Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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WO 2009/053546 PCT/FR2008/001150
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Amortisseur de vibrations pour nacelle d'aéronef
La présente invention se rapporte à un amortisseur de vibrations
pour boîtier installé sur une nacelle d'aéronef.
On connaît de la technique antérieure un amortisseur de vibrations
apte à être interposé entre un boîtier électronique et une structure fixe de
nacelle d'aéronef, comprenant un bloc en matériau élastique, une vis de
fixation de ce bloc sur ladite structure fixe, et des moyens de fixation dudit
boîtier sur ledit bloc.
Le boîtier électronique peut être typiquement un boîtier de
commande de différentes fonctions de la nacelle, telle que la fonction
d'ouverture d'une partie de nacelle pour des opérations de maintenance.
Les amortisseurs de vibration permettent de protéger les
composants électroniques de ce boîtier vis-à-vis des vibrations engendrées par
le turboréacteur situé à l'intérieur de la nacelle.
Lorsqu'une aube du turboréacteur se casse de manière
accidentelle (situation connue de l'homme du métier sous l'abréviation anglo-
saxonne FBO, pour Fan Blade Out ), les vibrations engendrées par le
turboréacteur atteignent des amplitudes très élevées pouvant conduire
notamment à la destruction des amortisseurs, et à la désolidarisation
consécutive du boîtier électronique de la structure fixe de la nacelle.
Une telle désolidarisation est inacceptable, car alors le boîtier
électronique est susceptible d'endommager d'autres organes de la nacelle et
du moteur.
Pour éviter une telle désolidarisation, on vient classiquement placer
au-dessus de l'amortisseur un étrier de sécurité que l'on fixe par ses deux
extrémités sur la structure fixe de la nacelle.
Un tel étrier permet de retenir l'amortisseur en place lorsqu'il est
détruit sous l'effet de vibrations de forte amplitude, et d'éviter ainsi que
le
boîtier électronique se détache entièrement de la structure fixe de la
nacelle.
Un tel étrier et les fixations qui lui sont associées pèsent un certain
poids, ce qui va à l'encontre de la recherche permanente de réduction de
masse, propre au domaine aéronautique.
En outre, un tel étrier et ses fixations constituent des pièces
supplémentaires que les techniciens de maintenance risquent d'oublier de
remonter lors des opérations de remplacement et/ou de maintenance.
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La présente invention a notamment pour but de remédier à ces
inconvénients.
On atteint ce but de l'invention avec un amortisseur de vibrations
apte à être interposé entre un boîtier électronique et une structure fixe de
nacelle d'aéronef, comprenant un bloc en matériau élastique, une vis de
fixation de ce bloc sur ladite structure fixe, et des moyens de fixation dudit
boîtier sur ledit bloc, remarquable en ce qu'il comprend des moyens pour
limiter la course desdits moyens de fixation par rapport à ladite vis de
fixation
dans au moins deux directions de l'espace, ces moyens de limitation étant
dimensionnés pour éviter une sollicitation de ladite vis pouvant conduire à sa
fatigue et/ou à sa rupturP ~,
La présenc~ res moyens de limitation de course permet, en cas
de régimes de vibrations dé très forte amplitude, de court-circuiter la vis de
l'amortisseur pour ce qui est de la transmission des efforts dynamiques entre
la
structure fixe de la nacelle et le boîtier électronique, et ainsi d'éviter de
soumettre cette vis à des efforts susceptibles de conduire à sa ruine.
Grâce à ces moyens de limitation de course, on obtient donc un
amortisseur qui n'est plus susceptible de se ruiner en cas de régimes de
vibration de forte amplitude, pouvant survenir notamment lors d'un FBO
(rupture d'aube du turboréacteur) et lors du temps de retour de l'avion
consécutif au FBO.
Suivant d'autres caractéristiques optionnelles de l'amortisseur
selon l'invention :
- lesdits moyens de limitation sont aptes à limiter ladite course dans
un plan perpendiculaire à ladite vis : ces moyens de limitation permettent de
supprimer les risques de cisaillement de la vis ;
- lesdits moyens de limitation sont aptes à limiter ladite course dans
au moins un sens d'une direction parallèle à ladite vis ;
- lesdits moyens de limitation comprennent d'une part une coupelle
apte à être fixée sur ladite structure fixe, et d'autre part un impacteur
solidaire
desdits moyens de fixation et positionné à l'intérieur de ladite coupelle,
cette
coupelle et cet impacteur étant séparés selon les directions perpendiculaire
et
parallèle à ladite vis par des jeux tels que la sollicitation de ladite vis
correspondant à la butée dudit impacteur à l'intérieur de ladite coupelle,
soit
située en deçà du seuil de fatigue et/ou de rupture de ladite vis : ce mode de
réalisation à coupelle et à impacteur permet d'obtenir de manière très simple
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une limitation de course dans le plan perpendiculaire à la vis et dans le sens
d'une compression de la vis ; les jeux sont choisis de telle sorte qu'aucun
contact entre la coupelle et l'impacteur ne soit susceptible de modifier le
comportement de l'amortisseur en sollicitations nominales ;
- ledit impacteur est revêtu d'un matériau élastomère sur sa face
destinée à coopérer avec ladite coupelle : ce revêtement permet de limiter
l'intensité des chocs entre l'impacteur et la coupelle, en cas de butée de ces
deux pièces l'une contre l'autre ;
- ledit bloc en matériau élastique est conformé en double cône et
lesdits moyens de fixation comprennent une rondelle de fixation prise entre
les
deux cônes dudit double cône : ce bloc élastique ainsi conformé présente une
grande efficacité d'amortissement ;
- ledit impacteur est monté sur lesdits moyens de fixation de
manière à prendre une partie dudit boîtier électronique en sandwich : cet
agencement permet de réaliser une liaison robuste du boîtier électronique avec
l'amortisseur ;
- cet amortisseur comprend une butée anti-arrachement : cette
butée permet de limiter l'arrachement de la partie mobile de l'amortisseur par
rapport à sa partie fixe dans les régimes de vibration exceptionnels.
La présente invention se rapporte également à une nacelle
d'aéronef comprenant une structure fixe et au moins un boîtier électronique
monté sur cette structure fixe au moyen d'au moins un amortisseur conforme à
ce qui précède.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention
apparaîtront à la lumière de la description qui va suivre et à l'examen des
figures ci-annexées, dans lesquelles :
- la figure 1 représente de manière partielle et en perspective un
boîtier électronique fixé sur une structure fixe de nacelle d'aéronef au moyen
d'un amortisseur de vibrations selon l'invention,
- la figure 2 représente une vue en perspective de cet amortisseur,
- la figure 3 représente une vue en perspective de la cuvette de cet
amortisseur,
- la figure 4 représente en perspective l'impacteur de cet
amortisseur, et
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- la figure 5 est une vue en coupe axiale de l'amortisseur selon
l'invention, fixé respectivement au boîtier électronique et à la structure
fixe de
la nacelle de la figure 1.
En se reportant à présent à la figure 1, on peut voir une partie d'un
boîtier électronique 1, pouvant comprendre par exemple des composants
électroniques permettant de commander des actionneurs d'une nacelle
d'aéronef.
Ces actionneurs peuvent être utilisés notamment pour ouvrir des
parties mobiles de la nacelle lors d'opérations de maintenance.
La partie fixe de cette nacelle, c'est-à-dire la partie de cette nacelle
sur laquelle sont montées les parties mobiles, est visible de manière
partielle
en 3 sur la figure 1.
Le boîtier électronique 1 est fixé sur la structure 3 au moyen d'une
pluralité d'amortisseurs dont l'un 5 est représenté sur la figure 1.
En se reportant plus particulièrement aux figures 2 à 4, on peut voir
que cet amortisseur comprend une vis 7 traversant, dans cet ordre, une butée
anti-arrachement 9, un bloc en matériau élastique 10, une rondelle de fixation
11, un impacteur 13 et une cuvette 15, qui peut être également désignée par le
terme de coupelle .
En se reportant plus particulièrement à la figure 5, on peut voir que
la butée anti-arrachement 9 présente une forme de rondelle calée contre la
tête
17 de la vis 7.
Dans sa partie située en vis-à-vis de la rondelle de fixation 11, la
butée anti-arrachement 9 comporte une bordure en matériau élastomère 21.
La vis 7 passe à travers une entretoise 23 venant en butée
respectivement contre la tête 17 de cette vis et contre le fond de la cuvette
15,
sur lequel est ménagée une bordure de centrage 25.
L'entretoise 23 définit un épaulement 27, et le bloc en matériau
élastique 10 est pincé entre la butée anti-arrachement 9 et cet épaulement 27.
Plus particulièrement, le bloc en matériau élastique 10 présente la
forme d'un double cône, dont les deux cônes situés en vis-à-vis 10a et 10b
viennent pincer la rondelle de fixation 11.
Cette rondelle est elle-même fixée par au moins deux vis 29a, 29b
sur l'impacteur 13, le boîtier électronique 1 étant pris en sandwich entre
cette
rondelle de fixation 11 et cet impacteur 13.
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De préférence, cet impacteur 13 comporte à sa périphérie un
revêtement en matériau élastomère 31.
L'impacteur 13, qui est disposé à l'intérieur de la cuvette 15,
comme cela est visible sur la figure 5, est séparé de cette cuvette, sur toute
sa
5 périphérie, d'un premier jeu J1 inférieur au jeu J'l séparant l'intérieur de
l'impacteur 13 de l'entretoise 23.
La cuvette 15 est solidarisée à la structure 3, de telle sorte que
toutes les sollicitations dues aux impacts de l'impacteur 13 soient
directement
transmises à cette structure 3.
On notera par ailleurs que le fond de l'impacteur 13 est séparé du
fond de la cuvette 15 par un deuxième jeu J2 inférieur au jeu J'2 séparant la
rondelle de fixation 11 de l'épaulement 27 de l'entretoise 23.
La vis 7 traverse la structure fixe de la nacelle 3, sur laquelle elle
est fixée au moyen d'un écrou 33.
Le mode de fonctionnement et les avantages de l'amortisseur qui
vient d'être décrit résultent directement de ce qui précède.
En mode de fonctionnement normal, c'est-à-dire lorsque les
vibrations de la nacelle ne dépassent pas un seuil prédéterminé, ces
vibrations
sont transmises par la structure fixe de la nacelle 3 au boîtier électronique
1
par l'intermédiaire du bloc en matériau élastique 10, l'impacteur 13 pouvant
se
déplacer librement à l'intérieur de la cuvette 15, tant selon la direction de
la vis
7 que dans un plan perpendiculaire à cette vis.
Lorsque les vibrations de la structure fixe de nacelle 3 dépassent
ledit seuil prédéterminé, par exemple par suite d'une rupture d'aube du
turboréacteur situé à l'intérieur de la nacelle ( Fan Blade Out ),
l'impacteur
13 est susceptible de venir en butée à l'intérieur de la cuvette 15, soit dans
la
direction du premier jeu J1, soit dans la direction du deuxième jeu J2.
Cette butée est amortie par le revêtement en matériau élastomère
31 disposé à la périphérie de l'impacteur 13.
Cette butée permet une transmission directe, c'est-à-dire sans
passer par la vis 7, des efforts dynamiques de la cuvette 15 à l'impacteur 13.
On court-circuite ainsi en quelque sorte la vis 7, ce qui permet
d'éviter de soumettre cette vis à des efforts excessifs de flexion et/ou de
cisaillement et, dans une moindre mesure, de compression, susceptibles
d'entraîner sa fatigue et/ou sa ruine.
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On notera que le fait de prévoir que les jeux J1 et J2 soient
inférieurs respectivement aux jeux J'l et J'2, permet de s'assurer que la
transmission des efforts dynamiques dans ces situations extrêmes passe bien
par l'impacteur 13 et la cuvette 15, qui sont dimensionnées de manière
appropriée et incorporent des propriétés amortissantes, et non par d'autres
pièces plus fragiles de l'amortisseur telles que la vis 7.
La butée anti-arrachement 9 permet de limiter la course de la
rondelle de fixation 11 dans un sens qui conduirait à l'arrachement du bloc en
matériau élastique 10. Dans ce mode particulier de sollicitation le vis
travaille
en traction, son mode habituel et privilégié.
Comme on peut le comprendre à la lumière de ce qui précède,
l'amortisseur selon l'invention permet de garantir qu'au delà d'un certain
seuil
de vibrations, les efforts dynamiques transmis par la structure fixe de
nacelle 3
au boîtier électronique 1, ne transitent plus par la vis 7, permettant
d'éviter de
fatiguer et/ou de ruiner cette vis.
Bien entendu, le dimensionnement des jeux J1 et J2 est effectué
en fonction des caractéristiques mécaniques de la vis 7, selon des méthodes
classiques à la portée de l'homme du métier.
En d'autres termes, ces jeux J1 et J2 sont suffisamment importants
pour permettre un fonctionnement normal, c'est-à-dire reposant sur
l'élasticité
du bloc 10, dans les plages de vibrations normales, et suffisamment petits
pour
assurer une transition directe des efforts dynamiques entre la cuvette 15 et
l'impacteur 13 en cas de vibrations exceptionnelles.
Du fait de la présence des moyens de limitation de course de la
partie mobile de l'amortisseur par rapport à sa partie fixe, on prévient tout
risque de destruction de la vis 7 dans les régimes de vibrations
exceptionnelles, et il n'est ainsi plus nécessaire de prévoir des moyens
supplémentaires de sécurité tels qu'un étrier (comme c'était le cas dans la
technique antérieure) pour prévenir le risque de désolidarisation du boîtier
électronique 1 de la structure fixe de nacelle 3.
Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux
modes de réalisation décrits et représentés, fournis à titre de simples
exemples.
