Considérations sur l'impact de l'undersling

Au niveau mondial, ~50 acteurs "techniques" influent sur la conception des rotors et des gyros. Parmi ces personnes, un cercle s'est formé, qui échange via le forum rotaryforum.com. De ce cercle, les personnes experimentées, impliquées et actives sur la problématique des vibrations considèrent depuis plusieurs années (date de la rédaction = 2021) que les vibrations des gyros sont renforcées par ~5 facteurs.

Un de ces facteurs serait une hauteur d'undersling ne minimisant pas le moment d'inertie du rotor en mouvement par rapport à l'axe de battement (Teeter bolt).

Schématiquement : pour chaque pale, l'angle de coning du rotor est le rapport entre la portance et la force centrifuge. Chaque rotor de rotorcraft est coné durant le vol, les rotors lourds moins que les rotors légers (même portance mais force centrifuge plus forte). La projection du centre de gravité de chaque pale sur l'axe principal du rotor a donc lieu quelques centimètres au dessus du porte-pale (hub bar). C'est à peu près à cette hauteur que devrait être positionné l'axe de battement (Teeter bolt).

Calculette du moment d'inertie

Le calcul du moment d'inertie d'un rotor bipale par rapport à l'axe de battement, exprimé en fonction de la hauteur de l'undersling, a été implémenté par plusieurs designers de gyros, américain et français. Les différentes calculettes suggèrent comme undersling optimal une hauteur de quelques centimètres, variable avec les poids (rotor & gyro), le diamètre du rotor et l'altitude.

Tendances en terme de design d'undersling

En 2011 un thread de forum au sujet de vibration a fait modifier l'undersling à un constructeur amateur, qui a publié : "ça a été le jour et la nuit".

A cette occasion, un constructeur de rotor leader a changé la hauteur d'undersling de ses têtes de rotor (changement de design).

En 2011 le premier constructeur mondial de gyros a sorti la seconde version de sa tête de rotor. Son undersling est très grand (>=10 cm), dépassant de plusieurs centimètres l'undersling de sa version précédente. Il se vend ~1900 gyros avec cet undersling. Est-ce à dire que ce grand undersling est optimum ?

Coup de théatre, en 2017, ce constructeur sort sa troisième version de tête de rotor, avec cette fois un undersling réduit de 39mm !? Caramba, est-ce à dire que la version 2, la plus vendue au monde, était sub-optimum ?

Nos investigations sur l'undersling

Nous recherchons sur

  • quelles vibrations sont impactées par l'undersling : 1/rev, 2/rev ? Tête de rotor, manche, cockpit ?
  • tous paramètres identiques par ailleurs, l'undersling optimum donné par les calculs se vérifie-t-il sur les mesures ?
  • quelle est l'importance du paramètre undersling sur les vibrations par rapport à d'autres facteurs : négligeable, sensible, majeur ?

Design d'un undersling réglable

Nous faisons usiner une Tower comportant 2 axes de battement (Teeter), ainsi qu'un sucre découpé en 'tranches' et des cales de butée de battements.

Mesures

Nous mesurons les vibrations du gyro, avec 2 PB4, à différents poids et vitesses (toujours les mêmes)