Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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WO 2009/109712 PCT/FR2009/000061
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Entrée d'air pour nacelle d'aéronef, et ensemble propulsif comprenant
une telle entrée d'air
La présente invention se rapporte notamment à une entrée d'air
pour nacelle d'aéronef.
Un avion est propulsé par un ou plusieurs ensembles propulsifs
comprenant chacun un turboréacteur logeant dans une nacelle tubulaire.
Chaque ensemble propulsif est rattaché à l'avion par un mât situé
généralement sous une aile ou au niveau du fuselage.
Une nacelle comprend en général une structure comportant une
entrée d'air en amont du moteur, une section médiane destinée à entourer
une soufflante du turboréacteur, une section aval abritant des moyens
d'inversion de poussée et destinée à entourer la chambre de combustion
du turboréacteur, et est en général terminée par une tuyère d'éjection dont
la sortie est située en aval du turboréacteur.
L'entrée d'air comprend, d'une part, une lèvre d'entrée adaptée
pour permettre la captation optimale vers le turboréacteur de l'air
nécessaire à l'alimentation de la soufflante et des compresseurs internes
du turboréacteur, et d'autre part, une structure aval sur laquelle est
rapportée la lèvre et destinée à canaliser convenablement l'air vers les
aubes de la soufflante. L'ensemble est rattaché en amont d'un carter de la
soufflante.
La face intérieure de la structure aval de l'entrée d'air est
formée par un organe tubulaire fréquemment désigné par virole , ayant
en général une fonction acoustique (structure formée par un assemblage de
panneaux en nid d'abeille).
La liaison de cette virole avec le carter de soufflante est réalisée
par une bride à section en L , comprenant d'une part une partie de
forme tubulaire fixée sur la virole, et d'autre part un retour de forme
annulaire fixé sur le carter de soufflante : les documents FR2847304 et
FR2869360 montrent de tels exemples de fixation.
En cas de déformation ou de rupture d'aube de la soufflante
(couramment désignée par la terminologie anglo-saxonne FBO pour
Fan Blade Out ), le turboréacteur engendre des vibrations et/ou des
chocs très importants qui se répercutent sur l'ensemble de la nacelle, et en
particulier sur l'entrée d'air.
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Cette dernière, qui présente un porte-à-faux important par
rapport au reste de la nacelle, est vulnérable à de tels vibrations/chocs qui
peuvent entraîner des déformations locales voire la ruine de cette entrée
d'air.
La présente invention a notamment pour but de fournir des
moyens permettant de limiter ce risque de déformation ou de ruine de
l'entrée d'air en cas de déformation ou de rupture d'aube de la soufflante
du turboréacteur.
On atteint ce but de l'invention avec une entrée d'air pour
nacelle d'aéronef comprenant une virole apte à être montée sur le carter de
soufflante d'un turboréacteur, ladite virole étant dimensionnée pour définir
un jeu circonférentiel par rapport audit carter, et des moyens de liaison
ponctuelle de ladite virole audit carter étant répartis de manière discrète à
la périphérie cette virole.
Cette liaison discrète de la virole de l'entrée d'air avec le carter
de la soufflante permet des déplacements élastiques et/ou plastiques de la
virole par rapport au carter de soufflante en cas de vibrations ou de chocs
engendrés notamment par une perte d'aube : ces déplacements relatifs
permettent d'absorber une partie de l'énergie associée à ces vibrations ou
à ces chocs, et ainsi de réduire l'impact de ces vibrations ou chocs sur
l'ensemble de l'entrée d'air.
On peut de la sorte réduire considérablement le risque de
déformation voire de ruine de cette entrée d'air.
Suivant d'autres caractéristiques optionnelles de cette entrée
d'air :
- lesdits moyens de liaison comprennent une pluralité de
potences fixées de manière équidistante sur ladite virole, et de pattes
montées articulées sur ces potences et aptes à être fixées sur ledit carter ;
- lesdites pattes sont adaptées pour être montées sur une bride
intégrée audit carter ;
- lesdites pattes sont adaptées pour être montées directement
sur la face externe dudit carter ;
- lesdits moyens de liaison comprennent une pluralité de potences
fixées de manière équidistante sur ladite virole et adaptées pour être
montées directement sur une bride intégrée audit carter de soufflante ;
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- lesdits moyens de liaison comprennent une pluralité d'orifices
formés sur le bord aval de ladite virole, aptes à être traversés par des
moyens de fixation montés sur le bord amont dudit carter ;
- ladite virole comporte une gorge annulaire dans laquelle
débouchent lesdits orifices
- ladite virole comporte un décrochement annulaire dans lequel
débouchent lesdits orifices, une bavette étant prévue pour fermer ce
décrochement ;
- lesdits moyens de liaison comprennent une pluralité de plots
répartis sur la face externe de ladite virole, aptes à venir en prise avec des
moyens de fixation montés sur le bord amont dudit carter ;
- ladite virole est une virole acoustique : une telle virole permet
d'absorber une partie de l'énergie des ondes acoustiques émises par la
soufflante et le turboréacteur ;
- ladite virole est adaptée pour s'étendre en partie sous le bord
amont dudit carter : cette disposition permet de rapprocher la virole
acoustique des zones d'émission sonores de la soufflante et du
turboréacteur, et ainsi d'améliorer l'atténuation acoustique.
La présente invention se rapporte également à un ensemble
comprenant une entrée d'air comportant une virole conforme à ce qui
précède et un turboréacteur comportant un carter de soufflante sur lequel
est monté ladite virole.
Suivant des caractéristiques optionnelles de cet ensemble
- le bord amont dudit carter comporte une bride sur laquelle
sont fixées lesdites pattes
- le bord amont dudit carter comporte des orifices recevant
lesdits moyens de fixation
- la face interne dudit carter comporte une marche définissant le
jeu entre ladite virole et ce carter ;
- ladite marche présente une rampe
- ledit carter comporte une languette tubulaire fermant le
décrochement formé dans ladite virole ;
- le bord amont dudit carter est conformé pour définir un jeu
avec ladite virole en amont et en aval desdits plots.
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La présente invention se rapporte également à un ensemble
propulsif pour aéronef comprenant un ensemble 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 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un
ensemble propulsif selon l'invention, sur laquelle on peut voir notamment la
virole acoustique de l'entrée d'air et le turboréacteur,
- la figure 2 est une vue de détail de la zone de coopération de la
virole de l'entrée d'air avec le carter de la soufflante du turboréacteur,
correspondant à la zone Il représentée sur la figure 1,
- les figures et 3 et 4 sont des vues d'une variante du mode de
réalisation représenté à la figure 1, et
- les figures 5 à 8 représentent quatre variantes d'un autre mode de
réalisation selon l'invention.
Sur l'ensemble de ces figures, des références numériques
identiques ou analogues désignent des organes ou ensembles d'organes
identiques ou analogues.
Dans ce qui suit, les termes amont et aval s'entendent par
rapport au sens de circulation de l'air et des gaz dans l'ensemble propulsif,
et
correspondent en l'espèce respectivement à la gauche et à la droite des
figures.
En se reportant à présent sur la figure 1, on a représenté de
manière schématique un turboréacteur d'aéronef, comportant dans sa partie
amont une soufflante 3 munie d'aubes 5, et dans sa partie aval le moteur 7 à
proprement parler, comprenant comme cela est connu en soi ses étages de
compression 9, de combustion 11 et de propulsion 13.
Autour de la soufflante 3 et de l'étage de compression 9, se trouve
un carter de soufflante 15, définissant avec le moteur 1 une veine d'air froid
17.
En amont de ce carter 15, et situé dans le prolongement de celui-ci,
se trouve un organe tubulaire 19, fréquemment désigné par virole , faisant
partie de la nacelle destinée à entourer le turboréacteur 1.
Plus précisément cette virole 19 constitue la face intérieure de
l'entrée d'air de la nacelle, comme cela a été indiqué dans le préambule de la
présente description.
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Sur l'ensemble des figures de la présente invention, cette virole 19
est représentée sous la forme d'une structure ayant des propriétés
d'absorption
acoustique, telle qu'une structure en nid d'abeille : en effet, une telle
structure
est en général utilisée afin de réduire l'énergie des ondes acoustiques émises
5 par le turboréacteur 1 et la soufflante 3.
On gardera toutefois à l'esprit que la présente invention n'est
nullement limitée à une virole 19 présentant de telles propriétés acoustiques.
On notera également que, sur l'ensemble des figures de la
présente invention, on a représenté un carter de soufflante 15 s'étendant
jusqu'au cône d'éjection de débris 21, mais cette invention n'est nullement
limitée à ce cas particulier (pour mémoire, le cône 21, défini par un angle a
par
rapport aux pieds des aubes 5, correspond à la zone dans laquelle on estime
que des débris provenant d'une rupture d'aube peuvent être éjectés et percuter
le carter 15).
Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, on
peut voir que le bord amont du carter 15 définit un logement annulaire 23
situé
dans la zone du cône d'éjection 21, et recevant le bord aval de la virole 19.
Au droit de ce logement 23, ce trouve une bride sensiblement
annulaire 25, intégrée à la face externe du carter 15.
Une pluralité de potences 27, présentant une forme sensiblement
en L , sont fixées sur la face externe de la virole 19.
Ces potences s'étendent jusqu'à la bride 25, et comportent à leur
extrémité aval une patte articulée 29 fixée (par exemple par vissage) à la
bride
25.
Ces potences 27 sont de préférence réparties de manière
équidistante sur la circonférence de la virole 19, et la géométrie de
l'ensemble
est déterminée de manière qu'il existe un léger jeu J entre la face externe de
la
virole 19 et la face interne du bord amont du carter 15.
La variante de la figure 3 diffère de la précédente en ceci que la
potence 27 est pratiquement couchée le long de la face externe du carter 15,
et
en ceci que cette potence est reliée directement à ce carter par
l'intermédiaire
d'une ferrure 31.
Outre le jeu J analogue à celui de la figure 2, un jeu J' est ménagé
entre la potence 27 de la face externe du carter 15.
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La figure 4 illustre une autre géométrie possible de la potence 27,
reliée dans ce cas directement à la bride 25, tout en conservant les jeux J et
J'
analogues à ceux de la figure 3.
Dans le mode de réalisation de la figure 5, la virole 19 est reliée à
la face interne du bord amont du carter 15 par l'intermédiaire d'une pluralité
de
moyens de fixation 33 du type vis-écrou.
Plus précisément, ces moyens de fixation 33 traversent des orifices
formés dans le bord amont du carter 15 et dans le bord aval de la virole 19.
Les orifices formés dans le bord aval de la virole 19 débouchent
dans une gorge annulaire 35 formée dans le bord aval de la virole 19.
Lorsque cette virole 19 est une virole acoustique en nid d'abeille, la
gorge annulaire 35 peut être définie par une zone compacte (dite monolithique)
de la structure en nid d'abeille.
On notera que cette variante suppose que tous les écrous 37
soient fixés dans la gorge 35 avant la mise en place des vis associées 39, la
gorge 35 n'étant en effet plus accessible une fois que la virole 19 a été
placée
à l'intérieur du logement 23 défini dans le bord amont du carter de
soufflante.
On notera également que, pour des raisons de tenue structurelle, il
peut être utile de prévoir un retour annulaire 41 sur l'extrémité du bord
amont
du carter 15.
On notera également que, comme dans le précédent mode de
réalisation, un jeu J est ménagé entre la face externe de la virole 19 et la
face
interne du bord amont du carter 15, un tel jeu pouvant être obtenu au moyen
d'une marche 43 prévue sur la face interne de la partie amont du carter de
soufflante 15.
Dans la variante représentée à la figure 6, le bord aval de la virole
19 définit non plus une gorge annulaire comme dans la variante précédente,
mais un simple décrochement annulaire 45, c'est-à-dire une zone ouverte face
à l'axe A du turboréacteur.
Cette zone annulaire ouverte permet la mise en place des écrous
37 et des vis 39 après que la virole 19 a été insérée à l'intérieur du
logement
23, une bavette sensiblement tubulaire 47 étant ensuite rapportée sur la face
interne de la virole 19 est fixée par des moyens appropriés 49 de manière à
fermer le décrochement 45 et à permettre ainsi la continuité aérodynamique
entre la virole 19 et le carter de soufflante 15.
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On notera que, dans cette variante comme dans les précédentes,
une marche 43 ménage un jeu J entre la face externe de la virole 19 et la face
interne du carter de soufflante 15.
Dans la variante représentée à la figure 7, le décrochement
annulaire 45 de la virole 19 est fermé par une languette tubulaire 50
solidaire
du carter de soufflante 15 : dans cette variante comme dans celle de la figure
5, il faut prévoir de fixer les écrous 37 sur la virole acoustique 19 avant
d'insérer celle-ci à l'intérieur du carter de soufflante 15.
On notera que l'on peut avantageusement prévoir que la marche
43 présente une forme en rampe, comme cela est représenté à la figure 7,
permettant de faciliter l'insertion de la virole 19 à l'intérieur du carter de
soufflante 15.
Dans la variante représentée à la figure 8, des plots 51 sont fixés
sur la face externe de la virole acoustique 19, de préférence de manière
équidistante sur la circonférence de cette virole.
Outre le premier logement 23, le bord amont du carter de soufflante
15 présente une géométrie définissant un deuxième logement 53 permettant le
positionnement des plots 51.
Des vis 39 traversent le bord amont du carter de soufflante 15, et
viennent en prise avec ces plots 51.
Là encore la géométrie de l'ensemble est définie de manière à
permettre un jeu J en aval des plots 51 et un jeu J" en amont de ces plots.
Comme on aura compris à la lumière de la description qui précède
le point commun à l'ensemble des modes de réalisation et variantes exposés
précédemment réside dans le fait que la virole 19 est reliée au carter de
soufflante 15 par des moyens ponctuels, c'est-à-dire par des moyens répartis
de manière discrète à la circonférence de ces éléments.
La géométrie de l'ensemble est étudiée de manière qu'il existe un
jeu entre la virole 19 et le carter de soufflante 15.
Grâce à l'ensemble de ces caractéristiques, en cas de déformation
ou de rupture d'une ou plusieurs des aubes 5 de la soufflante 3, entraînant
des
vibrations ou chocs du turboréacteur 1, la virole 19 peut se déplacer de
manière élastique ou plastique par rapport au carter de soufflante 15,
entraînant ainsi une dissipation de l'énergie transmise par le turboréacteur 1
et
permettant d'éviter la ruine de l'entrée d'air et de la nacelle.
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On notera en particulier que, dans le cas des variantes
représentées sur les figures 5 et 8, c'est notamment l'élasticité propre de la
virole 19 (notamment lorsqu'il s'agit d'une virole acoustique) qui permet la
dissipation d'énergie.
Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux
modes de réalisation et variantes décrits et représentés, fournis à titre
d'exemples.
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