3
ème
TEST : Compression avec jauges de contrainte.
Unité de contrainte : 1µdef = 10
-6
N° pièce
Aluminium
– pièce n°2
Aluminium
– pièce n°3
Carbone
– pièce n°5
Résistance / Rigidité (N/µdef)
111
83
47
CONCLUSION
Le procédé
CARBONE FORGE
est très adapté à la fabrication de pièces ouvragées, tel que le demi-moyeu, avec une excellente tenue mécanique et en respectant les directions renforcées de la structure. Les propriétés mécaniques examinées des moyeux
CARBONE FORGE
sont comparables à celles obtenues à partir des alliages d'aluminium forgés, pour des dimensions semblables de pièces, et par conséquent de meilleures performances spécifiques, grâce à la densité plus faible du matériel (1.5 contre 2.9).
2. TENUE A LA TEMPERATURE
– MOYEU CARBONE DUC
Les tests de tenue en température ont été réalis
és sur un échantillon d’un demi-moyeu d’hélice DUC en fibres de carbone, selon le procédé CARBONE FORGE
dans le laboratoire d’HEXCEL COMPOSITES.
Matériau : Nappe UD de fibres de carbone préimprégné de classe 180 type aéronautique
Procédure : Les mesures de température de transition vitreuse Tv (ou Tg) ont été effectué sur appareils DSC et DMA.
Résultats :
COURBE DMA
Tg = 103.93°C
COURBE DSC
Tg = 107.14°C
II. Dossier technique de la pale DUC FC WINDSPOON Standard
1. SOLLICITATION PALE DUC FC WINDSPOON PAR FORCE CENTRIFUGE SELON LE MOTEUR/REDUCTEUR
Calcul de la force centrifuge :
RPM max
: Régime moteur maximum (tr/min)
Ø hélice
: Diamètre de l'hélice (mm)
RPM red
: Régime réducté (tr/min)
Red. : réducteur
G
pale
: Position du centre de gravité de la pale (mm)
R
G
: Rayon du centre de gravité pale (mm)
V : vitesse linéaire en bout de pale de l'hélice (m/s)
M : Masse de la pale (kg)
MOTEUR
Type
RPM max
(tr/min)
MOTEUR 4 TEMPS
ROTAX 912
Red.
Pale DUC FC Standard
RPM
Red
(tr/min)
6000 2.273
2640
Ø hélice
(mm)
Ø1730
G pale
(mm)
279
HELICE
R
G
(mm)
316
V
( m/s )
87.31
M
(kg)
1.005
279
282
316
319
81.67
82.44
1.005
1.081
ROTAX 912S
ROTAX 914
MOTEUR 2 TEMPS
6000 2.43
2469
Ø1730
6000 2.43
2469
R-Ø1730
ROTAX 582
ROTAX 582
6800 2.58
2636
R-Ø1730
6800 2.62
2595
R-Ø1730
ROTAX 582
ROTAX 582
ROTAX 582
6800
6800
6800
3.00
3.47
4.00
2267
1960
1700
R-Ø1730
Ø1730
Ø1730
279
279
279
279
279
316
316
316
316
316
87.17
85.84
74.97
64.81
56.23
1.005
1.005
1.005
1.005
1.005
14/16
F : Force centrifuge (N)
F
FoS(2)
: Force centrifuge avec coéfficient de sécurité 2 (tr/min)
FORCE CENTRIFUGE
F
(N)
F
FoS(2)
(N)
24 242
21 211
23 032
24 168
23 436
17 875
13 361
10 055
48 485
42 422
46 063
48 337
46 872
35 750
26 721
20 109
DUC FC WINDSPOON
2. TEST DE RUPTURE PALE SWIRL (Equivalent à la pale DUC FC WINDSPOON)
La rupture complète de la pale SWIRL n’a pas pu être obtenue par un essai de traction dans l’axe de la pale du fait de la limite de l’installation. Ainsi, pour estimer la valeur de rupture dans l’axe, un essai de traction statique désaxé de 32° est réalisé. La rupture s’est produite au niveau de l’épaulement du pied de pale. On peut considérer que la rupture de la pale dans l’axe représente environ le double de la valeur de rupture à 32° car à cette position-là, seulement la moitié du pied de pale est en contact avec le montage.
Traction de la pale dans l’axe
Traction statique de la pale à 32° par rapport à l’axe
Délaminage à 58 000 N
Rupture à 48000 N
Estimation de la valeur de rupture à la traction de la pale Rupture calculée à
96 000 N
32°
3. ESSAI DE FORCE CENTRIFUGE SELON LA SPECIFICATION CS-P350
L’essai de charge centrifuge d’hélice est défini selon la spécification de certification d’hélice CS-P 350. Son objectif est de démontrer sa conformité avec la spécification de certification d’hélice (CS-P) définie par l’Agence européenne de la sécurité aérienne (EASA). Au terme de l’essai, l’hélice doit montrer aucune preuve de fatigue, de dysfonctionnement ou de déformation permanente qui se traduirait par un effet majeur ou dangereux sur l'hélice. Il est considéré que cet essai permet de valider la tenue mécanique de l’hélice, autrement dit de confirmer le procédé de fabrication de celleci. Cet essai est réalisé avec l’hélice SWIRL Inconel Ø1520mm à une sollicitation représentative de son montage sur le moteur JABIRU. Etant la plus pénalisante pour l’essai, c’est cette configuration qui a été retenue. Ainsi, l’essai permet de valider toutes les configurations inférieures à celle choisie. De plus, toutes les hélices utilisant le même dimensionnement ainsi que la même technologie de fabrication seront
considérées conformes à valeurs similaires ou inférieures à celle du test.
Procédure :
Application d’une charge pendant 1 heure = 2 x Charge centrifuge maximale =
55 189 N
Vérin hydraulique de traction
Hélice testée
Capteur de force
Ordinateur d’acquisition
Centrale de mesure et capteurs
Résultats : Obtenus par analyse visuelle comparative de sections de la structure interne des produits testés.
A ucune dégradation externe n’a été constatée pendant et après l’essai de charge centrifuge. Analyse comparative de la pale :
Bon compactage et homogénéité des nappes carbones/époxy Bonne densification du noyau interne
INTRADOS et EXTRADOS, ainsi qu’au pied de pale à l’intérieur de la bague (quelques toutes petites bulles d’air présentes mais
Liaison homogène des peaux INTRADOS et EXTRADOS localisées sur le bord d’attaque et le bord de fuite acceptables)
Profils extérieurs identiques sur les pales
Pas de porosités visibles, ni d’amas de résine
Bonne cohésion du renfort INCONEL de b ord d’attaque sur la
Bonne adhérence entre les peaux et le noyau interne structure
Quant à l’analyse visuelle des sections du moyeu :
Bon compactage et homogénéité des nappes carbones/époxy Bonne position et tension de la fibre au sein de la pièce
Pas de déformation, d’usure, de delamination constatées en surface et autour des trous
Pas de porosité visible
Cet essai de charge centrifuge selon la spécification CS-
P 350 permet de conclure que l’hélice est correctement dimensionnée et est capable de fonctionner sur une installation inférieure ou égale à un moteur JABIRU, sollicitant la pale à une force centrifuge de 27 594 N.
4. TEST DE FATIGUE A LA FLEXION DES PALES DUC
Pied de pale maintenu dans un palier en aluminium
Oscillation de 70 mm du bout de pale
Bielle d’excentration
Les pales DUC ont subie un test de flexion pendant
30 heures soit 2
340 000 cycles d’oscillation de 70 mm.
Suite à ces sollicitations, ces mêmes pales ont fait l’objet d’essais de traction et les résultats n’ont pas montré de variation de résistance de structure.
Moteur électrique :
V = 1300 tr/min
Nb. de battement de 70 mm :
78000 battements /heure
15/16
Chemin de la Madone - 69210 LENTILLY - FRANCE
Tél. : + 33 (0) 4 74 72 12 69 - Fax : +33 (0) 4 74 72 10 01
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