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rotor à balancier
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Gérard BEAUDOIN
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MessagePosté le: Ven 18 Nov - 23:05 (2011)    Sujet du message: rotor à balancier Répondre en citant


Si Xavier et Michel le disent c'est que c'est vrais, mais est ce que j'ai intérêt à avoir un rotor qui tourne plus vite vu que comme le disais Michel le rotor en accélérant augmente sa trainée de profil donc, diminue le rendement de l'appareil.
Piouf !!! compliqué tout ça, je vais réfléchir à ce problème
Xavier tu avais certainement noté le réglage de pas de mon rotor ou peut être les petits traits qu'il y a sur les cales d'angle sont là pour nous le dire ?

Gérard


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MessagePosté le: Ven 18 Nov - 23:05 (2011)    Sujet du message: Publicité

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Xavier AVERSO


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MessagePosté le: Ven 18 Nov - 23:36 (2011)    Sujet du message: rotor à balancier Répondre en citant

Gérard, j'ai les fiches de fabrication des pales avec les réglages "usine" mais les traits sont là aussi pour informer, si tu diminues le pas des pales le rotor va moins vibrer mais peut être qu'il va moins porter...il faut tester pour savoir.

Xavier


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Cros


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MessagePosté le: Sam 19 Nov - 08:06 (2011)    Sujet du message: rotor à balancier Répondre en citant

Gerard, La référence c'est le régime. C'est à toi de voir, tu peux toujours éssayer d'enlever 0.5°, et voir la différence. De toute façon le réglage est un compromis qui doit s'adapter à l'usage. Tu demandes ce qui peut être à la source de tes vibrations, je ne vois pas autre chose. Quand je dis qu'il faut rajouter du pas avec l'altitude pour garder le régime c'est une évidence pour conserver le meilleur rendement. Un manque de portance se traduit par une augmentation de régime et inversement. Normalement tes vibrations doivent diminuer avec l'altitude, si ce n'est pas le cas, il faut chercher une autre cause.

michel
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Voir l'invisible et croire l'incroyable, voilà comment réaliser l'impossible.


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Jean Fourcade


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MessagePosté le: Sam 19 Nov - 09:42 (2011)    Sujet du message: rotor à balancier Répondre en citant

Gerard,Michel,Xavier, en théorie, la conicité de dépend pas de la charge. Si la vitesse de rotation diminue l'hiver parce que ça porte mieux, la force centrifuge en fait autant et la conicité ne change pas. Mais je n'ai pas d'explication concernant le fait qu'un rotor vibre plus ou moins selon la saison. Concernant ce problème, on peut dire que l'élasticité (module de Young) des pales varie effectivement avec la température mais j'ai bien peur que ce soit négligeable.

Jean-Claude, mon calcul est bon mais il ne fait que ce qu'on lui demande de faire : calculer les forces de Coriolis en considérant comme rotation celle de l'arbre rotor. Si on considère que la vitesse de rotation du rotor n'est pas constante (cas effectivement de l'autogire contrairement à l'hélicoptère) il faut alors, comme tu le précises, prendre en compte la force d'inertie qui provient de l'accélération angulaire de rotation. Celle-ci s'exprime par "r*Omeap" avec Omegap cette accélération angulaire. Le moment intégré le long de la pale va donner : R3/3*Omegap. La question est maintenant de savoir parmi les deux termes, Coriolis et celui dont je viens de parler, celui qui est prépondérant.

Je suis bien d'accord avec toi que s'il existe un axe de rotation de direction fixe, par rapport auquel les pales ne montent ni ne descendent et autour duquel elles tournent à vitesse constante, alors il ne peut y avoir d'effort dans le pieds de pale et ce n'est pas un changement d'axe qui va modifier ce fait. Mais ceci ne remet pas en cause mon calcul. Cela voudra simplement dire que la somme des deux termes précédent est constamment nulle. Les forces dites de Coriolis ou d'entrainements sont des artéfacts, contrairement à la force d'inertie totale, car elles dépendent de la décomposition du calcul. Prenons par exemple le rotor en balancier infiniment rigide monté sur un hélicoptère dans lequel la vitesse de rotation de l'axe rotor est constant. Il y a assurément des forces de Coriolis dans le pieds de pale. Pourtant si je place un observateur sur celui-ci, il ne voit pas les pales monter et descendre puisque il monte et descend avec elle. Il n'y a donc pas de forces de Coriolis. Il y a pourtant une force d'inertie qui vient du fait que la rotation de cet observateur n'est pas constante puisque le battement intervient. Or cette force d'inertie a la même expression que la force de Coriolis. Mais je pense que tu sais tout ça.

Pour revenir au rotor en balancier d'autogire, l'axe du cône dont tu parles est un bon candidat pour un axe de rotation fixe, car si on néglige les termes d'ordre supérieur à 2 dans la décomposition en série de Fourier du battement, cet axe est effectivement de direction fixe. Mais rien ne dit que la vitesse de rotation du rotor autour de cet axe est constante. Il faudrait pour cela que le moment des forces aérodynamique par rapport à cet axe soit indépendant de l'azimut de la pale. Or cet axe se caractérise par le fait que les pales ne montent ni ne descendent ce qui signifie que le moment dans l'axe perpendiculaire, lui est bien constant. Je doute que les deux moments soient constants.

Si on examine les deux termes d'inertie on remarque que dans le terme de Coriolis il y a en facteur Omega*Betap. Il faut comparer ce terme à Omegap (attention la notation peut prêter à confusion : Omega et Betap sont des vitesses angulaires alors que Omegap est une accélération angulaire). Or la valeur d'Omega est importante puisque c'est la rotation du rotor (typiquement 40 rad/s). Betap est de l'ordre de 1 rad/s. Il faut donc comparer 40 rad/s2 à Omegap. Dans le logiciel que je suis en train de développer mais qui n'est pas terminé et dont les résultats ne sont pas sur, je trouve de l'ordre de 5 rad/s2. Si ce résultat est juste ça veut dire que pour un autogire il faut ce placer proche du point des 2/3 mais que celui-ci se décale du fait de cette nouvelle force d'inertie.

As-tu des résultats de ton coté ?

Jean 
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Xavier AVERSO


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MessagePosté le: Sam 19 Nov - 10:18 (2011)    Sujet du message: rotor à balancier Répondre en citant

Oh...les mecs : Jean et jean Claude c'est dur de vous suivre, je préfère le vent d'autan Okay

Xavier


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Gérard BEAUDOIN
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MessagePosté le: Sam 19 Nov - 10:33 (2011)    Sujet du message: rotor à balancier Répondre en citant

Bonjour Jean

Si la vitesse de rotation rotor diminue (Par une modification de réglage ou suite au conditions atmosphériques sur un même appareil au même poids) la force centrifuge diminue, ça OK.
 Mais es tu certain que la conicité ne change pas ?


       
Jean Fourcade a écrit:


Gerard  en théorie, la conicité de dépend pas de la charge. Si la vitesse de rotation diminue l'hiver parce que ça porte mieux, la force centrifuge en fait autant et la conicité ne change pas.





Dernière édition par Gérard BEAUDOIN le Sam 19 Nov - 10:59 (2011); édité 1 fois
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eric changeur
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MessagePosté le: Sam 19 Nov - 10:50 (2011)    Sujet du message: rotor à balancier Répondre en citant

Tous les rotors ont un régime pendant lequel les vibrations sont au minimum. C'est pour cela que la température extérieure ainsi que l'altitude changent les sensations de jour en jour.
Dans le cas des biplaces, certains vibrent plus en solo qu'à deux et inversement.
Pour le réglage au Vibrex, on choisit toujours la situation la plus vibrante pour régler le rotor.
Pour la marque que je représente, deux porte pales de dimension différente sont disponibles. La longueur du rotor passe de 27 ft à 28 ft si on les change.
En augmentant la longueur, on diminue le régime à charge identique. En général quelque soit la modification ( allongement ou rétrécissement)  il y a soit une amélioration des vibrations soit une augmentation.
Il n'y a pas de règle.

Si un petit défaut de balourd ou tracking est présent, il sera mis en évidence avec l'augmentation du régime.


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Jean Claude DEBREYER


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MessagePosté le: Sam 19 Nov - 11:27 (2011)    Sujet du message: rotor à balancier Répondre en citant

Bonjour Gérard
A charge égale, la densité de l'air (température) influence bien le régime, et donc aussi la conicité.
Mais je ne crois pas que cet effet là puisse être sensible sur la vibration: l'undersling optimum peut varier largement sans la changer notablement.

Jean:
Je ne voulais pas parler des variations de régime dues aux variations de moment autorotatif selon l’azimut, mais de celles des variations de régime apparent selon l’azimut, vu d'un observateur placé sur l'axe du moyeu, au lieu de l'axe de cône (d'où il verrait un régime parfaitement uniforme) . Ce sont, je pense, ces accélérations/décélérations qui, ajoutant leurs effets à ton résultat, l'annuleront totalement. (On sait qu'il n'y a pas de contrainte de Coriolis, sans contrainte des pales par le moyeu)
Dès lors, peu importe que la hauteur des 2/3 soit ou non respectée, il ne reste plus qu'une seule position optimale pour l'axe de battement: celle du CG du doublet de pale.

Jean Claude


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Jean Fourcade


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MessagePosté le: Sam 19 Nov - 12:52 (2011)    Sujet du message: rotor à balancier Répondre en citant

Gerard,

La portance varie avec le carré de la vitesse de même que la force centrifuge. Je ne mets pas en doute le fait que le rotor vibre plus ou moins en fonction de sa vitesse de rotation mais l'explication ne vient pas selon moi de la conicité.
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Jean Claude DEBREYER


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MessagePosté le: Sam 19 Nov - 14:12 (2011)    Sujet du message: rotor à balancier Répondre en citant

Allons, allons, Jean:
La portance varie avec le carré de la vitesse de rotation et aussi avec la masse volumique de l'air . Tandis que la force centrifuge ne varie qu'avec la seule vitesse de rotation, indépendamment de la densité de l'air.
Quand la densité de l'air change, la conicité change donc aussi. Mais moi non plus je ne crois pas que le problème vienne de là.


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Xavier AVERSO


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MessagePosté le: Sam 19 Nov - 14:34 (2011)    Sujet du message: rotor à balancier Répondre en citant

Qui sait... qui sait...qui sait... ça me rappelle une chanson Laughing pas facile de trouver mec la solution: diminues légèrement le pas des pales ( 10 minutes ) puis test en vol et tu communiques le résultat, mais avant règles le tracking avec si nécessaire  le double contrôle à la Babou .

Xavier


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Haflinger


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MessagePosté le: Sam 19 Nov - 19:18 (2011)    Sujet du message: rotor à balancier Répondre en citant

Jean Claude DEBREYER a écrit:
....... (On sait qu'il n'y a pas de contrainte de Coriolis, sans contrainte des pales par le moyeu)
Dès lors, peu importe que la hauteur des 2/3 soit ou non respectée, il ne reste plus qu'une seule position optimale pour l'axe de battement: celle du CG du doublet de pale.....


tout depend de ce que l'on veut obtenir , pour eviter les vibrations de balourd l'axe de rotation doit passer par le centre de gravite , pour eviter les contrainte de pied de pale il doit passer .....ailleurs
hors on sait que le barycentre est defini par la somme du produit des masses elementaire par leur distance , alors que l'inertie de masse est defini par la somme du produit des masses elementaires par le carre de leur distance ,

donc que cherche t'on ? un minimum de vibrations ou annuler les contraintes en pied de pale ? on peut certainement obtenir les deux mais pas sur un rotor a balancier , et je suis de ton avis concernant la priorite du controle des vibrations grace au CG en premiere approche ,
la direction des vibrations dues a Coriolis sont a 90 degres de celles de balourd non ? si oui tu crois qu'on peut atenuer le total des deux grace a un compromis ?


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Jean Claude DEBREYER


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MessagePosté le: Sam 19 Nov - 20:35 (2011)    Sujet du message: rotor à balancier Répondre en citant

A Haflinger:
Je préfère réserver le mot balourd à un mauvais équilibre des pales (fréquence 1 cycle par tour). Ce qui n'est pas le cas discuté ici (fréquence 2 cycles par tour).
Comme je l'ai expliqué, la contrainte "de Coriolis" calculée par Jean sur un rotor "libre" n'est que le résultat d'une simplification excessive, omettant les variations de régime vues par son observateur placé sur l'axe du moyeu libre. La preuve en est qu'un observateur placé sur l'axe du cône trouverait, lui, une contrainte de Coriolis nulle.
Maintenant, si le contrôle cyclique des pales est obtenu par l'axe du balancier, des contraintes sont effectivement imposées aux pales et donnent lieu, en réaction, à des vibrations. Il n'y a donc pas deux sources mais une seule.

On peut démontrer que c'est pour H/2 que la contrainte est minimum:

Appelons : dm la masse de deux élément de pale diamétralement opposés, de longueur dl situés à une distance x du pied de pale, h la hauteur du pivot de balancier, α la conicité, β l’angle de battement, ω la pulsation du rotor.
Le rayon de giration du centre de gravité de ces deux éléments est : r = ½ (x . sin α – h) . sin β
La force centrifuge produite par ces deux éléments étant 2 dm (2ω)². r , elle produit un moment alterné
sur le plateau cyclique dont l’amplitude maximum est :
dΓ = 4ω² (x . sin α – h)² . sin β . dm = 4ω². sin β. ∫(x . sin α – h)² dm
Or, dm = (M/R).dx Donc dΓ = 4(M/R) .ω². sin β.( x² sin²α –2x h sinα +h²) dx
Le moment Γ produit par les deux pales entières est alors la somme de ces moments élémentaires entre R=0 et R:
Γ = 4(M/R) .ω². sin β. ∫(x² sin²α –2x h sinα +h²) dx = 4(M/R) .ω². sin β. (sin²α. R3/3- sinα. R²h + R. h²)
Ce moment est minimum quand la quantité entre parenthèse est minimum, c'est-à-dire quand la dérivée de cette valeur s’annule : d(sin² α. R3/3 - R². h sin α + R. h²)/ dh = 0
Or d(sin² α. R3/3 - R². h sin α + R. h²)/ dh = - R² sinα +2 R.h D’où h idéal = ½ R sin α, ce qui correspond à la position du centre de gravité du doublet de pales. Mais en remplaçant h par cette valeur dans l’équation du moment, on trouve :
Γ mini = 1/3 M ω². sin β. sin² α .R² , et non pas 0 comme on le croit souvent!
Ci dessous, calculé pour mon projet de 6,3m, où l'on voit qu'entre 60mm et 100 mm la vibration est à peu près la même.
C'est aussi ce qui me fait dire que la variation de conicité due aux variation de densité de l'air ne change rien à l'affaire.



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Haflinger


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MessagePosté le: Dim 20 Nov - 12:08 (2011)    Sujet du message: rotor à balancier Répondre en citant

Jean Claude DEBREYER a écrit:
A Haflinger:
Je préfère réserver le mot balourd à un mauvais équilibre des pales (fréquence 1 cycle par tour). Ce qui n'est pas le cas discuté ici (fréquence 2 cycles par tour).

si tu veux mais c'est parce que le disque est contraint aerodynamiquement , dans le vide ou avec des barres rondes a la place des pales on aurait un balourd simple a 1/tour
Jean Claude DEBREYER a écrit:
Comme je l'ai expliqué, la contrainte "de Coriolis" calculée par Jean sur un rotor "libre" n'est que le résultat d'une simplification excessive, omettant les variations de régime vues par son observateur placé sur l'axe du moyeu libre.

oui mais comme je l'ai indique , Coriolis s'exprimant naturellement en opposition sur les 2 pales lorsque il y a conicite la vibration est reelle , les variations de regime etants contenues par l'energie cinetique totale qui est constante , le regime et les contraintes sources de vibrations evoluent en fonction de l'evolution du moment cinetique de masse de part et d'autre de l'axe
Jean Claude DEBREYER a écrit:
La preuve en est qu'un observateur placé sur l'axe du cône trouverait, lui, une contrainte de Coriolis nulle.

ce n'est pas une preuve mais un postulat , on ne peut placer un observateur sur l'axe du cone car celui ci n'existe pas , avec l'undersling le cone disparait des que le battement apparait , et si on placait un observateur sur le plan passant par les pales il serait trop secoue pour dire que tout tourne rond
Jean Claude DEBREYER a écrit:
Maintenant, si le contrôle cyclique des pales est obtenu par l'axe du balancier, des contraintes sont effectivement imposées aux pales et donnent lieu, en réaction, à des vibrations. Il n'y a donc pas deux sources mais une seule.

je ne crois pas ,
je me trompe ou tu elude l'energie cinetique de chaque element ?
Jean Claude DEBREYER a écrit:
On peut démontrer que c'est pour H/2 que la contrainte est minimum:.......................

je ne te comprends pas bien , ton graphique montre bien le minimum de vibration pour une hauteur de 82.5 mm qui est la hauteur du CG du rotor ?

je te tends des perches que tu ne saisi pas

l'energie cinetique totale du rotor est constante , neanmoins de chaque cote de l'axe on fait varier , a priori en opposition , le moment d'inertie de masse a 2/tour ,
l'equilibre des moments de rotation fait qu'un transfert d'energie s'effectue d'un cote a l'autre dans le plan de symetrie et la conservation d'energie fait varier la vitesse en fonction du differentiel du moment d'inertie de masse total ,
le tranfert d'energie ayant pour resultante une force normale au plan de symetrie du rotor , a 90 degres de la pale donc
la vitesse de montee et descente etant maximale a 90 degres de la direction du battement la force resultante maximale se trouve donc dans la direction du battement tout comme celle du "pseudo balourd" ,
sauf erreur de ma part

donc la question est , dans quelle mesure les deux s'additionnent en amplification ou en atenuation en fonction de la geometrie du rotor ?


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Jean Claude DEBREYER


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MessagePosté le: Dim 20 Nov - 15:23 (2011)    Sujet du message: rotor à balancier Répondre en citant

Bonjour Haflinger

Ma critique (constructive) portait sur la démonstration présentée par Jean. Cette démonstration élude l'alignement permanent des deux pales puisqu'elle ne porte que sur une seule pale. Dans ce raisonnement la pale décrit donc bien un cône dont l'axe est plus incliné en arrière que l'axe du moyeu passant par un point surélevé de "a". Ce calcul, effectué par un observateur situé sur l'axe du cône, conduit à une absence totale de force de Coriolis pour une pale, quelle que soit la surélévation. Tandis que le même calcul effecué par l'observateur placé sur l'axe du moyeu conduit à des efforts non-nuls. Cela témoigne nécessairement d'une erreur qui, selon moi, vient de la supposition que Ohméga est constante, alors que vu de l'axe du moyeu elle ne l'est pas (sauf supposition contraire imposée par un arbre d'entrainement de forte inertie) Pour ces deux raisons cette démonstration n'est pas transposable au rotor en balancier des autogires.
Ma démonstration prend bien en compte, elle, l'alignement permanent des deux pales, et la somme des effets de chaque élément de pale (intégration de 0 à R)
Elle aboutit à h optimum = 82,5 mm pour un doublet de pale (3,15m de rayon et 3° de conicité) correspondant à la position de G.


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