Etude du comportement dynamique linéaire et non-linéaire d'un ...
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INTRODUCTION<br />
Les vibrations sur un hélicoptère sont à l'origine de nombreux problèmes sur<br />
ces machines. Nous prendrons pour exemple le problème de la <strong>du</strong>rée de vie des pièces<br />
mécaniques qui m<strong>et</strong> en jeu des phénomènes de fatigue des matériaux <strong>du</strong> point de vue<br />
vibratoire <strong>et</strong> celui de la qualité <strong>du</strong> confort qui est directement proportionnel au niveau<br />
vibratoire en cabine comme le montre Jackson [41]. Les sources de vibrations sur un<br />
hélicoptère sont nombreuses mais peuvent être classée en deux catégories:<br />
- les sources de vibrations <strong>du</strong>es à la présence de structures tournantes telles que les<br />
rotors (rotor principal <strong>et</strong> rotor arrière ) , les transmissions <strong>et</strong> les turbines des moteurs<br />
- les sources vibratoires <strong>du</strong>es à la présence de charges aéro<strong>dynamique</strong>s qui s'exercent<br />
sur les rotors <strong>et</strong> le fuselage.<br />
L'expérience montre cependant que la source vibratoire prépondérante en<br />
basse fréquence est l'ensemble rotor principal. Afin d'améliorer les performances globales<br />
<strong>d'un</strong> appareil <strong>et</strong> d'augmenter son domaine de vol, il est nécessaire de prédire au mieux les<br />
efforts <strong>et</strong> les niveaux vibratoires qui s'exercent en tout point de l'appareil. A c<strong>et</strong> eff<strong>et</strong>, la<br />
connaissance <strong>du</strong> <strong>comportement</strong> <strong>dynamique</strong> <strong>du</strong> rotor est un point clé. Tous les constructeurs<br />
d'hélicoptère de par le monde ont développé diverses méthodes de calcul qui leur sont<br />
propres pour le calcul <strong>du</strong> fonctionnement <strong>d'un</strong> rotor d'hélicoptère.<br />
L'étude originelle la plus complète a été menée par Houbolt [34]. En<br />
proposant un modèle analytique pour le <strong>comportement</strong> <strong>dynamique</strong> <strong>d'un</strong>e pale isolée dans le<br />
vide, il a ouvert la voie à de nombreux travaux basés sur une approche analytique. Vyas <strong>et</strong><br />
Rao [85] intro<strong>du</strong>isent une vitesse variable de rotation des pales. Dans le même esprit que les<br />
travaux de Houbolt, ils établissent les équations <strong>du</strong> mouvement des pales en l'absence<br />
d'eff<strong>et</strong>s aéro<strong>dynamique</strong>s mais en conservant les termes d'ordre supérieurs <strong>du</strong>s aux efforts<br />
tranchants <strong>et</strong> aux inerties en rotation. Cuip [19] propose une méthode de résolution originale<br />
de ces équations en intro<strong>du</strong>isant une matrice d'intégration. Dini [20] s'intéresse plus<br />
particulièrement aux pales <strong>d'un</strong>e éolienne. En faisant là aussi abstraction des eff<strong>et</strong>s<br />
aéro<strong>dynamique</strong>s <strong>et</strong> en supposant contrairement aux auteurs précédents que les pales ne se<br />
déforment pas, il étudie les eff<strong>et</strong>s gyroscopiques <strong>et</strong> les efforts transmis au moyeu. Rosen <strong>et</strong><br />
Rand [68] proposent un modèle général qui ne nécessite plus les nombreuses hypothèses<br />
Intro<strong>du</strong>ction 17