Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
CA 02842874 2014-01-23
WO 2013/024218 PCT/FR2012/051583
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Cône d'éjection pour turboréacteur d'aéronef
La présente invention se rapporte à un cône d'éjection pour
turboréacteur d'aéronef.
Comme cela est connu en soi, il convient en général de prévoir un
ensemble cône d'éjection / tuyère primaire à l'arrière d'un turboréacteur
d'aéronef, afin d'une part d'optimiser l'écoulement des gaz chauds expulsés
par le turboréacteur, et d'autre part d'absorber au moins une partie du bruit
engendré par l'interaction de ces gaz chauds avec l'air ambiant et avec le
flux
d'air froid expulsé par la soufflante du turboréacteur.
Ces éléments sont couramment désignés par les termes anglo-
saxons plug pour le cône d'éjection et nozzle ou primary nozzle
pour la tuyère.
Un tel cône d'éjection classique 1 est représenté à la figure 1 ci-
annexée, sur laquelle l'avant et l'arrière de la structure suivant un axe
moteur
sont situés respectivement à gauche et à droite de la figure.
Ce cône d'éjection est destiné à être positionné en aval de la
turbine du turboréacteur, par-dessus lequel la tuyère primaire est placée
concentriquement. Le cône d'éjection et la tuyère primaire sont tous deux
fixés
sur un carter du turboréacteur par un système de fixation par brides.
Plus précisément, le cône d'éjection 1 comprend, à proprement
parler, une partie avant 5 (couramment désignée sous le terme front plug ),
de forme sensiblement cylindrique, et une partie arrière 7 (couramment
désignée sous le terme rear plug ), de forme conique.
La partie avant 5 peut être notamment acoustique ou monolithique
raidie.
Dans le cas où la partie avant 5 est acoustique, cela signifie qu'elle
comprend au moins une structure d'atténuation acoustique périphérique de
type sandwich comprenant au moins un résonateur, notamment de type nid
d'abeille, recouvert d'une peau externe perforée et d'une peau interne pleine.
La peau externe constitue par ailleurs une surface externe (tôle) de
la partie avant 5 du cône d'éjection.
Dans le cas où la partie avant 5 est monolithique raidie, cela
signifie que la structure est constituée d'une unique tôle renforcée par des
raidisseurs.
La partie arrière 7 est monolithique raidie par des raidisseurs 9d.
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La partie avant 5 et la partie arrière 7 du cône d'éjection pourront
notamment être réalisées à partir de tôles en alliage métallique de type
Inconel
625 et être assemblées par un système de jonction par bride notée 9b pour la
partie bride avant et 9c pour la partie bride arrière.
La partie avant 5 comprend en outre une bride de liaison amont 9a
destinée à permettre son rattachement à l'arrière du turboréacteur.
En se reportant à la figure 2, on peut voir que, classiquement, la
bride 9b de la partie avant 5 présente d'une part une partie 11 de diamètre
sensiblement égal à celui de la peau externe de cette partie avant 5, et
d'autre
part une partie 13 de diamètre inférieur à celui de la bride 9c de la partie
arrière
7 à laquelle elle est destinée à être liée, de sorte que cette partie 13 de la
bride
9b peut s'insérer à l'intérieur de la bride 9c de la partie arrière 7.
Des logements 15 formés dans l'épaisseur de la bride 9c
permettent d'accueillir des boulons 17 traversant cette bride 9c et la bride
9b,
fixés au moyen d'écrous 18 rapportés par l'intérieur du cône d'éjection 1
ainsi
assemblé.
Les logements 15 permettent d'éviter que les têtes 19 des boulons
17 ne soient protubérantes vers l'extérieur du cône 1, et ne provoquent ainsi
des pertes aérodynamiques.
Comme on peut le comprendre à la lumière de ce qui précède, un
cône d'éjection de la technique antérieure (figure 2) est une structure
complexe, faisant intervenir de nombreuses pièces, et dont le coût de
fabrication est élevé et impacte la masse de l'ensemble, ce qui n'est pas
souhaitable.
Il existe donc un besoin permanent de simplifier la structure de
montage d'un tel cône d'éjection, afin d'en abaisser tant la masse que le coût
de fabrication.
Notamment, selon la technique antérieure, dans le cas où la partie
avant est de type acoustique, le panneau acoustique est fermé à ses
extrémités avant et arrière respectivement par des brides périphériques
présentant une section en C et couramment appelées C de fermeture.
Ces C de fermeture sont liées, notamment par brasage, avec les
brides avant et arrière correspondantes assurant respectivement la liaison
avec
le turboréacteur et la partie arrière de cône et assure une grande partie du
maintien de la structure d'atténuation acoustique.
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Ces C de fermeture sont des pièces coûteuses réalisées par
usinage et surtout elles représentent une masse non négligeable par rapport à
la masse complète du cône d'éjection.
La présente invention vise à simplifier la conception de la structure
d'atténuation acoustique et du cône d'éjection en s'affranchissant de ces C de
fermetures.
On atteint ce but de l'invention avec un cône d'éjection pour
turboréacteur d'aéronef comportant une partie avant présentant une extrémité
avant équipée d'une bride de liaison à une sortie d'un turboréacteur et/ou une
extrémité arrière équipée d'une bride de liaison à une partie arrière du cône
d'éjection, ladite partie avant étant en outre équipée d'au moins une
structure
d'atténuation acoustique comprenant une peau externe correspondante,
caractérisée en ce que la peau externe vient en chevauchement avec au moins
une partie de la bride de liaison amont ou aval correspondante et est
assemblée à cette dernière.
Ainsi, en prévoyant une liaison directe entre la peau externe de la
partie avant et respectivement la bride avant et/ou arrière de liaison
correspondante, il n'est plus nécessaire de recourir à un C de fermeture du
panneau acoustique et servant d'interface entre le panneau sandwich et la
bride avant et/ou arrière de la partie avant du cône d'éjection.
Bien évidemment, ce type de liaison directe entre la structure
d'atténuation acoustique et les brides avant/arrière de la partie avant peut
concerner un seul ou les deux C de fermeture.
Selon une première variante de réalisation, la peau externe et la
bride avant / arrière sont assemblées par rivetage.
Selon une deuxième variante de réalisation la peau externe et la
bride sont assemblées par brasage.
Préférentiellement, la bride de liaison arrière constitue également
une bride de liaison avant d'une partie arrière du cône d'éjection.
Avantageusement, la peau externe est réalisée à partir d'un alliage
métallique, tel que l'Inconel 625.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la
description détaillée qui suit en regard du dessin annexé dans lequel :
- la figure 1 est une vue en perspective et en coupe axiale d'un
cône d'éjection de la technique antérieure, mentionnée dans le préambule de
la présente description,
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- la figure 2 est une vue élargie d'une zone de jonction entre le
panneau acoustique et une bride arrière de liaison à une partie arrière du
cône
d'éjection et montrant l'utilisation d'un C de fermeture du panneau acoustique
selon l'art antérieur,
- la figure 3 est une vue élargie d'une zone de jonction entre le
panneau acoustique et une bride avant de liaison à un turboréacteur et
montrant l'utilisation d'un C de fermeture du panneau acoustique selon l'art
antérieur,
- la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un cône d'éjection
selon l'invention,
- les figures 5 et 6 sont des vues partielles schématiques en
coupes des zones de rattachement du panneau acoustique à une bride amont
selon deux modes d'assemblage du panneau acoustique avec la bride avant,
- la figure 7 est une vue partielle schématique en coupe de la zone
arrière du panneau acoustique rattachée à la bride arrière de la partie avant
du
cône.
Sur l'ensemble de ces figures, des références identiques désignent
des organes ou ensembles d'organe identiques ou analogues.
Comme visible plus précisément sur la figure 2, la partie avant 5 du
cône d'éjection 1 est équipée d'une structure d'atténuation acoustique
comprenant une âme alvéolaire 51, par exemple une structure en nids
d'abeille, recouvert d'une peau externe 52 perforée et d'une peau interne 53
pleine.
Comme décrit précédemment et conformément à l'art antérieur,
l'âme alvéolaire est fermée par un C de fermeture 54, ce C de fermeture étant
également recouvert par un prolongement 55 de la peu externe 52,
prolongement 55 non perforé, et par un prolongement de la peau interne 53.
La liaison entre la structure d'atténuation acoustique et la bride de
liaison arrière 9b est assurée par le C de fermeture 54, comme précédemment
expliqué, notamment par brasage entre ces éléments.
La bride 9b présente une épaisseur assurant l'absence de
décalage ( step , marche) avec la peau externe 52, et son prolongement 55
de manière à assurer au mieux la continuité aérodynamique externe de la
partie avant 5 de cône.
De manière similaire en partie avant, la jonction représentée sur la
figure 3 entre la structure d'atténuation acoustique et la bride 9a de liaison
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s'effectue par l'intermédiaire d'un C de fermeture au moyen de rangées de
rivets 56.
Conformément à l'invention et tel que représenté plus en détail sur
les figures 4 à 7 dans laquelle la structure d'atténuation acoustique n'est
pas
5 supportée à l'aide de C de fermeture 54.
Pour ce faire, la présente invention se rapporte à un cône d'éjection
101 pour turboréacteur d'aéronef comprenant une partie avant de cône 105 de
forme sensiblement cylindrique et équipée d'au moins une structure
d'atténuation acoustique ladite partie avant 105 présentant, d'une part, une
extrémité amont équipée d'une bride de liaison 9a à une sortie d'un
turboréacteur, et d'autre part, une extrémité aval équipée d'une bride de
liaison
9b à une partie arrière de cône 7 sensiblement conique.
La partie avant 105 du cône est comme décrit précédemment
réalisée à partir d'une structure d'atténuation acoustique comprenant une âme
alvéolaire 51 recouverte d'une peau externe 52 perforée et d'une peau interne
53 pleine.
Conformément à l'invention, la peau externe 52 vient en
prolongement de l'âme alvéolaire (prolongement non perforé) et chevauche
avec au moins une partie de la bride de liaison avant 9a et/ou arrière 9b
correspondante et est assemblée à cette dernière.
Comme représenté schématiquement sur la figure 5 la peau
externe 55 et la bride 9a sont assemblées au niveau de leur zone de liaison
par
des rivets 56.
Alternativement, comme représenté sur la figure 6, la peau externe
55 et la bride 9a sont assemblées au niveau de leur zone de liaison par
soudage.
L'assemblage par soudage permet d'assurer une continuité
optimale du profil aérodynamique en s'affranchissant des éventuels décalages
( step ) entre la bride avant 9a et la peau externe 55.
Comme représenté sur la figure 7, le même principe est applicable
à l'extrémité arrière de la partie avant 105 avec la bride de liaison 9b, elle-
même rattachée à la bride avant 9c de la partie arrière 7.
Selon un mode particulier de réalisation non représenté, la bride de
liaison arrière 9b constitue également une bride de liaison avant 9c d'une
partie arrière 7 du cône d'éjection 101.
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Avantageusement la peau externe est réalisée à partir d'un alliage
métallique tel que l'Inconel 625. Ce même matériau peut être utilisé pour les
brides en tout ou partie.
Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux
modes de réalisation décrits et représentés.
