FR2887521A1 - Ensemble moteur pour aeronef comprenant un moteur ainsi qu'un dispositif d'accrochage d'un tel moteur - Google Patents

Abstract

L'invention se rapporte à un ensemble moteur (1) pour aéronef comprenant un moteur (6) et un dispositif d'accrochage (4) du moteur, le dispositif d'accrochage étant destiné à être interposé entre une voilure de l'aéronef et le moteur, et comportant une structure rigide (8) ainsi que des moyens d'accrochage du moteur sur la structure rigide, les moyens d'accrochage comportant une attache avant (10) ainsi qu'une attache arrière (12). Selon l'invention, l'attache arrière comporte deux demi-attaches arrière (12a) chacune apte à reprendre au moins des efforts s'exerçant selon une direction longitudinale (X) du moteur, et les deux demi-attaches arrière sont agencées de façon à être chacune traversées par un plan horizontal (P) passant par un axe longitudinal (5) du moteur.

Description

ENSEMBLE MOTEUR POUR AERONEF COMPRENANT UN MOTEUR AINSI

QU'UN DISPOSITIF D'ACCROCHAGE D'UN TEL MOTEUR

DESCRIPTION 5 DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention se rapporte de façon générale au domaine des dispositifs d'accrochage de moteur destinés à être interposés entre une voilure d'aéronef et un moteur, et plus particulièrement à un ensemble moteur comprenant un tel dispositif d'accrochage.

L'invention peut être utilisée sur tout type d'aéronef équipé de turboréacteurs ou de turbopropulseurs, ou encore de tout autre type de moteur.

Ce type de dispositif d'accrochage, également appelé mât d'accrochage ou EMS (de l'anglais Engine Mounting Structure ), permet de suspendre un turbomoteur au-dessous de la voilure de l'aéronef, ou bien de monter ce turbomoteur au-dessus de cette même voilure.

ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE

Un dispositif d'accrochage d'un aéronef est prévu pour constituer l'interface de liaison entre un moteur et une voilure de l'aéronef. Il permet de transmettre à la structure de cet aéronef les efforts générés par son moteur associé, et autorise également le cheminement du carburant, de l'électricité, de l'hydraulique et de l'air entre le moteur et l'aéronef.

Afin d'assurer la transmission des efforts, le mât comporte une structure rigide, par exemple du type caisson , c'est-à-dire formée par l'assemblage de longerons supérieurs et inférieurs raccordés entre eux par l'intermédiaire de nervures transversales.

D'autre part, le mât est muni de moyens d'accrochage interposés entre le moteur et la structure rigide du mât, ces moyens comportant globalement au moins deux attaches, généralement une attache avant et une attache arrière.

De plus, des moyens d'accrochage comprennent un dispositif de reprise des efforts de poussée générés par le moteur. Dans l'art antérieur, ce dispositif prend typiquement la forme de deux bielles latérales raccordées d'une part à une partie avant du carter central du moteur ou à une partie arrière du carter de soufflante, et d'autre part à l'attache avant ou à l'attache arrière.

De la même façon, le dispositif d'accrochage comporte également un système de montage interposé entre le mât et la voilure de l'aéronef, ce système étant habituellement composé de deux ou trois attaches.

Enfin, le mât est pourvu d'une structure secondaire assurant la ségrégation et le maintien des systèmes tout en supportant des carénages aérodynamiques.

De façon connue de l'homme du métier, les efforts de poussée générés par le moteur provoquent habituellement une flexion longitudinale plus ou moins importante de ce dernier, à savoir une flexion résultant d'un couple émanant des efforts de poussée, et exercé selon un axe transversal de l'aéronef.

Lorsqu'une telle flexion longitudinale survient, notamment durant les phases de croisière de l'aéronef, deux cas peuvent se présenter. Dans un premier cas où aucune précaution particulière n'a été prise en ce qui concerne la flexion observée, on rencontre alors inévitablement des frottements élevés d'une part entre les pales tournantes de la soufflante et le carter de soufflante, et d'autre part entre les pales tournantes de compresseur et de turbine et le carter central du moteur. La conséquence principale de ces frottements réside alors dans une usure prématurée du moteur, qui est naturellement néfaste à la durée de vie de celui-ci, ainsi qu'à ses performances. Dans un second cas où l'on a prévu des jeux de fonctionnement adaptés de manière à ce qu'il n'y ait quasiment jamais de contact causé par la flexion longitudinale, le rendement du moteur est alors fortement diminué.

Au vu de ce qui précède, il paraît évident qu'il est nécessaire de prévoir des moyens d'accrochage qui limitent au mieux la flexion longitudinale du moteur due aux efforts de poussée, de manière à minimiser autant que possible les frottements contraignants, sans avoir à surdimensionner les jeux de fonctionnement mentionnés ci-dessus.

Or il a été remarqué que les moyens d'accrochage de l'art antérieur, et plus précisément leurs dispositifs de reprise des efforts de poussée, ne permettait pas de limiter de façon totalement satisfaisante la flexion longitudinale du moteur résultant du couple d'axe transversal lié aux efforts de poussée, notamment durant les phases de croisière de l'aéronef.

EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a donc pour but de proposer un ensemble moteur pour aéronef remédiant au moins partiellement aux inconvénients mentionnés ci-dessus relatifs aux réalisations de l'art antérieur.

Pour ce faire, l'invention a pour objet un ensemble moteur pour aéronef comprenant un moteur et un dispositif d'accrochage du moteur, le dispositif d'accrochage étant destiné à être interposé entre une voilure de l'aéronef et ce même moteur, et comportant une structure rigide ainsi que des moyens d'accrochage du moteur sur la structure rigide, les moyens d'accrochage comportant une attache avant ainsi qu'une attache arrière. Selon l'invention l'attache arrière comporte deux demi-attaches arrière chacune apte à reprendre au moins des efforts s'exerçant selon une direction longitudinale du moteur, et les deux demi-attaches arrière sont agencées de façon à être chacune traversées par un plan horizontal passant par un axe longitudinal du moteur.

Avantageusement, le système de montage selon l'invention présente des moyens d'accrochage qui améliorent considérablement la reprise des efforts de poussée par rapport à celle observée dans l'art antérieur avec la solution classique de bielles latérales, puisque ce dispositif permet de réduire considérablement le couple d'axe transversal appliqué au moteur et lié à ces mêmes efforts de poussée, sans même nécessiter la présence de bielles latérales.

Par conséquent, durant les phases de croisière de l'aéronef, le positionnement spécifique des deux demi-attaches arrière assurant la reprise des efforts de poussée implique que le moteur ne subit quasiment aucune flexion longitudinale. De cette façon, aucune usure prématurée n'est rencontrée au niveau des éléments constitutifs du moteur, et la durée de vie ainsi que les performances de ce dernier ne sont donc plus affaiblies.

La suppression de la flexion longitudinale du moteur due aux efforts de poussée est tout d'abord obtenue par le fait que la reprise de ces efforts, assurée uniquement par l'attache arrière et non plus à l'aide d'un dispositif de reprise comme cela était le cas antérieurement, s'effectue au niveau du plan horizontal passant par l'axe longitudinal du moteur, ceci étant effectivement très avantageux dans la mesure où les efforts de poussée sont créés sur l'axe longitudinal de ce moteur.

De préférence, la structure rigide comporte un caisson principal ainsi qu'une fourche pourvue d'une base et de deux branches, la base étant solidaire du caisson principal et l'extrémité libre des deux branches portant respectivement les deux demi-attaches arrière.

L'agencement proposé est en effet tel que les deux extrémités inférieures de la fourche, constituant les deux extrémités libres de celle-ci, se situent également au niveau de ce plan horizontal passant par l'axe longitudinal du moteur, afin de pouvoir être raccordées aux deux demiattaches arrière situées au niveau de ce même plan horizontal, et raccordées par exemple au carter central du moteur.

De plus, les efforts de poussée qui s'exercent selon la direction longitudinale et qui sont repris initialement sur le plan horizontal passant par l'axe longitudinal du moteur par l'intermédiaire des demiattaches et des extrémités inférieures de la fourche, sont ensuite transportés vers le haut tout le long de cette fourche, avant de transiter au travers du caisson solidaire de cette même fourche.

Préférentiellement, les deux branches de la fourche forment conjointement un arceau de forme semi- 15 circulaire, cette forme étant préférée de manière à limiter les perturbations de l'écoulement des gaz sortant du canal annulaire de soufflante. Pour ce faire, cet arceau est de préférence centré sur l'axe longitudinal du moteur.

On peut prévoir que cet arceau de forme semi-circulaire est agencé dans un plan orthogonal à la direction longitudinale du moteur, plan dans lequel se trouve également préférentiellement la base de la fourche.

De manière classique, le moteur présente, d'avant en arrière, un carter de soufflante, un carter central, ainsi qu'un carter d'éjection.

On peut alors prévoir que les deux demi-attaches arrière sont fixées au carter central. Une alternative consiste à prévoir que lesdites demiattaches arrière sont fixées au carter d'éjection. 25

Avec la première solution proposée dans laquelle les deux demi-attaches arrière sont fixées au carter central du moteur, la déformée longitudinale de ce dernier est moins accentuée en raison du rapprochement entre les attaches avant et arrière. De plus, il est alors possible de limiter les effets néfastes d'ovalisation parasitaire appelés effets taille de guêpe , ces effets étant habituellement rencontrés à cause de la différence de section entre le carter central et le carter d'éjection.

De façon classique, l'attache avant est de préférence fixée au carter de soufflante, sur une partie annulaire supérieure de celui-ci.

Dans cet ensemble moteur où les moyens d'accrochage sont exclusivement constitués de l'attache avant et de l'attache arrière, on peut prévoir que l'attache moteur avant est conçue de manière à reprendre des efforts s'exerçant selon une direction transversale du moteur et selon une direction verticale de ce dernier, et que les deux demi-attaches de l'attache moteur arrière sont chacune conçues de manière à reprendre des efforts s'exerçant selon la direction longitudinale du moteur ainsi que selon la direction verticale de ce dernier.

Enfin, il est indiqué que de façon avantageuse, le système de montage est un système isostatique, ce qui facilite grandement sa conception.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous.

8 BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS

Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels; - la figure 1 représente une vue de côté d'un ensemble moteur pour aéronef selon un premier mode de réalisation préféré de la présente invention; la figure 2 représente une vue en perspective de la structure rigide et des moyens d'accrochage de l'ensemble moteur montré sur la figure 1, les moyens d'accrochage étant uniquement représentés schématiquement; - la figure 3 représente une vue de côté d'un ensemble moteur pour aéronef selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS En référence à la figure 1, on voit un ensemble moteur 1 pour aéronef destiné à être fixé sous une aile (non représentée) de cet aéronef, cet ensemble 1 se présentant sous la forme d'un premier mode de réalisation préféré de la présente invention comportant un dispositif d'accrochage 4 ainsi qu'un moteur 6 tel qu'un turboréacteur accroché sous ce dispositif 4.

Globalement, le dispositif d'accrochage 4 comporte une structure rigide 8 portant des moyens d'accrochage du moteur 6, ces moyens d'accrochage disposant d'une pluralité d'attaches moteur 10, 12, de préférence prévues au nombre de deux.

A titre indicatif, il est noté que l'ensemble 1 est destiné à être entouré d'une nacelle (non représentée), et que le dispositif d'accrochage 4 comporte une autre série d'attaches 16 permettant d'assurer la suspension de cet ensemble 1 sous la voilure de l'aéronef.

Dans toute la description qui va suivre,

par convention, on appelle X la direction longitudinale du dispositif 4 qui est également assimilable à la direction longitudinale du turboréacteur 6, cette direction X étant parallèle à un axe longitudinal 5 de ce turboréacteur 6. D'autre part, on appelle Y la direction orientée transversalement par rapport au dispositif 4 et également assimilable à la direction transversale du turboréacteur 6, et Z la direction verticale ou de la hauteur, ces trois directions X, Y et Z étant orthogonales entreelles.

D'autre part, les termes avant et arrière sont à considérer par rapport à une direction d'avancement de l'aéronef rencontrée suite à la poussée exercée par le turbomoteur 6, cette direction étant représentée schématiquement par la flèche 7.

Sur la figure 1, on peut voir les deux attaches moteur 10, 12, la série d'attaches 16, et la structure rigide 8 du dispositif d'accrochage 4. Les autres éléments constitutifs non représentés de ce dispositif 4, tels que la structure secondaire assurant la ségrégation et le maintien des systèmes tout en supportant des carénages aérodynamiques, 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.

D'autre part, il est indiqué que le turbomoteur 6 dispose à l'avant d'un carter de soufflante 18 de grande dimension délimitant un canal annulaire de soufflante 20, et comporte vers l'arrière un carter central 22 de plus petite dimension, renfermant le coeur de ce turboréacteur. Enfin, le turbomoteur 6 se termine vers l'arrière par un carter d'éjection 23 de plus grande dimension que celle du carter central 22. Bien entendu, les carters 18, 22 et 23 sont solidaires les uns des autres.

Comme on peut l'apercevoir sur la figure 1, les attaches moteur 10, 12 du dispositif 4 sont prévues au nombre de deux, et respectivement dénommées attache moteur avant et attache moteur arrière.

L'attache moteur avant 10 est interposée entre une extrémité avant de la structure rigide 8, et une partie annulaire supérieure du carter de soufflante 18. L'attache moteur avant 10 est conçue de manière classique et connue de l'homme du métier, par exemple à l'aide de ferrures et/ou de manilles.

D'autre part, une des particularités de l'invention réside dans le fait que l'attache arrière 12 est composée de deux demi-attaches arrière 12a (une seule étant visible sur la figure 1 en raison de la vue de côté), chacune de ces deux demi-attaches 12a étant conçue de manière à pouvoir reprendre au moins des efforts s'exerçant selon la direction X. De cette façon, il n'est donc plus nécessaire de prévoir de dispositif de reprise des efforts de poussée du type à bielles latérales, puisque ces efforts sont repris par l'intermédiaire de deux demi-attaches arrière précitées.

D'autre part, pour assurer une reprise optimale de ces efforts de poussée et pour limiter au maximum la flexion longitudinale du moteur, les deux demi-attaches arrière 12a sont agencées de façon à être chacune traversées par un plan horizontal P passant par l'axe longitudinal 5 du moteur 6 (le plan P et l'axe 5 étant confondus sur la figure 1).

Pour porter ces demi-attaches 12a, la structure rigide 8 a été adaptée, puisqu'elle comporte non seulement un caisson principal 24 s'étendant de l'arrière vers l'avant sensiblement selon la direction X, mais également une fourche 26 solidaire de ce caisson 24 et dont les deux extrémités inférieures portent respectivement les deux demi-attaches 12a. A titre indicatif, il est noté que le caisson principal 24 est du type connu, en ce sens qu'il est formé par l'assemblage de longerons supérieurs et inférieurs raccordés entre eux par l'intermédiaire de nervures transversales.

Plus particulièrement en référence à la figure 2, on peut voir que la structure rigide 8 et les moyens d'accrochage sont agencés de manière à ce qu'un plan P' vertical passant par l'axe 5 du moteur 6 constitue un plan de symétrie.

En outre, la fourche 26 est quant à elle globalement placée dans un plan P" orthogonal à la direction X, c'est-à-dire un plan YZ. Elle est composée d'une base 28 raccordée au longeron inférieur du caisson principal 24, ainsi que de deux branches 30 chacune solidaire de l'extrémité inférieure de la base 28. A titre indicatif, la base 28 peut être du type caisson rigide, c'est-à-dire comportant longerons, nervures et panneaux latéraux, de préférence caréné pour ne pas perturber le flux aérodynamique.

Tandis que les extrémités supérieures des deux branches 30 sont solidarisées entre elles au niveau de la jonction avec la base 28, les extrémités inférieures (dites extrémités libres) de ces mêmes branches 30 portent respectivement les deux demi-attaches 12a, qui sont réalisées de façon classique et connue de l'homme du métier, par exemple à l'aide de ferrures et/ou de manilles. Ainsi, les deux extrémités inférieures des branches 30 de la fourche 26 sont également agencées de façon à être chacune traversées par la plan horizontal P passant par l'axe longitudinal du moteur 6.

Comme on le voit le mieux sur la figure 2, les deux branches 30 se situant dans le plan P" constituent conjointement un arceau 32 de forme semi-circulaire, de préférence centré sur l'axe 5 du moteur 6 afin de limiter les perturbations de l'écoulement des gaz sortant du canal annulaire de soufflante 20.

Dans ce premier mode de réalisation préféré de la présente invention, l'attache arrière 12 et la fourche 26 sont agencées de manière à ce que les deux demi-attaches 12a soient raccordées sur le moteur 6 au niveau d'une partie d'extrémité arrière du carter central 22 de petite dimension, juste avant la jonction avec le carter d'éjection 23. Cette disposition permet notamment, de façon avantageuse, de limiter les effets néfastes de moments de flexion parasitaires appelés effets taille de guêpe .

Avec un tel agencement isostatique, comme on peut le voir schématiquement sur la figure 2, l'attache moteur avant 10 fixée est conçue de manière à reprendre des efforts exercés principalement selon la direction verticale Z, ainsi que selon une direction transversale Y, mais pas adaptée pour reprendre des efforts exercés selon la direction longitudinale X. En revanche, les deux demi-attaches 12a de l'attache moteur arrière 12 sont quant à elles chacune conçues pour reprendre des efforts exercés principalement selon la direction longitudinale X et selon la direction verticale Z, mais pas adaptées pour reprendre des efforts exercés selon la direction transversale Y. Comme mentionné précédemment, il est rappelé qu'aucun dispositif de reprise des efforts de poussée du type à bielles latérales n'est prévu dans ces moyens d'accrochage.

Les efforts s'exerçant selon la direction longitudinale X sont exclusivement repris par les deux demi-attaches arrière 12a, les efforts s'exerçant selon la direction transversale Y sont repris exclusivement par l'attache avant 10, et les efforts s'exerçant selon la direction verticale Z sont repris conjointement par l'attache avant 10 et les deux demi-attaches 12a de l'attache arrière 12.

D'autre part, la reprise du moment s'exerçant selon la direction X est assurée uniquement par les deux demi-attaches 12a de l'attache arrière 12, tandis que la reprise des moments s'exerçant selon la direction Y est assurée conjointement par ces deux attaches moteur 10, 12. En outre, la reprise du moment s'exerçant selon la direction Z est également assurée uniquement par les deux demi-attaches 12a de l'attache arrière 12.

En référence à présent à la figure 3 représentant un ensemble moteur 1 selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention, on peut apercevoir que la seule différence avec la premier mode de réalisation montré sur les figures 1 et 2 consiste à positionner la fourche 26 et l'attache moteur arrière 12 plus en arrière, de sorte que les deux demi-attaches arrière 12a soient montées fixement sur le carter d'éjection 23 du moteur 6, et de préférence à proximité d'une extrémité arrière de ce dernier.

Dans ce second mode de réalisation où le plan P" dans lequel se situe la fourche 26 est décalé vers l'arrière, les extrémités inférieures des branches de la fourche ainsi que les deux demi-attaches arrière 12a sont naturellement également traversées par le plan horizontal passant par un axe longitudinal 5 du moteur 6.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier aux ensembles moteur 1 pour aéronef qui viennent d'être décrits, uniquement à titre d'exemples non limitatifs.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Ensemble moteur (1) pour aéronef comprenant un moteur (6) et un dispositif d'accrochage (4) du moteur (6), ledit dispositif d'accrochage (4) étant destiné à être interposé entre une voilure (2) de l'aéronef et ledit moteur (6), et comportant une structure rigide (8) ainsi que des moyens d'accrochage du moteur (6) sur ladite structure rigide (8), lesdits moyens d'accrochage comportant une attache avant (10) ainsi qu'une attache arrière (12), caractérisé en ce que ladite attache arrière (12) comporte deux demi-attaches arrière (12a) chacune apte à reprendre au moins des efforts s'exerçant selon une direction longitudinale (X) du moteur (6), et en ce que lesdites deux demi-attaches arrière (12a) sont agencées de façon à être chacune traversées par un plan horizontal (P) passant par un axe longitudinal (5) du moteur (6).

2. Ensemble moteur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite structure rigide (8) comporte un caisson principal (24) ainsi qu'une fourche (26) pourvue d'une base (28) et de deux branches (30) , ladite base (28) étant solidaire du caisson principal (24) et l'extrémité libre des deux branches (30) portant respectivement les deux demiattaches arrière (12a).

3. Ensemble moteur (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits deux branches (30) de la fourche (26) forment conjointement un arceau (32) de forme semi-circulaire.

4. Ensemble moteur (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit arceau (32) de forme semi-circulaire est agencé dans un plan (P") orthogonal à ladite direction longitudinale (X) du moteur (6).

5. Ensemble moteur (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite base de la fourche (26) est également agencée dans le plan (P") orthogonal à ladite direction longitudinale (X) du moteur (6).

6. Ensemble moteur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit moteur (6) présente, d'avant en arrière, un carter de soufflante (18), un carter central (22), ainsi qu'un carter d'éjection (23).

7. Ensemble moteur (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites demi-attaches arrière (12a) sont fixées au carter central (22).

8. Ensemble moteur (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites demi-attaches arrière (12a) sont fixées au carter d'éjection (23) .

9. Ensemble moteur (1) selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que ladite attache avant (10) est fixée au carter de soufflante (18).

10. Ensemble moteur (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite attache avant (10) est fixée sur une partie annulaire supérieure du carter de soufflante (18).

11. Ensemble moteur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'accrochage sont exclusivement constitués de ladite attache avant (10) et de ladite attache arrière (12).

12. Ensemble moteur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite attache moteur avant (10) est conçue de manière à reprendre des efforts s'exerçant selon une direction transversale (Y) du moteur (6) et selon une direction verticale (Z) de ce dernier, et en ce que les deux demi-attaches (12a) de ladite attache moteur arrière (12) sont chacune conçues de manière à reprendre des efforts s'exerçant selon la direction longitudinale (X) du moteur (6) ainsi que selon la direction verticale (Z) de ce dernier.

13. Ensemble moteur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'accrochage constituent un système isostatique.