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CA 02802398 2012-12-11
WO 2011/157965 PCT/FR2011/051382
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Carter de soufflante de turboréacteur d'aéronef
La présente invention se rapporte à un carter de soufflante pour
turboréacteur d'aéronef.
Comme cela est connu en soi, et représenté à la figure 1 ci-jointe,
une nacelle pour turboréacteur à double flux comprend classiquement une
structure externe 1 comportant une partie amont 3 formant entrée d'air, une
partie intermédiaire 5 dont la peau interne 6 est formée par le carter de la
soufflante 7 du turboréacteur, et une partie aval 9 pouvant incorporer des
moyens d'inversion de poussée.
Cette nacelle comporte par ailleurs une structure interne 11
comportant un carénage 13 du moteur 15 du turboréacteur.
La structure externe 1 définit, avec la structure interne 11, une
veine d'air annulaire 17, souvent désignée par veine d'air froid , par
opposition à l'air chaud engendré par le moteur 15.
La soufflante 7 consiste essentiellement en une hélice munie de
pales 19, montée rotative sur un moyeu fixe 21 relié au carter de soufflante 6
par une pluralité de bras fixes 25, pouvant être répartis à 120 degrés par
exemple.
En amont de ces bras fixes se trouvent des aubes de redressement
de flux 23, appelées aussi OGV ( Outlet Guide Vanes ), permettant de
redresser le flux d'air froid engendré par la soufflante 7.
Le carter de soufflante 6, dont la forme générale est celle d'un
cylindre, présente un poids important qu'il importerait de pouvoir réduire.
De plus, l'intégration du carter de soufflante 6 dans la partie
intermédiaire 5 de la structure externe 1 de la nacelle, donne lieu à de
nombreuses fixations dont certaines sont complexes à mettre en oeuvre, du fait
notamment de la présence de la peau extérieure de la structure externe de la
nacelle.
La présente invention vise ainsi à fournir un carter de soufflante
permettant de gagner en poids global, et en simplicité de montage.
On atteint ce but de l'invention avec un carter de soufflante de
turboréacteur d'aéronef, remarquable en ce que ce carter présente une forme
de caisson, dont la paroi radialement intérieure est apte à former la peau
interne de la veine d'air froid d'une nacelle à l'intérieur de laquelle ledit
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turboréacteur est destiné à être monté, et dont la paroi radialement
extérieure
est apte à former la peau externe de ladite nacelle.
Grâce à cette structure de caisson, on peut obtenir une excellente
tenue structurale du carter de soufflante, avec des peaux très minces, dont le
poids global est inférieur à celui d'un carter classique.
Comme de plus la paroi extérieure de ce caisson se substitue à la
peau externe de la partie correspondante de la nacelle, le bilan pondéral
global
s'en trouve encore amélioré.
A noter de plus que cette forme de caisson permet un montage
modulaire du carter de soufflante, entre les parties amont et aval de la
nacelle ;
les fixations de ces parties amont et aval sur le caisson sont aisément
accessibles, ce qui contribue à la facilité d'assemblage.
Suivant d'autres caractéristiques optionnelles de ce carter de
soufflante selon l'invention :
- un nervurage est placé entre lesdites parois interne et externe :
ceci permet de renforcer la structure de caisson ,
- au moins l'une desdites parois est formée en matériau
composite : ceci permet de gagner en poids ;
- une couche intermédiaire de rétention de pale de soufflante est
placée entre lesdites peaux interne et externe : cette peau permet de retenir
une pale qui se détacherait de la soufflante, et d'éviter ainsi la ruine
complète
du turboréacteur et de la nacelle qui l'entoure ;
- ladite couche intermédiaire peut être formée en fibres d'aramide :
ce matériau offre un excellent compromis poids/résistance.
La présente invention se rapporte également à un turboréacteur
d'aéronef, remarquable en ce qu'il comprend un carter de soufflante conforme
à ce qui précède.
La présente invention se rapporte également à un ensemble
propulsif pour aéronef, remarquable en ce qu'il comprend une nacelle dont la
partie intermédiaire est formée par un carter de soufflante de turboréacteur
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 :
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- la figure 1 est une vue en coupe d'une moitié de nacelle et de son
turboréacteur associé de l'art antérieur, commenté en préambule
de la présente invention,
- la figure 2 est une vue schématique de la zone II de l'ensemble
représenté à la figure 1,
- la figure 3 est une vue d'une zone analogue à la zone III de la
figure 1, d'une nacelle incorporant un carter de soufflante selon
l'invention, et
- la figure 4 est une vue schématique de la zone IV de la figure 3.
Sur l'ensemble de ces figures, des références identiques ou
analogues désignent des organes ou ensembles d'organes identiques ou
analogues.
On notera par ailleurs que l'on a pris soin de représenter sur ces
figures un repère à trois axes X Y Z, ces trois axes étant représentatifs
respectivement des directions longitudinale, transversale, et verticale de la
nacelle, lorsqu'elle est installée sur un aéronef.
Comme cela est visible sur la figure 2, dans un ensemble classique
de nacelle et de turboréacteur, le carter de soufflante 6 présente une forme
générale sensiblement cylindrique, et une section sensiblement en C ouvert.
Ce carter de soufflante 6, qui définit une partie de la peau
intérieure de la nacelle, et donc une partie de la veine d'air froid 17, peut
être
formé en alliage métallique ou en matériau composite.
Ce carter de soufflante 6 a à la fois une vocation structurale
contribuant à la résistance générale de la nacelle, et une fonction de
rétention
de pales 19 de la soufflante 7 : ce carter est en effet prévu suffisamment
résistant pour empêcher le passage d'une pale 19 qui se détacherait du moyeu
21, et qui pourrait alors ruiner l'ensemble de la nacelle et du turboréacteur.
Une ou plusieurs couches 27 de matériau apte à résister à la
traversée d'une pale 19 sont disposés à la périphérie extérieure du carter 6 :
le
matériau formant ces couches peut être par exemple un tissu composite à
base de fibres d'aramide.
On se reporte à présent aux figures 3 et 4, sur lesquelles on peut
voir une nacelle incorporant un carter de soufflante selon l'invention.
Comme cela est visible sur ces deux figures, à la différence de
l'agencement classique des figures 1 et 2, le carter 6 présente une forme de
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caisson de révolution, comportant une paroi interne 6a, une paroi externe 6b,
et deux parois latérales 6c et 6d.
La paroi interne 6a forme une partie de la peau interne de la
nacelle, c'est-à-dire de la peau qui définit la veine d'air froid 17.
La paroi externe 6b du carter 6 débouche sur l'extérieur de la
nacelle, c'est-à-dire qu'elle forme une partie de la peau externe de la partie
intermédiaire 5 de cette nacelle.
Chacune des parois 6a à 6b peut être formée à base d'alliage
métallique, et/ou à partir de matériau composite approprié.
On peut de plus prévoir qu'une ou plusieurs couches 27 de
matériau résistant à la traversée des pales 19 de la soufflante 7, soient
disposées à l'intérieur du caisson ainsi formé.
On peut également prévoir que le caisson comporte des cloisons
internes type 29a, 29b longitudinale et/ou circonférentielle (voir figure 3),
formant nervurage et contribuant ainsi à la résistance du caisson 6.
La structure en caisson du carter 6 permet de minimiser l'épaisseur
des parois 6a à 6b qu'il forme, tout en conservant une excellente résistance
structurale, complétée d'une résistance à la traversée de pales 19 procurée
par
les couches de matériau 27 disposées à l'intérieur de ce caisson.
De plus, comme on peut le comprendre à la lumière de ce qui
précède, ce caisson 6 constitue une sorte de module formant toute l'épaisseur
de la nacelle, et venant se placer entre la partie amont 3 de la nacelle,
formant
entrée d'air, et une partie aval 31 de carter, sur laquelle peut être fixé le
bord
de déviation 33 d'un inverseur de poussée.
Ce caractère modulaire du carter 6 permet son intégration
simplifiée dans le reste de la nacelle, et la mise en place aisée de moyens de
fixation appropriés avec les parties 3 et 31.
On comprend donc que le carter de soufflante selon l'invention
permet d'obtenir un meilleur compromis poids/résistance structurale que les
carters de la technique antérieure, ainsi qu'un montage modulaire nettement
facilité.
Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux
modes de réalisation décrits et représentés.
C'est ainsi par exemple que l'on pourrait envisager que la paroi
interne 6a et/ou la paroi externe 6b du carter 6, ait chacune une fonction de
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rétention de pales 19, venant s'ajouter et/ou se substituer à celle des
couches
de matériau 27.
C'est ainsi également que l'on pourrait envisager que le carter 6 en
caisson s'étende en amont jusqu'à l'entrée d'air, et/ou en aval jusqu'au bord
de
5 déviation.
