Procédé d'équilibrage et de montage des pales d'un rotor d'aéronef à voilure tournante et installation pour la mise en #uvre de ce procédé La présente invention a pour objet un procédé d'équilibrage et de montage des pales d'un rotor d'aéronef à voilure tournante, rotor dans lequel cha que pale est fixée de façon que son pas puisse être modifié sous la commande d'une biellette, selon lequel on équilibre dynamiquement et aérodynamique- ment chaque pale sur un banc de mesure de façon qu'elle vienne en alignement avec un élément de réfé rence, l'équilibrage aérodynamique se faisant en réglant le pas de la pale.
Par équilibrage aérodynamique, on entend l'opé ration consistant à rendre égaux, pour toutes les pales, les moments exercés sur celles-ci dans le sens tendant à en faire varier le pas.
La section des pales est théoriquement symétrique de façon qu'aucun moment ne soit exercé. Mais pratiquement, il ne serait pas économique de fabri quer des pales parfaitement symétriques. Par consé quent, les moments auxquels sont soumises les diffé rentes pales varieront d'une pale à l'autre. Les écarts qui peuvent être tolérés entre les moments exercés sur les différentes pales dépendent d'ailleurs de la flexibilité de la pale et des organes de commande de celle-ci, les tolérances pouvant être plus larges lors que la rigidité de la pale et des moyens de commande augmente.
Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on mesure et enregistre les différences de pas entre chaque pale, après qu'elle a été équilibrée, et l'élé ment de référence, en ce qu'on monte ensuite chaque pale équilibrée sur le rotor de l'aéronef, en ce qu'on règle la longueur de la biellette de commande de cha que pale équilibrée de façon que chaque pale soit placée, par rapport à l'élément de référence, de manière que son pas diffère de celui de l'élément de référence de la différence de pas correspondante, qui a été mesurée,
et en ce que l'on bloque chaque biel- lette à sa longueur réglée.
L'invention a aussi pour objet une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé, qui est carac térisée en ce qu'elle comprend un moyeu pourvu de plusieurs manchons permettant de monter à pivote ment un nombre correspondant de pales, des moyens destinés à permettre de déplacer séparément chaque manchon de manière à modifier le pas de la pale qu'il porte, et des moyens pour mesurer et enregistrer les modifications de pas des différentes pales.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, deux mises en #uvre du procédé selon l'invention et repré sente deux formes d'exécution de l'installation pour la mise en #uvre de ce procédé.
La fig. 1 est une vue d'un banc pour l'équilibrage des pales, sur lequel a été disposé un rotor, et mon trant la position du bout d'une pale pendant qu'on la vérifie par rapport à un point donné ; la fig. 2 est une vue latérale d'un rotor compre nant des dispositifs de commande collectif et cyclique du pas et des biellettes de commande étalonnées réglables, cette vue illustrant une première mise en #uvre du procédé ; la fig. 3 est une vue à plus grande échelle d'une biellette de commande étalonnée et réglable ;
la fig. 4 est une vue d'un outil d'alignement uti lisé sur un aéronef de série pour régler convenable ment les. biellettes de commande étalonnées ; la fig. 5 est une vue latérale d'un rotor analogue à celui de la fig. 2 et illustre une autre mise en #uvre du procédé; la fig. 6 est une vue à plus grande échelle d'un rapporteur placé sur un manchon de fixation d'une pale.
Dans les hélicoptères et autres aéronefs à voilure tournante, il est important que les diverses pales tour nent à l'intérieur d'un cône de révolution et que cha que pale suive sensiblement le même trajet sur la sur face de ce cône. Dans le cas où une ou plusieurs pales passent au-dessus ou au-dessous de ce cône, il se pro duit une vibration cyclique qui fait vibrer l'arbre du rotor et qui est transmise au mécanisme de com mande ainsi qu'à l'aéronef. Pour cette raison, il est désirable que les pales suivent toutes le même trajet et ceci aussi exactement que possible.
Les deux formes d'exécution qui vont être décrites comprennent un banc de mesure représenté sur la fig. 1, qui se compose d'un support 10 portant un moteur destiné à entraîner un rotor 14 par l'intermé diaire d'une transmission 15 et d'un arbre 16. Cette partie du banc de mesure peut être similaire à la par tie motrice utilisée pour actionner le rotor d'un héli coptère.
Le rotor 14, tel qu'il est représenté sur les fig. 1 et 2, porte des pales 18 fixées respectivement au moyeu du rotor par des supports, de battement 82 sur chacun desquels est monté un manchon de fixation dé pale 92 dont la rotation permet de faire varier le pas de chacune des pales. A chaque manchon de fixa tion de pale 92 est fixé un levier 94 de changement de pas des pales. Chaque manchon 92 est fixé au levier 94 correspondant par l'intermédiaire d'un axe de verrouillage coulissant 96.
Chaque support de bat tement 82 est monté de manière à pouvoir tourner par rapport à une charnière de traînée 58 pour assurer les déplacements des bords d'attaque et de traînée de chaque pale. Un amortisseur 112 permet à la pale de se déplacer convenablement autour d'un axe de cette charnière.
Chaque levier de changement de pas 94 comporte un prolongement 93. La commande du pas de cha que pale est réalisée d'une manière usuelle par l'in termédiaire d'une biellette de poussée et de traction 100 dont une extrémité est réunie par un joint uni versel 95 à une extrémité libre du prolongement 93 correspondant et dont l'autre extrémité est réunie par un joint universel 97 à un bras s'étendant à partir d'un plateau oscillant rotatif 30. Chaque joint univer sel est représenté logé dans une gaine ou enveloppe en caoutchouc. Un plateau oscillant fixe 28 est monté sous le plateau oscillant rotatif 30 de la manière usuelle pour permettre de commander le plateau oscil lant rotatif. Le plateau oscillant fixe 28 est empêché de tourner par rapport à l'aéronef par un dispositif à ciseaux 20.
Le changement simultané ou collectif du pas des pales est obtenu par un déplacement des plateaux oscillants 28 et 30 en direction axiale le long de l'ar- bre 80 du rotor. La variation cyclique du pas est obtenue par une inclinaison des plateaux oscillants 28 et 30. Ce mouvement axial ou cette inclinaison des plateaux oscillants qui permettent d'obtenir une com mande du pas collective ou cyclique sont transmis aux plateaux oscillants à partir d'un dispositif de com mande usuel, par l'intermédiaire de biellettes 17. Un tel dispositif de commande articulé servant à placer convenablement les plateaux oscillants afin d'assurer d'une manière désirée la commande d'un hélicoptère, est connu.
Chaque biellette 100 utilisée sur un hélicoptère comporte deux dispositifs de réglage de sa longueur. La biellette 100 (fig. 3) comprend un organe cylin drique central 102 taraudé sur toute sa longueur et dans lequel sont disposées, d'une part, une tige 104 dont la position est déterminée par son vissage dans l'une des extrémités de l'organe 102 et, d'autre part, une tige 106 dont la position est déterminée par son vissage dans l'autre extrémité de l'organe 102.
La tige 104 comporte une rotule 108 placée sur son extrémité libre et coopérant avec un bras s'étendant à partir du plateau oscillant 30, et une partie moletée 110 grâce à laquelle on. peut faire tourner cette tige à la main dans l'organe 102. Un écrou de blocage 114, placé entre la tige 104 et l'organe 102, sert à immobiliser la tige 104 par rapport à l'organe cylindrique 102.
La tige 106 comporte une rotule 116 située à son extrémité libre et coopérant avec le prolongement 93 correspondant. Une vis de blocage 118, placée dans l'organe cylindrique 102, permet d'immobiliser la tige 106 par rapport à cet organe. Sur la tige<B>106</B> ainsi que sur l'extrémité correspondante de l'organe cylin drique 102 est fixé un dispositif d'indication ou de mesure qui indique la position de la tige 106 par rap port à l'organe cylindrique 102. Ce dispositif indica teur peut être constitué par une échelle micrométri que classique.
Bien que, sur un banc de mesure, on puisse réali ser la biellette 100 d'une façon similaire, il est préfé rable, eu égard à la précision avec laquelle un banc de mesure doit être construit, d'utiliser une biellette 100 ne comportant qu'un dispositif de réglage en lon gueur qui constitue un moyen pour enregistrer la variation de longueur de la biellette.
Pour placer les manchons de fixation des pales sur un hélicoptère de manière que des pales équilibrées puissent être montées sur ces manchons, on utilise un outil 150 d'alignement de manchons que comprend l'installation. Cet outil est représenté en traits pleins sur la fig. 4 et en traits interrompus sur la fig. 2, la position indiquée sur cette dernière figure étant celle que cet outil occuperait sur le moyeu de rotor pour permettre d'aligner convenablement un manchon de fixation de pale.
Cet outil comprend une coiffe de pale 152 réalisée de manière à s'appliquer contre le manchon de fixation 92 à l'endroit de la partie de ce manchon qui coopère avec la pale, et un organe 154 destiné à coopérer avec le plateau oscillant fixe et à être monté sur l'un des bras s'étendant à partir de ce plateau oscillant fixe. La coiffe 152 et l'organe 154 de fixation au plateau 28 sont réunis l'un à l'autre par des bras 156 et 158, de manière à placer convenable ment la coiffe 152 par rapport à l'organe de fixation 154 au plateau oscillant 28. La coiffe peut être régla ble afin que l'outil puisse être adapté à des moyeux de rotor de types différents.
On peut utiliser cet outil d'alignement 150 pour vérifier la position des manchons 92 du moyeu du rotor par rapport à la position de la biellette 100 cor respondante. Au commencement d'une opération d'équilibrage des pales sur le banc, toutes les biel- lettes 100 doivent être ramenées à la position zéro du micromètre, et les manchons 92 du moyeu du rotor doivent tous être placés à la même inclinaison.
On peut constater que, grâce à_la précision assurée dans un banc, une fois que les manchons précités ont été réglés à une inclinaison déterminée par rapport au réglage zéro des biellettes 100, cette position rela tive sera maintenue pendant toute l'utilisation nor male du banc. On peut constater que, dans le cas présent, le réglage zéro des biellettes correspond à un réglage angulaire. Ceci évite d'avoir à utiliser un outil d'alignement et des biellettes à double réglage chaque fois qu'un jeu de pales doit être équilibré sur le banc.
L'installation représentée sur la fig. 1 comprend un dispositif 44 indicateur de la position du bout de la pale, qui est utilisé pour vérifier l'alignement. Ce dispositif 44 comprend une tige verticale 250 à l'ex trémité supérieure de laquelle sont fixées deux tiges horizontales 251 et 252 entre lesquelles est tendue une pièce en matière souple 253. Pour mesurer la hauteur à laquelle passe la pointe de chaque pale, l'extrémité de chacune de ces dernières est munie d'un dispositif traceur avec une couleur différente pour chaque pale.
Lorsque le rotor est en mouvement, la pièce 253 est amenée en contact avec la pointe des pales du rotor, chacune de celles-ci marque -sa posi tion sur le bord 254 de la pièce 253, l'utilisation de différentes couleurs permettant de distinguer les diffé rentes traces entre elles.
<I>Fonctionnement</I> Selon une première mise en aeuvre du procédé pour équilibrer les pales, de manière telle qu'elles puissent être interchangées sur un rotor, on procède de la manière suivante 1) on monte, sur le banc de mesure des pales de série, dont le nombre peut varier, suivant la cons truction du rotor, par exemple de 3 à 6, les man chons de fixation de pale 92 étant réglés à la même inclinaison et comportant chacun une biel- lette de commande pourvue d'un micromètre ou autre dispositif de mesure servant à régler sa lon gueur et réglé à la position zéro ;
2) on met en marche le moteur du banc pour faire tourner les pales à équilibrer, tandis que le dispo sitif d'embiellage de commande du pas des pales est maintenu dans une position déterminée ; 3) on équilibre alors les pales dynamiquement et aérodynamiquement par rapport à une pale maî tresse ou de référence montée sur le rotor, en maintenant toujours les pales en alignement, les biellettes des pales en cours d'équilibrage étant réglées pendant toute cette opération ;
4) la lecture faite sur chaque dispositif de mesure, qui indique la variation de longueur de la biel- lette de chaque pale en cours d'équilibrage à par tir de sa position zéro, variation qui constitue une mesure de l'inclinaison de cette pale, est inscrite sur la pale correspondante. Cet écart peut être marqué au pochoir, au poinçon ou par n'importe quel autre dispositif. Ces pales peuvent être alors enlevées du banc et être emmagasinées jusqu'à ce qu'on désire les utiliser. Un autre groupe de pales peut être alors placé sur le banc et être équilibré de la même manière par rapport à la même pale maîtresse ou de référence.
Ces dernières pales sont alors emmagasinées avec celles du premier jeu et peuvent être utilisées. avec celles-ci d'une manière interchangeable. Ce procédé permet d'équilibrer n'importe quel nombre de pales de série.
Lorsqu'on monte sur un hélicoptère une pale de série qui a été équilibrée sur le banc par ce procédé, l'inclinaison du manchon de fixation de cette pale sur le rotor de l'hélicoptère est réglée à la même valeur, les biellettes 100 se trouvant à la position zéro . On peut obtenir ce résultat en enlevant une des biellettes 17 et en fixant un outil 150 d'aligne ment de manchon au plateau oscillant fixe 28 au moyen de son organe de fixation 154. On fait alors tourner le rotor jusqu'à ce qu'un manchon de fixation de pale 92 se trouve au-dessus de l'outil 150. On fait ensuite pivoter l'outil vers le haut de manière que la coiffe 152 de l'outil vienne en contact avec l'extrémité du manchon 92 dans laquelle est reçue ladite coiffe.
Si le manchon est incliné correctement, la coiffe 152 vient porter contre ladite extrémité du manchon 92. On fait tourner le rotor et l'on répète cette opération pour chaque manchon jusqu'à ce que tous les man chons aient été réglés convenablement. Une fois que tous les manchons ont été réglés à l'inclinaison cor recte, toutes les biellettes 100 doivent occuper des positions telles que le dispositif indicateur ou de mesure soit réglé au zéro . Si un manchon de fixa tion de pale n'est pas incliné à l'angle correct, on règle la longueur de la biellette 100 à l'aide de la tige 104 jusqu'à ce qu'on ait obtenu l'inclinaison désirée.
Ceci permet de maintenir la biellette à la position d'indi cation zéro .
Dans le procédé ci-dessus, chaque biellette 100 indique une position zéro au moment où l'outil 150 d'alignement des manchons cesse de porter contre l'extrémité précitée du manchon 92 destinée à rece voir la coiffe 152.
Lorsqu'on prépare un jeu de pales destinées à être utilisées sur un hélicoptère particulier, on peut les placer sur un banc, réglé de la manière indiquée pour l'opération (1) précitée et les faire tourner ensuite comme indiqué pour l'opération (2). Toute fois, on peut équilibrer les pales dynamiquement et aérodynamiquement par rapport à une des pales desti nées à être utilisées sur cet hélicoptère, en maintenant toujours les pales en alignement comme mentionné lors. de la phase (3).
On peut alors exécuter la phase (4) telle qu'on l'a exposée ci-dessus. On peut ensuite enlever les pales du banc et elles sont prêtes à être montées sur l'hélicoptère de la même manière que les pales équilibrées mentionnées ci-dessus, c'est-à-dire en réglant tout d'abord à la même inclinaison chaque manchon de fixation d'une pale du rotor de l'héli coptère, les biellettes 100 étant à la position zéro .
Lorsqu'on a placé chaque pale sur un rotor en vue d'un alignement approprié, on règle la longueur de sa biellette de commande au moyen de la tige 106 de manière à placer l'écart, à partir de la position zéro , qui est marqué sur la pale. Une fois le dis positif indicateur convenablement réglé à la valeur indiquée, on bloque la biellette de commande dans cette position.
Lorsque cette opération a été conve nablement effectuée pour chacune des pales de l'hé licoptère, il n'est plus nécessaire d'aligner les pales de l'hélicoptère étant donné que toutes ces pales pla cées sur l'hélicoptère se trouvent automatiquement en alignement comme sur le banc de mesure.
Dans la seconde mise en oeuvre qui est illustrée sur les fig. 5 et 6, une surface plane 200 est ménagée sur chaque manchon de fixation de pale de manière qu'on puisse y placer un rapporteur 202 pour déter miner l'angle que fait le manchon par rapport à un élément de référence quelconque. Bien que cette sur face plane puisse être formée en divers emplacements d'un manchon, elle a été représentée sur le dessin par une surface usinée sur la partie supérieure de pattes 201 servant à fixer la pale.
Le rapporteur 202 peut être du type comportant un indicateur de niveau 203 afin de fournir une référence simple de la position angulaire par rapport à un plan horizontal. Bien qu'on ait utilisé une vis de blocage 205 pour immobi liser l'organe mobile du rapporteur, on peut utiliser n'importe quel autre dispositif. On utilise une poi gnée 206 pour remettre en position de réglage l'or gane annulaire intérieur mobile 207.
Comme on le voit, dans cette mise en oeuvre, cha que biellette 100 est réglable en longueur. Cette biel- lette comprend l'organe cylindrique 102 précité, taraudé sur une partie de -sa longueur à partir de l'une de ses extrémités et à l'intérieur duquel la position de la tige 104 est déterminée par vissage. L'écrou de blocage 114 est placé entre la tige 104 et l'organe 102 pour immobiliser la tige par rapport à cet organe.
L'une des extrémités libres de chaque organe 102 est réunie par un joint universel 95 au prolongement 93 correspondant qui s'étend à partir du levier 94 de changement de pas des pales, et l'autre extrémité libre de chaque tige 104 est réunie, par un joint universel 97, au bras correspondant qui s'étend à partir du pla teau oscillant 30.
<I>Fonctionnement</I> Selon la deuxième mise en oeuvre du procédé pour équilibrer les pales de manière qu'elles puissent être interchangées sur un rotor, on procède de la manière suivante 1) on monte des pales de série sur un banc de mesure en même temps qu'une pale maîtresse; 2) on fait fonctionner le moteur du banc pour faire tourner les pales à équilibrer pendant que l'em biellage de commande du pas des pales est main tenu dans une position déterminée. Ce résultat peut être obtenu au moyen d'axes ou d'autres organes;
3) on équilibre alors les pales dynamiquement et aérodynamiquement par rapport à ladite pale maîtresse ou de référence en maintenant toujours les pales en alignement, les biellettes de com mande des pales en cours d'équilibrage étant réglées tout au long de cette opération ;
4) lorsque les pales ont été équilibrées dynamique ment et aérodynamiquement et qu'elles sont par faitement alignées par rapport à la pale maîtresse ou de référence, on utilise un rapporteur, ou un autre dispositif de mesure d'angles, pour détermi ner la différence d'inclinaison existant alors entre chaque pale de série et la pale de référence.
On doit effectuer cette mesure de la manière précise indiquée ci-après a) on place la pale maîtresse sur un point de référence préalablement déterminé ; b) on détermine exactement l'inclinaison du man chon de la pale maîtresse par rapport au rap- porteur ; c) on place chacune des autres pales sur le même point de référence et l'on. détermine l'écart angulaire par rapport à la pale maîtresse. On marque cet écart sur la pale correspondante. On peut ensuite enlever les pales du banc d'essai et les emmagasiner ou les mettre de côté jusqu'à ce qu'on désire les utiliser.
On peut ensuite placer un autre jeu de pales sur le banc et les équilibrer de la même manière par rapport à la même pale maîtresse ou de référence. Des pales de série qui ont été équi librées en nombre quelconque par rapport à la même pale de référence seront parfaite ment interchangeables quand on les montera sur n'importe quel hélicoptère.
Lorsqu'on monte sur un hélicoptère des pales de série alignées, qui ont été équilibrées sur le banc par ce procédé, on doit appliquer l'écart angulaire aux manchons de fixation des pales. On choisit un groupe de pales destinées à être montées et l'on note l'écart angulaire inscrit sur chaque pale, par exemple trois pales marquées respectivement +0,3o, -0,2o et -0,1-. On choisit l'une des pales qu'on doit monter sur un premier manchon de fixation du rotor, parce que cela permettra de déterminer les réglages angulaires à effectuer sur le second et le troisième manchon.
Par exemple, si la pale No 1 porte l'indication d'un écart angulaire de +0,3 , la pale No 2 l'indication d'un écart angulaire de -0,20 et la pale No 3 l'indication d'un écart angulaire de -0,10, l'angle de fixation du manchon No 2 doit être inférieur de 0,50 à celui du manchon Np 1 et l'angle de fixation du manchon No 3 doit être inférieur de 0,4c, à celui du manchon No 1.
Ce résultat est obtenu de la manière suivante 1) on bloque les dispositifs de commande des pas cyclique et collectif à l'aide d'axes, de brides, etc., appropriés ; 2) on fait tourner le rotor de manière qu'un premier manchon de fixation se trouve juste sur un point de référence situé sur l'hélicoptère ; 3) on place un rapporteur sur la surface 200 du manchon précité et l'on détermine son inclinaison, par exemple 6c, ; 4) on fait alors tourner le rotor jusqu'à ce que le manchon de fixation No 2 se trouve sur le point de référence précité ;
5) on place alors un rapporteur sur la surface 200 de ce second manchon et l'on règle le manchon à 0,5o de moins que le premier manchon précité, c'est-à-dire à 5,5o ; 6) on fait à nouveau tourner le rotor jusqu'à ce que le manchon de fixation No 3 se trouve sur le même point de référence ; 7) on suit le même processus pour le manchon No 3 et l'on règle son inclinaison à 5,6,,.