Etude du comportement dynamique linéaire et non-linéaire d'un ...

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Le diagramme des amortissements n'est pas représentés ici car il est difficilement interprétable mais il montre qu'il n'y a pas d'instabilité résultant du couplage. Néanmoins que les couplages sont nombreux y compris à la vitesse de rotation nominale du rotor. En particulier, il apparaît un couplage entre le premier mode de traînée régressif et le premier mode de tangage de l'appareil. En fait, le couplage est du aux mouvements de tamis en tête rotor générés par le tangage de l'appareil et non directement à la rotation de la tête rotor. En effet, nous avions montré, lors de l'étude réalisé à partir d'une base modale idéalisée du fuselage, que le mode de traînée régressif ne peut se coupler qu'avec des mouvements de tamis. Mais il est clair que dans la configuration réelle les mouvements de la tête rotor en rotation et en translation sont couplés. Ainsi, l'étude du couplage Rotor - Structure doit se faire en prenant en compte tous les modes du fuselage dans une certaine plage de fréquence. 111.2.2.4 Etude de la résonance sol La mise en route d'un hélicoptère passe par une phase de montée en régime du rotor alors que l'appareil est posé sur ses trains d'atterrissage. Le rotor, originellement à l'arrêt, doit atteindre sa vitesse de rotation nominale pour autoriser le décollage. Lors de cette montée en régime, les modes propres du système évoluent et il peut arriver que les fréquences propres de deux modes distincts viennent à se confondre. Si ces deux modes induisent en un point de la structure des efforts de même nature qui, évoluant à la même fréquence, vont s'ajouter ou se retrancher, il se produit alors un transfert d'énergie entre ces deux mouvements naturels du système. L'un deux va s'amplifier et l'autre s'atténuer. Le mode amplifié peut alors devenir instable. Pour l'hélicoptère, cela conduit au renversement de l'appareil. C'est le phénomène de la résonance sol. Le problème de la résonance sol, observé depuis longtemps et maintenant expliqué, fait aujourd'hui l'objet d'une étude systématique aussi exhaustive que possible dès la conception de l'appareil. Pour mener cette étude, nous utiliserons une base modale de l'appareil posé sur ces trains d'atterrissage. La base modale calculée là encore par une modélisation en Elements Finis est sensiblement différente de celle utilisée pour le calcul de l'hélicoptère en vol. En effet, l'influence des raideurs du train d'atterrissage change considérablement les valeurs des masses modales et des fréquences propres. L'ordre d'apparition des modes propres de la structure change entre les configurations "vol" et "résonance sol". Chapitre 3 : Couplage Rotor - Structure 156
Tableau 111.5: Caractéristiques modales du Super Puma MK II posé sur ses trains lors de l'étude précédente. La base modale du rotor utilisée pour ce calcul est celle de référence définie Nous avons réalisé un balayage sur la vitesse de rotation du rotor afin de visualiser les différents couplages qui interviennent dans le phénomène de résonance-sol et de conclure quand à la stabilité de l'appareil - Figure 111.6 -. Le diagramme des fréquences fait apparaître de nombreux couplages qui font surtout intervenir le mode de traînée régressif. En effet, celui-ci se couple successivement avec tous les modes de la structure. De plus, tous ces couplages avec le mode de traînée régressif ont tendance à remettre en cause la stabilité de l'appareil puisque les amortissements correspondant se rapprochent de la limite de stabilité lors du couplage. Les couplages les plus importants ont lieu entre le mode de traînée régressif et les deux modes de roulis qui sont ceux qui génèrent le plus de mouvements de tamis en tête rotor. Le mode de traînée régressif voit sa pulsation propre évoluer selon la loi w = Q - w où Q est la vitesse de rotation du rotor et w la pulsation propre du mode de traînée. Il y aura donc un couplage avec un mode de fuselage de pulsation co à chaque fois que Q = w + w. Comme lors de la montée en régime du rotor, Q varie sur une grange plage de valeurs, nous rencontrerons toujours de tels couplages. Pour que le couplage soit dangereux du point de vue de la stabilité de l'appareil, il suffit que le mode de fuselage (Uf qu'il rencontre ait une composante importante en mouvement de tamis de la tête rotor - modes de roulis et de tangage du fuselage -. MODE FREQUENCE (Hz) MASSE GENERALISEE kgm2 AMORT. REDUIT VECTEUR PROPRE X,Y,Z Rx, Ry, Rz Roulis 1 1,275 3647,28 2,26 % 0, -1, 0 0.16, 0, -0.025 Tangage 1 1,382 5 120,59 9,37 % -1, 0, -0.29 0, -0.18, 0 Tangage 2 2,078 20066,76 7,33 % 0.59, 0, -1 0, -0.21, 0 Lacet 2,209 51829,14 0,48 % 0, 1, 0 -0.36, 0, -1.10 Tangage 3 2,882 27451,75 10,33 % 0.99, 0, -1 0, 0.55, 0 Roulis 2 3,202 3646,15 7,46 % 0, 1,0 -0.46, 0, 0.053 Chapitre 3 : Couplage Rotor - Structure 157
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