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La présente invention concerne une tête de rotor pour hélicoptère ayant une vitesse de rotation uniforme des pales de rotor et comportant des pales oscillantes.
Les têtes de rotor d'hélicoptère sont générale- ment montées de façon fixe sur l'arbre de rotor et les pales de rotor sont accrochées à la tête, ou bien isolé- ment au moyen d'un tourillon horizontal pour le "batte- ment" et un tourillon vertical pour l'"oscillation", ou bien les pales sont fixées sur un support en forme de poutre et pouvant tourner, sans qu'il leur soit possi- ble d'osciller de façon autonome, ce support étant ac- croché à la fourche de la tête au moyen d'une articula- tion universelle.
Les pales avec tourillons vertical et horizontal présentent l'inconvénient que les supports de pales ne
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sont pas assez sollicités par flexion et n'évitent qu'ei partie, grâce à l'oscillation autour du tourillon verti- cal dans le plan de rotation, les vibrations qui résul- tent de l'inégalité de la vitesse de rotation des pales de rotor en vol en droite ligne, et également les vibra- tions résultant de l'accélération et du ralentissement des pales, qui sont produites par les déviations de l'axe de rotor par rapport à l'axe de l'arbre.
Par une telle articulation des pales, on ne peut pourtant pas éliminer complètement les secousses périodiques des pales à cause @ de leur état aérodynamique variable pendant la rotation et à cause de l'influence de l'amortisseur des oscilla- tions de pales autour du tourillon vertical. L'amortis- seur d'oscillation des pales doit éliminer la possibili- té de résonance des pales lors de l'attérissage de l'héli- coptère sur le sol, qui peut entraîner une avarie de l'appareil et une mise en danger de l'équipage.
Dans le cas de rotors comportant des supports de pales en forme de poutre, on ne rencontre pas de réso-. nances au sol, mais par contre les vibrations en vol ré- sultant d'une vitesse de rotation angulaire inégale des pales, dans le plan de rotation)sont importantes, car l'axe de rotation uniforme des pales est en concordance avec l'axe de l'arbre de rotor. Il résulte de cela des forces de coriolis importantes et une instabilité du rotor qui tend à se placer perpendiculairement à l'arbre et qui nécessite, dans le cas de rotors avec stabilisa- teur,un dispositif stabilisateur puissant.
Le cas idéal est celui où l'on équipe la tête de rotor d'une articulation homocinétique et d'un support, de paies en forme de poutre avec tourillon horizontal pour battement de pales conformément à l'invention.
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L'invention a pour but une tête de rotor pour hélicoptère caractérisée par ce que la partie essentiel* le est constituée par une articulation sphérique avec deux croisillons à tourillons de même axe, de ces deux croisillons le premier croisillon étant entraîné par l'arbre de rotor tandis que le second entraîne le rotor
Suivant un mode de réalisation, le croisillon primaire avec le tourillon secondaire correspondant, est relié de façon articulée au châssis de rotor au moyen de bielles par l'intermédiaire d'un levier. ,Ce levier est articulé sur la partie inférieure de la fourche de l'arbre de rotor.
L'invention s'étend également aux caractéris- tiques résultant de la description ci-après et des des- sins annexés ainsi qu'à leurs combinaisons possibles.
, La description ci-après se rapporte à un exem- ple de réalisation de l'invention représenté sur,les dessins ci-joints dans lesquels :
La figure 1 représente schématiquement l'en- semble de l'articulation sphérique de la tête de rotor au moment où les pales de rotor prennent la position azimutale dans le- sens du vol.
La.figure 2 représente le même rotor en posi- tion perpendiculaire au sens du vol. Le rotor est,pour la simplicité, représenté avec un support en forme de poutre sans possibilité de battement de chaque pale.
La figure 3 représente une réalisation d'un rotor à deux pales avec pales\battantes et une coupe partielle de la tête de rotor.
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La figure 4 montre la position de la tête du rotor dans le cas d'une déviation de l'axe du rotor par rapport à l'axe de l'arbre.
La figure 5 représente une vue d'en haut de la même tête de rotor dans une position symétrique par rapport à l'arbre.
Les pales de rotor 10 sont, d'après la figure 1, reliées avec l'arbre de rotor par deux croisillons à tourillons 3 et 6. Pour une force de traction résul- tante R du rotor, qui agit extérieurement sur l'axe de l'arbre de rotor 1, le croisillon primaire. 3 a, dans la position représentée sur la figure 1, ses tourillons 4, tournant dans la fourche 2 de l'arbre de rotor 1, de même axe avec les tourillons 7 du croisillon secondaire 6, qui dans ce cas, a la forme d'un anneau.
Les deux croisillons 3 et 6 sont articulés, en une position décalée de 90 par rapport aux tourillons 4 et 7 déjà cités, par des tourillons de liaison ortho- gonaux 5 qui permettent un déplacement opposé du croi- sillon autour de son axe. Les tourillons 7 maintiennent' le cadre 8, articulé de la façon d'un fléau de balance, du support 9 des pâles de rotor 10. L'un des touril- lons de liaison orthogonaux 5 est muni d'une oreille 11 (figure 3 et 5) pour l'accrochage de la bielle 12, par laquelle il est lié de façon articulée avec le levier à deux bras 13.
Le levier 13 est mobile par rotation autour de la partie inférieure de la fourche'2 de l'ar- bre de rotor 1 et son deuxième bras est également relié de façon articulée par la bielle 14 au moyen de la tra- verse 15, qui peut pivoter dans des paliers solidaires du cadre 8.
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Le support de rotor proprement dit se-compose essentiellement du cadre 8 (figures 3 à 5) sur lequel sont accrochées les fourches du support 9 de la pale de rotor 10-au moyen d'un tourillon horizontal 16.
Les fourches du support 9 sont munies de bras 17, qui sont reliés mutuellement par des bielles 18 par l'inter- médiaire d'un levier 19, qui peut pivoter autour des tourillons 20 fixés dans le cadre 8 du support de rotor La liaison des bras 17 des fourches du support 9 garan-- tit leur mouvement de battement symétriquement par rap- port au cadre 8. Le nombre de pales du rotor n'est par, limité pour cette tête de rotor et l'on peut pour cette raison utiliser plus de deux pales.
Pour que, au sol, il n'arrive pas que, dans le cas de'pales de rotor suspendues, l'ensemble du rotor s'incline par rapport à l'articulation de la tête de rotor de telle sorte que les pales atteignent une posi-. tion beaucoup trop basse où elles pourraient mettre en danger l'équipage et la construction de la coque, on a prévu des saillies sur les fourches du support 9 et l'anneau du croisillon secondaire porte des butées 22 en vis-à-vis des saillies 21.
Le déplacement différentiel du cadre 8 et du croisillon secondaire 6 rend possible au moyen des sail- lies 21 et des butées 22 une limitation de la descente minima des pales 10 pour chaque position angulaire des pales de rotor.
Les tourillons de liaison 5 du croisillon double se déplacent nécessairement dans un plan qui d'un côté coupe en deux parties égales l'angle et (voir figure 1) que forment l'arbre de rotor 1. et la force résultante
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de traction R du rotor, et de l'autre est perpendiculai- re au plan qui est défini par l'axe de l'arbre et la Résultante de traction R. On peut voir à partir des figures 1, 2, 3 et 4 le déplacement du tourillon de liai- son 5 et l'oscillation des deux parties du croisillon 3,6.
Du fait de l'obligation pour le tourillon de liai- son 5 de se déplacer dans le plan bissecteur.cité (figu- re 3 et 5), la transmission de la vitesse angulaire des- deux/côtes du plan bissecteur a la même valeur, de sorte que, de cette manière, on fait disparaître les inégali- tés dans l'allure et pour cette raison la source d'in- convénients. Dans la position conforme à la figure 1, l'orientation instantanée de la trajectoire du tourillon de liaison 5 est parallèle au plan de rotation des tou- rillons 3 et 6 et les tourillons ont pour cette raison la même vitesse angulaire : w5=w1=w10 où les indices des vitesses angulaires correspondent aux chiffres-repères des éléments de la tête de rotor.
Dans la position conforme à la figure 2, l'orier tation instantanée du tourillon orthogonal de'liaison 5 fait avec le plan de rotation des tourillons 3 et 6 un angle d'inclinaison moitié de celui qui est défini par les axes des tourillons 3 et 6 c'est-à-dire 180-Ó,
2
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de sorte que w 5 = w 1 =c,vl sin CZ sin <¯ ' 2 2 et la vitesse de rotation du tor<..U10 ¯", 5 sin rZ -LU 2
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ou de nouvea1+uJl =t.3..10 de sorte que la vitesse angulaire de l'arbre de rotorw et des pales de rotorw10 sont égales pendant toute la
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rotation,
alors que pour un seul croisillon à tourillon la vitesse angulaire du rotor serait'
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cose.'¯¯¯¯ cfs 10 =< -- c 0 s c
1-sin2cos 2 où l'angle de rotation de la fourche 2 de l'arbre 1 est #2 = 90 dans la figure 1 et est 900 < Ó180 (voir figure 1).
Pour que le déplacement du tourillon de liai- son 5 satisfasse effectivement à la condition que son. plan de rotation sépare en deux l'angle défini plus haut Ó, il est nécessaire de choisir la grosseur'et le rap- port du bras sur le levier 13, de telle façon que pour une déviation du cadre 8 à partir de la position moyenne de l'angle (180 -Ó), une déviation du tourillon de liai- son 5 de l'angle (90 - ) dans le même sens, est rendue
2 possible par une translation des bielles 14 et 12 par l'intermédiaire du levier.13 (figuies 3 et 4).
De même, par exemple, dans le cas où l'éloignement des oreilles 11 et 15 de l'axe de rotation est le même, le bras du levier 13 correspondant à la bielle 12 devra être égal au tiers de la distance des oreilles 11 et 15 et le bras correspondant-à la bielle 14- sera égal aux deux tiers de cette distance. Pour les angles en question, la précision obtenue est parfaitement suffisante.