FR2808256A1 - Rotor avec antivibreur de tete a pendules verticaux - Google Patents

Abstract

Le rotor comprend un antivibreur pendulaire à au moins deux pendules (5) ayant chacun au moins un corps pendulaire (6) relié par au moins un bras rigide (7) à un support (8) solidaire en rotation du moyeu (2) du rotor, et sur lequel le pendule (5) oscille par une liaison pivotante autour d'un axe (A-A) de mouvement pendulaire espacé du centre d'inertie du pendule (5) et de l'axe (Z-Z) du rotor, et sensiblement perpendiculaire à un plan radial (P) passant par l'axe du rotor et par le centre d'inertie du pendule (5), lequel oscille entre deux pales (1) voisines du rotor. Application en particulier aux rotors principaux d'hélicoptère.

Description

<B>ROTOR AVEC</B> ANTIVIBREUR <B>DE TETE A PENDULES VERTICAUX</B> L'invention concerne un rotor de giravion, notamment rotor principal d'hélicoptère, comprenant une tête de rotor au niveau de laquelle un moyeu, destiné à être entraîné en rotation autour d'un axe du rotor est relié à au moins deux pales du rotor, le rotor comprenant également un antivibreur de tête de rotor, également dénommé résonateur de tête de rotor, c'est-à-dire un dispositif d'atténuation des vibrations générées par les mouvements du rotor entraîné en rotation, l'antivibreur étant utilisé au niveau de la tête du rotor pour contrer efficacement les vibrations directement à leur source de production.

L'effet recherché est l'amélioration du confort vibratoire dans la cabine d'un hélicoptère, grâce à une réduction aussi importante que possible du niveau vibratoire en cabine, à l'aide d'un antivibreur de tête de rotor dont le poids et le coût sont aussi faibles que possible, la structure aussi simple que possible, et la maintenance économique, tout en étant d'une grande efficacité.

Le niveau vibratoire dans la cabine d'un hélicoptère dépend principalement de l'excitation dynamique du rotor principal et de la réponse dynamique de la structure de l'hélicoptère. L'excitation dynamique du rotor résulte des charges aérodynamiques sur les pales du rotor, et se décompose, d'une part, en un effort dans le plan du rotor, ou effort coplanaire, s'exerçant dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor, et, d'autre part, en un effort dit vertical , car s'exerçant selon l'axe du rotor, et un moment dit coplanaire , dans un plan perpendiculaire à l'axe du rotor.

Pour raisons, les antivibreurs de tête de rotor connus, conçus pour réduire l'excitation dynamique du rotor, sont essentiellement deux types, le premier concernant les antivibreurs coplanaires, pour contrer les forces dans un plan perpendiculaire à l'axe du rotor, et le second concernant les antivibreurs verticaux ou de battement , pour atténuer des forces et vibrations parallèles à l'axe du rotor, et générées par le battement des pales, et pour contrer les moments coplanaires.

Par A-2 733 483 ou US-5,639,214, on a récemment proposé de remplacer les antivibreurs coplanaires bien connus, à moins une masse sollicitée par au moins un ressort ou du type dit bifilaire , par antivibreurs coplanaires pendulaires comprenant au moins un corps pendulaire, monté oscillant sur un support coaxial au mât rotor et entraîné rotation autour de l'axe du rotor, directement par la tête de rotor, et de sorte que le corps pendulaire peut osciller autour d'un axe de mouvement pendulaire qui est espacé à la fois du centre d'inertie du corps pendulaire et l'axe du rotor auquel l'axe de mouvement pendulaire est sensiblement parallèle.

Les corps pendulaires de tels antivibreurs coplanaires pendulaires déplacent donc dans un plan parallèle au plan du rotor, voire confondu avec lui, et leurs mouvements génèrent des forces d'inertie coplanaires s'opposent forces s'exerçant dans le plan du rotor.

Les antivibreurs verticaux ou de battement les plus souvent utilisés sont également des antivibreurs pendulaires, comportant au moins pendule pour chaque pale du rotor, c'est-à-dire au moins deux pendules, dont chacun comprend au moins un corps pendulaire relié par au moins un bras rigide à un support, entraîné en rotation autour de l'axe du rotor, et sur lequel le pendule monté oscillant par une liaison pivotante autour d'un axe mouvement pendulaire espacé du centre d'inertie du pendule et de l'axe rotor. Mais ces antivibreurs verticaux pendulaires connus, le support est monté transversalement sur ou dans le pied de la pale correspondante l'organe de liaison, généralement appelé manchon, reliant cette pale moyeu, l'axe de mouvement pendulaire étant alors sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal ou de changement de pas de la pale correspondante, qui est un axe sensiblement radial par rapport à l'axe du rotor, auquel l'axe de mouvement pendulaire peut également être sensiblement perpendiculaire, lorsque le pas de la pale correspondante est neutre.

Les antivibreurs pendulaires, du type coplanaire ou vertical, l'avantage d'être plus légers que les antivibreurs des autres types connus, les antivibreurs pendulaires utilisent la force centrifuge comme force de rappel des corps pendulaires, ce qui leur permet de s'adapter aux variations du régime de rotation du rotor, et donc d'être auto-adaptables auto-réglables, si l'on fait abstraction de l'influence de la vitesse de déplacement de l'hélicoptère.

outre, les antivibreurs verticaux pendulaires, s'opposent aux forces verticales du rotor et aux moments coplanaires, ont pour avantage que les pendules montés sur les pales ou sur les masses battantes constituées par les pales avec leur manchon de liaison au moyeu, pivotent autour d'axes de mouvement pendulaire relativement éloignés du centre moyeu, ce qui permet d'augmenter la fréquence d'accord maximum ainsi que l'efficacité des pendules.

réalisations, connues notamment par US-4,239,456 et GB-2 123 371, présentent cependant deux inconvénients majeurs. Tout d'abord, les pendules de pales sont difficiles à régler car ils sont soumis à la mise en pas des pales. Ensuite, la présence des pendules sur les pales augmente les contraintes le long des pales, aussi bien en traînée qu'en battement, et pour différentes harmoniques du rotor.

Donc, les pendules de pales affectent la réponse dynamique des pales et, plus précisément, les contraintes des pales augmentent à la fréquence d'accord de l'antivibreur, en particulier, et aux harmoniques de la vitesse du rotor, en général.

Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients des antivibreurs pendulaires de pales, ou, plus généralement de masses battantes connus, et de proposer un antivibreur vertical et pendulaire de tête de rotor dont le fonctionnement et le réglage ne sont pas gênés par le pas des pales, qui n'affecte pas la réponse dynamique des pales, n'introduit de contrainte supplémentaire le long des pales, et reste d'une structure simple et économique, d'une maintenance aisée, d'une masse limitée tout en étant d'une grande efficacité, et qui s'intègre de manière compacte la tête de rotor.

A cet effet, l'antivibreur vertical pendulaire équipant le rotor de giravion et du type décrit ci-dessus se caractérise en ce que le support est solidaire en rotation du moyeu du rotor, et chaque pendule est monté oscillant sensiblement entre deux pales voisines respectives du rotor, autour de l'axe de mouvement pendulaire correspondant qui est sensiblement perpendiculaire à un plan radial passant par l'axe du rotor et par le centre d'inertie du pendule correspondant.

Par l'utilisation de simples pendules verticaux , oscillant dans des plans radiaux (passant par l'axe du rotor) et fixés sur le moyeu rotor par l'intermédiaire des supports correspondants, les pales du rotor sont pas chargées par ces pendules, non soumis aux variations de pas des pales, et dont les mouvements pendulaires dans les espaces libres entre les pales voisines, et sans interférence avec ces pales, leurs organes de liaison au moyeu, les moyens de retenue et d'articulation de ces organes liaison sur le moyeu, ' les leviers de pas et amortisseurs de traînée généralement disposés latéralement de part et d'autre des organes de liaison, génèrent des forces d'inertie verticales , dans les plans radiaux de débattement des pendules, contrent les forces verticales selon l'axe rotor et les moments coplanaires, selon l'accord en fréquence réalisé.

On sait que les fréquences des forces verticales selon l'axe du rotor, en repère tournant, sont des multiples de bS2, où b est le nombre des pales du rotor et S2 vitesse angulaire de rotation du rotor, et que les fréquences des moments coplanaires sollicitant le rotor sont en (nb-1)SZ ou (nb+1 où n est un nombre entier au moins égal à 1.

Pour ces raisons, sur l'antivibreur pendulaire de tête rotor conforme à l'invention, pendules verticaux oscillant sur des supports solidaires en rotation du moyeu, et s'intégrant favorablement à la tête de rotor oscillant entre des pales voisines, il est avantageux que la masse et l'inertie de chaque pendule, ainsi que son bras de levier entre son centre d'inertie et l'axe de mouvement pendulaire, et le rayon d'attache, entre l'axe mouvement pendulaire et l'axe du rotor, sont choisis de sorte que la fréquence propre du pendule est accordée en nbn ou en (nb 1)S2.

En particulier, l'antivibreur de tête de rotor à pendules verticaux oscillants sur le moyeu et tournants avec lui comporte de préférence des pendules dont la fréquence propre est ajustée sur l'harmonique bn du régime vibratoire du rotor, car cette harmonique correspond à l'excitation la plus importante. Cette caractéristique permet la diminution de l'accélération verticale (selon l'axe du rotor) sur la tête du rotor en bSZ. Avantageusement, l'antivibreur de tête selon l'invention comporte également des pendules verticaux de moyeu dont la fréquence propre est ajustée sur (b-1)O, qui correspond à l'excitation la plus importante concernant les moments coplanaires. Cette caractéristique permet de diminuer l'accélération angulaire de tête de rotor en (b-1)SZ.

Si l'harmonique (b+1)o des moments coplanaires doit également être réduite, d'autres pendules verticaux de l'antivibreur peuvent avoir leur fréquence propre ajustée sur cette harmonique.

A cette fin, il peut être avantageux que l'antivibreur pendulaire comprenne moins un double pendule, comportant deux corps pendulaires oscillant autour d'un même axe de mouvement pendulaire et chacun relié au support correspondant par au moins un bras respectif, les deux corps pendulaires leurs bras respectifs ayant deux fréquences propres différentes.

Ces deux fréquences propres différentes peuvent être suffisamment différentes pour permettre de contrer des harmoniques distinctes l'état vibratoire du rotor, mais peuvent également être peu différentes l'une de l'autre pour permettre l'atténuation d'un seul harmonique, mais à des vitesses différentes déplacement de l'hélicoptère.

Pour bonne compacité d'un tel double pendule, et son integration favorable à la tête de rotor, un premier corps pendulaire du double pendule peut être relié au support correspondant par un premier bras monté oscillant entre deux second bras qui peuvent, de manière analogue, relier un second corps pendulaire du double pendule au support, de sorte que le premier corps pendulaire et le premier bras sont imbriqués entre les deux second bras, le second corps pendulaire et le support.

De manière pratique, l'antivibreur pendulaire peut comprendre un unique support, sensiblement en forme d'étoile, comportant de préférence autant de branches que le rotor comporte de pales, et fixé coaxialement sur le moyeu, de sorte que chaque branche du support en étoile s'étend sensiblement radialement vers l'extérieur, par rapport à l'axe du rotor, entre deux pales voisines et des organes de liaison respectifs desdites pales au moyeu, et supporte un pendule oscillant à son extrémité radiale externe.

Mais il est également possible que l'antivibreur pendulaire comprenne autant de supports que de pendules, de préférence en nombre égal au nombre de pales du rotor, chaque support étant sensiblement allongé et orienté sensiblement radialement par rapport à l'axe du rotor, chaque support supportant un pendule oscillant à son extrémité radiale externe et étant fixé par son extrémité radiale interne directement sur le moyeu, entre deux pales voisines et organes de liaison respectifs desdites pales au moyeu.

Dans dernier cas, et lorsque le moyeu du rotor est agencé en plateau sensiblement radial, selon une structure avantageusement simple, chaque support a son extrémité radiale interne conformée en chape qui chevauche bord radial externe du moyeu en plateau sensiblement radial entre les organes de liaison de deux pales voisines au moyeu, et qui est fixée au moyeu par des liaisons boulonnées, d'axe sensiblement parallèle à l'axe du rotor, et l'extrémité radiale externe de chaque support est également conformée en chape, dans laquelle est fixé un bloc palier la liaison pivotante pendule correspondant autour de l'axe de mouvement pendulaire correspondant.

Selon un mode de réalisation efficace et économique, d'une maintenance simplifiée et permettant une excellente intégration la tête de rotor, au moins un support, mais de préférence chacun d'eux, est avantageusement une ferrure à deux plaques sensiblement planes et allongées, maintenues entretoisées sensiblement l'une au-dessus de l'autre par le bord du moyeu, le bloc palier et un embout à rotule articulant sur le support extrémité d'un amortisseur de traînée, dont l'autre extrémité est articulée l'un des deux organes de liaison entre lesquels ledit support est fixé au moyeu.

Mais que le support soit commun à tous les pendules de l'antivibreur, ou spécifique à chacun des pendules, la liaison pivotante moins un pendule le support correspondant peut avantageusement être liaison à au moins un roulement logé dans un bloc palier fixé au support et traversé par un axe de pivot solidaire en rotation de chaque bras dudit pendule autour dudit axe de mouvement pendulaire.

Afin de permettre un réglage en fréquence de l'antivibreur pendulaire, il est en outre avantageux que, pour au moins un pendule et de préférence chacun d'eux, au moins un corps pendulaire correspondant comprenne au moins une partie munie de moyens de fixation et de positionnement coopérant avec moyens complémentaires de chaque bras de pendule correspondant, pour permettre la fixation de ladite partie du corps pendulaire dans une position réglable sur ledit bras, afin d'ajuster la fréquence propre dudit pendule.

A cet effet, dans un mode réalisation simple et pratique, le corps pendulaire réglable peut avantageusement comprendre deux parties latérales fixées de manière amovible par vis sur une partie centrale rigidement prolongée d'un bras de liaison à ladite liaison pivotante sur le support, chaque partie latérale ayant un profil extérieur excentré par rapport à la vis de fixation et présentant un pion en saillie vers partie centrale et venant se loger dans l'un sélectivement d'une pluralité trous ménagés dans la partie centrale en regard de ladite partie latérale afin d'ajuster le bras de levier et ainsi la fréquence propre du pendule.

D'autres avantages et caracteristiques de l'invention ressortiront de la description donnée ci-dessous, titre non limitatif, d'exemples de réalisation décrits en référence aux dessins annexés sur lesquels - les figures 1 et 2 sont vues en plan schématiques d'une tête de rotor équipée respectivement premier et d'un second exemples d'antivibreur de tête à pendules verticaux , - la figure 3 est une vue schématique en élévation latérale d'un pendule vertical oscillant sur son support, - les figures 4a et 4b sont vues schématiques respectivement en élévation latérale et en perspective d'un antivibreur selon l'invention s'opposant à des forces verticales , - les figures 5a et 5b sont des vues analogues aux figures 4a et 4b d'un antivibreur selon l'invention s'opposant à un moment coplanaire, - la figure 6 est une vue schématique en élévation latérale d'un antivibreur à double pendules verticaux , dans un mode de comportement, - les figures 7 et 8 sont des vues schématiques en bout d'un premier et d'un second exemples respectivement de double pendules, - la figure 9 est une vue partielle et schématique en plan et en partie coupe transversale, d'une tête de rotor tripale et de son antivibreur à pendules verticaux , et la figure 10 est une vue schématique en coupe axiale brisée de la tete de rotor et de l'antivibreur de la figure 9.

la tête du rotor quadripale des figures 1 et 2, qui est un rotor principal d'hélicoptère, chacune des quatre pales 1 est reliée au moyeu 2 du rotor, destiné à être entraîné en rotation autour de son axe qui est l'axe Z-Z de rotation du rotor, par un organe de liaison 3 respectif, appelé manchon dans la suite de la description car sa partie centrale est généralement tubulaire. Chaque manchon 3 est sensiblement radial par rapport à l'axe du rotor Z-Z, et chaque pale 1 est fixée par son pied 4 à l'extrémité radiale externe du manchon 3 correspondant, dont l'extrémité radiale interne est reliée au moyeu 2 par des moyens de retenue et d'articulation (non représentés) retenant le manchon 3 et la pale 1 contre les effets de la force centrifuge et permettant débattements en pas, traînée et battement de la masse battante constituée par le manchon 3 et la pale 1 correspondante.

La tête de rotor de la figure 1 est équipée d'un antivibreur comprenant autant de pendules verticaux 5 que le rotor comporte de pales 1, c'est dire quatre pendules 5 dans cet exemple. Chaque pendule 5 comprend un corps pendulaire 6 solidaire d'un bras rigide 7 et relié par ce bras 7 à l'extrémité radiale externe d'un support 8 allongé, de forme en plan sensiblement triangulaire sur la figure 1, orienté radialement par rapport à l'axe du rotor Z-Z, et fixé rigidement au moyeu 2 par son extrémité radiale interne, entre les manchons 3 de deux pales 1 voisines du rotor.

Les supports 8 sont ainsi entraînés en rotation autour de l'axe du rotor Z-Z par le moyeu 2 sur lequel ils sont fixés. Chaque pendule 5 est monté oscillant sur l'extrémité radiale externe du support 8 correspondant par une liaison pivotante autour d'un axe de mouvement pendulaire A-A respectif, qui est espacé du centre d'inertie du pendule 5 et de l'axe Z-Z du rotor, et sensiblement perpendiculaire à un plan radial respectif P passant par l'axe Z-Z du rotor et par le centre d'inertie du pendule 5.

plans radiaux P sont les plans bisecteurs des dièdres formés par les plans radiaux passant par les axes longitudinaux des pales 1 et manchons 3, de sorte que chaque pendule 5 oscille autour de son axe de mouvement pendulaire A-A entre deux pales voisines 1 du rotor, et en étant suffisamment éloigné chacune de ces deux pales 1 pour ne pas interférer avec elles dans leurs débattements angulaires en pas, battement et traînée.

L'exemple d'antivibreur équipant la tête de rotor de la figure 2 ne se distingue essentiellement de celui décrit ci-dessus en référence à la figure 1 que par structure du support sur lequel sont montés oscillant quatre pendules 5 identiques à ceux de la figure 1.

Sur la figure 2, le support 9 est un support commun à tous les pendules 5, et présente la forme d'un plateau en étoile comportant autant de branches 8' que le rotor comporte de pales 1 et que l'antivibreur comporte de pendules 5. Ce plateau en étoile 9 est fixé coaxialement sur le moyeu 2 et tourne avec le moyeu 2 autour de l'axe Z-Z du rotor. La position relative du plateau en étoile et du moyeu 2 est telle que chaque branche 8' plateau en étoile 9 s'étend radialement vers l'extérieur du moyeu 2, par rapport à l'axe Z-Z du rotor, entre deux manchons 3 voisins et les deux pales 1 correspondantes. Chaque pendule 5 est monté oscillant sur l'extrémité radiale externe de l'une respectivement des branches 8' du support en étoile 9, la même manière que chacun des pendules 5 sur l'extrémité radiale externe d'un support 8 de l'exemple de la figure 1.

noter que les réalisations des figures permettent bien d'obtenir un accord fréquence même si le nombre de pendules éventuellement inférieur au nombre des pales, tout en restant au moins égal à 2 (pour produire deux efforts pouvant conduire à l'annulation des moments). Un rotor quadripale peut n'être muni que de 3 pendules, voir 2 pendules. Mais il convient alors de compenser le balourd en résultant par un système annexe, par exemple décalé à 90 de deux pendules opposés par rapport à l'axe du rotor.

Dans deux exemples des figures 1 et 2, les axes A de mouvement pendulaire sont coplanaires, dans un même plan perpendiculaire à l'axe Z-Z, mais ces axes de mouvement pendulaire A-A peuvent être coplanaires dans plusieurs plans perpendiculaires à l'axe Z-Z, chacun de plans contenant deux axes mouvement pendulaire A-A pour deux pendules 5 diamétralement opposés par rapport à l'axe Z-Z.

La figure 3 illustre la liaison d'un pendule 5 à son support, qui peut être celui de la figure 1 ou de la figure 2. Le pendule 5, de masse m, a son corps pendulaire 6 solidaire de son bras 7 et oscillant autour de l'axe de mouvement pendulaire A sur l'extrémité radiale externe du support ou 8' fixé sur le moyeu 2 du rotor, et tournant avec ce dernier autour de l'axe de rotation Z-Z avec une vitesse angulaire S2. Si L désigne le rayon d'accrochage ou d'attache, c' dire la distance entre les axes Z-Z et A-A et si d désigne le bras de levier l'excentricité du pendule 5, c'est-à-dire la distance entre l'axe A-A et le centre d'inertie CI du pendule 5, et si 1o désigne l'inertie du pendule 5 autour d'un parallèle à l'axe de mouvement pendulaire A-A et passant par son centre d'inertie Ci, la force centrifuge confère au pendule 5 une pulsation propre w donnée par la formule (1) ci-dessous

Cette formule (1) exprime la fréquence propre d'un pendule vertical d'antivibreur selon l'invention, sous l'hypothèse des petits débattements angulaires.

Les caractéristiques de masse, d'inertie et de géométrie des pendules 5 et de leur montage pivotant sur le support 8 ou 8' déterminent leur fréquence propre, qui est proportionnelle à la vitesse de rotation du rotor, de sorte que le choix de ces caractéristiques de masse m, d'inertie 1o, de bras de levier d et de rayon d'attache L permet d'accorder leur fréquence propre à une ou plusieurs harmoniques de l'état vibratoire du rotor, afin d'atténuer l'excitation vibratoire selon cette ou ces harmoniques. En particulier, fréquence propre des pendules 5 peut être accordée en nbQ ou en (nb 1)S2, où n est un nombre entier au moins égal à 1, et b est le nombre des pales du rotor.

Lorsque les pendules 5 ont leur fréquence propre accordée en nbÇ2, et en particulier en bSZ et 2bQ, l'antivibreur a pour fonction de s'opposer aux forces sollicitant le rotor selon son axe Z-Z (force verticale) et l'antivibreur diminue l'accélération verticale de la tête de rotor respectivement en bS2 ou en 2M2, sorte que le confort vibratoire en cabine est amélioré à la fréquence bQ 2bS2, dans des proportions qui dépendent des caractéristiques dynamiques du fuselage de l'hélicoptère. A noter que l'excitation la plus importante correspond à la fréquence bn, de sorte qu'il est avantageux d'accorder la fréquence propre de certains pendules 5 de l'antivibreur au moins cette fréquence bo. Lorsque la fréquence propre des pendules 5 l'antivibreur est accordée en (nb 1)Ç2, l'antivibreur a pour fonction de contrer les moments coplanaires sollicitant le rotor, ce qui a pour effet de diminuer l'accélération angulaire de la tête de rotor selon la fréquence d'accord choisie. Par ordre d'importance décroissante, les fréquences des excitations atténuer sont en (b-1)Q, (b+1)n, (2b-1)n et (2b+1)Ç2. Ainsi, pour une fréquence d'accord en (b ou (b+1)Q, l'antivibreur assure une diminution de l'accélération angulaire de la tête de rotor en (b-1)n ou (b+1)Q, avec une amélioration du confort vibratoire en cabine en bÇ2, tandis que pour une fréquence d'accord en (2b ou (2b+1)s2, l'antivibreur assure une réduction de l'accélération angulaire de la tête de rotor en (2b-1)S2 ou (2b+1)Q, avec une action sur l'amélioration du confort vibratoire en cabine en 2bS2.

figures 4a à 5b illustrent le principe de fonctionnement de l'antivibreur à pendules verticaux dans le cas d'un antivibreur à quatre pendules 5.

Les figures 4a et 4b représentent une configuration de diminution de l'accélération verticale, configuration dans laquelle les pendules 5 oscillent simultanément d'un côté ou de l'autre du plan perpendiculaire à l'axe Z-Z du rotor et dans lequel s'étendent les axes de mouvement pendulaire A-A. Sur ces figures 4a et 4b, l'effort vertical dynamique sollicitant le rotor est indiqué par la flèche Fv, tandis que les forces d'inertie pendulaires introduites par les pendules 5 sont indiquées par les flèches Fi.

Les figures 5a et 5b représentent la configuration dans laquelle l'antivibreur de tête à pendules verticaux contre le moment coplanaire, deux pendules 5 oscillant en opposition l'un au-dessus et l'autre dessous du plan perpendiculaire à l'axe rotor Z-Z contenant les axes de mouvement pendulaire A-A. Les forces pendulaires d'inertie sont indiquées par flèches Fi et le moment dynamique coplanaire est indiqué en M sur la figure 5b. II en résulte une diminution de l'accélération angulaire indiquée par la flèche a sur la figure 5a.

L'antivibreur de l'invention peut permettre d'atténuer deux harmoniques du rotor, en repère tournant, qui peuvent apparaître pénalisants pour le niveau vibratoire en cabine, en particulier les harmoniques bQ et (b-1)O, qui correspondent aux excitations les plus importantes respectivement des forces selon l'axe du rotor et du moment coplanaire. A cet effet, un certain nombre des pendules régulièrement répartis autour de l'axe Z-Z du rotor, ont leur fréquence propre accordée en bSZ, tandis que les autres pendules 5, également régulièrement répartis autour de l'axe Z-Z, ont leur fréquence propre accordée en (b-1)Q pour assurer le filtrage à deux harmoniques distinctes du rotor. Dans ce cas, les pendules 5 des deux groupes peuvent être fixés, comme décrit en référence aux figures 1 et 2, dans un même plan perpendiculaire à l'axe Z-Z, ou dans des plans parallèles entre eux et perpendiculaires à l'axe Z-Z, selon que l'on utilise un ou deux supports en étoile tels que sur la figure 2, superposés l'un à I 'autre et tous deux fixés au moyeu 2.

En variante, et dans le même but, chacun des pendules simples 5 des exemples précédents peut être remplacé par un double pendule 10, tel que schématisé la figure 6. Chaque double pendule 10 comporte alors un premier corps pendulaire 11 solidaire d'un premier bras 12 par lequel le corps pendulaire 11 est monté oscillant autour d'un axe de mouvement pendulaire A- A l'extrémité radiale externe d'un support tel que 8 ou 8' figures 1 et 2, le double pendule 10 comportant également un second corps pendulaire 13 solidaire d'un second bras 14 par lequel il est monté pivotant autour du même mouvement pendulaire A-A sur la même extrémité radiale externe du même support 8 ou 8', les masses des corps pendulaires 1 et 13 etlou les longueurs des bras 12 et 14 étant différentes les unes des autres de sorte que bras de levier sont différents bien que le rayon d'attache soit commun, et les fréquences propres des deux pendules de chaque pendule double 10 étant ainsi accordées pour que l'un des pendules 11-12 filtre l'accélération verticale tandis que l'autre pendule 13-14 filtre l'accélération angulaire sollicitant le moyeu dont est ou sont solidaires le ou les supports 8 ou, 8'.

Les figures 7 et 8 représentent schématiquement deux exemples de réalisation de tels double pendules.

Celui de la figure 7 peut être appliqué au filtrage de deux harmoniques distinctes du rotor. Ce double pendule 10' comprend un premier corps pendulaire 11' de forme ovoïde solidaire d'une extrémité d'un premier bras 12' relié au support commun 8 ou 8' par une liaison articulée autour de l'axe A-A de mouvement pendulaire, et le double pendule 10' comprend également un second corps pendulaire 13', à l'extérieur du premier 11' rapport à l'axe A- A, et relié par une liaison pivotante autour du même de mouvement pendulaire A-A, au support 8 ou 8' par deux second bras 14' latéralement de et d'autre du premier bras 12' et du premier corps pendulaire 11'. Ainsi, le premier pendule 11'-12' est imbriqué à l'intérieur du second pendule 13'-14', le même support d'attache 8 ou 8' étant utilisé pour ces deux pendules.

Le double pendule 10" de la figure 8 peut être appliqué à l'optimisation filtrage, en fonction de la vitesse de déplacement de l'hélicoptère, d'un seul harmonique de l'état vibratoire du rotor. En effet, pour filtrage d'un harmonique donné du rotor, l'expérience montre que le réglage optimal d'un pendule varie avec la vitesse de déplacement de l'hélicoptère, ou plus généralement du giravion. Ce phénomène, d0 à des relations non linéaires entre par exemple la dynamique de la structure du giravion l'intensité de l'excitation du rotor, conduit en général à faire un compromis entre l'efficacité d'un pendule simple aux faibles et aux fortes vitesses de déplacement du giravion. Un double pendule, tel celui 10" de la figure 8, composé de deux pendules accordés à des fréquences propres légèrement distinctes, permet de faire fonctionner un premier pendule simple du double pendule aux faibles vitesses et le second pendule simple aux vitesses plus élevées de déplacement du giravion. Dans exemple également les deux pendules simples du double pendule 10" sont imbriqués l'un dans l'autre, et oscillent autour d'un même axe de mouvement pendulaire A-A, sur un même support 8 ou 8'. Le premier pendule simple ou pendule interne, constitué du corps pendulaire 11" et du bras central est d'une structure tout à fait analogue à celle du pendule 11'-12' du double pendule 10' de la figure 7, et le second pendule simple est constitué d'un second corps pendulaire 13" à masse essentiellement répartie latéralement sur les côtés du premier corps pendulaire 11 ", et relié au support 8 ou 8' par deux bras latéraux 14", de sorte à donner au second pendule 13" un bras de levier peu différent de celui du premier pendule 11"-12". Ce dernier, qui est le pendule le plus léger, est accordé aux basses vitesses pour l'harmonique choisi, puisque l'excitation à filtrer est alors plus faible. Le second pendule 13"-14", le plus lourd, est accordé aux hautes vitesses pour même harmonique. Eventuellement, on peut accorder le pendule le plus léger au domaine des grandes vitesses.

Les figures 9 et 10 représentent schématiquement une tête de rotor tripale équipée d'un antivibreur à trois pendules verticaux , dont un seul est représenté sur les figures 9 et 10, et qui a été testé en vol avec un accord en bQ, d'une part, et (b-1)Q, d'autre part. Concernant l'accord en bQ, les tests en vol ont été effectués avec des fixations au moyeu telles que celles représentées sur les figures 9 et 10, et correspondant à l'architecture de la figure 1, c'est-à-dire avec un support propre à chaque pendule et fixé sur le bord du moyeu, ainsi qu'avec fixation assurée à l'aide d'un support unique en forme d'étoile et fixé au moyeu, comme schématiquement représenté sur la figure 2.

Dans tous les cas, il a possible de constater un bon fonctionnement de l'antivibreur, sous réserve d'un ajustement fin de la fréquence d'accord, ajustement obtenu par action sur la longueur du bras de levier des pendules. Une réduction substantielle de l'accélération verticale en b0 de la tête du rotor a été obtenue avec un antivibreur accordé en b0. De même, des réductions substantielles de l'accélération tangentielle en (b-1)S2 et du moment coplanaire de la tête rotor en (b-1)0 ont été obtenues avec l'antivibreur accordés en (b-1)0, réductions étant liées à la réduction de l'accélération angulaire de la tête du rotor à cet harmonique.

Simultanément, aucune augmentation significative contraintes sur les pales n'a été constatée, aussi bien en traînée qu'en battement, et quelle que soit la fréquence considérée.

On décrit ci-dessous plus précisément le rotor tripale avec un antivibreur à trois pendules verticaux avec lequel de tels résultats ont été obtenus en vol.

Les figures 9 et 10 représentent un rotor tripale, dont la structure générale est bien connue, et qui comporte un moyeu entraîné par son embase tubulaire 22a en rotation autour de son axe, est l'axe Z-Z de rotation du rotor, le moyeu 22 étant relié à chacune des trois pales du rotor par un manchon de liaison 23 respectif, sensiblement radial dont un seul est partiellement représenté par simplicité.

Dans cet exemple, le moyeu 22 est du type à plateau radial présentant, pour chacune des trois pales, un alvéole axial 22b limité par un bord radial externe 22c du moyeu 22. Chaque manchon 23 de liaison d'une pale au moyeu 22 est lui-même relié au moyeu 22 par des moyens de retenue et d'articulation 24. Chaque manchon 23 est agencé, à son extrémité radiale externe (non représentée sur les figures 9 et 10) en chape radiale externe entre les deux branches de laquelle le pied de la pale correspondante est retenu par deux broches parallèles entre elles et sensiblement à l'axe du rotor, d'une manière bien connue. L'extrémité radiale interne de chaque manchon 23 est également agencée en chape radiale interne 23a, entre les deux branches de laquelle est fixée en entretoise, par deux goujons filetés 25, une armature radiale interne 24b des moyens de retenue et d'articulation 24. Dans cet exemple, ces moyens 24 sont réalisés sous la forme connue d'une butée lamifiée sphérique, dont la partie centrale 24a est un empilement alterné de coupelles rigides et de couches d'élastomère en forme de calottes sphériques à concavite tournée vers le bord externe 22c du moyeu 22, cette partie centrale lamifiée 24a étant adhérisée entre l'armature radiale interne 24b et une armature radiale externe 24c fixée au bord externe 22c de l'alvéole 22b correspondant du moyeu 22 par un ensemble vis-écrou schématiquement représenté 26. Ainsi, la butée lamifiée sphérique 24, reliant un manchon 23 solidaire d'une pale au moyeu 22, est essentiellement logée dans l'alvéole 22b correspondant du moyeu 22.

Latéralement d'un côté de son axe longitudinal X-X, chaque manchon 23 supporte levier de pas 27, partiellement représenté sur figure 9, tandis que latéralement de l'autre côté de son axe longitudinal X-X, manchon 23 présente une chape 28 en saillie latérale, dans laquelle est retenue, par un boulon 29, la rotule d'un embout à rotule 30 à une extrémité axiale d'un amortisseur de traînée 31, dont l'autre extrémité axiale également un embout à rotule 32, dont la rotule est retenue par un ensemble vis-écrou 33, entre les parties centrales des deux plaques 18a et 18b d'une ferrure 18 de support de l'un des trois pendules verticaux 15 de l'antivibreur pendulaire dont la tête de rotor venant d'être décrite est équipée.

Les plaques 18a et 18b de la ferrure de support 18 sont rigides, allongées, sensiblement planes, et présentent la même forme en plan, avec une partie d'extrémité sensiblement trapézoïdale 34, par laquelle la plaque supérieure 18a et la plaque inférieure 18b sont fixées, par deux boulons 35 d'axes parallèles à l'axe Z-Z, contre les faces respectivement supérieure et inférieure du bord radial externe du plateau de moyeu 22, dans une partie concave radialement vers l'extérieur que le plateau de moyeu 22 présente sensiblement entre deux alvéoles 22b voisins. La ferrure 18 est ainsi agencée, à son extrémité radiale interne, en chape constituée par les parties trapézoïdales 34 des plaques 18a et 18b, et chevauchant le bord radial externe du plateau de moyeu 22 entre deux manchons 23 voisins et les deux pales correspondantes. La ferrure 18 s'étend ainsi latéralement vers l'extérieur du moyeu 22, perpendiculairement à l'axe Z-Z, en étant faiblement inclinée sur la direction radiale pour dégager suffisamment d'espace pour le montage de l'amortisseur de traînée 31 entre la ferrure 18 et le manchon 23, et la ferrure 18 est solidaire du moyeu 22 en rotation coaxiale autour de l'axe du rotor Z L'extrémité des plaques 18a et 18b qui est opposée à leur extrémité trapézoïdale 34 est une partie sensiblement rectangulaire 36 légèrement coudée pour se rapprocher de la direction radiale, et de sorte que l'extrémité radiale externe de la ferrure 18 est également agencée en chape constituée par ces parties 36, entre lesquelles un bloc palier 19 est fixé par trois ensembles vis-écrou 37 d'axes parallèles à ceux de l'ensemble vis-écrou et des boulons 35. Les plaques 18a et 18b sont ainsi maintenues entretoisées l'une dessus de l'autre par le bord du plateau de moyeu 22, le bloc palier 19 et l'embout à rotule 32.

bloc palier 19 présente, en saillie radiale vers l'extérieur de la ferrure 18, embout hémicylindrique 19a percé transversalement d'un alésage logeant côte-à-côte deux roulements à billes 38 de la liaison pivotante du pendule 15 correspondant sur le bloc palier 19 et sur la ferrure 18. Les deux roulements 38 sont coaxiaux autour de l'axe de mouvement pendulaire A-A du pendule 15, et peuvent être graissés par un graisseur 39 implanté latéralement sur le bloc palier 19 dans un canal débouchant dans l'alésage des roulements 38.

Le pendule 15 comprend un corps pendulaire 16 solidaire d'une extrémité d'un bras rigide 17, dont l'autre extrémité est agencée en chape chevauchant les deux faces latérales de l'embout hémicylindrique 19a du bloc palier 19, et montée pivotante autour de l'axe géométrique de mouvement pendulaire A-A, défini par les deux roulements 38, par un axe constitué par vis d'un ensemble vis-écrou 40, cette vis traversant les roulements 38 les deux branches de la chape 17a avec laquelle la vis est liée en rotation.

Le corps pendulaire 16, de forme profilée sensiblement ovoïde est constitué d'une partie centrale massive 20, d'une seule pièce avec le bras 17, et de deux parties ou masses latérales 21, qui se fixent de manière amovible sur la partie centrale 20 à l'aide d'une vis 41, traversant des alésages centraux alignés trois parties 20 et 21, et sur l'extrémité filetée de laquelle est serré et retenu écrou 42.

La surface latérale externe ou profil extérieur des parties latérales 21 n'est pas révolution autour de l'axe longitudinal de la vis 41, mais au contraire légèrement excentré(e) par rapport à l'axe de cette vis 41. En outre, chaque partie latérale 21 présente un pion 43 (dont un seul est représenté sur la figure en saillie, parallèlement à la vis 41, sur sa face plane contact avec la face latérale plane en regard de la partie centrale 20, et pion 43 peut être introduit, au montage des parties latérales 21 sur la partie centrale 20, sélectivement dans n'importe lequel des trous 44 (voir figure 1 percés en couronne, autour de l'alésage de passage de la vis 41 et parallèlement à son axe, dans cette face latérale plane de la partie centrale 20.

On peut ainsi modifier la position du centre d'inertie du corps pendulaire 16, et donc du pendule 15, et ainsi régler le bras de levier du pendule 15, et donc sa fréquence propre.

Si chaque trou 44 correspond à une fréquence d'accord donnée, on peut ainsi par le choix du trou 44 recevant le pion 43 de chacune des parties latérales , caler l'antivibreur en fréquence.

Bien entendu, à la place du système de calage avec pion se logeant dans l'un d'une pluralité de trous, on peut utiliser d'autres mécanismes connus permettant la fixation plus ou moins excentrée d'une partie latérale 21 sur la partie centrale 20 par rapport à la vis 41.

D'une manière générale, le corps pendulaire 16 d'un pendule 15 comprend au moins une partie qui est munie de moyens de fixation amovible et de positionnement, coopérant avec des moyens complémentaires sur le bras 17 de ce pendule 15, pour permettre la fixation de cette partie du corps pendulaire 16 dans une position réglable sur le bras 17 afin de modifier la position du centre d'inertie du pendule 15 et ainsi d'ajuster la fréquence propre de ce pendule.

On comprend que l'on obtient ainsi un antivibreur pendulaire compact, entièrement mécanique, donc passif, autoréglable car lié aux variations de régime du rotor, et particulièrement bien adapté aux rotors principaux d'hélicoptères comprenant un nombre de trois à cinq pales. En effet, l'antivibreur est installé sur le moyeu, et non sur les pales, et les volumes balayés par les corps pendulaires en oscillation n'interfèrent pas avec les volumes balayés par les pales et manchons de liaison au moyeu, ainsi par les organes associés à ces derniers, tels que les leviers de commande pas, butées hautes de battement et butées de traînée, et amortisseurs de tramée, pendant mouvements des pales en pas, battement et traînée, en particulier parce que pendules sont supportés, par leur support respectif, radialement à l'extérieur ces organes. Comme les pendules ne sont pas supportés par les pales, la réponse dynamique des pales et les contraintes dans les pales ne sont pas affectées. En outre, les pendules verticaux de l'antivibreur sont d'une structure simple et facilement accessible sur la tête de rotor, donc d'une maintenance simplifiée.

Claims (1)

<U>REVENDICATIONS</U> Rotor de giravion, notamment rotor principal d'hélicoptère, comprenant tête de rotor au niveau de laquelle un moyeu (2, , destiné à être entraîné en rotation autour d'un axe (Z-Z) du rotor, est relié au moins deux pales (1) du rotor, le rotor comprenant également un antivibreur pendulaire comportant au moins deux pendules (5, 15), dont chacun comprend au moins corps pendulaire (6, 16) relié par au moins un bras rigide (7, 17) à un support (8, 9, 18), entraîné en rotation autour de l'axe (Z du rotor, et sur lequel ledit pendule (5, 15) est monté oscillant par une liaison pivotante (38 48) autour d'un axe (A-A) de mouvement pendulaire espacé centre d'inertie (CI) du pendule (5, 15) et de l'axe (Z-Z) du rotor, pour l'atténuation de vibrations générées par le mouvement du rotor, caractérisé en ce que le support (8, 9, 18) est solidaire en rotation du moyeu (2, 22) du rotor, et chaque pendule (5, 15) est monté oscillant sensiblement entre deux pales (1) voisines respectives du rotor, autour de l'axe (A-A) de mouvement pendulaire correspondant qui est sensiblement perpendiculaire à un plan radial (P) passant par l'axe (Z-Z) du rotor et par le centre d'inertie (CI) du pendule (5, 15) correspondant. 2. Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que la masse et l'inertie de chaque pendule (5), ainsi que son bras de levier (d) entre son centre d'inertie (CI) et l'axe (A-A) de mouvement pendulaire, et le rayon d'attache (L), entre l'axe (A-A) du mouvement pendulaire et l'axe (Z-Z) du rotor, sont choisis de sorte que la fréquence propre (co) du pendule (5) est accordée en nbD ou en (nb t 1)S2, où n est un nombre entier au moins égal à 1, b est le nombre de pales du rotor, et S2 est la vitesse de rotation du rotor. 3. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'antivibreur pendulaire comprend au moins un double pendule (10', 10"), comportant deux corps pendulaires (11', 11" ; 13 ', 13") oscillant autour d'un même axe (A-A) de mouvement pendulaire et chacun relié au support (8, 8') correspondant par au moins un bras respectif (12', 12" ; 14', 14"), les deux corps pendulaires et leurs bras respectifs ayant deux fréquences propres différentes. 4. Rotor selon la revendication 3, caractérisé en ce que, sur au moins double pendule (10") de l'antivibreur pendulaire, un premier corps pendulaire (1 est relié au support (8, 8') correspondant par un premier bras (1 monté oscillant entre deux second bras (14") reliant un second corps pendulaire (13") audit support (8, 8'), de sorte que le premier corps pendulaire (1 et le premier bras (12") sont imbriqués entre les deux second bras (14"), le second corps pendulaire (13") et le support (8, 8'). 5. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé ce que l'antivibreur pendulaire comprend un unique support (9), sensiblement forme d'étoile, comportant de préférence autant de branches (8') que rotor comporte de pales (1), et fixé coaxialement sur le moyeu (2), de sorte chaque branche (8') du support en étoile (9) s'étend sensiblement radialement vers l'extérieur, par rapport à l'axe (Z-Z) du rotor, entre deux pales (1) voisines et des organes (3) de liaison respectifs desdites pales (1) au moyeu (2), et supporte un pendule (5) oscillant à son extrémité radiale externe. 6. Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à<B>4,</B> caractérisé en que l'antivibreur pendulaire comprend autant de supports (8, 18) que de pendules (5, 15), de préférence en nombre égal au nombre des pales (1) du rotor, chaque support (8, 18) étant sensiblement allongé et orienté sensiblement radialement par rapport à l'axe (Z-Z) du rotor, chaque support (8, supportant un pendule (5, 15) oscillant à son extrémité radiale externe et étant fixé par son extrémité radiale interne directement sur le moyeu (2, 22), entre deux pales (1) voisines et des organes de liaison (3, 23) respectifs desdites pales (1) au moyeu (2, 22). 7. Rotor selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque support (1 a son extrémité radiale interne conformée en chape (34) qui chevauche le bord radial externe du moyeu (22) en plateau sensiblement radial entre les organes (23) de liaison de deux pales voisines au moyeu (22), et qui est fixée moyeu (22) par des liaisons boulonnées (35), d'axe sensiblement parallèle à l'axe (Z-Z) du rotor, et l'extrémité radiale externe de chaque support (18) est également conformée en chape (36), dans laquelle est fixé bloc palier (19) de la liaison pivotante du pendule (15) correspondant autour de l'axe de mouvement pendulaire (A-A) correspondant. 8. Rotor selon la revendication 7, caractérisé en ce au moins un support est une ferrure (18) à deux plaques (18a, 18b) sensiblement planes et allongées, maintenues entretoisées sensiblement l'une au dessus de l'autre le bord du moyeu (22), le bloc palier (19) et un embout à rotule (32) articulant sur le support (18) une extrémité d'un amortisseur de traînée (31), dont l'autre extrémité (30) est articulée sur l'un des deux organes de liaison (23) entre lesquels ledit support (18) est fixé au moyeu (22). Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à caractérisé en que ladite liaison pivotante d'au moins un pendule (15) le support (18) correspondant est une liaison à au moins un roulement (38), logé dans un bloc palier (19) fixé au support (18) et traversé par un axe de pivot (40) solidaire en rotation de chaque bras (17) dudit pendule (15) autour dudit axe de mouvement pendulaire (A-A).

1 Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 9, caractérisé en que, pour au moins un pendule (15), au moins un corps pendulaire (16) correspondant comprend au moins une partie (21) munie de moyens de fixation (41) et de positionnement (43) coopérant avec des moyens complémentaires (44) de chaque bras (17) de pendule 5) correspondant, pour permettre la fixation de ladite partie (21) du corps pendulaire (16) dans une position réglable sur ledit bras (17), afin d'ajuster la fréquence propre dudit pendule (15). 11. Rotor selon la revendication 10, caractérisé en que ledit corps pendulaire (16) comprend deux parties latérales (21) fixées de manière amovible par une vis (41) sur une partie centrale (20) rigidement prolongée d'un bras (17) de liaison à ladite liaison pivotante (38-40) sur le support (18), chaque partie latérale (21) ayant un profil extérieur excentré par rapport à la vis de fixation (41) et présentant un pion (43) en saillie vers la partie centrale (20) et venant se loger dans l'un sélectivement d'une pluralité de trous (44) ménagés dans la partie centrale (20) en regard de ladite partie latérale (21), afin d'ajuster le bras de levier et ainsi la fréquence propre du pendule (15).