| Popis: |
Ce travail s’intéresse à la compréhension du phénomène de résonance sol des hélicoptères à pales articulées et sur l’influence du vieillissement de certains éléments mécaniques sur ce phénomène. Un modèle dynamique simplifié d’un hélicoptère, composé de six degrés de liberté, non amorti, est considéré. Trois méthodes sont utilisées pour le traitement des équations dynamiques à coefficients périodiques : la Méthode de Floquet (FM), la Méthode des Echelles Multiples (MMS), ainsi qu’une procédure d’analyse de robustesse (μ-analyse). Elles mettent en évidence toutes les zones critiques et vérifient l’existence d’instabilités paramétriques. L’analyse de stabilité des rotors isotropes et anisotropes est réalisée. Les diagrammes de stabilité (obtenus avec FM) montrent la complexité de l’évolution de ces zones, ainsi que l’apparition de points de bifurcation à faible vitesse de rotation. L’étude de la réponse temporelle de l’hélicoptère est approfondie au travers d’un développement analytique grâce à la MMS. L’obtention des expressions analytiques rend cette méthode plus polyvalente et moins coûteuse en puissance de calcul par rapport à FM. Les analyses de robustesse montrent, en considérant des incertitudes dans les raideurs de trainée des quatre pales, que le pire cas correspond à une perturbation symétrique de toutes les pales. La validation des résultats théoriques pour plusieurs configurations de rotors est obtenue grâce à un nouveau dispositif expérimental. The present work focus on the further understanding of the ground resonance in helicopters with hinged rotors and on the aging effects of the mechanical elements on this phenomenon. A simplified dynamic model of a helicopter composed of six degrees of freedom, undamped, is considered. Three methods are used on the treatment of the periodical equations of motion: Floquet’s Method (FM), Method of Multiple Scales (MMS) and a robustness stability analysis procedure. They highlight all possible critical regions and verify the existence of parametric instabilities.Stability analysis is carried out for isotropic and anisotropic rotors. Maps of stability, computed through FM, verify a complex evolution of the instability zones, as well as the appearance of bifurcation points at low rotor speeds. Further analysis is performed towards the study of helicopter responses though the analytical development reached by using MMS. Since analytical expressions are obtained, this method is more versatile and less cpu time consuming compared to FM. The robustness stability analysis show, when considering uncertainties on the four blade hinge stiffness, that worst-case destabilizing case computed through μ-analysis corresponds to a symmetric perturbation for all blades. The validation of the theoretical results for several rotor configurations is obtained through a new experimental setup. |
