Comportement vibratoire des cadres acier des gyros tandem

Les mesures de terrain (en vol) ont démontré un niveau vibratoire pouvant être fort à l'avant du cadre des gyros tandem. A la fréquence 2 omega (~700 RPM), on peut mesurer ~1,5 IPS.

Nous avons procédé à la modélisation schématique d'un cadre acier de gyro tandem, dans le logiciel RDM-ossatures. Les principales poutres sont représentées, de section carrée 50mmx50mm (epaisseur 2mm), en acier inox. Les dimensions approchent la réalité (longeur du cadre 3,93m, hauteur du cadre 2,04m). Le cadre est "suspendu" à la Gimbal (sous la tête de rotor) (liaison "rotule" et non encastrée).

  • recherche des modes propres du cadre nu (23 kg)
  • recherche des modes propres du cadre chargé (23 kg + 100kg pilote + 165 kg accessoires & essence + 100 kg moteur)

Les modes propres obtenus sont :


cadre nu (23kg) cadre chargé (388 kg) description du mouvement
mode 1 0 Hz 0 Hz le cadre oscille sans se déformer sous la Gimbal reliant le mat à la RotorHead : il pendouille
mode 2 8,8 Hz 1,4 Hz le cadre se tortille autour du train principal
mode 3 30,7 Hz 4,2 Hz Le nez seul joue du ping-pong. Le reste du cadre est immobile !
mode 4 46,4 Hz 9,3 Hz le cadre oscille autour de la jonction mat-quille

Il est intéressant de noter que les fréquences propres diminuent avec le chargement.

L'ordre de grandeur des fréquences propres des modes 3 et 4 du cadre nu (23 kg) sont supérieures à 30 Hz, et ainsi le cadre nu, excité par les vibrations rotor (omega ~6Hz et 2xomega ~12Hz) n'aurait pas de réaction correspondant à ses modes 3 et 4.

Mais dans la réalité des opérations, le cadre n'est jamais nu : il supporte les masses embarquées.

Les fréquences propres des modes 2, 3 et 4 du cadre chargé (388 kg) sont du même ordre de grandeur que les fréquences des vibrations rotor (omega ~6Hz et 2xomega ~12Hz). En particulier les modes 3 et 4 du cadre (4,2 Hz et 9,3 Hz).

Il est ainsi possible que le cadre soit proche de la résonance (dans son mode 3 ou mode 4) en réaction aux excitations envoyées par les vibrations rotor (omega ~6Hz et 2xomega ~12Hz).

Une analyse modale permettrait de passer du modèle "schématique" à un modèle "fidèle".

L'analyse modale "de base" consiste à : récupérer le spectre fréquentiel en réponse à une impulsion (gyro suspendu).

research to be continued...