FR2793766A1

FR2793766A1 - Pale pour voilure tournante d'aeronef

Info

Publication number: FR2793766A1
Application number: FR9906452A
Authority: FR
Inventors: Francois Valentin Gast Toulmay; Mathieu Rebut; Peter Rudolf Stahl
Original assignee: Eurocopter France SA; Eurocopter SA
Current assignee: Airbus Helicopters SAS
Priority date: 1999-05-21
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2000-11-24
Anticipated expiration: 2019-05-21
Also published as: FR2793766B1; US6364615B1

Abstract

- La présente invention concerne une pale à extrémité en flèche pour voilure tournante d'aéronef, en particulier d'hélicoptère, ladite pale (1) étant formée de sections transversales élémentaires successives. - Selon l'invention, ladite pale (1) étant subdivisée en différentes zones, la longueur de corde L et le déport Y'f du foyer aérodynamique par rapport à l'axe (OX) de variation de pas, ainsi que l'épaisseur relative de chaque section élémentaire, sont optimisés pour des vols dans une plage de vitesse modérés.

Description

La présente invention concerne une pale pour voilure tournante d'aéronef, en particulier d'hélicoptère, ladite pale permettant simultané- ment une réduction de bruit et une amélioration des performances à forte charge, notamment au décollage et à vitesse de vol modérée.

On sait que, aussi bien en vol stationnaire qu'en vol d'avance- ment, les performances d'un rotor d'aéronef à voilure tournante, notam- ment un hélicoptère, sont limitées par les phénomènes suivants : - les ondes de choc qui se développent à l'extrados des pales en posi- tion avançante lors du vol à grande vitesse ; - le décrochage résultant du décollement de la couche limite à l'extrados des pales en position reculante, lors d'une demande de portance en vol de translation ; - l'interaction du tourbillon engendré par la pale précédente avec la pale suivante, ce qui entraîne une dissipation importante d'énergie en vol stationnaire sous deux formes : puissance induite et puissance de traî- née des profils.

Outre les pertes de performances, les chocs et l'interaction pale- tourbillon sont également responsables de nuisances sonores sous forme de bruits impulsifs, respectivement par délocalisation des chocs (vol à grande vitesse) et par modulation impulsive de la portance lorsque le tourbillon marginal frappe directement la pale (descente).

On a trouvé que les performances d'une pale pour voilure tour- nante d'aéronef dépendaient, dans une large mesure, de paramètres liés à la construction de la pale, tels que : a) la répartition radiale de la surface de la pale ;

b) la mise en flèche de la partie d'extrémité libre de la pale ; c) l'évolution de l'épaisseur relative des profils ; d) la répartition du vrillage des profils ; et e) la mise en dièdre de la partie d'extrémité libre de la pale.

L'influence des trois paramètres principaux a), b) et c) sur les per- formances et le bruit d'une pale de voilure tournante est étudiée en détail ci-après. a) Répartition radiale de la surface de la pale.

Pour un rotor d'aéronef à voilure tournante dont les profils ou sec- tions élémentaires travaillent tous au même coefficient de portance Cz, la portance linéique varie comme la longueur de corde locale L (r) et comme le carré de la vitesse locale, laquelle est directement proportionnelle au rayon (position radiale) r de la section. Il en résulte que la portance totale de la pale varie proportionnellement à la corde moyenne L, définie par une pondération en carré du rayon r :

dans laquelle RO représente le rayon r à l'origine de la partie empennée de la pale, et R le rayon total de la pale.

Il est d'usage courant de comparer les performances des pales de différentes formes en les rapportant à cette corde moyenne L .

Par rapport à une pale classique de forme rectangulaire, les cal- culs montrent, et l'expérience le confirme, qu'une réduction de la corde à l'extrémité externe de la pale (forme effilée) améliore les performances, dans une large gamme de vitesse, y compris en vol stationnaire. En vol de translation, cette amélioration s'explique essentiellement par la réduc- tion de la traînée des profils, due à la réduction de la corde en extrémité.

Les chocs situés dans cette zone s'exercent sur une surface plus faible,

tandis que la partie centrale de la pale, non soumise aux chocs, assure l'essentiel de la portance avec une finesse maximale : le quotient por- tance/traînée y est maximal. A faible vitesse et en vol stationnaire, l'effi- lement de l'extrémité améliore l'efficacité sustentatrice --c'est-à-dire per- met de réduire la puissance nécessaire pour une force de portance don- née-- selon un mécanisme différent : on obtient une répartition de la vi- tesse induite plus homogène sur l'ensemble du disque rotor en évitant que la charge ne se concentre trop en extrémité. On se rapproche, ainsi, de la répartition optimale pour l'efficacité sustentatrice, qui consiste en une vitesse induite uniforme sur tout le disque.

Un deuxième avantage connu apporté par l'effilement vers l'exté- rieur de la pale est une certaine réduction du bruit. D'une part, le volume d'air déplacé par le passage à grande vitesse de l'extrémité se trouve ré- duit en raison du carré de la corde (pour une même épaisseur relative des profils). Il en résulte une réduction d'une partie du bruit toujours pré- sente, celle correspondant au bruit dit de "source monopolaire". D'autre part, le tourbillon marginal de la pale, à l'origine du bruit d'interaction pale-tourbillon, s'enroule d'autant plus lentement et la vitesse maximale dans le coeur de ce tourbillon est d'autant plus faible que la distance est grande entre la zone de corde maximale et l'extrémité libre. Il en résulte une atténuation sensible du bruit d'interaction, en particulier dans les phases de descente de l'aéronef.

L'effilement vers l'extérieur de la pale présente cependant l'incon- vénient de nécessiter une augmentation de la corde sur le reste de l'en- vergure, afin de maintenir la corde moyenne L constante et de ne pas augmenter trop le coefficient de portance des profils Cz. Cet accroisse- ment de la corde peut être important du fait de la pondération en r2 dans l'expression de L (voir ci-dessus) et il en résulte un certain alourdisse- ment du rotor. Néanmoins, l'effilement du côté de l'extrémité de la pale

sur une longueur modérée, de l'ordre de 5 à 6% du rayon rotor, est un moyen couramment utilisé pour améliorer les performances de celle-ci, en général en combinaison avec une mise en flèche de l'extrémité de la pale, comme l'illustrent les brevets FR-2 755 941, FR-2 689 852 et FR-2 617 118.

L'effilement de la corde du côté intérieur de la pale, c'est-à-dire du côté de l'attache au moyeu, est un moyen connu pour atténuer l'in- convénient d'une augmentation de masse et pour améliorer les perfor- mances à grande vitesse, c'est-à-dire au-delà de 300 km/h car, dans ces conditions, cette zone de la pale contribue peu à la portance et beaucoup à la puissance consommée par le rotor (voir les brevets FR-2 755 941 et FR-2 689 852). Cependant, cette disposition s'avère défavorable pour les performances à vitesse modérée et en vol stationnaire, car elle tend à trop diminuer la charge dans la zone centrale du rotor et à rendre la répar- tition de vitesse induite moins uniforme, ce qui entraîne une réduction de l'efficacité sustentatrice. b) Déport des profils dans le plan du rotor, avec mise en flèche d'une par- tie de la pale
De plus, afin de reculer le seuil d'apparition des ondes de chocs et de limiter leur intensité, il est avantageux de courber l'extrémité libre de la pale vers l'arrière (brevets FR-2 755 941 et FR-2 689 852 et demande de brevet FR-97 16227), ou bien selon une double courbure, alternative- ment vers l'avant et l'arrière (brevet FR-97 11230). L'angle de flèche A, défini par la ligne des foyers aérodynamiques (environ au quart avant de la corde) et l'axe de variation de pas, réduit le nombre de Mach effectif et, ainsi, la mise en flèche de l'extrémité libre de la pale constitue un moyen efficace pour diminuer les conséquences défavorables de la com- pressibilité de l'air, notamment l'apparition d'ondes de choc.

Cependant, il est maintenant connu (demande de brevet FR-
97 16227) que l'angle de flèche doit rester modéré, typiquement inférieur à 35 , de façon à éviter la formation d'un tourbillon tridimensionnel en cornet --ou tourbillon d'apex-analogue à celui observé sur les ailes de type delta. Ce type de tourbillon très stable et concentré produit, en ef- fet, des interactions intenses avec les pales suivantes et contribue donc au bruit d'un hélicoptère en descente.

En outre, l'amplitude du déport par rapport à l'axe de variation de pas, ainsi que l'étendue en envergure de la zone concernée, sont égale- ment limitées par les efforts de torsion qui résultent du déport de la por- tance aérodynamique, ainsi que du centre de gravité. Un moyen connu pour limiter cet effet défavorable consiste à déporter vers l'avant les pro- fils de la partie médiane et vers l'arrière ceux de l'extrémité de telle sorte que la pale reste globalement équilibrée : voir en particulier les brevets FR-2 755 941, FR-2 689 852 et FR-97 11230. c) Evolution de l'épaisseur relative des profils
L'épaisseur relative d'une section droite de pale est définie comme le rapport de l'épaisseur absolue e par rapport à la longueur de corde L du profil qui constitue le contour de cette section, soit e/L.

Les pales, dont la forme est optimisée exclusivement pour les grandes vitesses (brevet FR-2 755 941) ou bien la réduction du bruit (brevet FR-97 11230) présentent une variation de l'épaisseur relative des profils lentement croissante de l'extrémité vers la partie centrale, avec une épaisseur sensiblement égale à 7% en extrémité et restant inférieure à 1 1 % à la section située à 75% du rayon rotor. Cette disposition, favo- rable aux performances à grande vitesse avec une portance modérée et permettant de réduire le bruit est néanmoins sujette à des décrochages prématurés quelle que soit la vitesse, y compris en vol stationnaire. Elle s'avère généralement peu performante à forte portance.

Il a en effet été trouvé que les profils offrant le meilleur compro- mis entre la finesse (rapport Cz/Cx à portance moyenne) et la portance maximale (Czmax) pour les sections situées entre 50% et 75% (nombre de Mach compris entre 0,3 et 0,6) présentent une épaisseur relative comprise entre 12 et 14%.

On voit donc qu'aucun des documents ci-dessus ne décrit une structure de pale entièrement dépourvue d'inconvénients.

La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvé- nients. Elle concerne une pale pour voilure tournante, dont la géométrie est définie de façon optimale afin de garantir les meilleures performances pour un aéronef, notamment un hélicoptère, dont la sustentation est as- surée par une telle voilure, ledit aéronef volant dans une plage de vitesse modérée, comprise par exemple entre 0 (vol stationnaire) et 300 km/h et étant susceptible de voler et de manoeuvrer à forte masse par temps chaud et en altitude, ces conditions étant caractérisées par un coefficient de portance moyen des profils Czm pouvant atteindre une valeur de 0,7.

Cette pale doit, en outre, émettre un bruit limité, notamment dans les phases d'atterrissage.

A cet effet, selon l'invention, la pale à extrémité en flèche pour voilure tournante d'aéronef, destinée à faire partie d'un rotor dont le moyeu est lié à ladite pale, laquelle est susceptible d'être entraînée en rotation autour de l'axe dudit moyeu, ladite pale comportant un bord d'at- taque et un bord de fuite, et étant formée de sections transversales élé- mentaires successives, identifiées par la distance r séparant chacune d'entre elles de l'axe de rotation dudit moyeu, et présentant, chacune, un profil de corde déterminé et un foyer aérodynamique dont le déport par rapport à l'axe de variation de pas, orthogonal à chacune desdites sec- tions, détermine la flèche de ladite pale, est remarquable en ce que, ladite pale étant subdivisée, le long de son étendue longitudinale, en trois zo-

nes, à savoir une première zone s'étendant du bord interne RO de la pale à une section R1 située à sensiblement 90% de la longueur totale de la pale, une deuxième zone s'étendant de la section R1 à une section R2 située à sensiblement 95% de la longueur totale de la pale, et une troi- sième zone s'étendant de la section R2 au bord externe libre R de la pale : - la longueur de corde L est maximale et sensiblement constante dans ladite première zone, décroît linéairement dans ladite deuxième zone, et décroît suivant une fonction parabolique dans ladite troisième zone en respectant la continuité du taux de variation de la corde à la limite commune avec la deuxième zone ; et - le déport Y'f du foyer aérodynamique par rapport à l'axe de variation de pas, est sensiblement nul dans lesdites première et deuxième zones, et décroît suivant une fonction parabolique dans ladite troisième zone en respectant la continuité de l'angle de flèche à la limite commune avec la deuxième zone. Cette décroissance est en outre choisie de sorte que le bord de fuite reste rectiligne et continu le long desdites deuxième et troisième zones.

Ainsi, la géométrie, telle que définie, de la pale permet de garantir les meilleures performances pour un aéronef à voilure tournante, notam- ment un hélicoptère, dont la sustentation est assurée par une voilure constituée de telles pales, et volant dans une plage de vitesse modérée comprise entre 0 et 300 km/h par exemple, avec un coefficient de por- tance moyen des profils Czm pouvant atteindre une valeur de 0,7.

De plus, grâce à l'invention, ladite pale émet un bruit limité, no- tamment dans les phases d'atterrissage (réduction du bruit d'interaction pale-tourbillon).

Concernant la variation de la longueur de corde, on dispose selon l'invention d'un effilement assez important du côté de l'extrémité libre

(uniformité de la vitesse induite en vol stationnaire, réduction du volume de l'extrémité pour minimiser le bruit d'origine monopolaire) sans avoir recours à un effilement du côté de l'attache (uniformité de la vitesse in- duite, rigidité maximale en torsion).

Ainsi, le début de l'effilement est plus éloigné de l'extrémité libre que pour la pale divulguée dans le brevet FR-2 617 118, et il se trouve sensiblement à la même position que dans les brevets FR-2 755 941 ou FR-2 689 852, mais avec une corde restant constante en direction du pied de pale.

On précisera ci-après la variation de corde recommandée, ainsi que les courbes limites maximale et minimale entre lesquelles les avanta- ges précités peuvent être obtenus.

Par ailleurs, le foyer aérodynamique étant défini ici comme le point de chaque section situé au quart avant entre le bord d'attaque et le bord de fuite, le déport Y'f est la distance, dans le sens de la corde, entre l'axe de variation de pas et ledit foyer, comptée positivement lorsque le déplacement de la section s'effectue en direction du bord d'attaque.

L'angle de flèche A est défini comme l'angle entre la tangente à la courbe joignant les foyers des sections et l'axe de variation de pas, vu de des- sus. La flèche est dirigée vers l'arrière du côté de l'extrémité libre de la pale. L'angle A est déduit directement de la loi d'évolution de Y'f : A (r) = arc tg (dY'f/dr).

Compte tenu de la plage de vitesse envisagée, l'effet favorable de l'angle de flèche réduisant l'intensité des chocs est pleinement obtenu pour des valeurs de l'angle de flèche A n'excédant pas 33 , cette valeur maximale n'étant atteinte qu'en extrémité de pale. Cette valeur, qui est nettement plus faible que celles recommandées dans les brevets FR-2 755 941, FR-2 689 852 ou FR-2 617 118 est destinée à éviter la forma- tion d'un tourbillon de bord d'attaque en cornet.

Dans la présente invention, l'angle A se trouve limité grâce à la diminution très progressive de la corde, combinée à un bord de fuite rec- tiligne sur toute la partie de pale comprise entre la corde la plus large et l'extrémité.

Une autre conséquence favorable de cette nouvelle disposition est que le déport vers l'arrière du foyer aérodynamique en extrémité, par rap- port à l'axe de variation du pas, reste particulièrement faible, de telle sorte que les efforts de torsion et ceux subis par le système de com- mande du pas restent très modérés (sans qu'il soit nécessaire de réaliser un équilibrage par un déport en sens opposé de la partie interne de la pale).

Le découpage de la pale en trois zones, tel que décrit précédem- ment, s'applique de la même façon pour la loi d'évolution (ou variation) du déport Y'f et l'angle de flèche A qui en découle. Comme indiqué pré- cédemment, dans les deux premières zones, le déport est sensiblement nul et, dans la troisième zone, il décroît de façon parabolique en respec- tant la continuité de l'angle A à la limite commune avec la deuxième zone.

On précisera ci-après la variation (loi d'évolution) recommandée du déport Y'f, ainsi que les courbes limites maximale et minimale entre lesquelles les avantages précités peuvent être obtenus.

Dans le cadre de la présente invention, les meilleures performan- ces de la pale sont obtenues en combinant la variation de la longueur L de la corde et celle du déport Y'f du foyer aérodynamique, telles que dé- finies précédemment, avec une variation particulière et conforme à l'in- vention de l'épaisseur relative de la pale.

A cet effet, de façon avantageuse, ladite pale étant de plus subdi- visée, le long de son étendue longitudinale, en trois zones supplémentai- res, à savoir une première zone supplémentaire s'étendant du bord in-

terne RO de la pale à une section R3 située à sensiblement 50% de la longueur totale de la pale, une deuxième zone supplémentaire s'étendant de la section R3 à une section R4 située à sensiblement 75% de la lon- gueur totale de la pale, et une troisième zone supplémentaire s'étendant de la section R4 au bord externe libre R de la pale, l'épaisseur relative de la pale qui correspond au rapport entre l'épaisseur absolue e et la lon- gueur de corde L : - décroît sensiblement linéairement de pente approximative de -0,12% d'épaisseur par % d'envergure dans ladite première zone supplémen- taire de manière à aboutir à une épaisseur relative sensiblement égale à
12% à la section R3 ; - reste constante et sensiblement égale à 12% dans ladite deuxième zone supplémentaire ; et - décroît sensiblement linéairement dans ladite troisième zone supplé- mentaire de manière à atteindre une valeur sensiblement égale à 7% au bord externe libre de la pale.

On précisera ci-après la variation recommandée de l'épaisseur re- lative, ainsi que les courbes limites maximale et minimale entre lesquelles les avantages mentionnés ci-dessus peuvent être obtenus.

Par ailleurs, dans un mode de réalisation particulier, le déplace- ment vertical Zv du centre de vrillage par rapport au plan de portance nulle de la pale est tel que le centre de vrillage reste sensiblement dans ledit plan dans les première et deuxième zones précitées (relatives à la longueur de corde et au déport Y'f), et dans la troisième zone : Zv (r/R)/R = - 0,0905 x2 avec x = (r - R2)/ (R - R2).

Cette variation du déport ou déplacement vertical Zv permet d'améliorer l'efficacité sustentatrice au décollage.

Toutefois, il est également envisageable dans le cadre de l'inven- tion de n'appliquer aucun déport vertical afin de limiter l'excitation vibra- toire en vol de translation, en renonçant à l'avantage procuré sur l'effica- cité sustentatrice.

En outre, de façon avantageuse, la pale présente un vrillage aéro- dynamique linéaire d'une amplitude totale sensiblement égale à -10 en- tre le centre du rotor et le bord externe libre R de la pale. En accord avec l'usage courant, le vrillage est compté négativement lorsque le bord d'at- taque des sections extérieures est abaissé par rapport à celui des sec- tions situées plus près du centre. Pour obtenir le calage géométrique de chaque section, compté par rapport à la corde de référence, il convient d'ajouter (en valeur algébrique) l'incidence de portance nulle du profil considéré au vrillage aérodynamique.

Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.

La figure 1 est une vue en plan d'une pale de rotor d'hélicoptère conforme à la présente invention.

La figure 2 est une courbe montrant la variation de la longueur de la corde le long de l'étendue longitudinale de la pale.

La figure 3 est une courbe montrant la variation du déport du foyer aérodynamique le long de l'étendue longitudinale de la pale.

La figure 4 est une courbe montrant la variation de l'angle de la flèche, qui correspond à la variation recommandée du déport, telle qu'il- lustrée sur la figure 3.

La figure 5 est une courbe montrant la variation de l'épaisseur re- lative des sections droites de pale.

La pale 1 à extrémité en flèche, conforme à la présente invention et montrée sur la figure 1, fait partie d'un rotor non représenté. De façon

connue, ladite pale 1 est liée au moyeu du rotor par des organes (non représentés) d'articulation et de retenue de la pale, en particulier une arti- culation de changement de pas pour la pale autour d'un axe OX dit de variation commandée de pas.

Par ailleurs, la pale 1, comportant un bord d'attaque 2 et un bord de fuite 3, est formée de sections transversales élémentaires successives.

Chaque section élémentaire est identifiée par la distance r séparant ladite section de l'axe de rotation passant par un point 0 du rotor, et présente un profil de corde déterminé, et un foyer aérodynamique (point d'applica- tion des variations des forces de portance aérodynamique). On sait de plus que le déport du foyer aérodynamique par rapport à l'axe de varia- tion de pas OX, orthogonal auxdites sections successives, détermine la flèche de la pale.

On décrira ci-après la construction géométrique permettant de dé- finir rigoureusement la surface d'une pale 1 selon l'invention.

Le référentiel de construction est choisi comme étant un trièdre orthonormé dont l'origine 0 est le centre du rotor.

Comme indiqué précédemment, l'axe OX est l'axe de variation de pas, de sorte que la première coordonnée coïncide avec le rayon r compté à partir du centre de rotation 0. Un deuxième axe OY non représenté, orthogonal à l'axe OX, constitue la direction de référence de calage, et est dirigé, arbitrairement, vers le bord d'attaque 2. Un troisième axe OZ également non représenté est orthogonal au plan défini par les axes OX et OY, et est dirigé, arbitrairement, vers le haut (extrados des profils). Le trièdre est de sens direct si le rotor tourne dans le sens anti-horaire a. Il est bien entendu, toutefois, que tout ce qui suit reste valable pour un ro- tor tournant en sens horaire.

Le plan OX, OY sera appelé plan de construction ou plan de réfé- rence. Le plan OX, OY sera choisi de façon à coïncider avec le plan de

portance nulle de la pale. La surface de la pale (enveloppe de la pale) est engendrée par un ensemble de sections planes élémentaires qui sont tou- tes parallèles les unes aux autres et au plan OX, OZ et orthogonales à l'axe de variation de pas OX.

Chaque section élémentaire peut être identifiée par son rayon r (distance de la section à l'axe OY), compris entre RO (début de la partie empennée) et R (extrémité externe de la pale).

Les paramètres définissant le contour d'une section transversale élémentaire quelconque de la pale 1 sont généralement connus, notam- ment du brevet FR-2 689 852.

La pale qui fait l'objet de l'invention est subdivisée en trois zones Z1, Z2 et Z3, permettant de la décrire, indépendamment de l'épaisseur relative des sections qui nécessite des découpages particuliers précisés ci-après. Ces trois zones sont : - une première zone Z1, qui s'étend depuis la section RO, correspondant au début de la partie empennée, jusqu'à une section R1 située sensi- blement à 90% du rayon total R ; - une deuxième zone Z2, qui s'étend depuis la section R1 jusqu'à une section R2 située sensiblement à 95% du rayon total R ; - une troisième zone Z3, qui s'étend depuis la section R2 jusqu'au bout libre de la pale (rayon R).

Selon l'invention, dans ces différentes zones Z1, Z2 et Z3 : - la longueur de corde L est maximale et sensiblement constante dans ladite première zone Z1, décroît linéairement dans ladite deuxième zone
Z2, et décroît suivant une fonction parabolique dans ladite troisième zone Z3 en respectant la continuité du taux de variation de la corde à la limite commune avec la deuxième zone Z2 ; - le déport Y'f du foyer aérodynamique par rapport à l'axe de variation de pas est sensiblement nul dans lesdites première et deuxième zones

Z1 et Z2, et décroît suivant une fonction parabolique dans ladite troi- sième zone Z3 en respectant la continuité de l'angle de flèche à la li- mite commune avec la deuxième zone Z2 et en assurant la rectitude du bord de fuite 3 le long des zones Z2 et Z3.

Comme on le voit sur la figure 2, la variation ou loi d'évolution de la longueur de corde L par rapport à la longueur moyenne L de celle-ci peut être avantageusement comprise entre : - une limite inférieure ABCD, telle que les coordonnées des points A, B,
C et D sont les suivantes :

<tb> r/R <SEP> L/ <SEP> L <SEP>
<tb>
<tb> A <SEP> 0 <SEP> 1,04 <SEP>
<tb>
<tb> B <SEP> 0,88 <SEP> 1, <SEP> 04 <SEP>
<tb>
<tb> C <SEP> 0,93 <SEP> 0,86 <SEP>
<tb>
<tb> D <SEP> 1 <SEP> 0,25
<tb>
les lignes AB, BC et CD joignant ces points pour former la limite ABCD étant telles que :

Ra, Rb, Rc et Rd représentant la position respective de A, B, C et D le long de la pale et x étant un paramètre ; et - une limite supérieure EFGH, telle que les coordonnées des points E, F,
G et H sont les suivantes :

<tb> r/R <SEP> L/#
<tb>
<tb> E <SEP> 0 <SEP> 1,1 <SEP>
<tb>
<tb> F <SEP> 0,92 <SEP> 1,1 <SEP>
<tb>
<tb> G <SEP> 0,97 <SEP> 0,92 <SEP>
<tb>
<tb> H <SEP> 1 <SEP> 0,45 <SEP>
<tb>
les lignes EF, FG et GH joignant ces points pour former la limite EFGH étant telles que :

<tb> x <SEP> L/L
<tb>
<tb> EF <SEP> (r-Re)/ <SEP> (Rf-Re) <SEP> 1,1
<tb>
<tb> FG <SEP> (r-Rf) <SEP> / <SEP> (Rg-Rf) <SEP> 1,1 <SEP> - <SEP> 0,18 <SEP> x <SEP>
<tb>
<tb> GH <SEP> (r-Rg) <SEP> / <SEP> (Rh-Rg) <SEP> 0,92 <SEP> - <SEP> 0,108 <SEP> x <SEP> - <SEP> 0,362 <SEP> x2
<tb>
Re, Rf, Rg et Rh représentant la position respective de E, F, G et H le long de la pale.

Entre les limites inférieure ABCD et supérieure EFGH, une courbe préférée PQST, comme montré sur la figure 2, est formée par des points P, Q, S et T dont les coordonnées sont les suivantes :

les lignes PQ, QS et ST joignant ces points pour former la courbe PQST étant telles que :

Rp, Rq, Rs et Rt représentant la position respective de P, Q, S et T le long de la pale.

De même, comme on le voit sur la figure 3, la variation ou la loi d'évolution du déport Y'f du foyer aérodynamique peut être comprise, de préférence entre : - une limite inférieure A'B'C'D', telle que les coordonnées des points A',
B', C' et D' sont les suivantes :

<tb> r/R <SEP> Y'f/R
<tb>
<tb> A' <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP>
<tb>
<tb> B' <SEP> 0,88 <SEP> - <SEP> 0,002 <SEP>
<tb>
<tb> C' <SEP> 0,93 <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 003 <SEP>
<tb>
<tb> D' <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 0,02 <SEP>
<tb>
les lignes A'B', B'C' et C'D' joignant ces points pour former la limite A'B'C'D' étant telles que :

Ra', Rb', Rc' et Rd' représentant la position respective de A', B', C' et
D' le long de la pale et x étant un paramètre ; et - une limite supérieure E'F'G'H', telle que les coordonnées des points E',
F', G' et H' sont les suivantes :

<tb> r/R <SEP> L/ <SEP> L <SEP>
<tb>
<tb> Et <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP>
<tb>
<tb> F' <SEP> 0,92 <SEP> + <SEP> 0,002 <SEP>
<tb>
<tb> G' <SEP> 0,97 <SEP> + <SEP> 0,002 <SEP>
<tb>
<tb> H' <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 0,012 <SEP>
<tb>
les lignes E'F', F'G' et G'H' joignant ces points pour former la limite E'F'G'H étant telles que :

Re', Rf', Rg' et Rh' représentant la position respective de E', F', G' et
H' le long de la pale.

Entre les limites inférieure A'B'C'D' et supérieure E'F'G'H', une courbe préférée P'Q'S'T', comme montré sur la figure 3, est formée par des points P', Q', S' et T' dont les coordonnées sont les suivantes :

<tb> r/R <SEP> Y'f/R
<tb>
<tb> P' <SEP> 0,2682 <SEP> 0 <SEP>
<tb>
<tb> Q' <SEP> 0,9 <SEP> 0 <SEP>
<tb>
<tb> SI <SEP> 0,95 <SEP> 0 <SEP>
<tb>
<tb> T' <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 0,0162619
<tb>
les lignes P'Q', Q'S' et S'T' joignant ces points pour former la courbe P'Q'S'T' étant telles que :

<tb> x <SEP> Y'f/R
<tb>
<tb> P'Q' <SEP> (r-Rp') <SEP> / <SEP> (Rq'-Rp') <SEP> 0
<tb>
<tb> Q'S' <SEP> (r-Rq') <SEP> / <SEP> (Rs'-Rq') <SEP> 0
<tb>
<tb> S'T' <SEP> (r-Rs') <SEP> / <SEP> (Rt'-Rs') <SEP> - <SEP> 0,0162619 <SEP> x2 <SEP>
<tb>
avec Rp', Rq', Rs' et Rt' représentant la position respective de P', Q',
S' et T' le long de la pale.

Par ailleurs, la figure 4 montre une courbe P'Q'S'T' illustrant la variation de l'angle de flèche A en degrés, le long de l'étendue longitudi- nale de la pale. Cette courbe est directement liée à la courbe représentée sur la figure 3 et montrant la variation du déport du foyer aérodynamique.

En outre, en ce qui concerne l'épaisseur relative, la pale 1 est dé- finie selon un découpage en zones, qui est différent du découpage précité relatif aux figures 2 et 3 pour la variation de la longueur de corde et du déport aérodynamique.

A cet effet, la pale 1 est subdivisée en trois zones Z4, Z5 et Z6, à savoir, comme représenté sur la figure 5 :

- une première zone Z4, qui s'étend depuis la section RO, correspondant au début de la partie empennée, jusqu'à une section R3 située sensi- blement à 50% du rayon total R ; - une deuxième zone Z5, qui s'étend depuis la section R3 jusqu'à une section R4 située sensiblement à 75% du rayon total R ; et - une troisième zone Z6, qui s'étend depuis la section R4 jusqu'au bout libre de la pale (rayon R).

Selon l'invention, l'épaisseur relative de la pale qui correspond au rapport entre l'épaisseur absolue e et la longueur de corde L : - décroît sensiblement linéairement de pente approximative de-0,12% d'épaisseur par % d'envergure dans ladite zone Z4 de manière à abou- tir à une épaisseur relative sensiblement égale à 12% à la section R3 ; - reste constante et sensiblement égale à 12% dans ladite zone Z5 ; - décroît sensiblement linéairement dans ladite zone Z6 de manière à at- teindre une valeur sensiblement égale à 7% au bord externe libre R de la pale 1.

Comme on peut le voir sur la figure 5, la variation ou loi d'évolu- tion de l'épaisseur relative (e/L) peut être avantageusement comprise en- tre : - une limite inférieure IJKL, telle que les coordonnées des points I, J, K et L sont les suivantes :

les lignes IJ, JK et KL joignant ces points pour former la limite IJKL étant telles que :

Ri, Rj, Rk et RI représentant la position respective de I, J, K et L le long de la pale et x étant un paramètre ; et - une limite supérieure MNUV, telle que les coordonnées des points M, N
U et V sont les suivantes :

<tb> r/R <SEP> e/L
<tb>
<tb> M <SEP> O <SEP> 0,19
<tb>
<tb> N <SEP> 0,5 <SEP> 0,13 <SEP>
<tb>
<tb> U <SEP> 0,75 <SEP> 0,13 <SEP>
<tb>
<tb> 1 <SEP> 0,08
<tb>
les lignes MN, NU et UV joignant ces points pour former la limite MNUV étant telles que :

<tb> x <SEP> e/L
<tb>
<tb> MN <SEP> (r-Rm) <SEP> / <SEP> (Rn-Rm) <SEP> 0,19 <SEP> - <SEP> 0,06 <SEP> x
<tb>
<tb> NU <SEP> (r-Rn) <SEP> / <SEP> (Ru-Rn) <SEP> 0,13 <SEP>
<tb>
<tb> UV <SEP> (r-Ru) <SEP> / <SEP> (Rv-Ru) <SEP> 0,13 <SEP> - <SEP> 0,05 <SEP> x
<tb>
Rm, Rn, Ru et Rv représentant la position respective de M, N, U et V le long de la pale.

Entre les limites inférieures IJKL et supérieure MNUV, une courbe préférée WXYZ, comme montré sur la figure 5, est formée par des points W, X, Y et Z dont les coordonnées sont les suivantes :

<tb> r/R <SEP> e/L
<tb>
<tb> W <SEP> 0,2682 <SEP> 0,15 <SEP>
<tb>
<tb> X <SEP> 0,5 <SEP> 0,12
<tb>
<tb> Y <SEP> 0,75 <SEP> 0,12
<tb>
<tb> Z <SEP> 1 <SEP> 0,07
<tb>
les lignes WX, XY et YZ joignant ces points pour former la limite WXYZ étant telles que :

Rw, Rx, Ry et Rz représentant la position respective de W, X, Y et Z le long de la pale.

Par ailleurs, dans un mode de réalisation particulier, le déplace- ment vertical Zv du centre de vrillage par rapport au plan de portance nulle de la pale 1 est tel que le centre de vrillage reste sensiblement dans ledit plan dans lesdites première et deuxième zones Z1 et Z2, et dans la troisième zone Z3 : Zv(r/R)/R = - 0,0905 x2 avec x = (r - R2)/ (R - R2).

Cette variation du déport ou déplacement Zv permet d'améliorer l'efficacité sustentatrice au décollage.

En outre, de façon avantageuse, la pale présente un vrillage aéro- dynamique linéaire d'une amplitude totale sensiblement égale à -10 en- tre le centre du rotor et le bord externe libre R de la pale. En accord avec l'usage courant, le vrillage est compté négativement lorsque le bord d'at- taque des sections extérieures est abaissé par rapport à celui des sec- tions situées plus près du centre. Pour obtenir le calage géométrique de chaque section, compté par rapport à la corde de référence, il convient d'ajouter l'incidence de portance nulle (valeur algébrique) du profil consi- déré au vrillage aérodynamique.

Claims

REVENDICATIONS

1. Pale à extrémité en flèche pour voilure tournante d'aéronef, destinée à faire partie d'un rotor dont le moyeu est lié à ladite pale (1), laquelle est susceptible d'être entraînée en rotation autour de l'axe dudit moyeu, ladite pale (1) comportant un bord d'attaque (2) et un bord de fuite (3), et étant formée de sections transversales élémentaires successi- ves, identifiées par la distance r séparant chacune d'entre elles de l'axe de rotation dudit moyeu, et présentant, chacune, un profil de corde dé- terminé et un foyer aérodynamique dont le déport par rapport à l'axe (OX) de variation de pas, orthogonal à chacune desdites sections, déter- mine la flèche de ladite pale, caractérisée en ce que, ladite pale (1) étant subdivisée, le long de son étendue longitudinale, en trois zones (Z1, Z2, Z3), à savoir une première zone (Z1) s'étendant du bord interne RO de la pale à une section R1 si- tuée à sensiblement 90% de la longueur totale de la pale, une deuxième zone (Z2) s'étendant de la section R1 à une section R2 située à sensible- ment 95% de la longueur totale de la pale, et une troisième zone (Z3) s'étendant de la section R2 au bord externe libre R de la pale : - la longueur de corde L est maximale et sensiblement constante dans ladite première zone (Z1), décroît linéairement dans ladite deuxième zone (Z2), et décroît suivant une fonction parabolique dans ladite troi- sième zone (Z3) en respectant la continuité du taux de variation de la corde à la limite commune avec la deuxième zone (Z2) ; et - le déport Y'f du foyer aérodynamique par rapport à l'axe de variation de pas est sensiblement nul dans lesdites première et deuxième zones (Z1, Z2), et décroît suivant une fonction parabolique dans ladite troi- sième zone (Z3), en respectant la continuité de l'angle de flèche (A) à la limite commune avec la deuxième zone (Z2) et en assurant en outre

la rectitude du bord de fuite (3) de la pale (1) le long desdites deuxième et troisième zones (Z2, Z3).

2. Pale selon la revendication 1, caractérisée en ce que la variation de la longueur L de corde par rapport à la longueur moyenne L de celle-ci est comprise entre : - une limite inférieure ABCD, telle que les coordonnées des points A, B,

C et D sont les suivantes :

les lignes AB, BC et CD joignant ces points pour former la limite ABCD étant telles que :

<tb>

<tb>

<tb>

<tb>

<tb>

<tb>

<tb> CD <SEP> (r-Rc) <SEP> / <SEP> (Rd-Rc) <SEP> 0,86 <SEP> - <SEP> 0,252 <SEP> x <SEP> - <SEP> 0,358 <SEP> x2

<tb>

<tb> BC <SEP> (r-Rb) <SEP> / <SEP> (Rc-Rb) <SEP> 1,04 <SEP> - <SEP> 0,18 <SEP> x

<tb>

<tb>

G et H sont les suivantes :

Ra, Rb, Rc et Rd représentant la position respective de A, B, C et D le long de la pale (1) et x étant un paramètre ; et - une limite supérieure EFGH, telle que les coordonnées des points E, F,

les lignes EF, FG et GH joignant ces points pour former la limite EFGH étant telles que :

<tb>

<tb>

<tb>

<tb>

<tb>

<tb> r/R <SEP> L/#

<tb>

<tb> GH <SEP> (r-Rg) <SEP> / <SEP> (Rh-Rg) <SEP> 0,92 <SEP> - <SEP> 0,108 <SEP> x <SEP> - <SEP> 0,362 <SEP> x2

<tb>

<tb>

<tb> EF <SEP> (r-Re) <SEP> / <SEP> (Rf-Re) <SEP> 1,1

<tb>

<tb> x <SEP> L/#

Re, Rf, Rg et Rh représentant la position respective de E, F, G et H le long de la pale (1).

3. Pale selon la revendication 2, caractérisée en ce que, entre les limites inférieure ABCD et supérieure EFGH, une courbe préférée PQST est formée par des points P, Q, S et T, dont les coordonnées sont les suivantes :

<tb>

<tb>

<tb> S <SEP> 0,95 <SEP> 0,8911111

<tb>

<tb> Q <SEP> 0,9 <SEP> 1,0694444

<tb>

<tb> P <SEP> 0,2682 <SEP> 1,0694444

<tb>

<tb>

<tb> ST <SEP> (r-Rs) <SEP> / <SEP> (Rt-Rs) <SEP> 0,8911111 <SEP> - <SEP> 0,1783333 <SEP> x <SEP> - <SEP> 0,3794445 <SEP> x2

<tb>

<tb> QS <SEP> (r-Rq) <SEP> / <SEP> (Rs-Rq) <SEP> 1,0694444 <SEP> - <SEP> 0,1783333 <SEP> x

<tb>

<tb> PQ <SEP> (r-Rp)/ <SEP> (Rq-Rp) <SEP> 1,0694444

<tb>

<tb> x <SEP> L/L

Rp, Rq, Rs et Rt représentant la position respective de P, Q, S et T le long de la pale (1).

4. Pale selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la variation du déport Y'f du foyer aérodynamique est comprise entre : - une limite inférieure A'B'C'D', telle que les coordonnées des points A',

B', C' et D' sont les suivantes :

les lignes A'B', B'C' et C'D' joignant ces points pour former la limite A'B'C'D' étant telles que :

<tb>

<tb>

<tb>

<tb>

<tb>

<tb> r/R <SEP> Y'f/R

<tb>

<tb> C'D' <SEP> (r-Rc') <SEP> / <SEP> (Rd'-Rc') <SEP> - <SEP> 0,003 <SEP> - <SEP> 0,0014 <SEP> x <SEP> - <SEP> 0,0156 <SEP> x2

<tb>

<tb> B'C' <SEP> (r-Rb') <SEP> / <SEP> (Rc'-Rb')- <SEP> 0,002 <SEP> - <SEP> 0,001 <SEP> x

<tb>

<tb> A'B' <SEP> (r-Ra') <SEP> / <SEP> (Rb'-Ra') <SEP> - <SEP> 0,002 <SEP> x

<tb>

<tb> x <SEP> Y'f/R

F', G' et H' sont les suivantes :

D' le long de la pale (1) et x étant un paramètre ; et - une limite supérieure E'F'G'H', telle que les coordonnées des points E',

Ra', Rb', Rc' et Rd' représentant la position respective de A', B', C' et

les lignes E'F', F'G' et G'H' joignant ces points pour former la limite E'F'G'H' étant telles que :

<tb>

<tb>

<tb> G' <SEP> 0,97 <SEP> + <SEP> 0,002

<tb>

<tb>

<tb>

Re', Rf', Rg' et Rh' représentant la position respective de E', F', G' et H' le long de la pale (1).

<tb>

<tb> G'H' <SEP> (r-Rg') <SEP> / <SEP> (Rh'-Rg') <SEP> + <SEP> 0,002 <SEP> - <SEP> 0,014 <SEP> x2

<tb>

<tb> F'G' <SEP> (r-Rf') <SEP> / <SEP> (Rg'-Rf') <SEP> + <SEP> 0,002

<tb>

<tb> E'F' <SEP> (r-Re') <SEP> / <SEP> (Rf'-Re') <SEP> + <SEP> 0,002 <SEP> x

<tb>

<tb> x <SEP> Y'f/R

5. Pale selon la revendication 4, caractérisée en ce que, entre les limites inférieure A'B'C'D' et supérieure E'F'G'H', une courbe préférée P'Q'S'T' est formée par les points P', Q', S' et T', dont les coordonnées sont les suivantes :

les lignes P'Q', Q'S' et S'T' joignant ces points pour former la courbe P'Q'S'T' étant telles que :

<tb>

<tb>

<tb> S' <SEP> 0,95 <SEP> 0

<tb>

<tb>

<tb> P' <SEP> 0,2682 <SEP> O

<tb>

<tb> r/R <SEP> Y'f/R

<tb>

<tb> S'T' <SEP> (r-Rs') <SEP> / <SEP> (Rt'-Rs') <SEP> - <SEP> 0,0162619 <SEP> x2

<tb>

<tb> Q'S' <SEP> (r-Rq') <SEP> / <SEP> (Rs'-Rq') <SEP> 0

<tb>

<tb> P'Q' <SEP> (r-Rp') <SEP> / <SEP> (Rq'-Rp') <SEP> 0

<tb>

<tb> x <SEP> Y'f/R

T' le long de la pale (1).

Rp', Rq' Rs' et Rt' représentant la position respective de P', Q', S' et

6. Pale selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que, ladite pale (1) étant de plus subdivisée, le long de son étendue longitudinale, en trois zones supplémentaires (Z4, Z5, Z6), à savoir une première zone supplémentaire (Z4) s'étendant du bord interne RO de la pale à une section R3 située à sensiblement 50% de la longueur totale de la pale, une deuxième zone supplémentaire (Z5) s'étendant de la section R3 à une section R4 située à sensiblement 75% de la longueur totale de la pale, et une troisième zone supplémentaire (Z6) s'étendant de

7% au bord externe libre (R) de la pale.

la section R4 au bord externe libre R de la pale, l'épaisseur relative de la pale qui correspond au rapport entre l'épaisseur absolue e par rapport à la longueur de corde L : - décroît sensiblement linéairement de pente approximative de -0,12% d'épaisseur par % d'envergure dans ladite première zone supplémen- taire (Z4) de manière à aboutir à une épaisseur relative sensiblement égale à 12% à la section R3 ; - reste constante et sensiblement égale à 12% dans ladite deuxième zone supplémentaire (Z5) ; et - décroît sensiblement linéairement dans ladite troisième zone supplé- mentaire (Z6) de manière à atteindre une valeur sensiblement égale à

7. Pale selon la revendication 6, caractérisée en ce que la variation de l'épaisseur relative e/L des sections est comprise entre : - une limite inférieure IJKL, telle que les coordonnées des points I, J, K et L sont les suivantes :

<tb>

<tb>

<tb>

<tb> J <SEP> 0,5 <SEP> 0,11

<tb>

<tb> I <SEP> O <SEP> 0,17

<tb>

<tb> r/R <SEP> e/L

U et V sont les suivantes :

Ri, Rj, Rk et RI représentant la position respective de I, J, K et L le long de la pale (1 ) et x étant un paramètre ; et - une limite supérieure MNUV, telle que les coordonnées des points M, N

x e/L IJ (r-Ri) / (Rj-Ri) 0,17 - 0,06 x JK (r-Rj) / (Rk-Rj) 0,11 KL (r-Rk) / (RI-Rk) 0,1 1 - 0,05 x

les lignes MN, NU et UV joignant ces points pour former la limite MNUV étant telles que :

<tb>

<tb>

<tb>

<tb>

<tb> M <SEP> O <SEP> 0,19

<tb>

<tb> r/R <SEP> e/L

Rm, Rn, Ru et Rv représentant la position respective de M, N, U et V le long de la pale (1).

<tb>

<tb> UV <SEP> (r-Ru) <SEP> / <SEP> (Rv-Ru) <SEP> 0,13 <SEP> - <SEP> 0,05 <SEP> x

<tb>

<tb>

<tb> MN <SEP> (r-Rm)/ <SEP> (Rn-Rm) <SEP> 0,19 <SEP> - <SEP> 0,06 <SEP> x

<tb>

<tb> x <SEP> e/L

8. Pale selon la revendication 7, caractérisée en ce que, entre les limites inférieure IJKL et supérieure MNUV, une courbe préférée WXYZ est formée par les points W, X, Y et Z, dont les coordonnées sont les suivantes :

WXYZ étant telles que :

les lignes WX, XY et YZ joignant ces points pour former la limite

<tb>

<tb> Z <SEP> 1 <SEP> 0,07

<tb>

<tb> Y <SEP> 0,75 <SEP> 0,12

<tb>

<tb> X <SEP> 0,5 <SEP> 0,12

<tb>

<tb> W <SEP> 0, <SEP> 2682 <SEP> 0,15

<tb>

<tb> r/R <SEP> e/L

9. Pale selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le déplacement vertical Zv du centre de vrillage par rapport au plan de portance nulle de la pale est tel que le centre de vrillage reste sensiblement dans ledit plan dans lesdites première et deuxième zones (Z1, Z2), et dans la troisième zone (Z3) : Zv(r/R)/R = - 0,0905 x2 avec x = (r - R2) / (R - R2).

10. Pale selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle présente un vrillage aérodynamique linéaire d'une amplitude totale sensiblement égale à -10 entre le centre du rotor et le bord externe libre (R) de la pale (1).