BE1019341A3 - Mecanisme simplifie de commande de pas collectif differentiel pour le controle de l'axe de lacet d'helicopteres a rotors coaxiaux - Google Patents

Abstract

Cette invention comporte un moyen de translation axial d'un ou deux des arbres de rotor par rapport au châssis d'un hélicoptère à rotors coaxiaux. La translation d'arbre, à l'aide d'un servomoteur par exemple, permet d'uniquement changer le pas collectif des palles de la tête de rotor qui subit la translation. La combinaison de ce moyen simple et nouveau pour la commande de pas collectif de palles, avec la commande classique du pas collectif des deux rotors par le biais de la translation axiale des plateaux cycliques, permet une commande différentielle du pas collectifs des palles des deux rotors et donc le contrôle de l'axe de lacet d'un hélicoptère coaxial.

Description

Mécanisme simplifié de commande de pas collectif différentiel pour le contrôle de l’axe de lacet d’hélicoptères à rotors coaxiaux.

Description

La présente invention concerne un mécanisme simplifié permettant de commander de façon différentielle le pas collectif des pâlies des deux rotors d’un hélicoptère coaxial. La variation différentielle du pas collectif des rotors étant à la base du contrôle de l’axe de lacet d’un hélicoptère coaxial.

Un hélicoptère à rotors coaxiaux n’a pas besoin de rotor de queue traditionnel car les couples d’entrainement des rotors coaxiaux tournants en sens opposés s’annulent. L’absence d’un rotor de queue procure à l’hélicoptère coaxial plus de puissance et de stabilité naturelle.

Pour le contrôle de l’axe de lacet l’hélicoptère coaxial dispose en général d’un système permettant d’agir au niveau de l’équilibre entre les couples d’entrainement des deux rotors coaxiaux.

Divers principes physiques visant à influencer l’équilibre des couples d’entrainement des rotors existent pour contrôler la rotation du fuselage de l’hélicoptère au tour de son axe de lacet. La variation du régime de chaque rotor, la variation de la traînée des pâlies des rotors à laide d’ailettes en bout de pâlies, la déflexion du flux d’air vertical des rotors par le biais d’un aileron et finalement la variation collective de l’angle de pas des pâlies des rotors peuvent servir cet objectif. C’est le dernier de ces quatre principes qui s’avère en pratique le plus efficace.

L’invention s’applique en particulier au principe visant la variation collective du pas des pâlies des rotors. Traditionnellement une tringle de commande passe par l’arbre creux du rotor supérieur, qui passe lui même dans l’arbre creux du rotor inférieur. Sur la tète du rotor supérieur la tringle de commande vient interagir au niveau des leviers de pas des pâlies permettant donc d’influencer uniquement Γ angle de pas des pâlies du rotor supérieur. Le contrôle simultané du pas collectif des deux rotors, pour faire monter ou descendre l’hélicoptère, se réalise généralement par la translation axiale simultanée des deux plateaux cycliques de l’hélicoptère.

La commande de pas différentielle classique, qui est réalisée par le passage de la tringle dans l’arbre creux ainsi que par la mécanique en tête de rotor supérieur, n’est pas des plus simples à réaliser surtout quand il s’agit de petits modèles d’hélicoptères téléguidés.

L’invention à pour avantage d’éliminer le passage difficile de la tringle de commande par l’intérieur des arbres creux des rotors, et de ne pas avoir besoin du mécanisme d’interaction en tête de rotor supérieur. Cela simplifie fortement la mécanique et permet de réaliser des hélicoptères coaxiaux de taille très réduite étant muni d’un contrôle efficace d’axe de lacet par commande de pas collectif différentiel.

Cette invention comporte un moyen de translation axial d’un ou deux des arbres de rotor par rapport au châssis de l’hélicoptère à rotors coaxiaux. Cette translation d’arbre, à l’aide d’un servomoteur puissant par exemple, permet d’uniquement changer le pas collectif des pâlies de la tête de rotor qui subit la translation. La combinaison de ce simple moyen de commande nouveau avec la commande du pas collectif des deux rotors par le biais classique de la translation axiale des deux plateaux cycliques, permet une commande différentielle du pas collectif des pâlies des deux rotors et donc le contrôle de l’axe de lacet de l’hélicoptère coaxial.

Selon des modes particuliers de réalisation : - La translation de l’arbre de rotor, permettant d’agir sur le pas collectif d’un seul des rotors, peut se réaliser par coulissement axiale de l’arbre dans les roulements à billes faisant partie du châssis.

- La translation axiale de Γ arbre de rotor peut être maîtrisée par un collet monté sur l’arbre avec des roulements à billes qui fixent axialement mais ne gênent pas la rotation de l’arbre.

- Un servomoteur actionnant par exemple un mécanisme à base de deux biellettes à rotules permet de changer axialement la position du collet par rapport au châssis, et de maîtriser le déplacement en translation axiale de l’arbre de rotor en question.

- La transmission du couple d’entrainement du moteur vers l’arbre de rotor, tout en permettant la translation axiale aisée de cet arbre de rotor, peut être réalisée en appliquant un pignon et une roue d’engrenage avec par exemple une denture droite acceptant leur translation axiale respective. Pour maintenir l’interaction des dentures tout au long de la course de translation, la largeur du pignon est environ deux fois plus importante que la largeur de la roue dentée.

- Un réducteur entre l’arbre de moteur et les arbres des rotors, fait tourner les rotors coaxiaux en sens contraires. Ce réducteur peut se composer d’une part d’un pignon sur l’arbre moteur interagissant directement avec une roue dentée extérieure et d’autre part d’un pignon sur l’arbre moteur qui interagit directement avec une roue dentée intérieure. Les roues dentées étant chacune montées sur un arbre de rotor coaxial différent.

Les dessins annexés illustrent une des versions possibles de l’invention.

- La figure 1. montre, à base d’une représentation en perspective d’un rotor unique, le principe innovateur de commande de pas collectif des pâlies. C’est la translation axiale de l’arbre de rotor (1) lui même, alors que le plateau cyclique (2) ne bouge pas, qui permet de changer l’angle de pas (3) collectif de chaque pâlie (4).

- La figure 2. illustre en perspective un mécanisme à base de biellettes à rotules (5) qui permet par l’action d’un servomoteur (6) puissant de changer la position axiale d’un collet (7). Ce collet monté avec roulements sur l’arbre de rotor (9) maîtrise la translation axiale (8) de cet arbre de rotor (9).

- La figure 3. présente en vue 3D le mécanisme de moteur (10) avec transmission par engrenages faisant tourner les arbres (14 et 14’) de rotor en sens contraires. Les deux pignons (11) sur l’arbre moteur interagissent respectivement avec la roue dentée extérieure (12) et la roue dentée intérieure (13) qui sont montées chacune sur un arbre de rotor (14 et 14’) coaxial distinct. Les dents des engrenages (11,12,13) transmettent le couple moteur efficacement, mais n’entravent pas la translation aisée de l’arbre du rotor inférieur par exemple pour permettre la commande du pas collectif différentiel.

- La figure 4. schématise en perspective un système de rotors coaxiaux utilisant le principe de commande de pas collectif différentiel innovateur. La translation axiale (15) des deux plateaux cycliques (16) permet de modifier simultanément le pas collectif (17 et 18) des pâlies des deux rotors coaxiaux. Cela aura comme effet de modifier la force de sustentation des rotors et de faire monter ou descendre l’hélicoptère coaxial. Par ailleurs la translation axiale (19) de l’arbre du rotor supérieur, à l’aide du mécanisme de la figure 2. par exemple, permet d’uniquement influencer le pas (18) des pâlies du rotor supérieur. La combinaison des deux moyens de translation 15 et 19 permet de réaliser la commande de pas collectif différentiel.

Claims (5)

1. Dispositif de commande de l’angle de pas collectif (17,18) des pâlies de rotor d’hélicoptères coaxiaux, caractérisé en ce qu’il comporte un moyen de translation axial (19) d’un ou deux des arbres de rotor par rapport au châssis de l’hélicoptère.

2. Dispositif selon les revendications précédentes caractérisé en ce que la translation axiale d’arbre de rotor (19) est contrôlée par un mécanisme commandé par le pilote de l’hélicoptère.

3. Dispositif selon les revendications précédentes caractérisé en ce que sa combinaison avec la commande classique du pas collectif (17,18) des deux rotors, par le biais de la translation axiale des deux plateaux cycliques, permet une commande différentielle du pas collectif des pâlies des deux rotors et donc le contrôle de l’axe de lacet de l’hélicoptère coaxial.

4. Dispositif selon les revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comporte un réducteur qui transmet le couple d’entrainement du moteur vers les arbres de rotor tout en permettant leur translation axiale aisée.

5. Dispositif selon les revendications précédentes caractérisé en ce que le réducteur entraîne les arbres de rotor en sens opposés.