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La présente invention concerne la commande cyclique du rotor porteur d'un hélicoptère et notamment le moyen'd'éviter la.transmission, au levier de manoeuvre du pilote, de.vibrations provenant des pales du rotor, alors qu'il est prévu toutefois-un remplacement de l'action d'énergie aérodynamique du rotor sur le levier de manoeu- vre.
Le disque oscillant fait partie actuellement des dispositifs le plus fréquemment employés pour la transe @ mission de la commande cyclique des angles d'incidence des @ . pales du rotor. Etant donné que ce disque est en liaison
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avec la pale du rotor qui effectue pendant chaque révolu- tion une modification cyclique de l'angle d'incidence, des vibrations sont transmises par la pale du rotor au mécanis- me de direction. Il n'est pas possible de supprimer ces vibrations dans toutes les conditions de vol. Il s'ensuit que le pilote ressent en permanence au levier de manoeuvre des vibrations qui, d'une part, le fatiguent et qui,d'autre part, ne lui permettent pas d'abandonner la direction.
Un abandon de la direction a pour conséquence immédiate un vol instable qui peut provoquer'une détérioration des pales du rotor et, le cas échéant, de tout l'appareil, et qui peut constituer une menace pour les passagers.
Quand il s'agit d'hélicoptères d'assez grandes dimensions, on prévient ces inconvénients en intercalant des dispositifs supplémentaires hydrauliques, mais ces dis- positifs sont coûteux et ils ne donnent pas entière satis- faction. Mais les forces de vibration, au levier de manoeu- vre, ne donnent pas au pilote la sensation qu'il pourrait porter un jugement correct sur la position de l'appareil et sur sa direction de vol. Il y a là un inconvénient impor- tant dans le pilotage des hélicoptères, si on le compare au pilotage d'avions avec surfaces portantes fixes. Dans le cas de ces avions en effet, le pilote sent les forces qui sont produites par la charge aérodynamique des surfa- ces de gouvernail et il réagit immédiatement suivant la direction et l'intensité de ces forces en réglant son levier pour obtenir la direction de vol nécessaire.
Le pilote maintient ainsi l'avion en ligne droite ou il lui fait décrire une courbe suivant la sensation éprouvée par sa main. Les forces, mentionnées ci-dessus, des surfaces de gouvernail sont, en règle générale, cons- tantes ou bien varient d'une manière uniforme. Ce sont là
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des forces d'une pâture tout à fait différente dé celle des forces agissant au levier de la commande cyclique d'héli- coptères.
Pour éviter, tout au moins en partie, ces forces gênantes de la commande cyclique, dans le cas d'hélicoptè- res existants et pour que le pilote ait ainsi une impres- sion de résistances dans la commande, on intercale dans le système de la commande cyclique différents mécanismes. Il existe, par exemple, un système de ressorts qui peut pro- duire,lors du déplacement du levier de manoeuvre, une résis tance qui est destinée à remplacer la force venant du rotor et qui agit d'une manière analogue à celle dont agissent les forces lors du pilotage d'avions à surfaces de gouver- nail, ou bien encore un système de petits volants qui agis- sent par leur moment d'inertie. Mais ces solutions ne sont pas satisfaisantes par ce que les forces de remplacement ne correspondent pas à la réalité.
Le mécanisme suivant l'invention pour'commande cyclique de rotors porteurs d'hélicoptères, avec remplace- ment de la force aérodynamique au gouvernail de direction, ' est caractérisé par ce qu'il est prévu, au-dessous du dis- que oscillant, un tronc de pyramide pouvant être déplacé dans un plan perpendiculaire à l'arbre du rotor. Ce tronc de pyramide a une base rectangulaire ; lescôtés de cette base sont disposés suivant la direction des axes principaux de l'appareil et les faces du tronc de pyramide ont, par rapport à la surface de base, un angle d'inclinaison qui est égal ou inférieur à l'angle de frottement des parties en contact de quatre pièces d'écartement du tronc de pyra- mide. Ces quatre pièces d'écartement sont disposées symé- triquement par rapport à l'axe.du disque oscillant et elles sont décalées entre elles de 90 .
Elles écartent, sans jeu
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le disque oscillant de la surface du tronc de pyramide et @ quand le tronc de pyramide se déplace, elles influencent, par leur mouvement vertical, l'inclinaison du disque oscil- lant. De cette manière, grâce à l'absence de jeu dans la transmission, aucune force n'est communiquée par le rotor au levier de manoeuvre. Mais afin que le pilote éprouve, dans la commande cyclique, une impression de résistance qui corresponde à l'influence des forces aérodynamiques sur l'hélicoptère, la surface du rotor est reliée au levier de manoeuvre par l'intermédiaire d'un système élastique.
Celà crée la. même impression que dans le cas d'avions avec sur- faces de gouvernail arrière, qui lorsqu'on les déplace dans un milieu en mouvement, exercent une force sur la direction Toutefois, quand il¯s'agit d'hélicoptères, il faut consi- dérer, au lieu des surfaces de gouvernail, la position du - rotor porteur et utiliser son inclinaison par rapport aux autres parties de l'appareil pour une déformation des res- sorts qui sont reliés au système du levier de manoeuvre.
L'invention s'étend également aux caractéristi- ques résultant de la description ci-après et des dessins annexés ainsi qu'à leurs combinaisons possibles.
Les dessins ci-joints représentent : figure 1 une vue en élévation latérale d'un exemple d'une réalisation de la commande cyclique et col- lective du rotor, avec un dispositif pour le remplacement de la force aérodynamique exercée par le rotor sur le gou- vernail. Cet exemple s'applique au cas d'un petit hélicop- tère dans lequel le levier de manoeuvre se trouve au-dessus de la tête du. pilote; la figure 2 représente une vue,en coupe horizon- tale,- faite suivant la ligne 2-2 de la figure 1.
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Les figures 3 et 4 montrent schématiquement l'essence de l'invention,'dans'deux dispositions fonction- nelles.. .. . '
Pour.que la'figure 1 soit plus simple et mieux lisible,. le rotor 1 ne présente qu'une pale 1.1 et son levier de manoeuvre 1.2. La tête pivotante 1.3 à articu- lation du rotor-est placée sur l'arbre de rotor 1.5 du réducteur 1.6.' La tête de rotor possède deux bras 1.4 qui sont décalés de 90 .par rapport à la position représentée du rotor. A la bride supérieure du réducteur 1. 6 est vis- sé un montant 1.7 dont l'axe coïncide avec l'axe de l'arbre du rotor.
Le montant.1.7 présente à son extrémité infé- rieure un filetage à plusieurs filets pour l'écrou 2.1 de la commande collective. Le'long du montant 1.7 peut se déplacer le support 3. 1 de la commande cyclique. Ce sup- port présente des ouvertures dans lesquelles sont engagés des tétons 4.1 de la console 4.2 L'un d'eux empêche le support de tourner au moyen d'un ressort. La partie supé- rieure du montant 1. 7 forme une rotule pour le disque oscillant auxiliaire 5.1, pour l'indication de la position du rotor.
On obtient la commande collective en élevant, au moyen de l'écrou 2.1, le support 3.1, mentionné plus haut, de la commande cyclique. Le pilote fait tourner l'écrou 2.1 au moyen du tirant 2.4 et par 'l'intermédiaire de la tige de tirage 2.2 du levier 2.3.
Le support 3.1 de la commande cyclique porte à sa partie inférieure une cuvette 3.2 dans laquelle est supporté sur des billes un tronc de pyramide 3.3 à quatre faces,qui, dans sa position moyenne, est concentrique à l'arbre 1.5 du rotor. La position du tronc de pyramide est commandé, dans un plan perpendiculaire à l'arbre du
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rotor, au moyen d'une came 3.- et le tronc de pyramide est guidé par la came 3.5 d'une manière telle que ses faces demeurement toujours parallèles à leurs positions initiales respectives. La tangente de l'angle entre une face et la base est plus petite que le coefficient du frottement de glissement entre la pyramide et la partie en contact de la pièce d'écartement 6 qui assure l'écartement entre le dis- que oscillant 3. 7 et la pyramide 3.3.
Il y a quatre piècea de soutien qui sont symétriques entre elles pour la posi- tion moyenne de la pyramide (voir figure 2). ,
Afin que, l'action dont a besoin,, la pyrami., de soit aussi petite que possible, on peut employer avanta- geusement des pièces d'écartement hydrauliques avec réduc- tion de transmission. Dans ce cas, un cylindre différen- tiel 6. 3 est fixé dans une console 3. 6 qui est portée par le support 3.1, le piston inférieur 6. 2 de ce cylindre étant plus grand que le piston supérieur 6.4. Les deux pistons 6. 2 et 6.4 ont des billes de contact qui sont dési gnées respectivement par les repères 6.1 et 6.5. Les ligner réunissant les centres des billes supérieures opposées 6.5 passent par le centre de l'articulation à rotule du disque oscillant 3. 7 qui est porté par le support 3.1.
La couronne tournante du disque oscillant 3. 7 est reliée, au moyen de la tige de tirage 5.2, avec le levier de manoeuvre 1. 2 de la pale 1.1 du rotor. Le mouvement de la pyramide 3. 3 est influencé par les cames 3.4 et 3.5 dont il a été question plus haut d'une manière telle que,pour la commande cyclique longitudinale, ce mouvement s'effectue au moyen de la tige de ,tirage 3. 10 commandée par le levier de manoeuvre 3.9, et que pour la commande cyclique transversale, ce mouvement est produit par l'arbre 3.11 qui peut tourner dans les paliers 3.12.
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La couronne tournante du disque oscillant auxi- liaire 5.1 est réunie au moyen de deux tiges 5.2 avec les bras 1.4 de la tête du rotor. Au moyen de ces tiges, le disque oscillant auxiliaire 5.1 indique la position de la tête du rotor et par suite aussi la position du rotor tour- nant, (du disque 1 de rotor : voir figure 3 et 4). Partant de la partie, ne tournant pas, du disque oscillant auxi- liaire, une tige 5.4 (figure 2) aboutit au dispositif élas- tique de la commande transversale cyclique. Ces dispositif élastiques sont disposés dans une console 4.2 (figures 1 et 2). Le dispositif élastique est constitué par un levier 4. qui transmet l'impulsion venant du disque oscillant auxi- liaire 5.1 au tube de torsion 4.4.
Il est prévu à l'inté- rieur de ce tube une barre de torsion 4.5 qui est réunie, à l'une de ses extrémités, avec l'extrémité libre du tube.
A l'autre extrémité de la barre de torsion, est claveté un levier. Dans le dispositif élastique de la commande trans- versale cyclique, le levier est désigné par le repère 4.6 et il est relié au moyen de la tige 4.7 avec le levier 3.13 de l'arbre 3.11..
Le dispositif élastique de la commande cyclique longitudinale est indiqué par un levier 4.8 qui est combiné avec un accouplement que l'on actionne au moyen d'un câble Bowden 4.9 dont le levier se trouve à la poignée du levier de commande 3.9. Le levier 4.8 est relié, au moyen de la tige 4.10, à la came 3.4.
On peut se rendre compte du mode de fonctionnement du dispositif en examinant les figures 3 et 4 sur lesquelles la commande cyclique présente, par rapport à la figure 1, une déviation dans la direction d'avancement.
La figure 3 représente un vol dans la direction vers l'avant: le levier de manoeuvre a été déplacé et le
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tronc de pyramide 3.3 a été reculé. Sur la face posté- rieure,du tronc de pyramide,.se déplace la bille 6.1 du grand piston de la pièce de soutien hydraulique 6, ce qui a pour effet d'élever, au moyen de la bille 6.5 du petit piston, le disque oscillant'3.7. Inversement, la face antérieure de la pyramide permet un abaissement de la bille du gros piston de la pièce de soutien hydraulique antérieure et une rotation du disque oscillant vers le bas. Le mouvement vers le bas du grand piston du cylin- dre de la pièce de soutien est aidé par le ressort de compression se trouvant à l'intérieur du cylindre, res- sort qui n'est pas représenté sur le dessin.
Lors du mouvement, mentionné plus haut, de la pyramide, il ne se produit pas de modification de la position des pièces de soutien latérales. Lors d'un pivotement latéral du levier de manoeuvre tout l'arbre 3.11 (figure 1) tourne et la pyramide dont la position est déterminée par les cames 3.4 et 3.5 se déplace vers le coté, ce qui produit un pivotement du disque oscillant 3. 7 vers le côté. Les deux mouvements, c'est-à-dire le mouvement longitudinal et le mouvement transversal, peuvent être combinés. La .couronne tournante du disque oscillant contraint, au moyen des tiges 3.8, chaque pale de rotor 1.1 à régler l'angle de réglage des pales dans le plan qui est déterminé par le disque oscillant.
Les bras 1.4 de la tête du rotor inclinent le disque oscillant auxiliaire 5.1 dans le plan qui est parallèle au disque 1 du rotor et ce dernier fait alors tourner, au moyen de la tige 5.3, le levier 4.3 du dispositif élastique. Le desserrage de l'accouplement du levier 4.8 a pour effet de déplacer les éléments élastiques pour les amener dans leur posi- tion de détente et en embrayant de nouveau l'accouplement
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on règle pour le dispositif élastique la position moyenne du vol compensé.
Dans le cas de la disposition suivant les figures 1, 2 et 3, le dispositif élastique a, pour la modification de la position du disque de rotor, la direction ayant été lâchée, un caractère stabilisateur, car il est possible d'obtenir, pour des conditions appropriées du dispositif élastique, que ce dernier, même en cas de modification de l'inclinaison du disque, déplace-la commande.cyclique en sens inverse des modifications de l'inclinaison et modifie ainsi lui-même son influence sans coopération du pilote.
On se rend donc ainsi compte que ce dispositif peut rempla- cer dans,une certaine mesure le dispositif de stabilisation de l'hélicoptère, étant donné que la modification de l'in- clinaison du rotor se produit plus souvent que la modifica- tion de l'inclinaison du fuselage qui possède un moment d'inertie plus grand'.
En cas de modification de l'inclinaison du fuse- lage, le dispositif coopérerait partiellement à un vol dans la direction de l'inclinaison du fuselage. Mais pratique- ment, ce cas ne peut se produire que par une modification de la position du centre de gravité de l'appareil et dans un tel cas,'le pilote ne volera certainement pas, la direc- tion ayant été lâchée. Si le pilote tient le levier de manoeuvre 3.9, il aura le sentiment d'avoir en main une force avec laquelle'il 'lui faudrait vaincre la résistance du dispositif élastique pour produire le retour du disque de rotor dans sa position initiale.
Afin que le pilote ait, dans le cas d'un vol avec direction fermement tenue, la même sensation de force que dans le cas d'un avion avec,surfaces portantes fixes, il faut qu'il ait réglé le système élastique de la manière
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représentée sur la figure 4. En cas de modification de la 'position du rotor, ie pilote sent dans la poignée du levier de manoeuvre une force à laquelle il s'oppose instinctive- ment, en faisant pivoter la poignée en sens inverse de l'action de ladite force, et amène ainsi le rotor dans sa position primitive,puis il ramené, au sentiment, le levier de manoeuvre dans sa position primitive.
Les deux genres d'action peuvent être exécutés simultanément par une combi- naison appropriée : pendant le vol au voisinage du sol, on agit sur la commande de manière qu'elle se présente suivant la figure 4 et pendant le vol en altitude le dispositif élastique,interposé dans la commande, agit suivant la figu- re 3.
R E S. U ME.
L'invention s'étend notamment aux caractéristi- ques ci-après et à leurs combinaisons possibles.
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