Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
CA 02825116 2013-07-18
WO 2012/101364 PCT/FR2012/050126
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Procédé de fabrication d'une pièce de nacelle de turboréacteur
La présente invention se rapporte à une structure de lèvre d'entrée
d'air pour nacelle de turboréacteur.
Comme cela est connu en soi, un ensemble propulsif d'aéronef
comprend classiquement un turboréacteur logé à l'intérieur d'une nacelle.
La nacelle présente généralement une structure annulaire
comprenant une entrée d'air en amont du turboréacteur, une section médiane
destinée à entourer une soufflante du turboréacteur et son carter, une section
aval destinée à entourer la chambre de combustion du turboréacteur et abritant
le cas échéant des moyens d'inversion de poussée. Elle peut être terminée par
une tuyère d'éjection dont la sortie est située en aval du turboréacteur.
La structure d'entrée d'air sert à optimiser la captation d'air
nécessaire à l'alimentation de la soufflante du turboréacteur et à le
canaliser
vers cette soufflante.
Une structure d'entrée d'air comprend notamment en amont une
structure de bord d'attaque couramment appelée lèvre d'entrée d'air.
La lèvre d'entrée d'air assure la captation de l'air et est rattachée
au reste de la structure d'entrée d'air qui assure la canalisation de l'air
capté
vers le turboréacteur.
Pour ce faire, le reste de la structure d'entrée d'air présente une
structure sensiblement annulaire comprenant une surface externe assurant la
continuité aérodynamique externe de la nacelle et une surface interne assurant
la continuité aérodynamique interne de la nacelle. La lèvre d'entrée d'air
assure
la liaison amont entre ces deux surfaces.
L'ensemble de la structure d'entrée d'air est rattaché en amont
d'une section médiane de la nacelle et d'un carter de soufflante.
Une structure de lèvre d'entrée d'air peut comprendre de nombreux
composants. Elle comporte classiquement notamment une cloison de renfort,
une peau aérodynamique pouvant être réalisées en plusieurs secteurs éclissés
entre eux, un ou plusieurs profils de jonction pour les cloisons ou pour un
rattachement au reste de la structure d'entrée d'air.
Actuellement, ces éléments peuvent être réalisés dans des
matériaux hétérogènes, et notamment à partir d'alliages métalliques
différents,
typiquement à base d'aluminium et / ou de titane. Certains éléments peuvent
également être réalisés en matériaux composites.
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Aujourd'hui, ces éléments doivent être assemblés par fixation. Il
s'ensuit un temps d'assemblage important et la perte de performances
aérodynamiques liée à ces fixations et assemblages. Par ailleurs, les points
de
fixation créent des zones de fragilité dans la structure.
La présente invention vise à pallier ces inconvénients et consiste
pour ce faire en un procédé de fabrication d'une pièce de nacelle comprenant
une pluralité d'éléments constitutifs, caractérisé en ce qu'il comprend les
étapes suivantes visant à :
- disposer à l'intérieur d'un moule au moins deux éléments
constitutifs au sein d'un ensemble de plis fibreux englobant en tout ou partie
les
éléments constitutifs et formant ainsi une préforme,
- réaliser une imprégnation de la préforme obtenue pour obtenir le
moulage de la pièce.
On pourra notamment utiliser un procédé de type LCM (liquid
composite molding, ou moulage composites liquide).
Ainsi, en intégrant en une seule opération de moulage la peau
structurale de lèvre d'entrée d'air, les éventuelles structures internes de
raid issage, la ou les brides ou excroissances en face interne de liaison et
d'intégration avec les autres composants de la nacelle et / ou du moteur à
proximité immédiate, il est possible d'obtenir une pièce monobloc, auto-
raidie,
liant tous les éléments constitutifs entre eux sans avoir besoin de recourir à
des
moyens de fixation additionnels, éclissages, et autres.
La masse de la pièce n'est donc pas impactée par l'ajout de
fixations. Le temps d'assemblage est de plus grandement réduit. De plus, les
structures internes moulées avec la paroi externe peuvent permettre
l'assemblage avec le reste de la structure à la partie arrière de la lèvre,
sans
altérations de la surface aérodynamique.
Selon une première variante de réalisation, l'addition de résine
s'effectue selon un procédé de type infusion de résine.
Selon une deuxième variante de réalisation, l'addition de résine
s'effectue selon un procédé d'injection de résine, notamment un selon procédé
de moulage par transfert de résine (RTM).
De manière préférentielle, une partie des plis de recouvrement sont
destinés à former une peau externe et/ou interne de la pièce.
Avantageusement, les plis recouvrent totalement l'ensemble.
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Avantageusement, ces plis sont constitués de tissus ou de tresses
tissés en forme de telle manière à pouvoir s'adapter à une forme géométrique
souhaitée.
Avantageusement, ces plis peuvent être liés entre eux par de la
couture ou autre technique d'ajout de fils liant les couches entre elles afin
de
renforcer la texture.
Selon encore un autre mode de réalisation, au moins un élément
est un raidisseur interne notamment radial. Les éléments raidisseurs pourront
par exemple être métalliques réalisés à partir de plis fibreux empilés.
Avantageusement, le ou les éléments raidisseurs sont constitués de plis
de tissus ou de tresse, avec des parties rabattues en vis-à-vis de la paroi
externe ou interne de la pièce.
Avantageusement, les parties du raidisseur en liaison avec la paroi sont
renforcées par couture ou toute autre technique d'ajout de fils liant les
couches
entre elles afin de renforcer la liaison, ou d'aider à l'opération
d'assemblage
pour le moulage.
Selon encore un autre mode de réalisation, la pièce comprend au
moins un moyen d'interfaçage et de liaison destiné à permettre un
rattachement avec une autre pièce de la nacelle. Avantageusement, cette
interface est constituée par une surface interne de la paroi aérodynamique,
qui
soit apte au collage. Dans une variante du mode de réalisation, le
rattachement
est complété par une surface distincte de la paroi externe, telle qu'une
structure interne décrite précédemment, avec laquelle, le rattachement peut
être réalisé à l'aide de fixations.
Dans un autre mode de réalisation encore, une structure interne est
constituée par une cloison radiale circonférentielle, rejoignant une zone
arrière
de la surface interne de la lèvre, à une zone arrière de la surface externe de
la
lèvre, afin de conférer à l'ensemble une grande raideur.
Dans une variante du mode de réalisation, la cloison est ajourée
d'ouvertures ou trappes, permettant l'accès à la zone avant.
Selon un mode de réalisation préférentiel, au moins un élément est
une âme à structure alvéolaire et l'âme alvéolaire est recouverte d'au moins
un
film d'étanchéité, ledit élément pouvant être inséré entré des plis
constituants
l'un au moins des parements ou cloisons.
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Selon un autre mode de réalisation préféré, au moins un élément
est une âme en matériau de remplissage léger de type mousse ou âme
alvéolaire non ouverte.
La présente invention se rapporte également à une pièce de
nacelle de turboréacteur, caractérisée en ce qu'elle peut être obtenue par un
procédé selon l'invention.
Préférentiellement, la pièce est une lèvre d'entrée d'air.
La présente invention sera mieux comprise à la lumière de la
description détaillée qui suit en regard du dessin annexé dans lequel :
- La figure 1 est une représentation schématique générale d'une
nacelle de turboréacteur comprenant une lèvre d'entrée d'air.
- La figure 2 est une vue d'une structure de lèvre d'entrée d'air
obtenue par un procédé selon l'invention.
- La figure 3 est une vue en coupe transversale de la lèvre
d'entrée d'air de la figure 2.
- Les figures 4 et 5 sont des vue schématiques en coupes
transversales de variantes de réalisation d'une lèvre d'entrée
d'air par un procédé selon l'invention.
- La figure 6 est une représentation schématique en coupe
transversale d'un moule de fabrication de la lèvre des figures 2
et 3.
La figure 1 montre une nacelle 1 de turboréacteur rattachée à un
pylône 2 d'une aile 3 d'un aéronef.
De manière habituelle, cette nacelle 1 constitue un logement
sensiblement tubulaire pour le turboréacteur et comprend une structure amont
d'entrée d'air 4, une section médiane 5 entourant une soufflante (non visible)
du turboréacteur et une section aval 6 assurant l'éjection du flux d'air et
équipée le cas échéant de moyens d'inversion de poussée.
Comme visible sur la figure 1, la structure d'entrée d'air 4
comprend une structure de lèvre d'entrée d'air 4a assurant la captation de
l'air
et est rattachée au reste 4b de la structure d'entrée d'air 4 qui assure la
canalisation de l'air capté vers le turboréacteur.
La lèvre d'entrée d'air 4a seule est représentée sur la figure 2. Elle
présente une structure monobloc obtenue conformément au procédé selon
l'invention.
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Une vue en coupe figure 3 montre la structure interne de ladite
lèvre d'entrée d'air 4a.
Conformément à l'invention la structure d'entrée d'air 4a comprend
une pluralité d'éléments constitutifs, à savoir notamment, une structure
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d'atténuation acoustique en nid d'abeille 41, un profilé 42, par exemple en C
ou
en T, destiné à permettre la jonction aval avec le reste 4b de la structure
d'entrée d'air 4, un profil 43 en T pour assurer la jonction avec une cloison
interne périphérique, des nervures 44 longitudinales de renfort. L'ensemble
des
éléments constitutifs est recouvert d'une peau externe aérodynamique 45. Bien
évidemment, ces éléments sont donnés à titre d'exemple et la lèvre d'entrée
d'air 4a peut en comprendre d'autres, ou sous des formes différentes.
Une partie desdits plis fibreux constituera après injection de résine
et polymérisation la peau aérodynamique externe 45. Une autre partie des plis
constituera une peau interne si besoin.
Conformément au procédé selon l'invention, les éléments
constitutifs 41, 42, 43, 44 sont disposés par-dessus ou entre des plis fibreux
constituant 45.
Ainsi disposés à l'intérieur d'un moule 60 (figure 6), il est procédé à
une injection de résine selon un procédé de type RTM (moulage par transfert
de résine ex moule 60), infusion de résine, ou autre.
Il convient de noter qu'afin de conserver l'intégrité de la structure
acoustique alvéolaire de 41, un film d'étanchéité pourra être placé avant
injection de la résine et retiré par la suite. Ainsi, les cavités de la
structure
d'atténuation acoustique ne seront pas bouchées par la résine.
On pourra également prévoir qu'une extrémité 50 des plis de la
structure d'entrée d'air soit destinée au collage d'assemblage avec la
structure
arrière 4b et préparée à cette fin par un procédé connu en soit.
Les figures 4 et 5 présentent des variantes de réalisation d'une
lèvre d'entrée d'air par un procédé selon l'invention.
La lèvre de la figure 4 présente notamment une bride de jonction
421 en L pour jonction aval.
La lèvre de la figure 5 présente notamment une cloison 431
intégrée et équipée de trappes 432 pour permettre l'accès à l'espace intérieur
de la lèvre (mise en place d'équipements de dégivrage par exemple).
Bien que l'invention ait été décrite avec un exemple particulier de
réalisation, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle
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comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs
combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.
