Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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WO 2012/049399 PCT/FR2011/052307
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Ensemble d'accrochage d'une suspension d'un ensemble propulsif
d'aéronef
La présente invention concerne une suspension d'un ensemble
propulsif d'aéronef à un élément de structure de l'aéronef, telle qu'une aile
ou
le fuselage de cet aéronef par exemple et, plus particulièrement un ensemble
d'accrochage de cette suspension sur ledit ensemble propulsif.
Un ensemble propulsif pour un aéronef comprenant un moteur à
turboréacteur à double flux monté à l'intérieur d'une nacelle délimitant une
veine d'écoulement d'un flux secondaire peut être monté à divers endroits de
l'avion en étant accroché à un mât appartenant à la structure de ce dernier.
Il peut ainsi être suspendu sous les ailes, fixé au fuselage ou monté
dans l'empennage par des moyens d'accrochage qui permettent de transmettre
à cette aile notamment les efforts mécaniques entre le moteur et la structure
de
l'avion, efforts générés par le moteur et efforts en provenance de la nacelle
transmis par le moteur pendant ses différents régimes de fonctionnement.
Les charges à prendre en considération sont orientées selon les
trois directions principales (forces et moments). Ce sont notamment les
charges massiques ou d'inertie du moteur, sa poussée, les charges
aérodynamiques et les charges dues à un fonctionnement incidentel ou
accidentel (Fan blade Off, crash,...). Les charges à transmettre comprennent
aussi la reprise du couple de rotation autour de l'axe du moteur.
Ces moyens d'accrochage doivent en outre absorber les
déformations subies par le moteur pendant les différentes phases du vol en
raison notamment des variations dimensionnelles dues aux dilatations ou
contractions thermiques et des sollicitations mécaniques.
Un mode de suspension, par exemple, consiste à accrocher le
moteur à un mât agencé entre le turboréacteur et l'aile de l'aéronef ayant une
forme de caisson allongé et rigide capable de transmettre les efforts (forces
et
moments) selon les trois directions axiale, latérale et verticale entre le
turboréacteur et la structure de l'aéronef, l'axe étant celui du moteur.
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Ce mât s'étendant dans un plan vertical passant par l'axe
longitudinal du moteur comprend des moyens de suspension du moteur par
lesquels passent tous les efforts (forces et moments) transmis entre le moteur
et l'aéronef.
Ces moyens de suspension comprennent une attache moteur
amont fixée en particulier sur le carter intermédiaire du turboréacteur et une
attache moteur aval fixée en particulier sur le carter d'échappement du
turboréacteur.
Ces attaches sont montées sur les carters susmentionnés par
l'intermédiaire de chapes d'accrochage 100 montées sur les carters, comme
illustré dans un exemple particulier du carter intermédiaire 120 de l'art
antérieur
sur la figure 3.
On observe, sur cette figure, qu'une chape d'accrochage 100 est
fixée sur la virole externe 121 de carter intermédiaire 120 par des moyens de
fixation 160 traversant radialement la virole externe du carter 120.
Ces moyens de fixation 160 comprennent des moyens de vissage
de type vis écrous.
Ces moyens de fixation traversent, également, les aubes de
redressement de flux 125 fixées au carter intermédiaire 120 dans la mesure où
les chapes 100 sont montées en regard de ces aubes 125.
Or, un tel montage des chapes d'accrochage 100 sur un carter 120
n'est pas satisfaisant.
Les contraintes exercées à l'interface entre le carter intermédiaire
120 et la chape d'accrochage 100 peuvent engendrer, dans le cadre de carter
formé de matériau composite, une détérioration de la structure composite, tel
qu'un délaminage.
La fiabilité des montages des chapes d'accrochage sur le carter
s'en trouve affectée
Ce montage impose également la dépose des suspensions et donc
du moteur si on souhaite démonter une aube de redressement 125.
Un but de la présente invention est de pallier les problèmes définis
ci-dessus.
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La présente invention a notamment pour but d'apporter une
solution simple, efficace et peu coûteuse à ces problèmes.
Il est également désirable de proposer un ensemble d'accrochage
permettant de s'affranchir de toute liaison entre les aubes de redressement de
flux et les chapes d'accrochages de la suspension interposée entre l'ensemble
propulsif et le mât destiné à le porter.
A cet effet, l'invention propose un ensemble d'accrochage d'une
suspension d'un ensemble propulsif d'aéronef destiné à être suspendu à un
élément de structure d'un aéronef, ledit ensemble propulsif comprenant un
turboréacteur présentant un axe longitudinal, ledit ensemble d'accrochage
comprenant au moins une chape d'accrochage de la suspension à un carter
dudit ensemble propulsif remarquable en ce que la chape d'accrochage est
fixée audit carter par des moyens adaptés pour former une liaison entre la
chape d'accrochage et le carter à la périphérie extérieure dudit carter.
Grâce à la présente invention, on limite les risques de détérioration
du carter liés aux liaisons de montage du carter avec les chapes d'accrochage,
en supprimant toute liaison de montage entre la chape d'accrochage et le
carter à l'intérieur dudit carter.
Selon des modes particuliers de réalisation, l'ensemble peut
comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément
ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- lesdits moyens sont adaptés pour former une liaison entre la
chape d'accrochage et le carter selon un axe parallèle à l'axe longitudinal du
turboréacteur ;
- lesdits moyens formant une liaison axiale selon l'axe longitudinal
du turboréacteur comprennent :
-au moins un premier oeillet destiné à être solidarisé à la chape
d'accrochage
-au moins un second oeillet destiné à être solidarisé à la
périphérie externe du carter
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-des moyens de fixation adaptés pour traverser lesdits premier
et second oeillets selon l'axe longitudinal du turboréacteur ;
- ledit premier oeillet est réalisé dans une ailette solidaire d'une
oreille de la chape ;
- ledit second oeillet est réalisé dans un élément de structure
extérieur périphérique du carter destiné à porter cet oeillet;
- ledit élément de structure extérieur périphérique du carter est une
bride de raccordement, un raidisseur ou une structure dédiée
- l'agencement des moyens formant une liaison axiale est identique
de part et d'autre de chaque chape d'accrochage ou monté en quinconce;
- le carter est un carter de soufflante, un carter intermédiaire ou un
carter d'échappement ;
- ledit élément de structure extérieur périphérique du carter est
ménagé sur une virole externe du carter intermédiaire.
L'invention propose également un ensemble propulsif comprenant
un turboréacteur suspendu à un élément de structure d'un aéronef par
l'intermédiaire d'une suspension comprenant, en outre, un ensemble
d'accrochage de ladite suspension sur un carter de l'ensemble propulsif tel
que
précité.
D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la
lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation
préférées
de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux
dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique latérale d'une suspension
d'un système propulsif d'aéronef;
- la figure 2 est une vue schématique en perspective de chapes
d'accrochages d'une suspension montées sur un carter de l'ensemble propulsif
de la figure 1 ;
- les figures 3 et 4 sont des vues en coupe de la liaison entre un
carter intermédiaire et une chape d'accrochage d'une suspension de
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l'ensemble propulsif de la figure 1 respectivement de l'art antérieur et selon
un
mode de réalisation de la présente invention.
Dans toute la description qui va suivre, par convention, on appelle
5 X la direction longitudinale du turboréacteur. D'autre part, on appelle Y la
direction assimilable à la direction transversale du turboréacteur, et Z la
direction verticale ou de la hauteur, ces trois directions X, Y et Z étant
orthogonales entre-elles.
D'autre part, les termes "amont" et "aval" sont à considérer par
rapport à une direction d'avancement de l'aéronef rencontrée suite à la
poussée exercée par le turboréacteur.
De façon classique, un ensemble propulsif d'aéronef comprend une
nacelle entourant un turboréacteur qui présentent tous les deux un axe
longitudinal principal.
Comme cela est connu en soi, le turboréacteur comprend une
soufflante délivrant un flux d'air annulaire avec un flux primaire qui
alimente le
moteur entraînant la soufflante et un flux secondaire qui est éjecté dans
l'atmosphère tout en fournissant une fraction importante de la poussée de
l'aéronef.
La soufflante est contenue dans un carter extérieur qui canalise
vers l'aval le flux secondaire, ce flux traversant une roue entraînée en
rotation
à l'intérieur d'un carter intermédiaire appartement à une section médiane de
la
nacelle. Un tel carter est illustré sur la figure 1 avec la référence générale
120.
Pour rappel, la nacelle comprend typiquement une structure amont
d'entrée d'air, une structure médiane entourant des aubes de la soufflante du
turboréacteur, et une structure aval pouvant incorporer des moyens d'inversion
de poussée.
Cette nacelle comporte, par ailleurs, une structure interne
comportant un carénage du moteur en aval des aubes de la soufflante et qui
définit, avec la structure aval, une veine d'air annulaire au travers duquel
le flux
d'air secondaire est destiné à circuler, par opposition au flux primaire chaud
engendré par le moteur.
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La soufflante est montée rotative sur un moyeu fixe qui peut être
relié au carter de soufflante par une pluralité de bras fixes qui peuvent
transmettre une partie des efforts entre le moteur et son support. Dans cette
zone, se trouvent des aubes de redressement de flux, appelées aussi OGV
(acronyme de Outlet Guide Vanes ), permettant de redresser le flux
secondaire engendré par la soufflante et éventuellement de transmettre les
efforts vers le carter de soufflante.
Le carter intermédiaire 120 est ainsi un élément structural qui
comprend le moyeu, une virole externe 121 annulaire qui supporte la virole du
carter de soufflante à son extrémité aval, les éventuels bras de liaison
radiaux
qui relient le moyeu à la virole externe 121 et les OGVs.
Par ailleurs, la veine du flux secondaire est délimitée intérieurement
par une enveloppe cylindrique qui entoure le corps du moteur et qui s'étend
depuis le moyeu du carter intermédiaire 120 jusqu'à un carter d'échappement
30 situé en sortie de la turbine.
Le turboréacteur de l'ensemble propulsif est suspendu à un
élément de structure de l'aéronef, sous une aile par exemple, au moyen d'un
mât 10 qui s'étend sensiblement dans un plan vertical passant par l'axe
longitudinal du turboréacteur, dans l'espace situé entre le corps du moteur et
l'aile de l'aéronef. Toutefois, l'invention proposée peut parfaitement à tout
autre
type d'attache de turboréacteur, par exemple sur le fuselage ou l'empennage.
Ce mât 10 comporte une structure rigide, souvent du type
"caisson", c'est-à-dire formée par l'assemblage de longerons supérieurs et
inférieurs et de panneaux latéraux raccordés entre eux.
Des moyens de suspension 20 sont prévus pour être interposés
entre le turboréacteur et le mât 10, ceci afin de transmettre les efforts
(forces et
moments) entre le turboréacteur et l'aéronef.
Ces moyens de suspension 20 qui sont l'ensemble des pièces ou
organes assurant la fixation du moteur et la transmission des efforts (forces
et
moments) entre le moteur et le mat 10, comprennent généralement au moins
une attache moteur amont 21 entre la virole externe 121 du carter
intermédiaire
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et le mât 20 et une attache moteur aval 22 entre la virole externe 31 du
carter
d'échappement 30 et le mât 20.
Un dispositif de reprise ou transmission de poussée comprenant
deux bielles pouvant être reliées entre elles par un palonnier et montées, par
exemple, en amont sur le carter de soufflante et sur l'attache moteur aval
peut
également être prévu.
Chaque attache moteur amont 21 assure la transmission d'une
partie des efforts mécaniques (forces et moments) dans les trois directions
entre le turboréacteur et l'aéronef.
Chaque attache moteur aval 22 est agencée pour assurer
également une partie des efforts mécaniques (forces et moments).
Ces attaches moteur 21,22 peuvent être réalisées selon toute
forme connue de l'homme du métier, telle que, par exemple, celle relative à
l'assemblage de manilles et de ferrures destinées à coopérer avec un système
d'articulation, de type bielles.
Ce sont des éléments classiques identiques ou similaires à ceux
rencontrés dans l'art antérieur, et connus de l'homme du métier. Par
conséquent, il n'en sera fait aucune description détaillée.
L'ensemble de ces attaches moteur 21,22 est généralement
isostatique et muni de systèmes fail-safe en termes anglo saxons assurant la
redondance de la transmission des efforts (force et moments). Toutefois, des
solutions non isostatiques ainsi que des solutions non fail-safe peuvent
exister.
Ces deux types d'attaches 21,22 sont montés sur le turboréacteur
par l'intermédiaire de chapes d'accrochage 100 fixées sur le carter de
soufflante, le carter intermédiaire 120 et/ou le carter d'échappement 30.
En référence aux figures 2 et 4, on observe une chape
d'accrochage 100 destinée à coopérer avec les moyens de suspension et, plus
particulièrement avec une attache moteur amont prévue pour être fixer à la
virole externe 121 du carter intermédiaire 120.
En prenant un exemple d'une attache moteur avec un système
d'articulation de type bielles comme illustré sur la figure 1, chaque chape
100
est adaptée pour fixer la virole externe 121 aux extrémités inférieures de
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biellettes de suspension dont les extrémités supérieures sont montées sur une
ferrure 50 disposée dans un plan transversal par rapport à l'axe X du moteur.
Selon l'invention, chaque chape d'accrochage 100 des attaches
moteur 20 est fixée sur la circonférence de la virole externe 121 du carter
120
par des moyens adaptés pour former une liaison entre ladite chape
d'accrochage 100 et ledit carter 120 à la périphérie externe de la virole 121.
Dans un mode de réalisation, la liaison est une liaison selon un axe
parallèle à l'axe X du turboréacteur.
Dans une variante de réalisation, la liaison est selon un axe non
parallèle à l'axe X du turboréacteur.
Chaque chape d'accrochage 100 peut être décrite de la façon
suivante.
Chaque chape 100 comprend deux oreilles 101 parallèles inclinées
par rapport à un plan YZ, et destinées à coopérer avec un élément constitutif
des moyens de suspension.
Au moins l'une de ces oreilles 101 est prolongée, par une ailette
102 en saillie dans un plan transversal à l'oreille correspondante 11 et dans
un
exemple non limitatif dirigée sensiblement selon l'axe X.
Dans cette ailette 102 est ménagée au moins un oeillet 103 adapté
pour recevoir des moyens de fixation 130 destinés à solidariser la chape 100 à
la virole externe 121 du carter intermédiaire 120.
La virole externe 121 du carter intermédiaire 120 comprend, pour
sa part, au moins un élément de structure en saillie vers l'extérieur à sa
périphérie et de préférence, au moins deux éléments de structure placés
respectivement en amont et en aval de la chape d'accrochage 100.
Dans une première variante de réalisation, un tel élément de
structure peut être une bride de raccordement 122 en saillie vers l'extérieur
à
sa périphérie et, de préférence, au moins deux brides de raccordement 122
placées respectivement en amont et en aval de la chape d'accrochage 100.
Chaque bride de raccordement 122 comprend une portion de
raccordement formant bride s'étendant suivant une direction radiale,
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sensiblement dans un plan YZ, dans laquelle est ménagé au moins un oeillet
123 en regard d'un oeillet 103 de la chape d'accrochage 100.
Il est à noter que les brides de raccordement 122 peuvent être
intégrées au carter 120 soit, par exemple, en étant formées d'un seul tenant
ou
solidarisée par soudage ou rivetage par exemple à ce carter intermédiaire 120.
Chaque bride de raccordement 122 et chaque ailette 102 de la
chape 100 sont rendues solidaires par des moyens de fixation 130 adaptés
destinés à traverser les oeillets 103,123 en regard dans chacune de la bride
122 et de l'ailette 102, ceci parallèlement à l'axe X du turboréacteur ou non.
Ces moyens de fixation 130 peuvent être tout moyen connu, par
exemple, de type moyens de vissage vis-écrou ou tout autre élément adapté
pour solidariser chaque bride 122 de la virole externe 120 avec une ailette
102
de la chape d'accrochage 100.
Il est à noter que les brides de raccordement 122 peuvent être
formées en matériaux composites en même temps que le carter 120.
Dans d'autres variantes de réalisation, l'élément de structure en
saillie vers l'extérieur à la périphérie de la virole externe 121 du carter
intermédiaire 120 peut être un raidisseur ou toute structure dédiée, quelque
soit leur longueur et destiné à porter un oeillet.
Tout ce qui a pu être décrit en référence à la variante de réalisation
concernant les brides de raccordement 122 peut s'appliquer aux autres
variantes de l'élément de structure.
Concernant les moyens de fixation 130, ceux-ci peuvent également
jouer le rôle d'éléments de centrage de positionnement.
Il est à noter que, de préférence, comme illustré sur la figure 3,
l'agencement des moyens formant une liaison axiale est identique de part et
d'autre de chaque chape d'accrochage 100.
Dans des exemples non limitatifs de réalisation, l'agencement des
moyens formant une liaison axiale est symétrique ou monté en quiconque de
part et d'autre de chaque chape d'accrochage 100.
Dans l'exemple du montage en quinconce, on peut ainsi prévoir
deux brides de raccordement circonférentielles de part et d'autre des chapes
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de suspension dans lesquelles sont ménagées des orifices en quiconque
destinés à recevoir les moyens de fixation des brides avec les ailettes des
chapes correspondantes, ceci afin de permettre à chacune des chapes de
coopérer avec des moyens de liaison axiale décalés de part et d'autre de cette
5 chape.
Par ailleurs, la virole externe 121 du carter intermédiaire 120 est
fixée au carter de soufflante 140 à son extrémité amont grâce, également, à
des brides de raccordement 124,141 annulaires périphériques placées,
respectivement, sur l'extrémité amont de la virole externe 121 et sur
l'extrémité
10 aval du carter de soufflante 140.
Chaque bride de raccordement 124,141 comprend une première
portion de raccordement formant bride et s'étendant suivant une direction
radiale et une deuxième portion de raccordement tubulaire de forme
sensiblement cylindrique s'étendant selon la direction X du turboréacteur, de
sorte que la section longitudinale de la bride de raccordement est en forme de
L.
Toutefois, d'autres formes de réalisation des brides de
raccordement peuvent être proposées.
Chacune des brides de raccordement 124,141 faisant saillie vers
l'extérieur à la périphérie de la virole externe 121 et du carter de
soufflante 140
sont pressées l'une contre l'autre par des moyens de fixation 150 adaptés,
parallèles ou non à l'axe X du turboréacteur et adaptés pour traverser des
passages en regard dans chacune des brides de raccordement 124,141.
La bride de raccordement 124 de la virole externe 121 est ainsi
reliée par tous moyens connus, tel que des moyens de vissage, à la bride de
raccordement 141 du carter de soufflante 140.
Par ailleurs, quelque soit le mode de réalisation, les différentes
brides de raccordement 124,141 peuvent être associées à des moyens de
centrage permettant d'assurer le centrage du carter intermédiaire 120 par
rapport au carter de soufflante 140.
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Bien évidemment, l'invention ne se limite pas aux seules formes de
réalisation du dispositif décrites ci-dessus à titre d'exemples mais elle
embrasse au contraire toutes les variantes possibles.
Ainsi, la présente invention peut être appliquée à tout carter sur
lequel sont destinés à être montés des chapes d'accrochage 100 de moyens
de suspension d'un ensemble propulsif sur un élément structurel d'aéronef.
Ainsi l'invention s'applique également aux ensembles d'accrochage
prévus sur le carter de soufflante ou encore le carter d'échappement, par
exemple.
L'homme de l'art appréciera par rapport aux ensembles
d'accrochage de l'art antérieur, un ensemble d'accrochage dans lequel les
moyens formant la liaison axiale entre chaque chape d'accrochage 100 et le
carter 120 sont ménagés, avantageusement, à l'extérieur de la virole externe
120 du carter sur sa périphérie.
On supprime ainsi tout moyen de fixation radial entre la chape
d'accrochage 100 et la virole externe 121 du carter intermédiaire 120
permettant ainsi de s'affranchir de toute liaison entre les aubes de
redressement de flux et les chapes d'accrochage 100.
Les contraintes hors plan auxquelles sont soumises ces liaisons de
montage sont maintenant reprises dans les éléments de structure extérieurs
périphériques du carter 120, comme les brides de raccordement 122.
On réduit ainsi les risques de détérioration du carter 120 de type
délaminage du matériau composite pouvant former la virole externe 120 du
carter intermédiaire.
