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Perfectionnements aux engins aériens
La présente invention a trait aux engins aériens à ailes tournantes, et plus spécialement aux dispositifs de commande de rotor pour hélicoptères et appareils analogues.
L'une des caractéristiques de l'invention consiste à prévoir un montage perfectiunné du rotor et des dispositifs de comnade grâce auxquels le degré de battement du rotor est limité tout en évitant des efforts indésirables au mât du rotor et aux structures des pales.
Une autre caractéristique de l'invention consiste à prévoir un hélicoptère dans lequel le rotor est auto-équilibreur par rapport à l'appareil aérien.
Un autre objet de l'invention consiste à prévoir un rotor qui ne subit pas l'inclinaison du plan tracé par l'extrémité des pales par effet d'un courant transversal..
Enfin, une autre caractéristique de L'invention consiste à réaliser les caractéris tiques énoncées ci-dessus au moyen d'un mécanisme de commande de rotor dans lequel les forces ascentionnelles tendant à déplacer le rotor sont employées pour effectuer la contre-commande de celui-ci, ce qui le dis- tingue d'un mécanisme qui permet au début des mouvements ef- fectifs du plan tracé par l'extrémité des pales pour trans-
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bluter ces mouvements en des effets de commande s'opposant à la tendance du rotor de s'incliner davantage, co @ il a été fait antérieurement.
D'autres caractéristiques et vantages de l'intention ressurtiront de la description ci-,-,près, .xiec référence au dessin annexé, sur lequel :
La @ est une @ schématique en pers- pec tive d'un montage de rotor à deux pales et du dispositif de commande du batte'Lent conforme à l'invention.
La figure 2 est une vue similaire d'une autre forme de rotor et de dispositifs de commande établis confor nément à l'invention.
L-. figure 3 estune vue partielle en élévation latérale du moyeu du rotor et du dispositif de commande du battement de la figure 2,
La figure 4 est une vue semblable à la figure 2, 'lais représentant un autre :,iode de réalisation du dispositif de comma-nde du rotor conforme à l'invention.
La figure 5 est une vue partielle en coupe d'une partie du dispositif de commande du rotor de la figure 4.
La figure 6 représente un autre --iode de réalisation de l'invention relatif à un montage du rotor- et à un dispositif de commande.
La présente invention prévoit un rotor soit du type à pale unique ou à pale double diamétralement opposée montée sur un fuselage d'avion au moyen d'un dispositif de transmission permettant une inclinaison universelle du rotor. Dans chaque cas le rotor et l'ensemble de montage du moyeu constituent un système dynamique dont la ruasse est située le long de l'axe longitudinal des pales et le long du petit axe des pales ou axe de-corde. Par exemple, ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 1, le rotor peut comprendre des pales 10, 11, 12 prenant naissance' sur un moyeu annulaire 14 qui est. articulée grâce à
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des axes 16-16 diamétralement'opposés sur un anneau 18.
Celui-ci à son tour est supporté par un axe 19 disposé transversalement par rapport aux axes alignas 16-16; l'axe 19 est supporté par l'extrémité supérieure de-l'arbre d'en- traînement 20 du rotor. Ainsi, l'on remarquera que les pales' reçoivent leur mouvement giratoire de l'arbre 20, tandis que les lames du rotor et l'ensemble du moyeu peuvent être incli- nés librement dans toute direction par rapport à l'arbre 20; l'on remarquera également que l'ensemble pales-moyeu peut être représenté schématiquement comme ayant des masses disposées comme on l'a indiqué en m1-m2.
L'arbre 20 supporte un di ositif 22 d'arrêt ou de limi- tation du battement du rotor qui est représenté comme compre- nant une console en forme d'L, fixée par une extrénité à l'ar- bre 20 d'entraînement du rotor de façon à tourner avec celui- ci tuut en s'étendant radialement a partir de cet arbre et pour se terminer en une partie 24 en forme de butée dirigée vers le haut et qui est ainsi disposée juste en dessous du moyeu 14 en une position donnée derrière la pale de rotor 10 telle que le long d'un axe a-a qui intercepte l'axe de l'arbre,?0 et qui est déplacé angulairement par rapport à l'axe longitudinal 1-1 des pales du rotor de façon à réaliser un angle d entre ces deux axes.
Le dispositif d'arrêt, de préférence, est disposé en arrière de l'angle 0\ d'au-moins 5 tout en pouvant atteindre théoriquement 90 ; bien que des va.leurs de plus de 45 pour l'angle 0( déterminent un rendement en diminution progressive- ment du point de vue de l'efficacité. En conséquence l'on comprendra que la valeur de l'angle sera réglée de façon à assurer le degré, désiré de sensibilité de commande au dis- positif, ainsi qu'on va l'expliquer plus complètement plus loin.
Le montage du rotor et la disposition de la commande de battement représentés sur la figure 1 sont établis pour fonc-
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tionner autumatiquement pour Limiter le battement du rotor tout en évitant des efforts trop importants dans le rotor et dans les @écanismes du moyeu et du montage, par exemple, tandis que le mât ou l'arbre d'entrainement du rotor est disposé normalement dans une position verticale et que le rotor tourne autour de cet arbre sans intervention extérieure,
si l'on incline l'axe du rotor vers le haut en direction de la pale 10 ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 1, la butée d'arrêt 84 sera élevée par rapport au moyeu 14 en une position se trouvant juste derrière la naissance de la pale 10.
Si l'intervention qui a déterminé un tel déplacement de l'arbre du rotor par rapport à la structure est suffisante pour faire porter la butée 24 vers le haut contre le moyeu 14, un tel choc du dispositif d'arrêt contre le moyeu fournira une force tendant à appliquer un effort de torsion au moyen autour des axes 16-16 de manière à imprimer les accélérations vers le haut à la masse ml et à déceler son plan de rotation de façon à l'incliner par rapport à sa position initiale. Cet effet se produit parce que la masse d'envergure de la structure du rotor est invariablement beaucoup plus grande que la masse à la corde de celui-ci.
Suivant les lois qui gouvernent les masses en rotation le déplacement maximum du plan de rotation d'une masse se pro- duiten un point situé à 90 du point d'impact provoquant le déplacement. En conséquence, lorsque la pale 12 atteint une position avancée de 90 par rapport à sa position au monent où elle a reçu le choc de déplacement elle aura un angle d'at- taque augmenté qui augmentera automatiquement les forces ascen- tionnelles agissant sur elles, ce qui détermine l'élévation de la pale 12 pendant les 90 suivants de sa rotation.
Par conséquent, lorsque la pale 12 atteint la position occupée e par la pale 10 sur le figure 1, la pale 12 se trouvera à une hauteur supérieure à celle de la pale 10 comme on l'a représen.- té sur la figure 1 et elle se sera élevée en s'éloignant, de la
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butée d'arrêt 24; et ce type d'action de commande continuera de façon à maintenir effectivement lé plan de la trajectoire de l'extrémité du rotor sensiblement perpendiculaire à l'ar- bre 20.
Si l'on se réfère au fonctionnement subséquent de l'in- vention,'l'on peut expliquer que si le dispositif d'arrêt 24 .devait être placé de façon à entrer en contact avec le.moyeu dans le quart de cercle situé à l'avant du bord d'attaque de la pale 10, (au lieu de derrière le bord de fuite de celle-ci) les conséquences résultant du choc du dispositif d'arrêt contre le moyeu aurait un effet déséquilibrant et aboutirait à une déviation du plan de la trajectoire de l'extrémité du rotor par rapport à l'arbre 20 du rotor.
Dans quelques exemples d'application de l'invention à . un appareil hélicoptère il peut être souhaitable de monter des poids auxiliaires sur la structure du rotor aux positions appro- ximativement occupées par les ma sses schématiques ml-m2 sur la figure 1, afin que les- effets de commande suivant'l'invention se manifestent à dès vitesses pratiques de rotation du rotor.
Par exemple, les figures 2 et 3 représentent une structure de rotor ainsi qu'un dispositif.de commande établi conformément aux principes de la figure 1 tout en employant des masses auxi- liaires indiquées en 31-32 qui sont supportées par des haubans
33-34 correspondants qui s'étendent en direction diamétralement 'opposée à partir du moyeu 14 dans un sens transversal par rap- port à l'axe longitudinal de la structure des pales du rotor.
Ainsi, l'inertie de corde du dispositif à pales du rotor est augmenté et la stabilité du dispositif du rotor dans son plan de rotation en sera augmentée d'une manière correspondante.
Ainsi.qu'on l'a indiqué plus clairement sur la figure
3, dans la pratique actuelle, une paire d'arrêts comme indiqué en 35-36 seront disposés pour s'étendre vers le haut à partir des extrémités opposées d'une barre transversale 37 supportée
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par l'arbre d'entraînement du rotor afin d'atteindre plus efficacement l'objet de l'invention.
La distance existant entre les butées d'arrêt et le moyeu du rotor est réglée, de préférence, de manière à fournir au rotor un degré.d'indépendance limitée par rapport au mât, ce qui a pour objet de laisser subsister un léger mouvement oscillatoire du mat tandis que le rotor se main- tient dans un plan horizontal; mais chaque fois qu'une solli- citation plis sérieuse est appliquée au mât le rotor est guidé grâce au dispositif de commande automatique de l'inven- tion afin de maintenir une perpendicularité sensible avec le mât.
Tandis qu.. dans les polications de l'invention dé crites ci-dessus l'axe a-a de contrainte du rotor se trouvait dans une position fixe par rapport au mâtet que sa rototion décrivait un plan disgosé perpendiculairement au mât, les figures 4 et 5 représentent une application dans laquelle un dispositif de commande du pilote est ménagé pour incliner ce plan de rotation, grâce à quoi le pilote de l'appareil peut diriger celui-ci dans n'importe quelle direction en commandant la direction du vecteur d'élévation du rotor.
Ainsi qu'on l'a représenté sur les figures 4 et 5, le moyeu 14 est équipé d'un bras de commande 40 se prolongeant radialement qui est relié, au moyen d'un dispositif de connection à genouillère 42 à. l'extrémité supérieure de la tige de commande 44 disposée parallèlement au mât 20 du rotor. Une fourchette 46 est égale- ment supportée par le mât 80 pour tourner avec celui-ci et s'étend radialement à partir de l'axe du rotor pour saisir très librement la dite tige de commande 44 de -'lanière à coopérer avec le bras 40 en guidant la tige 44 pour la faire tourner autour du mât 20 alors qu'elle reste parallèle à celui-ci.
A son extrémité inférieure la tige 44 est reliée au moyen d'un organe à genouillère 48 au chemin de roulement ou bague de roulement 50 d'un dispositif de plaque à rotule comportant
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,des billes 52 ainsi qu"une bague intérieure 54 qui présente une forme intérieure lui permettant de s'adapter et de pouvoir s'incliner dans tous les sens autour d'une partie sphérique 56 à l'extrémité d'un boîtier tubulaire 58. Ce'dernier entoure l'extrémité inférieure du mât 20 du rotor et il est évasé en
59 pour être fixé à toute partie de la structure de l'appareil, étant ainsi adapté pour agir en tant que palier-support pour le mât 20 du rotor.
Un levier 60 est relié d'une façon rigide à la bague' intérieure 54 du roulement et s'étend vers l'extérieur et vers le,bas pour permettre la commande manuelle de la part du pilote de l'appareil pour permettre le déplacement du plan du disposi- tif à plaque à rotule dans le sens désiré.
Ainsi, l'appareil aérien peut être dirigé dans tout sens désiré tout en comprenant la stabilité automatique et les caractéristiques de commande du battement mentionnées plus haut. Dans le cas de la présente invention, le sens de l'incli- naison du plan de la trajectoire parcourue par l'extrémité des pales du rotor est le même que celui des forces de commande dues à l'action du pilote. En conséquence, la présente invention constitue un procédé de commande totalement nouveau d'un rotor qui est stabilité au moyen d'un horizon artificiel; et une- des principales caractéristiques de la présente invention est que les effets de commande de cet horizon artificiel sont propor- tionnels aux forces de contrôle qui sont imprimées par le pilote au levier de commande.
La figure 6 représente une autre application de l'invention à un rotor à deux pales qui comprend un moyeu 70 articulé sur l'extrémité supérieure de l'arbre d'entraînement ou mât 20 au moyen d'un axe 'transversal 72. Celui-ci s'étend le long de l'axe géométrique a-a qui se trouve à un angle de l'axe longi- tudinal de la structure des pales du rotor et qui correspond à l'angle [alpha] des figures 1-4;
des masses pesantes peuvent être utilisées si on le désire en 31-32 comme'dans le cas des figu-
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res 2-4 pour augmenter la masse de corde de la structure des pales, ainsi qu'on l'a expliqué ci-dessus. on conprendra que dans le cas d'une applic tion de l'invention les dites masses de corde de la structure des pales peuvent être remplacées, si on le désire, par tout dispositif approprié comme il est dit plus haut ou bien, par exemple, en utilisant une disposi- tion de moyeux plus massive, ou bien grâce à tout autre procédé approprié qui puisse être préférable. Le fonctionnement du mécanisme de la figure 6 peut être expliqué, par exemple, en supposant que le mât 30 bascule vers le haut en direction de la pale 10 comme on l'a représenté sur la figure 6.
La masse d'inertie 31 sera ainsi poussée vers le haut et atteindra le sommet de son élévation à une position 90 plus loin sur son orbite de rotation en augmentant ainsi l'angle d'attaque de la pale 12 d'une façon telle que lorsque cette pale 12 atteint la position occupe e par la pale 10 sur la figure &, la dite pale 12 sera située plus haut que ne l'est la pale 10 sur la dite figure 6 ; en conséquence, le rotor suivra l'inclinais on du mat qui est à l'origine de l'effet de commande décrit.
Il est entendu que pour permettre le fonctionnement correct du mécanisme de commande, objet de l'invention, une certaine vitesse de rotation du rotor doit être maintenue, suivant la raasse de corde de la structure des pales et l'angle formé par l'axe a-a par rapport à l'axe longitudinal L-L des pales.
En effet, lorsque le rotor se déplace à une vitesse inférieure à la vitesse nécessaire ou s'il est stationnaire, la tringletie commandant le mécanisme des pelés tend à rompre l'équilibre de celles-ci, Par exemple, si l'on se réfère de nouveau à la fi 'ure 6 et si l'on suppose le rotor stationnaire, dans le cas où un vent transversal s'attaque à la pale 10 et détermine son élévation par pivotement autour de l'axe a-a, l'augmentation résultante de l'angle d'attaque de la pale 10 provoquera une élévation plus violente de la pale et le rotor aura tendance à flotter jusqu'au, moment où il sera bloqué par
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des rencontres des pales avec les parties fixes de l'appareil.
Toutefoïs, lorsque le rotor est stationnaire le danger d'appli- 'quer de trop grands efforts au mat et à la structure du rotor est réduit.
Ainsi, l'un appréciera que l'invention garantit une protection pour le mât du rotor et pour la structure des' pales contre les chocs excessifs et les charges, de flexion qui rêsul- tent normalement d'un battement excessif de la structure: des pales.au cours du fonctionnement du rator; l'invention prévoit également l'auto-équilibrage du'rotor par rapport à l'appareil aérien- et évite l'inclinaison du plan'de la trajectoire de l'ex- trémité des pales du rotor engendrée par un courant d'air trans-' ' versai.
On comprendra également que la description ci-dessus ne concernant que quelques uns des modes de réalisation de, l'invention, celle-ci n'est pas limitée à ces exemples, plu-
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sieurs modifications pouvant lui êtreapportées'âans sortir de l'esprit de l'invention.
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REVE'NDICATI ONS ---------------------------
1. Dispositif pour commander le battement d'un aéronef à ailes tournantes comportant un arbre moteur et au moins une pale de rotor articulée au dit arbre et dans lequel l'axe de la pale ou des pales rencontre l'axe de l'arbre, caractérisé en ce que l'axe de pivotement de la pale ou des pales- sur l'arbre est disposé en arrière de l'axe longitudinal de la pale ou des pales par rapport au sens de rotation du rotor.
3. Dispositif selon 1, caractérisé en ce que l'axe de- pivotement-et l'axe longitudinal de la pale ou des pales forment un angle aigu.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.