IMPROVED PRIMARY ENGINE STRUT STRUCTURE OF AN AIRCRAFT

STRUCTURE PRIMAIRE DE MAT DE MOTEUR D'AERONEF PERFECTIONNEE

Abrégé français

L'objet de l'invention est une structure primaire de mât (11) de moteur (9)
d'aéronef caractérisée en ce qu'elle comporte des panneaux composites
monoblocs (1a, 2a, 3a, 4a) en remplacement de longerons métalliques (1, 2) et
de panneaux métalliques (3, 4), lesdits panneaux composites comportant un
drapage (12) des fibres orientant ces dernières selon des directions croisées
en sorte d'intégrer dans l'épaisseur de la peau des panneaux un maillage
remplaçant des raidisseurs longitudinaux (13) et transversaux (14) des
longerons et panneaux métalliques.

Abrégé anglais

The invention relates to a primary engine (9) strut (11) structure of an aircraft characterized in that it comprises single-piece composite panels (1a, 2a, 3a, 4a) while replacing the metallic spars (1, 2) and metal panels (3, 4), said composite panels having a lay-up (12) of fibers oriented along crosswise directions whereby integrating, in the width of the skin of the panels, a lattice structure that replaces longitudinal (13) and transversal (14) stiffeners of the spars and metal panels.

Revendications

REVENDICATIONS
1- structure primaire de mât (11) de moteur (9) d'aéronef caractérisée
en ce qu'elle comporte des panneaux composites monoblocs (1a, 2a, 3a, 4a) en
remplacement de longerons métalliques (1, 2) et de panneaux métalliques 3, 4,
lesdits panneaux composites comportant un drapage (12) des fibres orientant
ces
dernières selon des directions croisées en sorte d'intégrer dans l'épaisseur
de la
peau des panneaux un maillage remplaçant des raidisseurs longitudinaux (13) et
transversaux (14) des longerons et panneaux métalliques.
2- structure primaire de mât de moteur d'aéronef selon la revendication
1, caractérisée en ce que les panneaux latéraux (1a, 3a) de la structure sont
des
panneaux composites.
3- structure primaire de mât de moteur d'aéronef selon la revendication
2, comportant des ferrures d'attache du moteur au mât et d'attache du mât à la
voilure (10) de l'aéronef, caractérisée en ce que au moins certaines des
ferrures
(7a) sont intégrées aux panneaux latéraux composites (1a, 3a).
4- structure primaire de mât de moteur d'aéronef selon la revendication
3, caractérisée en ce que les ferrures (7a) intégrées aux panneaux latéraux
composites sont des attaches du mât sur la voilure (10).
5- structure primaire de mât de moteur d'aéronef selon l'une des
revendications 2 à 4, caractérisée en ce que, les panneaux latéraux composites
comportant des trous de visite (8a, 8b, 8c), le drapage des panneaux latéraux
composites comporte des zones de renfort (15) autour des trous de visite.
6- structure primaire de mât de moteur d'aéronef selon l'une des
revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un
longeron supérieur composite (2a) pourvu de rebords (16, 17) de raccordement
avec les panneaux latéraux composites (1a, 3a).
7- structure primaire de mât de moteur d'aéronef selon la revendication
4, caractérisée en ce que le longeron supérieur 2a composite réalisé par un
drapage de type fortement orienté (50/20/20/10).
8- structure primaire de mât de moteur d'aéronef selon la revendication
6 ou 7, caractérisée en ce que le drapage dudit longeron supérieur (2a)
composite
est renforcé dans des zones (18) d'introduction d'efforts.

6
9- structure primaire de mât de moteur d'aéronef selon l'une des
revendications précédentes, comportant une pyramide (5a), support d'une
attache
avant (6) du mât au moteur (9), caractérisée en ce que au moins les poutres de
la
pyramide sont réalisées en matériaux composites.
- structure primaire de mât de moteur d'aéronef selon l'une des
revendications précédentes caractérisée en ce que le drapage des panneaux
composites est un drapage de type quasi isotrope.

Description

CA 02616068 2008-01-21
WO 2007/017339 PCT/EP2006/064240
STRUCTURE PRIMAIRE DE MAT DE MOTEUR D'AERONEF
PERFECTIONNEE
La présente invention concerne la réalisation des structures primaires des
mâts de moteurs d'aéronefs perfectionnées en ce que le nombre de pièces les
constituant est réduit et en ce que la masse desdites pièces elle même est
réduite
par l'utilisation de matériaux composites.
Les mâts de moteurs d'aéronefs effectuent la liaison entre les moteurs et la
voilure de l'aéronef.
Ils comportent une structure primaire qui assure le transfert des efforts
entre le moteur et la voilure. Cette structure doit être dimensionnée en
statique et
en fatigue, subit des contraintes thermiques importantes du fait qu'elle est
en
contact avec les zones chaudes du moteur, et est soumises à de forts risques
de
corrosion.
En outre, la largeur et la profondeur de cette structure ont une incidence
directe sur l'aérodynamique de l'avion.
Les mâts comportent en outre une structure secondaire complémentaire de
la structure primaire mais ne reprenant pas d'efforts. Cette structure
secondaire
assure la fonction de carénage aérodynamique entre les bords d'attaque moteur
et
la voilure, assure la protection et la ségrégation des systèmes tels que les
systèmes hydrauliques, électriques, carburant, de conditionnement d'air ou
autres
passant dans le mât et supporte les capots et nacelles des moteurs.
La structure primaire est généralement constituée d'un caisson composé
d'un longeron supérieur avant, d'un longeron supérieur arrière, d'un longeron
inférieur, de nervures et de deux panneaux latéraux.
Les liaisons structurales sont généralement réalisées d'une part avec la
voilure par trois attaches, une attache avant, une attache arrière et une
attache

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supérieure appelée spigot et, d'autre part avec le moteur par deux attaches,
une
attache avant disposée à la pointe d'une pyramide et une attache arrière.
La pyramide permet l'avancée du moteur par rapport à l'aile.
Selon la technique antérieure, les attaches sont constituées par des
ferrures qui sont des pièces séparées des longerons et des panneaux.
Ces panneaux sont en outre pourvus de raidisseurs dans le sens
longitudinal et transversal.
La présente invention vise à rendre cette construction moins complexe et
moins lourde et pour ce faire concerne principalement une structure primaire
de
mât de moteur d'aéronef, caractérisée en ce qu'elle comporte des panneaux
composites monoblocs en remplacement de longerons métalliques et de
panneaux métalliques, lesdits panneaux composites comportant un drapage des
fibres orientant ces dernières selon des directions croisées en sorte
d'intégrer
dans l'épaisseur de la peau des panneaux composites un maillage remplaçant des
raidisseurs longitudinaux et transversaux des longerons et des panneaux
métalliques.
L'invention permet de supprimer les raidisseurs et offre une meilleur
souplesse de réalisation du mât en adaptant le drapage aux zones
d'introduction
d'efforts sur les pièces structurelles du mât.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris
à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation de
l'invention en référence aux dessins qui représentent:
en figure 1: une vue en éclaté d'une structure primaire de mât de l'art
antérieur;
en figure 2: une vue en éclaté d'une structure selon l'invention;
en figure 3: une vue de côté d'un panneau latéral de la structure de la
figure 2;
en figures 4A, 4B, 4C: des détails de la figure 3;
en figure 5: une vue schématique d'un assemblage de panneaux selon
l'invention;
en figure 6: une vue générale d'un moteur fixé à une voilure d'aéronef.
La fixation des moteurs sous les voilures d'aéronef font appel à un mât
porteur. Une telle fixation est schématisée en figure 6 où il est représenté
le

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moteur 9, le carénage 19 de la soufflante du moteur, la voilure 10, le
carénage 11
du mât porteur du moteur et la structure primaire 20 de ce mât.
La structure primaire 20, noircie sur la figure, comporte les attaches du
moteur à la voilure et a pour rôle de soutenir le moteur, de faire passer les
efforts
de traction du moteur et d'éviter la transmission de vibrations.
Cette structure comporte des points d'attache du moteur et des points
d'attache à la voilure.
Une structure primaire de l'art antérieur est représentée en figure 1.
La structure primaire de la figure 1 est constituée de longerons supérieur 2
et inférieur 4 métalliques et de panneaux latéraux 1, 3 métalliques. A
l'intérieur du
caisson des cadres de renfort assurent la rigidité de la structure.
Toujours selon l'art antérieur, les longerons métalliques sont pourvus de
raidisseurs longitudinaux 13 et transversaux 14. Les pièces réalisées sont des
pièces métalliques complexes usinées et la masse de l'ensemble reste
importante.
Selon l'invention, la structure primaire de mât 11 de moteur 9 d'aéronef
comporte des panneaux composites monoblocs la, 2a, 3a, 4a en remplacement
de longerons métalliques 1, 2 et des panneaux métalliques 3, 4 de la structure
primaire de l'art antérieur.
Les panneaux composites selon l'invention sont réalisés selon un drapage
12 des fibres orientant ces dernières selon des directions croisées en sorte
d'intégrer dans l'épaisseur de la peau des panneaux un maillage remplaçant des
raidisseurs longitudinaux 13 et transversaux 14 des longerons métalliques.
La figure 3 représente plus particulièrement les panneaux latéraux
composites la, 3a de la structure en relation avec les efforts qui sont
appliqués
notamment au niveau des trous de visite 8a, 8b, 8c, le drapage des panneaux
latéraux composites comportant des zones de renfort 15 autour des trous de
visite.
Le drapage de ces panneaux composites est un drapage de type quasi
isotrope (25/25/25/25) pour assurer une reprise des efforts homogènes dans la
matière des panneaux.
En référence à la figure 1, la structure primaire de mât de moteur d'aéronef
comporte des ferrures d'attache du moteur au mât et d'attache du mât à la
voilure
10 de l'aéronef.

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Ces ferrures 6, 7, 71, 61 sont dans la technique antérieure constituées de
pièces rapportées sur la structure primaire.
Selon la figure 2 représentant un mode de réalisation particulier de
l'invention, au moins certaines des ferrures, en particulier les ferrures 7a
qui sont
des attaches du mât sur la voilure 10, sont intégrées aux panneaux latéraux
composites la, 3a.
Ce mode de réalisation offre une plus grande cohésion au caisson
constituant la structure primaire, les efforts des fixations s'appliquant
directement
sur les panneaux.
Pour la réalisation du caisson constituant la structure primaire, au moins un
longeron supérieur 2a est pourvu de rebords 16, 17 de raccordement avec les
panneaux latéraux la, 3a.
Ces rebords 16, 17 sont dirigés vers l'extérieur de la structure de sorte que
la fixation des panneaux supérieur et latéraux se fasse aisément par
l'extérieur du
caisson. En outre ce mode de fixation accroît la rigidité de l'ensemble.
Le longeron supérieur 2a est un longeron composite réalisé par un drapage
de type fortement orienté (50/20/20/10) offrant une grande rigidité
longitudinale.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le drapage dudit
longeron supérieur 2a est renforcé dans des zones 18 d'introduction d'efforts,
en
particulier dans les zones contiguës aux ferrures réalisées dans les panneaux
latéraux.
La fixation avant du moteur est réalisée par une ferrure située au bout d'une
pyramide 5a, support de l'attache avant 6 du mât au moteur 9.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, au moins les
poutres de la pyramide sont réalisées en matériaux composites.
L'invention ne se limite pas aux exemples représentés et notamment la
ferrure de fixation arrière 71 entre la structure primaire de mât et la
voilure peut
aussi être intégrée aux panneaux latéraux.

Dessin représentatif