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CA 02643023 2008-08-20
WO 2007/122307 PCT/FR2007/000463
Lèvre d'entrée d'air de nacelle à dégivrage électrique
La présente invention se rapporte à une lèvre d'une entrée d'air
d'une nacelle de turboréacteur destinée à être rattachée à une structure aval
d'entrée d'air et comprenant au moins un élément électrique chauffant de
dégivrage, ainsi qu'à une structure aval correspondante et à une nacelle de
turboréacteur comprenant une entrée d'air selon l'invention.
Un avion est propulsé par un ou plusieurs ensembles propulsifs
comprenant un turboréacteur logeant dans une nacelle tubulaire. Chaque
ensemble propulsif est rattaché à l'avion par un mât situé généralement sous
une aile ou au niveau du fuselage.
Une nacelle présente généralement une structure comprenant une
entrée d'air en amont du moteur, une section médiane destinée à entourer une
soufflante du turboréacteur, une section aval abritant des moyens d'inversion
de poussée et destinée à entourer la chambre de combustion du turboréacteur,
et est généralement terminée par une tuyère d'éjection dont la sortie est
située
en aval du turboréacteur.
L'entrée d'air comprend, d'une part, une lèvre d'entrée adaptée
pour permettre la captation optimale vers le turboréacteur de l'air nécessaire
à
l'alimentation de la soufflante et des compresseurs internes du turboréacteur,
et d'autre part, une structure aval sur laquelle est rapportée la lèvre et
destinée
à canaliser convenablement l'air vers les aubes de la soufflante. L'ensemble
est rattaché en amont d'un carter de la soufflante appartenant à la section
amont de la nacelle.
En vol, selon les conditions de température et d'humidité, de la
glace peut se former sur la nacelle au niveau de la lèvre d'entrée d'air. La
présence de glace ou de givre modifie les propriétés aérodynamiques de
l'entrée d'air et perturbe l'acheminement de l'air vers la soufflante. En
outre,
des morceaux de glace peuvent éventuellement se détacher de la lèvre
d'entrée d'air et entrer en collision avec des composants du turboréacteur
tels
que les aubes de la soufflante.
De plus, la lèvre d'entrée d'air est une pièce soumise à de
nombreux chocs avec des éléments extérieurs tels gravier, oiseaux, grêle et
autres, venant entamer l'intégrité aérodynamique de la surface extérieure et
entraînant une usure prématurée.
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Les performances du turboréacteur étant liées à la quantité et à la
qualité de la captation d'air réalisée par l'entrée d'air, il convient de
remplacer
au plus tôt cette lèvre défectueuse. Un tel remplacement constitue une
opération de maintenance longue et coûteuse car seule une partie de la lèvre
peut avoir été abîmée.
Une première solution pour dégivrer une lèvre d'entrée d'air
consiste à prélever de l'air chaud au niveau du compresseur du turboréacteur
et à l'amener au niveau de la lèvre d'entrée d'air dont il réchauffe les
parois en
circulant à travers un canal intérieur de la lèvre d'entrée d'air. Toutefois,
un tel
dispositif nécessite un système de conduites d'amenée d'air chaud entre le
turboréacteur et l'entrée d'air, ainsi qu'un système d'évacuation de l'air
chaud
au niveau de la lèvre d'entrée d'air. Ceci augmente la masse de l'ensemble
propulsif, ce qui n'est pas souhaité. Une conséquence additionnelle d'un tel
système est que pour éviter de multiplier les arrivées et sorties d'air chaud,
la
lèvre d'entrée d'air est réalisée d'une seule pièce présentant un conduit
interne
périphérique continu pour la circulation de l'air chaud, pièce qui doit donc
être
entièrement changée en cas d'altération de son profil externe.
Une deuxième solution, décrite dans le brevet EP 1 495 963
consiste à appliquer une résistance chauffante sur une paroi extérieure de la
lèvre d'entrée d'air alimentée depuis une source d'électricité de la nacelle.
Cette technologie permet de réaliser une lèvre d'entrée d'air modulaire à
partir
de plusieurs structures de base. Bien que moins complexe, un changement
d'une ou plusieurs structures reste long, en raison de la reconnexion des
moyens d'alimentation électrique de la structure.
Selon les documents EP 1175160 et EP 1 715 159, le
remplacement de la lèvre peut être facilité en réalisant une lèvre d'une
entrée
d'air destinée à être rattachée à une structure aval d'entrée d'air et
comprenant
au moins un élément électrique chauffant de dégivrage, caractérisée en ce que
ledit élément électrique chauffant est équipé d'au moins un connecteur
électrique apte à être relié à au moins un connecteur d'alimentation
électrique
correspondant de la structure aval. Ainsi, en prévoyant des connecteurs
électriques, le montage de la lèvre d'entrée d'air et notamment la
restauration
des connexions électriques est grandement facilitée puisqu'il suffit de
brancher,
à la manière d'une prise électrique, chaque connecteur électrique de la lèvre
sur le connecteur d'alimentation correspondant pour rétablir la continuité du
circuit électrique.
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La présente invention vise à encore améliorer la facilité de
remplacement d'une telle lèvre d'entrée d'air et consiste pour ce faire en une
lèvre d'une entrée d'air d'une nacelle de turboréacteur destinée à être
rattachée à une structure aval d'entrée d'air et comprenant au moins un
élément électrique chauffant de dégivrage, ledit élément électrique chauffant
étant équipé d'au moins un connecteur électrique apte à être relié à au moins
un connecteur d'alimentation électrique correspondant de la structure aval,
caractérisée en ce que la lèvre se décompose en au moins deux structures
identiques mises bout à bout sur un pourtour de l'entrée d'air.
Ainsi, en prévoyant que la lèvre est réalisée à partir de modules
identiques, il est possible de remplacer une partie abîmée de la lèvre sans
changer les structures non endommagées. Par ailleurs, en prévoyant que ces
structures sont identiques, le remplacement est encore facilité puisque cela
évite la multiplication de pièces de rechange.
Avantageusement, la lèvre se décompose en quatre structures
identiques mises bout à bout.
Selon une première variante de réalisation, au moins un
connecteur électrique est situé sensiblement au milieu de chaque structure.
Selon une deuxième variante de réalisation, au moins un
connecteur électrique est situé sensiblement à une extrémité de chaque
structure.
Avantageusement, au moins un connecteur électrique est situé à
chaque extrémité de la structure, chaque connecteur étant apte à recevoir un
bouchon conducteur apte à assurer la continuité électrique du connecteur qui
n'est pas destiné à être branché sur le connecteur d'alimentation électrique
correspondant.
La présente invention se rapporte encore à une structure aval pour
une entrée d'air d'une nacelle de turboréacteur destinée à recevoir une lèvre
selon l'invention, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un connecteur
d'alimentation électrique apte à coopérer avec un connecteur électrique
correspondant de la lèvre d'entrée d'air, ledit connecteur électrique étant
fixé
dans une cloison avant de la structure aval.
Selon une première variante de réalisation, la cloison avant
comprend au moins une ouverture apte à permettre un accès au connecteur
d'alimentation électrique.
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Selon une deuxième variante de réalisation, le connecteur
d'alimentation électrique est monté dans une plaque amovible formant une
partie de la cloison avant.
Avantageusement, la structure aval comprend au moins une trappe
ménagée dans une paroi externe et apte à permettre un accès au connecteur
d'alimentation électrique. Avantageusement encore, la trappe est située au
niveau d'une jonction entre deux structures selon l'invention.
Alternativement, la structure aval possède une paroi externe au
moins partiellement associée à des capots mobiles équipant une section
médiane de la nacelle. De cette manière, il n'est plus nécessaire de ménager
des trappes dans la structure, l'accès se faisant en ouvrant les capots
mobiles
de la structure médiane.
La présente invention se rapporte enfin à une nacelle pour
turboréacteur, caractérisée en ce qu'elle comprend une entrée d'air
comprenant une structure aval selon l'invention sur laquelle est rapportée une
lèvre d'entrée d'air selon l'invention.
La mise en oeuvre de l'invention sera mieux comprise à l'aide de la
description détaillée qui est exposée ci-dessous en regard du dessin annexé
dans lequel :
La figure 1 est une représentation schématique en perspective
d'une nacelle selon l'invention.
La figure 2 est une vue agrandie en coupe transversale d'une
structure de la lèvre d'entrée d'air selon l'invention.
La figure 3 est une vue schématique agrandie en coupe
transversale d'une entrée d'air de la nacelle représentée à la figure 1.
La figure 4 est une représentation partielle agrandie en perspective
éclatée de la lèvre d'entrée d'air réalisée à partir de structures selon la
figure 2.
La figure 5 est une vue schématique de face de la lèvre d'entrée
d'air selon la figure 4.
La figure 6 est une vue agrandie en coupe transversale d'une autre
entrée d'air comprenant une structure aval pourvue de trappes.
Les figures 7 à-11 représentent différentes variantes de réalisation
du circuit électrique des structures selon la figure 2.
Une nacelle 1 selon l'invention telle que représentée sur la figure 1
constitue un logement tubulaire pour un turboréacteur (non visible) dont elle
sert à canaliser les flux d'air qu'il génère. La nacelle 1 est située sous une
aile
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2 à laquelle elle est rattachée par un mât 3. Elle abrite également différents
composants nécessaires au fonctionnement du turboréacteur.
Plus précisément, la nacelle 1 possède une structure comprenant
une section avant formant une entrée d'air 4, une section médiane 5 entourant
5 une soufflante (non visible) du turboréacteur, et une section arrière 6
entourant
le turboréacteur et abritant un système d'inversion de poussée (non visible).
L'entrée d'air 4 se divise en deux parties, à savoir d'une part, une
lèvre 4a d'entrée adaptée pour permettre la captation optimale vers le
turboréacteur de l'air nécessaire à l'alimentation de la soufflante et des
compresseurs internes du turboréacteur, et d'autre part, une structure aval 4b
sur laquelle est rapportée la lèvre 4a et destinée à canaliser convenablement
l'air vers les aubes de la soufflante. L'ensemble est rattaché en amont d'un
carter de la soufflante appartenant à la section médiane 5 de la nacelle 1.
Comme représenté plus spécifiquement aux figures 1 à 5, la lèvre
4a d'entrée d'air 4 est réalisée à l'aide de structures 7 selon l'invention
rapportées sur la structure aval 4b sur toute la périphérie de la nacelle 1.
Chaque structure 7 est séparée de la structure 7 voisine par un élément de
séparation 8 solidaire de la structure aval 4b.
La lèvre 4a d'entrée d'air 4 est ici réalisée à partir de quatre
structures 7. Elle pourrait bien évidemment être réalisée à l'aide de deux
structures 7, en une seule pièce ou encore à partir de plus de quatre
structures
7.
Chaque structure 7 comprend une paroi 10 mise en forme de
manière à donner à la lèvre 4a le profil souhaité ainsi qu'une structure
d'atténuation acoustique 30, du type nid d'abeille, celle-ci étant située au
contact d'une zone de la paroi 10 donnant sur l'entrant de la soufflante et
pourvue d'une multitude de perforations 11 régulièrement espacées.
La paroi 10 de la structure 7 comporte une peau externe 12
destinée à être orientée vers l'extérieur de la lèvre 4a, une peau interne 13
destinée à être orientée vers l'intérieur de la lèvre 4a et un élément
électrique
chauffant 14 situé entre la peau interne 13 et la peau externe 12. L'élément
électrique chauffant 14 est destiné à être branché sur une prise
d'alimentation
16 de la structure aval 4b par l'intermédiaire ,d'un connecteur 15 relié à un
câble 15' d'alimentation électrique: Ce câble 15' a été omis sur la figure 3
afin
de ne pas surcharger le dessin. Il doit être noté que des moyens de maintien
par clipage (non représentés) du câble 15' peuvent être prévus.
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La peau externe 12 assure la ligne extérieure aérodynamique de la
lèvre 4a. Elle peut être métallique ou réalisée en matière composite, être
préformée ou réalisée en même temps que la mise en place de l'élément
électrique chauffant 14. La peau externe 12 possède une épaisseur
relativement faible de manière à assurer une bonne transmission de la chaleur
vers l'extérieur de la lèvre 4a. Par exemple, cette épaisseur sera de quelques
dixièmes de millimètre.
La peau interne 13 vient recouvrir l'élément électrique chauffant 14
et finaliser la paroi 10. Comme pour la peau externe 12, elle peut être
métallique ou réalisée en matière composite, être préformée ou réalisée en
même temps que la mise en place de l'élément électrique chauffant 14. Il
convient de noter que les épaisseurs de la peau externe 12 et de la peau
interne 13 peuvent ne pas être identiques.
Les différentes couches constituant la paroi 10 de la structure 7
sont liées entre elles par une matière de liaison, de type colle ou résine
(non
représentée).
L'élément électrique chauffant 14 est du type résistance métallique
découpée. Une forme particulièrement avantageuse de l'élément électrique
chauffant 14 est une forme en serpentin. Bien évidemment, il convient de
s'assurer que la surface de l'élément électrique chauffant 14 permette
d'atteindre la température de dégivrage souhaitée.
Comme indiqué précédemment, l'alimentation de l'élément
électrique chauffant 14 s'effectue par un câble 15' relié à une source
électrique.
Ce câble 15' traverse la peau interne 13 de la structure 7 à proximité du
centre
de cette dernière pour être ensuite branché sur la source électrique de la
structure aval 4b de l'entrée d'air 4 par le biais de son connecteur 15. On
veillera à protéger ce câble 15' électrique lors de la fabrication de la paroi
10 et
notamment lors de la polymérisation de la peau interne 13 et de la peau
externe 12 ainsi que des résines dans le cas de peaux organiques en matériau
composite.
Les figures 7 à 11 montrent diverses configurations pour l'élément
électrique chauffant 14. Il doit par ailleurs être bien compris que plusieurs
éléments électriques chauffants 14 peuvent être montés en parallèle. Ainsi en
cas de défaillance d'un élément électrique chauffant 14, les autres éléments
électriques chauffant 14 peuvent continuer à remplir leur fonction de
dégivrage.
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On pourra également avoir plusieurs couches d'éléments
électriques chauffants 14 agencés selon des configurations éventuellement
différentes.
Par ailleurs, la structure aval 4b comprend une cloison avant 18
dans laquelle est montée un connecteur 19 par structure 7 de lèvre 4a, chaque
connecteur 19 étant relié à une source de puissance électrique (non
représentée) de la nacelle 1 par l'intermédiaire d'un câble 19' d'alimentation
électrique. Chaque connecteur 19 est alors destiné à coopérer avec le
connecteur 15 de la structure 7 correspondante par le biais de la prise
d'alimentation 16.
Afin de pouvoir permettre un accès aux divers éléments électriques
équipant la structure 7 de lèvre 4a, les connecteurs 19 peuvent être montés
sur
des plaques 20 amovibles appartenant à la cloison avant 18, comme
représenté plus spécifiquement à la figure 6 qui présente une variante de
réalisation d'une nacelle 1 selon l'invention. En démontant la ou l'une des
plaque(s) 20 amovible(s), un opérateur a accès à l'intérieur de la structure 7
de
lèvre 4a.
Alternativement, l'accès aux éléments électriques peut se faire par
l'intermédiaire d'ouvertures (non représentées) ménagées dans la cloison
avant 18 au voisinage de chaque connecteur 19.
L'accès à cette plaque 20 amovible ou à ces ouvertures s'effectue
par l'intermédiaire de trappes 21 ménagées sur une paroi externe 22 de la
structure aval 4b.
Alternativement, la paroi externe 22 pourra être en partie associée
avec des capots mobiles de la section médiane 5 permettant d'accéder au
carter de la soufflante. L'ouverture de ces capots mobiles entraînera alors
l'ouverture de la paroi externe 22 de la structure aval 4b, permettant ainsi
l'accès à la cloison avant 18 et aux connecteurs 19.
Une disposition particulière est représentée à titre d'exemple sur la
figure 5. Pour réduire le nombre de trappes 21 ménagées dans la paroi externe
22 de la structure aval 4b, seulement deux trappes 21 sont disposées au
niveau de deux jonctions diamétralement opposées de structures 7. Chaque
trappe 21 permet alors l'accès aux connecteurs 19 des deux structures 7
adjacentes.
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Pour ce faire, les prises d'alimentation 16 de la structure aval 4b
sont disposées de façon à être situées au moins au niveau d'une extrémité de
chaque structure 7.
Afin de pouvoir assurer qu'une structure 7 peut être montée à
n'importe quelle place sur la structure aval 4b, la structure 7 présente un
connecteur 15 au voisinage de chaque extrémité. Chaque connecteur 15 est
recouvert par un bouchon conducteur 24. Une fois mis en place, il suffit de
retirer le bouchon conducteur 24 du connecteur 15 situé en vis-à-vis du
connecteur 19, et de laisser en place le bouchon conducteur 24 se situant sur
l'autre connecteur 15 afin de garder la continuité électrique de l'élément
électrique chauffant 14 correspondant.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des exemples
particuliers de réalisation, il est bien évident qu'elle n'y est nullement
limitée et
qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que
leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.
Par exemple, il doit être bien compris que l'élément électrique
chauffant peut, à la différence de ceux décrits précédemment, être logé dans
le
volume délimité respectivement par la lèvre 4a ou par chaque structure 7, et
non plus être pris en sandwich entre deux peaux 12, 13 de la structure 7.
