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Lockheed Constellation - Hélice Curtiss-Wright

Hélice électrique Curtiss-Wright

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PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT

La vitesse de rotation du moteur est maintenue en changeant l'angle d'attaque des pales par des moyens électromécaniques.

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SYNCHRONISATION

Moteur maître du synchroniseur MASTER MOTOR

Le moteur de synchronisation est un moteur à courant continu du type compound (Série et parallèle) appelé aussi amplidyne qui permet de maintenir avec précision une vitesse sélectionnée. Deux masselottes en laiton sont attachés à un ressort plat spécialement formé avec un contact au centre. Un autre contact est relié à une crémaillère réglable. La position du point de contact est réglée par le levier de régulation du régime par le biais d'un câble flexible. Comme les masselottes sont entraînées en rotation par le rotor du moteur, la force centrifuge tend à redresser le ressort de fixation et en conséquence le contact se déplace en rotation dans la direction du contact fixe. Lorsque ceux-ci se touchent, un des deux enroulements parallèle est shunté entraînant une réduction de la vitesse du moteur. Dès que cela arrive, les contacts se séparent et les deux enroulements sont de nouveau sous tension permettant que la vitesse du moteur augmente. Ce cycle de contrôle de vitesse a lieu plusieurs fois par seconde ayant pour résultat un contrôle extrêmement précis de la vitesse du moteur maître du synchroniseur. Différentes vitesses sont sélectionnées en déplaçant le contact fixe (réglable sur une grille) plus ou moins près du contact tournant. La crémaillère est déplacé par le levier de commande maître RPM. Une phase du générateur de courant alternatif monté sur l'arbre d'induit du moteur indique la vitesse de synchronisation, en tours par minute du moteur d'avion, sur le tachymètre synchroniseur.

Sécurité : Les découpages du courant continu effectuées par les ouvertures et fermetures rapides du contact de commande de vitesse sont redressées et filtrées pour faire fonctionner un relais de protection contenue dans la partie supérieure du moteur de synchronisation. Si le moteur maître de synchronisation, pour une raison quelconque, ne fonctionne pas normalement à la vitesse sélectionnée, la tension continue pulsée cesse et le relais de protection est désexcité. Cela interrompt instantanément les circuits de masse des contacteurs, empêchant ainsi une mauvaise opération automatique. Les hélices sont alors en pas fixe et peuvent être actionné au moyen de la sélection de commande de pas fixe.

L'arbre du rotor du MASTER MOTOR est relié mécaniquement aux quatre contacteurs DEC/INC RPM

Contacteur DEC/INC RPM

Chaque contacteur tournant comporte un stator entraînée par le moteur maître de synchronisation. Les alternateurs couplés au moteur d'avion correspondant à chaque contacteur sont connectés électriquement à travers des bagues collectrices sur les enroulements du stator en rotation. Un champ magnétique est construit autour du stator et présente une rotation de phase opposée à celle du sens de rotation du stator. Lorsque la vitesse de l'alternateur de moteur est égale à la vitesse de stator, le champ magnétique tourne à une vitesse égale à celle de la rotation du stator. Comme les sens de rotation sont opposés, le champ magnétique résultant est stationnaire. Le rotor magnétique en forme de cloche placée à l'intérieur de ce champ magnétique est à l'arrêt. Lorsque la vitesse d'un moteur diverge de la vitesse de rotation du stator, un écart résulte de la vitesse de rotation du champ magnétique qui fait tourner le rotor en forme de cloche avec une vitesse égale à la différence entre les vitesses du moteur et du stator et dont le sens de rotation est fonction du signe de la différence entre les vitesses des champs magnétiques des rotor et stator. Un mécanisme de contact est monté sur l'extrémité opposée de l'arbre de rotor avec un collecteur et deux paires de balais. La rotation du collecteur fournit des impulsions de courant sur les balais pour contrôler les relais temporisés qui envoient des impulsions INC RPM ou DEC RPM aux relais du moteur d'hélice et ainsi fournir la correction requise d'angle des pales. Le sens de rotation de l'arbre du rotor et du collecteur détermine le sens de correction de l'angle des pales. Lorsque la vitesse du moteur et la vitesse de rotation du stator sont identiques, le rotor est à l'arrêt et le mécanisme de contact est ouvert. Comme le rotor et le collecteur sont en rotation à une vitesse égale à la différence entre les vitesses du moteur et du stator, la fréquence des impulsions de correction fournis au mécanisme d'hélice à pas variable est proportionnelle à la différence de vitesse. Cette proportionnalité évite les pompages de régulation de vitess.

PAS FIXE

Lorsque la synchronisation automatique n'est pas souhaitée ou si les conditions de fonctionnement le demandent, la sélection de pas fixe permet d'ajuster l'angle des pales à la valeur voulue. Pour choisir un pas fixe, il faut placer le sélecteur de pas (SELECTOR SWITCH) en position centrale (OFF) qui déconnecte la synchronisation et l'hélice dont le pas pourra être réglé entre petit pas et grand pas par la position du sélecteur de pas sur INC ou DEC.

SYNCHRONISATION AUTOMATIQUE.

Le fonctionnement normal de l'hélice est obtenu en réglant le moteur maître du synchroniseur à la vitesse de rotation souhaitée (indiqué sur le tachymètre du synchroniseur (TACHOMETER)) par le levier de commande maître avec les quatre sélecteurs de pas sur la position AUTO. Dans cette position, la vitesse de rotation de chaque moteur est automatiquement synchronisé pour correspondre à la vitesse de rotation du moteur maître du synchroniseur.

Note : Le synchroniseur va continuer à synchroniser un ou plusieurs moteurs si le sélecteur individuel du moteur est en position AUTO indépendamment du fait que les moteurs restants sont commandés manuellement à pas fixe ou en drapeau.

DRAPEAU

Pendant la mise en drapeau (FEATHERING), tous les autres circuits de l'hélice sont automatiquement déconnectés. Une tension survoltée (72 V) est appliquée au moteur électrique qui actionne les engrenages planétaires, fournissant un changement rapide des pales vers l'angle de drapeau. Le survolteur (VOLTAGE BOOSTER) est composé d'un moteur entraînant une génératrice de tension. Il est commandé par un relais, dont la bobine est en série avec la génératrice. Tant que le survolteur débite du courant, le relais est auto-maintenu. Le survolteur est mis en route par l'interrupteur de mise en drapeau (FEATHERING SWITCH) et s'arrête automatiquement lorsque les pales de l'hélice atteignent l'angle voulu par la came qui ouvre l'interrupteur de fin de course dans l'unité de puissance.

Note : Lors des essais au sol de mise en drapeau ou de reverse, les survolteurs produisaient un « miaulement » caractéristique

DRAPEAU AUTOMATIQUE

Le système de mise en drapeau passe automatiquement l'hélice d'un moteur en drapeau si la BMEP chute à environ 72-82 ou moins et y reste de 1,5 à 2 secondes. Le délai prévient le cas de perte de puissance momentanée et empêche la mise en drapeau automatique si la manette des gaz est avancé suffisamment rapidement pour fermer le commutateur d'accélérateur avant que la BMEP ait dépassé la valeur minimale. Un moyen est prévu pour empêcher la mise en drapeau automatique de plus d'une hélice par l'installation d'un relais de blocage qui rend le circuit de mise en drapeau automatique inopérant quand une hélice est déjà en drapeau. Quatre interrupteurs d'essai du système sont installés pour surpasser cette interdiction pour les essais au sol.

DÉVIRAGE (Retour de drapeau)

Au cours du dévirage, les circuits de commande normales sont rétablis en plaçant le commutateur drapeau (FEATHERING SWITCH) sur la position normale, et en plaçant le sélecteur de pas de façon intermittente sur INC jusqu'à ce que l'angle des pales soit suffisant pour le démarrage. Lorsque les températures de fonctionnement sont atteintes, le régime du moteur est réglé à la vitesse de fonctionnement en maintenant le levier INC jusqu'à moins de 50 t/mn de la vitesse souhaitée et ensuite en plaçant le commutateur de pas sur AUTO.

Note : Il n'y a aucune restriction sur l'IAS lors du dévirage. L'hélice ne peut pas aller en reverse par inadvertance en raison de la commande manuelle qui est maintenu avec le sélecteur de pas sur INC.

REVERSE (Inversion de pas)

Le déplacement des manettes de gaz sur la position REVERSE ferme les contacts reverse (REVERSE THROTTLE SWITCH), excitant le relais de reverse (REVERSE SWITCHING RELAY) qui va exciter le relais de pas inverse (REVERSE PITCH RELAY). L'actionnement de ces relais ouvre les circuits normaux de commande d'hélice et alimente le circuit d'inversion et le survolteur ce qui enverra les pales de l'hélice à l'angle inverse à une vitesse accélérée. Le « miaulement » caractéristique des survolteurs servira d'indication de la réelle inversion des pales. Lorsque le « miaulement » cesse, les manettes de gaz peuvent être déplacées vers l'arrière pour générer la puissance d'inversion de poussée désirée. La pause en position ralenti inverse permet de limiter la vitesse des moteurs lorsque les hélices sont au petit pas.

RETOUR DE REVERSE

Le déplacement des manettes de gaz de la position REVERSE à la position normale ouvre les contacts reverse ce qui ouvre le relais d'inversion de pas (REVERSE SWITCHING RELAY). Le survolteur est alimenté au travers du relais de pas (REVERSE PITCH RELAY) (qui reste verrouillé par le relais auxiliaire (AUXILIARY NORMALIZING RELAY)) et envoie le courant au moteur de pas d'hélice via les interrupteurs de course de reverse. Les pales reviennent à vitesse rapide jusqu'à la positon petit pas ce qui va couper l'alimentation du relais auxiliaire qui, à son tour, va désexciter les relais de pas inverses, l'arrêt du cycle et la restauration de la commande normale du système.

CONTRÔLES DES HÉLICES.

MASTER RPM CONTROL LEVER (Levier de commande maître)

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COMMUTATEURS INDIVIDUELS

Ces quatre sélecteurs, situés sur le panneau inférieur du mécanicien navigant, contrôlent individuellement chaque hélice pour le fonctionnement à pas fixe ou automatique et la synchronisation. Chaque commutateur possède quatre positions : AUTO RPM, PAS FIXE, DEC RPM et INC RPM. Les positions RPM DEC et INC sont momentanées et doivent être maintenues manuellement. Non maintenus, les commutateurs retourne automatiquement à la position PAS FIXE. Lorsque le commutateur est dans la position PAS FIXE, l'hélice réagit aux changements de réglages de vitesse et d'accélération comme une hélice à pas fixe. Toute position angulaire des pales peut être obtenue entre la limite petit pas et drapeau en maintenant l'interrupteur soit sur DEC RPM ou SUR INC RPM. Lorsque les quatre interrupteurs sont placés dans la position AUTO RPM, la fonction DE PAS automatique et la synchronisation EST appliquée aux quatre hélices et la fonction drapeau automatique est active (à condition que l'interrupteur principal de drapeau automatique soit activée).

INTERRUPTEUR DRAPEAU

Les commutateurs drapeau (FEATHER SWITCH), situés sur le panneau inférieur du mécanicien navigant, possèdent deux positions FEATHER (Tiré) et NORMAL (Poussé). Lorsque l'interrupteur est placé dans la position FEATHER, tous les autres circuits de changement de pas sont ouverts et le circuit envoie les pales de l'hélice jusqu'à la position drapeau.

LEVIER de DÉVÉROUILLAGE des REVERSE

Levier, sous couvercle de sécurité, à la droite de la manette des gaz n° 4 sur le pylône central. Ce levier peut être poussé vers le bas pour déverrouiller manuellement le blocage de mise en reverse avant que le poids de l'aéronef soit sur ??le train principal, ce qui permet de pouvoir appliquer la pleine puissance de reverse dès le toucher des roues. Cet actionneur est relié par des câbles à la barre de verrouillage des manettes de reverse et permet de les déverrouiller. Il existe aussi un dispositif automatique de déverrouillage des reverses. Un interrupteur monté sur chaque compas du train d'atterrissage libère le verrouillage des reverses afin de permettre l'action des reverses en cas d'accèlération-arrêt. Le verrouillage de reverse est remis à zéro lorsque les deux manettes latérales sont remises au minimum la puissance de décollage et que le poids est partiellement retiré du train principal gauche.

INTERRUPTEURS D'ESSAI DE DRAPEAU AUTOMATIQUE

Quatre interrupteurs de tests de drapeau sont situés sur le panneau supérieur du mécanicien navigant. Chaque commutateur est protégé par un cache qui doit être levé pour que le test du système puisse être effectué. Les interrupteurs d'essai surpassent les interrupteurs des manettes de gaz et permettent de tester le système de mise en drapeau sans toucher au régime moteur.

INTERRUPTEUR PRINCIPAL DE DRAPEAU AUTOMATIQUE

Lorsque l'interrupteur principal de mise en drapeau automatique, situé sur le panneau supérieur du mécanicien navigant, est sur ON, l'alimentation électrique est appliqué sur les voyants système et les interrupteurs des manettes de gaz. Lorsque les manettes sont avancées à la puissance de décollage, les interrupteurs se ferment, mettant sous tension les interrupteurs de couple/pression de chaque moteur. Avec les quatre sélecteurs individuels en position AUTO RPM, le système de mise en drapeau automatique est complètement armé. La mise en drapeau automatique peut avoir lieu que si le commutateur individuel est en position AUTO RPM. Si l'on veut arrêter un cycle de mise en drapeau automatique avant qu'il soit atteint, le sélecteur peut être placé dans la position pas fixe. En le remettant sur la position AUTO RPM on remet en fonction la synchronision.

Note : Pour éviter une survitesse en cas de mise en drapeau interrompue en drapeau, l'hélice doit être rapprochée de la vitesse des autres moteurs avec le commutateur sélecteur de mode, comme dans le dévirage, puis placé sur AUTO RPM.

INDICATEURS DES HÉLICES

VOYANTS DE DRAPEAU AUTOMATIQUE

Quatre voyants rouges a allumage automatique ont situés sur le panneau inférieur du mécanicien navigant ou intégrés dans les poussoirs de commande de mise en drapeau. Ils indiquent que l'hélice est en drapeau automatique.

VOYANTS D'ARMEMENT DRAPEAU AUTOMATIQUE

Ces voyants ambres, un sur le panneau supérieur mécanicien navigant et un sur le panneau de bord du pilote, sont allumés lorsque l'interrupteur principal est sur ON, indiquant que le système est armé. Ils vont s'éteindre si aucun interrupteur drapeau est utilisé ou si un cycle de mise en drapeau automatique est lancé.

DEFAUT SYNCHRONISEUR.

Ce voyant rouge, situé sur le panneau inférieur du mécanicien navigant, s'allume lorsque le moteur maître du synchroniseur ne fonctionne pas à la vitesse sélectionnée. Lorsque ce voyant est allumé les hélices restent à pas fixe.

TACHYMÈTRE SYNCHRONISEUR

Un tachymètre, situé sur le panneau inférieur du mécanicien navigant, indique, en terme de régime moteur (tours/minute), la vitesse du moteur maître du synchroniseur. Il indique donc la vitesse de rotation à laquelle les moteurs seront synchronisés.

PANNEAU INFÉRIEUR MÉCANICIEN NAVIGANT