  As the rotor always rotates at constant angular velocity, it is the variation in the angle of incidence of the blades which causes a modification of the behavior of the rotor, and consequently of the displacement of the aircraft with rotating wings.
Un déplacement longitudinal du plateau fixe le long du mât rotor provoque une commande simultanée de l'incidence de toutes les pales, tandis qu'un déplacement angulaire du plateau fixe autour d'un axe perpendiculaire au mât rotor provoque une variation cyclique du pas des pales. A longitudinal displacement of the fixed plate along the rotor mast causes a simultaneous control of the incidence of all the blades, while that an angular displacement of the fixed plate about an axis perpendicular to the rotor mast causes a cyclic variation of the pitch of the blades.
Les déplacement longitudinaux du plateau fixe sont en général effectués à l'aide de biellettes réglables 700 s'étendant de façon sensiblement parallèles au mât rotor et rattachées, via une tringlerie de commande, aux leviers de commande actionnés par un pilote de l'hélicoptère.  The longitudinal displacements of the fixed plate are generally carried out by means of adjustable links 700 extending substantially parallel to the rotor mast and attached, via a control linkage, to the control levers actuated by a pilot of the helicopter.
Les variations de pas des pales sont donc produites par inclinaison, abaissement ou élévation du plateau cyclique commandé par le pilote.  The pitch variations of the blades are therefore produced by tilting, lowering or raising the swashplate controlled by the pilot.
Par exemple, pour prendre de l'altitude ou descendre, le pilote manœuvre un levier de commande, appelé levier de commande de pas général ou collectif, et contrôle simultanément la variation d'incidence des pales via le plateau cyclique. Cette variation d'incidence, communément appelée variation angulaire du pas des pales, est identique sur chacune des pales et permet de contrôler la portance générale générée par le rotor.  For example, to gain altitude or descend, the pilot operates a control lever, called general or collective pitch control lever, and simultaneously controls the variation of incidence of the blades via the swashplate. This variation in incidence, commonly known as angular pitch variation, is identical on each of the blades and makes it possible to control the overall lift generated by the rotor.
Pour diriger l'aéronef à ailes rotatives vers l'avant, l'arrière, la droite ou la gauche, le pilote manœuvre un autre levier de commande, appelé levier de commande de pas cyclique, et contrôle simultanément la variation d'incidence de chaque pale via le plateau cyclique. Cette variation d'incidence est différente sur chacune des pales. L'incidence d'une pale est modifiée de sorte que la portance de celle-ci soit maximale au passage à l'avant de l'aéronef, et minimale à l'arrière de l'aéronef.  To steer the rotary wing aircraft forwards, backwards, to the right or to the left, the pilot operates another control lever, called a cyclic pitch control lever, and simultaneously controls the variation in incidence of each pale via the swashplate. This variation of incidence is different on each of the blades. The incidence of a blade is modified so that the lift of it is maximum at the passage to the front of the aircraft, and minimum at the rear of the aircraft.
Ce mécanisme classique d'entraînement et de commande du pas des pales reste une mécanique relativement complexe à mettre en œuvre, lourde en terme de coût de fabrication de par le nombre de pièces constituant le plateau cyclique et exige une maintenance délicate et régulière, généralement après chaque vol.  This conventional mechanism of driving and controlling the pitch of the blades remains a relatively complex mechanics to implement, heavy in terms of manufacturing cost by the number of parts constituting the swashplate and requires a delicate and regular maintenance, usually after every flight.
La présente invention a pour but de pallier aux inconvénients précédemment évoqués et propose à cet effet un rotor d'aéronef à ailes rotatives comportant un mât rotor, d'axe longitudinal Z, pour le support de pales, un dispositif de commande des pales et un détecteur de position angulaire du mât. Le dispositif de commande des pales comporte un actionneur par pale, chaque pale étant reliée au mât rotor par un arbre de pale fixe, d'axe radial X sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal Z. The present invention aims to overcome the disadvantages mentioned above and proposes for this purpose a rotary wing aircraft rotor having a rotor mast, of longitudinal axis Z, for the blade support, a blade control device and a angular position detector of the mast. The blade control device comprises an actuator per blade, each blade being connected to the rotor mast by a blade shaft fixed, of radial axis X substantially perpendicular to the longitudinal axis Z.
Chaque actionneur est adapté à provoquer un déplacement commandé d'une pale angulairement autour de l'axe radial X, c'est-à-dire à provoquer une variation d'inclinaison de la pale. Ainsi, chaque pale est commandée indépendamment des autres pales.  Each actuator is adapted to cause a controlled displacement of a blade angularly about the radial axis X, that is to say to cause a variation of inclination of the blade. Thus, each blade is controlled independently of the other blades.
Le détecteur de position angulaire du mât permet avantageusement de déterminer, lorsque le rotor tourne, le positionnement angulaire du mât autour de l'axe longitudinal Z. Le positionnement angulaire du mât permet de déterminer la position de chaque pale dans un référentiel propre à l'aéronef. Il est ainsi possible de déterminer la position d'une pale, par exemple lorsque ladite pale est dans une zone dite « de pale ascendante », c'est-à-dire à l'avant de l'aéronef, du coté d'un poste de pilotage, ou dans une zone dite « de pale reculante », c'est-à-dire à l'arrière de l'aéronef, du coté d'une queue dudit l'aéronef.  The angular position detector of the mast advantageously makes it possible to determine, as the rotor rotates, the angular positioning of the mast around the longitudinal axis Z. The angular positioning of the mast makes it possible to determine the position of each blade in a specific reference frame. aircraft. It is thus possible to determine the position of a blade, for example when said blade is in a zone called "ascending blade", that is to say at the front of the aircraft, on the side of a cockpit, or in a so-called "receding blade" area, that is to say at the rear of the aircraft, on the side of a tail of said aircraft.
Ainsi, à partir du détecteur de position angulaire permettant de connaître la position de chaque pale, et à partir du dispositif de commande des pales permettant de provoquer une inclinaison de pale indépendante pour chaque pale, le fonctionnement des pales avec le rotor suivant l'invention reste identique au fonctionnement des pales d'un rotor actuel à plateau cyclique, à savoir :  Thus, from the angular position detector making it possible to know the position of each blade, and from the device for controlling the blades making it possible to induce an independent blade inclination for each blade, the operation of the blades with the rotor according to the invention remains identical to the operation of the blades of a current rotor with a swashplate, namely:
une inclinaison simultanée et identique pour chaque pale lorsque l'aéronef souhaite s'élever ou descendre,  a simultaneous and identical tilt for each blade when the aircraft wishes to go up or down,
une inclinaison simultanée et différente pour chaque pale, suivant leur position dans le référentiel aéronef, lorsque l'aéronef souhaite avancer, reculer ou tourner.  a simultaneous and different tilt for each blade, according to their position in the aircraft reference system, when the aircraft wishes to move forward, backward or turn.
Suivant des modes de réalisation préférés, l'invention répond en outre aux caractéristiques suivantes, mises en œuvre séparément ou en chacune de leurs combinaisons techniquement opérantes.  According to preferred embodiments, the invention also fulfills the following characteristics, implemented separately or in each of their technically operating combinations.
Selon une caractéristique de l'invention, un actionneur est disposé à hauteur de la pale associée. De préférence, chaque actionneur est disposé à hauteur de la pale associée.  According to a feature of the invention, an actuator is disposed at the height of the associated blade. Preferably, each actuator is arranged at the height of the associated blade.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, un actionneur est disposé dans un volume intérieur de la pale. De préférence, chaque actionneur est disposé dans un volume intérieur de la pale. According to an advantageous characteristic of the invention, an actuator is disposed in an interior volume of the blade. Preferably each actuator is disposed in an interior volume of the blade.
De préférence, l'actionneur est disposé au niveau d'un pied de la pale, ledit pied présentant une dimension élargie par rapport à la pale.  Preferably, the actuator is disposed at a foot of the blade, said foot having an enlarged dimension relative to the blade.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, un actionneur est disposé dans le mât rotor, au niveau de l'axe de l'arbre de pale. De préférence, chaque actionneur est disposé dans le mât rotor.  According to an advantageous characteristic of the invention, an actuator is disposed in the rotor mast, at the axis of the blade shaft. Preferably, each actuator is disposed in the rotor mast.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, un actionneur est disposé à l'intérieur de l'arbre de pale. De préférence, chaque actionneur est disposé à l'intérieur de l'arbre de pale.  According to an advantageous characteristic of the invention, an actuator is disposed inside the blade shaft. Preferably, each actuator is disposed within the blade shaft.
Selon une caractéristique préférée de l'invention, un actionneur comporte deux éléments en rotation l'un par rapport à l'autre, un premier élément lié à l'arbre de pale, d'axe l'axe radial X, et un deuxième élément lié à la pale, d'axe aussi l'axe radial X. Ces deux éléments reliés, l'un à l'arbre fixe, l'autre à la pale, permet d'entraîner la pale en rotation autour de son axe X, permettant ainsi de modifier des inclinaisons de ladite pale.  According to a preferred feature of the invention, an actuator comprises two elements rotated relative to each other, a first element connected to the blade shaft, with axis X radial axis, and a second element linked to the blade, axis also the radial axis X. These two elements connected, one to the fixed shaft, the other to the blade, can drive the blade in rotation about its axis X, thus making it possible to modify inclinations of said blade.
De préférence, chaque actionneur comporte deux éléments en rotation l'un par rapport à l'autre, un premier élément lié à l'arbre de pale, d'axe l'axe radial X, et un deuxième élément lié à la pale, d'axe aussi l'axe radial X.  Preferably, each actuator comprises two elements rotated relative to each other, a first element connected to the blade shaft, with axis X radial axis, and a second element connected to the blade, d axis also the radial axis X.
Ainsi, on constate un allégement considérable et une simplification du dispositif de commande par rapport à un dispositif de commande existant, en passant d'un double mouvement d'un plateau cyclique (vertical et rotulien) à un mouvement unique de rotation autour de l'axe de pale.  Thus, there is considerable relief and simplification of the control device with respect to an existing control device, moving from a double movement of a swashplate (vertical and patellar) to a single movement of rotation around the blade axis.
Un autre avantage réside dans le fait que l'actionneur entraîne en rotation autour de l'axe radial X la pale d'un seul bloc. Le fait que la pale tourne en rotation d'un seul bloc n'entraîne pas de vieillissement prématuré du ou des matériaux formant ladite pale. Il est ainsi possible de réaliser la pale dans un matériau rigide, tel que par exemple un matériau en composite.  Another advantage lies in the fact that the actuator drives in rotation about the radial axis X the blade of a single block. The fact that the blade rotates in a single block does not cause premature aging of the material or materials forming said blade. It is thus possible to produce the blade in a rigid material, such as, for example, a composite material.
Le non vieillissement prématuré du matériau formant la pale apporte une certitude et une fiabilité dans la maîtrise de la commande de la variation d'inclinaison de ladite pale.  The premature aging of the material forming the blade provides certainty and reliability in controlling the control of the variation of inclination of said blade.
Un autre avantage est que le débattement angulaire de la pale (pour faire varier son inclinaison) autour de son axe est important, par exemple compris entre - 180° et + 180°. Ainsi, les pales peuvent être orientées, par exemple verticalement, de sorte à faciliter le stockage de l'aéronef à aile rotative, par exemple sur un navire ou dans un hangar, et à ne pas les détériorer. Pour comparaison, les inclinaisons d'angle possibles atteintes avec une pale d'aéronef à aile rotative existant sont de l'ordre de ± 20°. Another advantage is that the angular displacement of the blade (to vary its inclination) around its axis is important, for example between-180 ° and + 180 °. Thus, the blades can be oriented, by example vertically, so as to facilitate the storage of the rotary wing aircraft, for example on a ship or in a hangar, and not to damage them. For comparison, the possible angle inclinations achieved with an existing rotary wing aircraft blade are of the order of ± 20 °.
Un autre avantage réside dans le fait que la force nécessaire à l'actionneur pour provoquer une variation d'inclinaison de la pale est indépendante de l'angle dans lequel se trouve déjà la pale.  Another advantage lies in the fact that the force required for the actuator to cause a variation in inclination of the blade is independent of the angle in which the blade is already located.
Un autre avantage est que la puissance nécessaire à un actionneur pour faire tourner une pale autour de l'axe radial X est faible, de l'ordre de 5- 10KW.  Another advantage is that the power required for an actuator to rotate a blade around the radial axis X is low, of the order of 5- 10KW.
Un autre avantage est que l'actionneur permet un réglage fin et instantané de la variation d'inclinaison de la pale et qu'il n'y a pas d'effet d'hystérésis.  Another advantage is that the actuator allows a fine and instantaneous adjustment of the inclination variation of the blade and that there is no hysteresis effect.
Un autre avantage est une vitesse de réaction des actionneurs compatible et instantanée avec des moyens de commandes de vol du poste de pilotage, apportant une souplesse au niveau du pilotage de l'aéronef à aile rotative.  Another advantage is an instantaneous and compatible actuator reaction speed with cockpit flight control means, providing flexibility in steering the rotary wing aircraft.
Un autre avantage est que l'actionneur ne présente aucune sensibilité aux ondes électromagnétiques, ce qui lui permet de fonctionner dans des environnements électromagnétiques artificiels, comme par exemples aux abords des pylônes électriques « haute tension », des émetteurs.  Another advantage is that the actuator has no sensitivity to electromagnetic waves, which allows it to operate in artificial electromagnetic environments, for example around the "high voltage" electricity pylons, transmitters.
Un autre avantage, non le moindre, est que le dispositif de commande des pales présente un poids considérablement réduit par rapport au poids d'un plateau cyclique constituant les aéronefs à ailes rotatifs existants.  Another advantage, not least, is that the blade control device has a considerably reduced weight compared to the weight of a swashplate constituting existing rotary wing aircraft.
Dans un mode de réalisation, l'actionneur est un actionneur électrique, de préférence un moteur couple, dans lequel le premier élément forme stator et le deuxième élément forme rotor.  In one embodiment, the actuator is an electrical actuator, preferably a torque motor, wherein the first stator-shaped element and the second rotor-shaped element.
Un moteur couple présente de nombreux avantages, tels qu'un démarrage immédiat, une accélération quasi-nulle, pas de couple ni de vitesse d'accélération, pas de fatigue dans le temps et pas de sensibilité aux variations thermiques.  A torque motor has many advantages, such as immediate starting, almost zero acceleration, no torque or acceleration speed, no fatigue over time and no sensitivity to thermal variations.
Dans un autre mode de réalisation, l'actionneur est un moteur hydraulique dans lequel le premier élément forme stator et le deuxième élément forme rotor. In another embodiment, the actuator is a hydraulic motor in which the first element forms a stator and the second rotor-shaped element.
Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif de commande comporte un détecteur de position angulaire de pale par pale. Le détecteur de position angulaire de pale permet de contrôler le positionnement angulaire de la pale autour de l'axe radial X.  According to one characteristic of the invention, the control device comprises a detector of angular position of blade by blade. The angular position sensor of the blade makes it possible to control the angular positioning of the blade around the radial axis X.
Dans un mode préféré de réalisation, le détecteur de position angulaire de pale et/ou du mât est un codeur rotatif, par exemple de type incrémental ou absolu. Le contrôle est avantageusement réalisé en temps réel. Avec un codeur rotatif existant, une précision de l'ordre de dix millième de degré peut être atteinte dans le degré d'orientation des pales.  In a preferred embodiment, the blade angular position detector and / or the mast is a rotary encoder, for example of the incremental or absolute type. The control is advantageously carried out in real time. With an existing rotary encoder, a precision of the order of ten thousandths of a degree can be reached in the degree of orientation of the blades.
Un avantage de l'invention est la simplicité de réglage de géométrie des pales conduisant à l'amortissement des nuisances sonores de la pale et des nuisances de pilotage, principalement à une diminution d'un bruit parasite du aux erreurs de réglage de positionnement angulaire des pales. La simplicité de réglage conduit ainsi avantageusement à une réduction du coût d'entretien de l'aéronef à aile rotative et à une facilité de maintenance.  An advantage of the invention is the simplicity of adjustment of the geometry of the blades leading to the damping of the noise nuisance of the blade and the nuisance of piloting, mainly to a decrease of a parasitic noise due to the angular positioning adjustment errors of the blades. The simplicity of adjustment thus advantageously leads to a reduction in the maintenance cost of the rotary wing aircraft and to an ease of maintenance.
Dans un exemple de réglage de la géométrie des pales, on fait tourner le rotor, par exemple à 150 tr.min"1. Les détecteurs de position angulaire de pale sont initialisés à zéro. Lorsqu'une vibration est détectée au niveau d'une des pales, par exemple par le biais d'un capteur de vibration, on applique à la pale un angle jusqu'à ce que la vibration disparaisse. Le réglage des pales, d'une durée approximative d'une heure, ne nécessite pas d'immobilisation longue de l'aéronef à aile rotative. Au contraire des aéronefs à aile rotative existants où le réglage des pales peut nécessiter l'immobilisation de l'aéronef à aile rotative pendant 2 à 3 jours. Ce réglage des pales consiste à déboulonner la pale, à régler micrométriquement l'inclinaison de la pale puis à re-boulonner et à recommencer ces étapes si la vibration est toujours présente. In one example of the geometry of the blade setting, the rotor is rotated, for example at 150 tr.min "1. Angular blade position sensors are initialized to zero. When a vibration is detected at a blades, for example by means of a vibration sensor, an angle is applied to the blade until the vibration disappears.The adjustment of the blades, lasting approximately one hour, does not require Long immobilization of the rotary wing aircraft, unlike existing rotary wing aircraft where blade adjustment may require the rotary wing aircraft to be immobilized for 2 to 3 days. blade, micrometrically adjust the inclination of the blade and then re-bolt and repeat these steps if the vibration is still present.
Dans un mode de réalisation préféré, pour entraîner en rotation la pale lorsque l'actionneur est défaillant, le dispositif de commande comporte un second actionneur, de préférence situé à proximité de l'actionneur, agissant comme un moyen supplémentaire d'entraînement en rotation de la pale lorsque le premier actionneur est défaillant.  In a preferred embodiment, to drive the blade in rotation when the actuator is defective, the control device comprises a second actuator, preferably located near the actuator, acting as an additional means of rotating the actuator. the blade when the first actuator fails.
Dans un mode de réalisation préféré, pour obtenir une redondance des informations ou lorsque le détecteur de position angulaire de pale d'une pale est défaillant, le dispositif de commande comporte un second détecteur de position angulaire de pale, de préférence situé à proximité du détecteur de position angulaire de pale, agissant comme un moyen supplémentaire de contrôle de la position angulaire de la pale. Ceci présente ainsi l'avantage d'améliorer la fiabilité du positionnement de la pale autour de son axe radial X. In a preferred embodiment, to obtain a redundancy of information or when the blade angular position detector of a blade is defective, the control device comprises a second blade angular position detector, preferably located near the blade angular position detector, acting as an additional means of control of the angular position of the blade. This thus has the advantage of improving the reliability of the positioning of the blade around its radial axis X.
Dans un mode de réalisation préféré, pour obtenir une redondance des informations ou lorsque le détecteur de position angulaire du mât est défaillant, le rotor comporte un second détecteur de position angulaire du mât, de préférence situé à proximité du détecteur de position angulaire du mât, agissant comme un moyen supplémentaire de contrôle de la position angulaire du mât.  In a preferred embodiment, in order to obtain a redundancy of the information or when the angular position detector of the mast fails, the rotor comprises a second angular position detector of the mast, preferably located near the angular position detector of the mast, acting as an additional means of controlling the angular position of the mast.
La synchronisation des inclinaisons des pales réalisées par les actionneurs par rapport aux positions de pales dans le référentiel aéronef obtenues par le détecteur de position angulaire du mât est réalisé par une carte électronique telle que par exemple celle existante dans des calculateurs d'aéronef de type avion.  The synchronization of the inclinations of the blades made by the actuators with respect to the blade positions in the aircraft reference frame obtained by the angular position sensor of the mast is achieved by an electronic card such as for example that existing in aircraft-type aircraft computers. .
L'invention est également relative à un aéronef à ailes rotatives comportant un rotor selon l'un de ses modes de réalisation. Le mât rotor présente la forme d'un profilé creux permettant le passage de systèmes électriques et ou hydrauliques au dispositif de commande des pales.  The invention also relates to a rotary-wing aircraft comprising a rotor according to one of its embodiments. The rotor mast has the shape of a hollow profile for the passage of electrical and or hydraulic systems to the blade control device.
Le réseau de distribution de puissance aux actionneurs, l'alimentation des actionneurs, l'alimentation, la transmission et le retour d'informations des détecteurs de position angulaire de pale sont amenés dans le mât rotor par une pluralité de câbles électriques et ou hydrauliques via des faisceaux rotatifs adaptés au nombre de voies nécessaires et aux puissances requises.  The power distribution network to the actuators, the supply of the actuators, the power supply, the transmission and the feedback of the angular position sensor detectors are fed into the rotor mast by a plurality of electrical and / or hydraulic cables via Rotating beams adapted to the number of necessary channels and the required powers.
Le rotor, le détecteur de position angulaire du mât et le dispositif de commande des pales sont reliés à des moyens de commande, par exemple mécanique ou électronique, au poste de pilotage de l'aéronef à aile rotative.  The rotor, the angular position sensor of the mast and the blade control device are connected to control means, for example mechanical or electronic, at the steering position of the rotary wing aircraft.
Le rotor se caractérise ainsi par le fait que le dispositif de commande des pales est compris soit dans les pales soit dans le mât rotor, ne laissant à l'extérieur des pales et/ou du mât rotor que la pluralité de câbles électriques et ou hydrauliques. Aucun élément du dispositif de commande des pales ne se trouve à l'extérieur des pales et/ou du mât rotor. Seuls la pluralité de câbles électriques et ou hydrauliques pour la liaison avec les moyens de commande sont à l'extérieur des pales et/ou du mât rotor. The rotor is thus characterized by the fact that the blade control device is included either in the blades or in the rotor mast, leaving only the blades and / or the rotor mast outside the plurality of electric and / or hydraulic cables. . No part of the blade control device is outside the blades and / or the rotor mast. Only the plurality of electrical and / or hydraulic cables for connection with the control means are outside the blades and / or the rotor mast.
Dans un mode de réalisation, principalement pour les aéronefs de type militaires, le mât rotor comporte un blindage externe ou interne destiné à protéger les systèmes électriques et ou hydrauliques contenus à l'intérieur du mât contre des projectiles balistiques.  In one embodiment, primarily for military type aircraft, the rotor mast has an outer or inner shield for protecting the electrical and / or hydraulic systems contained within the mast against ballistic projectiles.
De part le fait que le dispositif de commande des pales ne comporte pas de jeux de biellettes comme pour les dispositifs de commandes de pales actuels, ledit dispositif de commande permet ainsi avantageusement de réduire la hauteur du rotor de l'aéronef à ailes rotatives et par conséquent de réduire significativement le temps de réponse de l'aéronef à ailes rotatives par rapport aux instructions de commande du pilote, de réduire l'amplitude des mouvements du pilote sur les commandes et d'augmenter significativement le taux de roulis et le changement de direction dudit aéronef. Ledit aéronef présente ainsi une manœuvrabilité améliorée par rapport aux aéronefs à ailes rotatives existants.  Due to the fact that the blade control device does not comprise sets of links as for the current blade control devices, the control device thus advantageously makes it possible to reduce the height of the rotor of the rotary-wing aircraft and by therefore significantly reduce the response time of the rotary wing aircraft compared to the pilot control instructions, reduce the range of pilot movement on the controls and significantly increase the roll rate and the change of direction said aircraft. The aircraft thus has improved maneuverability over existing rotary wing aircraft.
L'invention permet ainsi d'obtenir un dispositif de commande des pales à vulnérabilité réduite, à durée de vie augmentée, plus simple à mettre en œuvre, plus précis, plus robuste, plus fiable, plus compact, plus léger, des jeux de fonctionnement moindres et des contraintes moindres ainsi qu'une maintenance réduite.  The invention thus makes it possible to obtain a device for controlling the blades with reduced vulnerability, with increased service life, easier to implement, more precise, more robust, more reliable, more compact, lighter, operating games. less and less stress and reduced maintenance.
L'invention sera maintenant plus précisément décrite dans le cadre de modes de réalisation préférés, qui n'en sont nullement limitatifs, représentés sur les figures 1 à 4, dans lesquelles :  The invention will now be more specifically described in the context of preferred embodiments, which are in no way limiting, represented in FIGS. 1 to 4, in which:
la figure 1 représente une vue en perspective d'un rotor d'hélicoptère et d'un dispositif de commande des pales selon l'art antérieur,  FIG. 1 represents a perspective view of a helicopter rotor and a device for controlling the blades according to the prior art,
la figure 2 représente une vue en perspective d'un rotor d'hélicoptère et d'un dispositif de commande des pales selon un mode de réalisation de l'invention,  FIG. 2 represents a perspective view of a helicopter rotor and a blade control device according to one embodiment of the invention;
la figure 3 représente, en perspective, un agrandissement du rotor au niveau des pales et une découpe d'un pied de pale montrant un actionneur du dispositif de commande de pales, FIG. 3 represents, in perspective, an enlargement of the rotor at the blades and a cut of a blade root showing an actuator of the blade control device,
la figure 4 représente, en perspective, un mât de rotor, les arbres de pales et sur un arbre de pale, un actionneur et un détecteur de position angulaire de pale du dispositif de commande de pales,  FIG. 4 represents, in perspective, a rotor mast, the blade shafts and on a blade shaft, an actuator and a blade angular position detector of the blade control device,
la figure 5 illustre une coupe transversale d'un arbre de pale avec un actionneur et un détecteur de position angulaire de pale du dispositif de commande de pales,  FIG. 5 illustrates a cross section of a blade shaft with an actuator and a blade angular position detector of the blade control device,
la figure 6 illustre un exemple de positionnement d'un actionneur dans le mât rotor dans l'axe de l'arbre de pale.  Figure 6 illustrates an example of positioning an actuator in the rotor mast in the axis of the blade shaft.
L'invention est décrite dans le cas d'un hélicoptère, mais l'invention est également applicable à tous les aéronefs à ailes rotatives.  The invention is described in the case of a helicopter, but the invention is equally applicable to all aircraft with rotary wings.
La description ci-après décrit plus particulièrement les caractéristiques physiques, de fonctionnement et d'agencement des moyens nécessaires à la réalisation de l'invention permettant de commander l'inclinaison des pales d'un hélicoptère.  The following description describes more particularly the physical, operating and arrangement characteristics of the means necessary for carrying out the invention making it possible to control the inclination of the blades of a helicopter.
Un hélicoptère comporte un rotor, comme illustré sur la figure 2. Le rotor comporte un mât rotor 20, d'axe longitudinal Z, pour le support de pales 30. Le mât rotor 20 est mobile en rotation autour de l'axe longitudinal Z.  A helicopter comprises a rotor, as shown in FIG. 2. The rotor comprises a rotor mast 20 having a longitudinal axis Z for the support of blades 30. The rotor mast 20 is rotatable about the longitudinal axis Z.
Bien que les pales soient illustrées sur la figure 2 et décrites au nombre de quatre, le nombre de pales n'est pas limité à celui décrit et illustré. Ainsi, il est possible d'appliquer l'invention à deux, trois pales ou plus.  Although the blades are illustrated in Figure 2 and described in number of four, the number of blades is not limited to that described and illustrated. Thus, it is possible to apply the invention to two, three or more blades.
Comme illustrées sur les figures 3 et 4, les pales 30 sont solidaires du mât rotor 20 par un arbre de pale 40 fixe (figure 3), d'axe radial X sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal Z. Les pales sont mobiles en rotation autour de l'axe radial X.  As illustrated in FIGS. 3 and 4, the blades 30 are secured to the rotor mast 20 by a fixed blade shaft 40 (FIG. 3), of radial axis X substantially perpendicular to the longitudinal axis Z. The blades are rotatable around the radial axis X.
L'hélicoptère comporte en outre un dispositif de commande des pales pour entraîner en rotation lesdites pales autour de l'axe radial X. Le dispositif de commande des pales comporte un actionneur 10 par pale, chaque actionneur étant adapté à provoquer un déplacement commandé de la pale angulairement autour de l'axe radial X. Seul un actionneur sur une pale est illustré sur les figures 2, 3 et 4 afin de ne pas les surcharger. Un agrandissement d'un actionneur 10 est représenté sur les figures 3 et 4. Dans l'exemple décrit et illustré ici, l'hélicoptère comporte quatre pales. Le dispositif de commande des pales comporte donc quatre actionneurs, un par pale. The helicopter further comprises a blade control device for rotating said blades about the radial axis X. The blade control device comprises a blade actuator 10, each actuator being adapted to cause a controlled displacement of the blade. angularly about the radial axis X. Only an actuator on a blade is illustrated in Figures 2, 3 and 4 so as not to overload. An enlargement of an actuator 10 is shown in FIGS. 3 and 4. In the example described and illustrated here, the helicopter has four blades. The blade control device therefore comprises four actuators, one per blade.
Dans la suite de la description, il sera décrit les caractéristiques d'un seul actionneur. Il est clair que ces caractéristiques sont aussi applicables aux actionneurs des autres pales.  In the remainder of the description, the characteristics of a single actuator will be described. It is clear that these features are also applicable to the actuators of other blades.
L'actionneur 10 est disposé à hauteur de la pale associée. L'actionneur peut être situé à l'extérieur de la pale 30 ou dans un volume intérieur du mât rotor 20. De préférence, l'actionneur est logé dans un volume intérieur 31 de la pale 30. Lorsque l'actionneur est situé à l'extérieur de la pale, ledit actionneur est placé dans le mât rotor 20, dans l'axe radial X de l'arbre de pale 40, comme illustré sur la figure 6.  The actuator 10 is disposed at the height of the associated blade. The actuator may be located outside the blade 30 or in an interior volume of the rotor mast 20. Preferably, the actuator is housed in an inner volume 31 of the blade 30. When the actuator is located at outside of the blade, said actuator is placed in the rotor mast 20, in the radial axis X of the blade shaft 40, as illustrated in FIG. 6.
L'actionneur 10 peut également être situé à l'intérieur de l'arbre de pale 40, lorsque ledit arbre de pale est creux, à l'intérieur ou à l'extérieur de la pale.  The actuator 10 may also be located inside the blade shaft 40, when said blade shaft is hollow, inside or outside the blade.
L'actionneur 10 est un moteur électrique, de préférence un moteur couple et comporte, comme illustré sur la figure 5, d'une part, un premier élément formant stator 1 1 , lié à l'arbre de pale 40, et d'autre part, un deuxième élément formant rotor 12, lié à la pale. Les deux éléments sont en rotation l'un par rapport à l'autre et ont pour axe, l'axe radial X.  The actuator 10 is an electric motor, preferably a torque motor and comprises, as illustrated in FIG. 5, on the one hand, a first stator element 1 1, linked to the blade shaft 40, and on the other part, a second rotor element 12, connected to the blade. The two elements are rotated relative to each other and have the axis, the radial axis X.
Le choix d'un moteur électrique comme actionneur n'est pas limitatif de l'invention. Ainsi, un moteur hydraulique peut être utilisé comme actionneur avec un premier élément formant stator, lié à l'arbre de pale, et un deuxième élément formant rotor, lié à la pale. Les deux éléments sont en rotation l'un par rapport à l'autre et ont pour axe, l'axe radial X.  The choice of an electric motor as an actuator is not limiting of the invention. Thus, a hydraulic motor can be used as an actuator with a first stator element, connected to the blade shaft, and a second rotor element, connected to the blade. The two elements are rotated relative to each other and have the axis, the radial axis X.
Le dispositif de commande comporte en outre un roulement 14, apte à maintenir une coaxialité entre le rotor 12 et le stator 1 1 .  The control device further comprises a bearing 14, able to maintain a coaxiality between the rotor 12 and the stator January 1.
Le moteur couple est alimenté, via un câblage électrique, par une électronique non représentée.  The torque motor is powered, via electrical wiring, by electronics not shown.
Dans un mode de réalisation, le dispositif de commande comporte, au niveau de chaque pale, deux actionneurs 10, de préférence électriques et sensiblement identiques, de préférence situés à proximité l'un de l'autre. Le second actionneur permet d'entraîner en rotation la pale autour de l'axe radial X lorsque le premier actionneur est défaillant. In one embodiment, the control device comprises, at each blade, two actuators 10, preferably electrical and substantially identical, preferably located close to each other. The second actuator makes it possible to rotate the blade around the axis radial X when the first actuator fails.
Le dispositif de commande comporte en outre, au niveau de chaque pale, un détecteur de position angulaire de pale 13. Le détecteur de position angulaire de pale 13 permet de définir en temps réel la position de l'actionneur 10 et par conséquent de connaître en temps réel la position angulaire de la pale autour de son axe radial X. Le détecteur de position angulaire de pale est par exemple un codeur, de préférence un codeur rotatif connu de l'homme du métier, qui comporte par exemple une première partie liée à la pale et une deuxième partie liée à l'arbre de pale.  The control device further comprises, at each blade, a blade angular position detector 13. The blade angular position detector 13 makes it possible to define in real time the position of the actuator 10 and consequently to know in detail real time the angular position of the blade around its radial axis X. The blade angular position detector is for example an encoder, preferably a rotary encoder known to those skilled in the art, which comprises for example a first part related to the blade and a second part connected to the blade shaft.
Par exemple, le codeur de type RCN 200 ou RCN 700 de Heidenhain® permet de contrôler le positionnement angulaire de la pale avec une précision de l'ordre de 0.0001 °. For example, the Heidenhain ® RCN 200 or RCN 700 type encoder makes it possible to control the angular positioning of the blade with an accuracy of the order of 0.0001 °.
Le codeur rotatif est préférentiellement de type absolu, mais le codeur rotatif peut également être de type incrémental.  The rotary encoder is preferably of absolute type, but the rotary encoder can also be of incremental type.
Le détecteur de position angulaire de pale 13 est alimenté, via un câblage électrique, par une électronique non représentée.  The blade angular position detector 13 is powered, via electrical wiring, by electronics not shown.
Dans un mode de réalisation, les détecteurs de position angulaire de pale pour chaque pale sont sensiblement identiques.  In one embodiment, the blade angular position detectors for each blade are substantially identical.
Dans un mode de réalisation préféré, pour obtenir une redondance des informations ou lorsque le détecteur de position angulaire de pale est défaillant, le dispositif de commande comporte, au niveau de chaque pale, un second détecteur de position angulaire de pale, de préférence situé à proximité du détecteur de position angulaire de pale, agissant comme un moyen supplémentaire de contrôle de la position angulaire de la pale.  In a preferred embodiment, in order to obtain information redundancy or when the blade angular position detector is faulty, the control device comprises, at each blade, a second blade angular position detector, preferably located at proximity of the blade angular position detector, acting as an additional means of controlling the angular position of the blade.
Le rotor comporte en outre un détecteur de position angulaire du mât The rotor further comprises an angular position sensor of the mast
21 . Le détecteur de position angulaire de pale 21 permet de contrôler le positionnement angulaire du mât autour de l'axe longitudinal Z. Ce positionnement angulaire du mât permet de déterminer la position de chaque pale dans l'espace, dans un référentiel propre à l'aéronef. On peut ainsi déterminer la position de chaque pale à tout instant lorsque le rotor est en rotation autour de l'axe longitudinal Z. 21. The blade angular position detector 21 makes it possible to control the angular positioning of the mast around the longitudinal axis Z. This angular positioning of the mast makes it possible to determine the position of each blade in space, in a reference system specific to the aircraft. . It is thus possible to determine the position of each blade at any moment when the rotor is rotating about the longitudinal axis Z.
Dans un mode préféré de réalisation, afin d'être protégé d'éventuels projectiles externes, le détecteur de position angulaire de mât 21 est positionné à l'intérieur d'un fuselage de l'hélicoptère, à une extrémité opposée à une extrémité recevant les pales. In a preferred embodiment, in order to be protected from any external projectiles, the mast angular position detector 21 is positioned inside a fuselage of the helicopter, at an end opposite to an end receiving the blades.
Le détecteur de position angulaire de mât est par exemple un codeur, de préférence un codeur rotatif.  The angular position sensor mast is for example an encoder, preferably a rotary encoder.
Le détecteur de position angulaire de mât 21 est alimenté, via un câblage électrique, par une électronique non représentée.  The mast angular position detector 21 is powered, via an electrical wiring, by a not shown electronics.
Dans un mode de réalisation, les détecteurs de position angulaire de pale et de mât sont sensiblement identiques.  In one embodiment, the blade and mast angular position detectors are substantially identical.
Dans un mode de réalisation, pour obtenir une redondance des informations ou lorsque le détecteur de position angulaire de mât est défaillant, le dispositif de commande comporte un second détecteur de position angulaire de mât, de préférence situé à proximité du détecteur de position angulaire de pale, agissant comme un moyen supplémentaire de contrôle de la position angulaire du mât.  In one embodiment, to obtain information redundancy or when the mast angular position detector is defective, the controller includes a second mast angular position detector, preferably located near the blade angular position detector. , acting as an additional means of controlling the angular position of the mast.
Une carte électronique permet la synchronisation des inclinaisons des pales réalisées par les actionneurs par rapport aux positions de pales dans le référentiel aéronef obtenues par le détecteur de position angulaire du mât.  An electronic card enables the synchronization of the inclinations of the blades made by the actuators with respect to the blade positions in the aircraft reference frame obtained by the angular position detector of the mast.
Avantageusement, le mât rotor 20 présente la forme d'un profilé creux pour le passage des câbles électriques vers le dispositif de commande des pales 100.  Advantageously, the rotor mast 20 is in the form of a hollow profile for the passage of the electric cables towards the blade control device 100.
De préférence, le mât rotor 20 comporte un blindage externe ou interne destiné à protéger les câbles électriques contenus à l'intérieur du mât contre des projectiles balistiques, des volatiles ou autres chocs.  Preferably, the rotor mast 20 comprises an external or internal shielding intended to protect the electrical cables contained inside the mast against ballistic projectiles, volatiles or other shocks.
Ainsi, lorsque l'actionneur est positionné dans le mât, il est également protégé contre des projectiles balistiques, des volatiles ou autres chocs.  Thus, when the actuator is positioned in the mast, it is also protected against ballistic projectiles, volatiles or other shocks.
Le rotor, le détecteur de position angulaire du mât et le dispositif de commande des pales sont reliés à des moyens de commande, par exemple mécanique ou électronique, situés dans un poste de pilotage de l'hélicoptère.  The rotor, the angular position sensor of the mast and the blade control device are connected to control means, for example mechanical or electronic, located in a cockpit of the helicopter.
Lorsqu'un pilote de l'hélicoptère souhaite par exemple s'élever ou descendre, le rotor tournant à une vitesse angulaire constante suffisante, il actionne un premier moyen de commande qui envoie une information à chaque actionneur de sorte à ce qu'ils génèrent chacun simultanément une variation d'incidence identique pour leur pale respective. Cette action est indépendante de la position angulaire du mât et donc de la position de chaque pale. When a pilot of the helicopter wishes for example to go up or down, the rotor rotating at a constant constant angular speed, it actuates a first control means which sends information to each actuator so that they generate each simultaneously a variation of identical incidence for their respective blade. This action is independent the angular position of the mast and therefore the position of each blade.
Lorsque le pilote souhaite par exemple, en condition de vol, avancer, reculer ou tourner, il actionne un deuxième moyen de commande qui envoie une information à chaque actionneur de sorte à ce qu'ils génèrent simultanément une variation d'incidence différente pour leur pale respective. Cette variation d'incidence est fonction de la position de la pale obtenue à partir des informations recueillies au niveau du détecteur de position angulaire du mât.  When the pilot wishes, for example, in flight condition, to advance, retreat or turn, he actuates a second control means which sends information to each actuator so that they simultaneously generate a different incidence variation for their blade. respectively. This variation of incidence is a function of the position of the blade obtained from the information collected at the angular position detector of the mast.
De préférence, pour supprimer les liaisons électriques entre les moyens de commandes, l'électronique de synchronisation et le dispositif de commande de pales, lesdits moyens de commande sont des moyens de commande électriques et délivrent une information électrique ou numérique par l'intermédiaire d'un capteur de type servo-variateur.  Preferably, to eliminate the electrical connections between the control means, the synchronization electronics and the blade control device, said control means are electrical control means and deliver electrical or digital information via a servodrive-type sensor.
L'invention permet notamment, grâce au dispositif de commande des pales et au détecteur de position angulaire du mât, de significativement simplifier l'architecture du rotor.  The invention makes it possible, in particular by virtue of the blade control device and the angular position detector of the mast, to significantly simplify the architecture of the rotor.
Le mécanisme de commande angulaire de la pale est réduit à son minimum puisqu'un unique actionneur est suffisant pour piloter une pale en rotation autour de l'axe radial X, de façon directe et sans nécessité d'engrenages.  The angular control mechanism of the blade is reduced to a minimum since a single actuator is sufficient to drive a blade rotating about the radial axis X, directly and without the need for gears.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Rotor d'aéronef à ailes rotatives, ledit rotor comportant un mât rotor (20), d'axe longitudinal Z, pour le support de pales (30) et un dispositif de commande (100) des pales, le rotor comportant un détecteur de position angulaire (21 ) du mât, le dispositif de commande (100) des pales comportant un actionneur (10) par pale, chaque pale étant reliée au mât rotor par un arbre de pale (40) fixe d'axe radial X sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal Z, chaque actionneur étant adapté à provoquer un déplacement commandé d'une pale angulairement autour de l'axe radial X, chaque pale (30) étant commandée indépendamment des autres pales caractérisé en ce qu'au moins un actionneur (10) comporte un premier élément (1 1 ) lié à l'arbre de pale (40), d'axe l'axe radial X, et un deuxième élément (12) lié à la pale (30), d'axe l'axe radial X, lesdits deux éléments étant en rotation l'un par rapport à l'autre. 1 - Rotary wing aircraft rotor, said rotor comprising a rotor mast (20), of longitudinal axis Z, for the blade support (30) and a blade control device (100), the rotor comprising a detector angular position (21) of the mast, the blade control device (100) comprising an actuator (10) for each blade, each blade being connected to the rotor mast by a fixed blade shaft (40) with a substantially perpendicular radial axis X to the longitudinal axis Z, each actuator being adapted to cause a controlled displacement of a blade angularly around the radial axis X, each blade (30) being controlled independently of the other blades, characterized in that at least one actuator ( 10) comprises a first element (1 1) connected to the blade shaft (40), of axis the radial axis X, and a second element (12) connected to the blade (30), of axis radial axis X, said two elements being rotated relative to each other.
2 - Rotor selon la revendication 1 dans lequel un actionneur (10) est disposé à hauteur de la pale (30) associée.  2 - Rotor according to claim 1 wherein an actuator (10) is disposed at height of the blade (30) associated.
3 - Rotor selon l'une des revendications précédentes dans lequel un actionneur 3 - Rotor according to one of the preceding claims wherein an actuator
(10) est disposé dans un volume intérieur (31 ) de la pale (30). (10) is disposed in an interior volume (31) of the blade (30).
4 - Rotor selon l'une des revendications précédentes dans lequel un actionneur 4 - Rotor according to one of the preceding claims wherein an actuator
(10) est disposé dans le mât rotor (20). (10) is disposed in the rotor mast (20).
5 - Rotor selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'actionneur (10) est un moteur, dans lequel le premier élément (1 1 ) forme stator et le deuxième élément (12) forme rotor. 5 - rotor according to one of the preceding claims wherein the actuator (10) is a motor, wherein the first element (1 1) forms a stator and the second element (12) forms a rotor.
6 - Rotor selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'actionneur 6 - Rotor according to one of the preceding claims wherein the actuator
(10) est un moteur couple, dans lequel le premier élément (1 1 ) forme stator et le deuxième élément (12) forme rotor. (10) is a torque motor, wherein the first element (1 1) forms a stator and the second element (12) forms a rotor.
7 - Rotor selon l'une des revendications précédentes dans lequel le dispositif de commande des pales comporte, pour chaque pale (30), un détecteur de position angulaire (13) de pale (30).  7 - Rotor according to one of the preceding claims wherein the blade control device comprises, for each blade (30), an angular position sensor (13) blade (30).
8 - Rotor selon la revendication 7 dans lequel le détecteur de position angulaire (21 ) du mât et/ou le détecteur de position angulaire (13) de la pale est un codeur rotatif. - Aéronef à ailes rotatives comportant un rotor conforme à l'une des revendications 1 à 8, le mât rotor (20) présentant la forme d'un profilé creux pour le passage de systèmes électriques et ou hydrauliques au dispositif de commande des pales (100). 8 - Rotor according to claim 7 wherein the angular position detector (21) of the mast and / or the angular position detector (13) of the blade is a rotary encoder. Rotary wing aircraft comprising a rotor according to one of claims 1 to 8, the rotor mast (20) having the shape of a hollow profile for the passage of electrical and / or hydraulic systems to the blade control device (100). ).
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