FR2907098A1 - Nacelle pour turboreacteur double flux - Google Patents
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Abstract
La nacelle (1) comprend une entrée d'air (5) en amont du turboréacteur (2), une section médiane (6) dont un carter interne (6a) est destiné à entourer une soufflante (3) du turboréacteur (2), et une section aval (7) comportant une structure externe (7a), laquelle est reliée rigidement à une partie aval du carter (6a) de soufflante (3) de manière à soutenir le turboréacteur (2) et possède des moyens d'accrochage à un pylône (12) destiné à être lié à une structure fixe (13) d'un avion.
Description
1 La présente invention se rapporte à une nacelle pour turboréacteur
double flux. Un avion est propulsé par plusieurs turboréacteurs logés chacun dans une nacelle abritant également un ensemble de dispositifs d'actionnement annexes liés à son fonctionnement, tel qu'un dispositif d'inversion de poussée, et assurant diverses fonctions lorsque le turboréacteur est en fonctionnement ou à l'arrêt. Une nacelle présente généralement une structure tubulaire comprenant une entrée d'air en amont du turboréacteur, 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 généralement terminée par une tuyère d'éjection dont la sortie est située en aval du turboréacteur. Les nacelles modernes sont destinées à abriter un turboréacteur double flux apte à générer par l'intermédiaire des pâles de la soufflante en rotation un flux d'air chaud (également appelé flux primaire) issu de la chambre de combustion du turboréacteur, et un flux d'air froid (flux secondaire) qui circule à l'extérieur du turboréacteur à travers un passage annulaire, également appelé veine, formé entre un carénage du turboréacteur (ou une structure interne de la structure aval de la nacelle et entourant le turboréacteur) et une paroi interne de la nacelle. Les deux flux d'air sont éjectés du turboréacteur par l'arrière de la nacelle. Chaque ensemble propulsif de l'avion est donc formé par une nacelle et un turboréacteur, et est suspendu à une structure fixe de l'avion, par exemple sous une aile ou sur le fuselage, par l'intermédiaire d'un pylône, ou mât, rattaché au turboréacteur dans sa partie avant et arrière par des suspensions. Dans une telle configuration, c'est le turboréacteur qui supporte la nacelle.
Une telle architecture est soumise à de nombreux efforts externes conjugués lors de la mission de l'avion. Il s'agit entre autre d'efforts résultants de la gravité, des efforts aérodynamiques externes et internes, rafales, effets thermiques. Ces contraintes appliquées à l'ensemble propulsif sont transmises au turboréacteur et entraînent des déformées de carters qui impactent directement le rendement des différents étages du turboréacteur. Plus 2907098 2 particulièrement, dans le cas d'un ensemble propulsif dit en taille de guêpe, c'est-à-dire présentant une partie aval longue et relativement fine par rapport aux structures intermédiaires et d'entrée d'air, ces contraintes résultent en une déformation particulièrement préjudiciable appelée mise en banane , la 5 partie aval se courbant de manière importante. Une telle mise en banane se traduit par une déformation de la structure externe de la nacelle formée par les différents carters successifs tandis que l'arbre d'entraînement, les aubes de la soufflante et aubes internes du turboréacteur restent rectilignes. Il s'ensuit un rapprochement des têtes 10 d'aubes de l'arbre vers la périphérie interne des carters. La performance générale du turboréacteur s'en trouve réduite par rapport à une configuration dans laquelle les carters ne subissent pas ou très peu de déformations, car il convient alors de tenir compte de cette déformation dans la conception de la nacelle de manière à toujours ménager un jeu suffisant entre les têtes d'aubes 15 et la périphérie des carters. Ceci résulte en une partie de l'air d'alimentation qui n'est pas compressé par les aubes car fuyant à travers ce jeu important. La demande de brevet français non encore publiée et enregistrée sous le numéro 06.05912 propose une solution consistant à supporter l'ensemble propulsif par l'intermédiaire d'une structure interne fixe de la nacelle 20 (connue sous le nom d'IFS). La présente invention vise à proposer une autre solution permettant d'éviter les inconvénients précédemment évoqués, et a pour objet à cet effet une nacelle pour turboréacteur double flux comprenant une entrée d'air en amont du turboréacteur, une section médiane dont un carter interne est destiné 25 à entourer une soufflante du turboréacteur, et une section aval comportant une structure externe, laquelle est reliée rigidement à une partie aval du carter de soufflante de manière à soutenir le turboréacteur et possède des moyens d'accrochage aptes à permettre un rattachement de la nacelle à un pylône destiné à être lié à une structure fixe d'un avion.
30 Ainsi, la structure externe de la nacelle est rattachée directement à la structure fixe de l'avion et supporte le turboréacteur. De cette manière, le turboréacteur n'a pas à subir et à transmettre les déformées de la nacelle et réciproquement. Comme expliqué précédemment, il est alors possible d'optimiser le jeu existant entre les aubes de soufflante et aubes internes au 35 turboréacteur et leurs carter respectifs afin d'améliorer la performance de l'ensemble propulsif.
2907098 3 Avantageusement, la nacelle comprend une structure de type pylône intégrée à la structure externe et apte à permettre son rattachement sur le pylône.Le pylône s'étend par exemple sur toute la longueur de la structure externe.
5 Le turboréacteur peut être entouré d'un capot primaire, fixé en amont au corps du turboréacteur et centré en aval autour d'une tuyère d'éjection du turboréacteur, indépendamment de la structure externe de nacelle. Le capot primaire ne remplissant aucun rôle structurel, il et peut donc être allégé au maximum, à savoir que toute sa surface peut être consacrée à la 10 fonction acoustique sans qu'il soit nécessaire de prévoir des zones structurelles de forte densité qui interdisent toute fonction acoustique. Selon une possibilité, la nacelle selon l'invention comprend au moins une bielle ou, de préférence deux ou trois, bielles de reprise des efforts de couple générés par des organes en rotation du turboréacteur, la ou les dites 15 bielles reliant le pylône à une structure aval externe du turboréacteur et étant disposées symétriquement par rapport à un plan longitudinal de symétrie de la nacelle. La ou les bielles de reprise d'effort ont avantageusement un profil aérodynamique. Ce jeu de bielles participe au maintien du turboréacteur par la 20 nacelle. Selon une possibilité, au moins un montant radial de liaison du corps du turboréacteur au carter de soufflante, notamment en partie supérieure de ce dernier, est associé à un carénage prévu pour acheminer des conduits d'alimentation (électrique, électronique ou en carburant) du turboréacteur. Une 25 telle disposition de carénage du montant radial est présentée plus en détail dans le brevet EP 0 884 469. La structure externe peut former un capotage fixe comprenant une ossature notamment en treillis. La structure externe de nacelle peut comprendre un dispositif 30 inverseur de poussée, la liaison du turboréacteur au mât ou pylône étant assurée par l'intermédiaire d'une structure amont fixe de l'inverseur. Le dispositif inverseur de poussée est par exemple un inverseur à grilles. Selon une possibilité, la structure amont fixe de l'inverseur à grilles 35 comporte un élément d'extrémité amont de support du turboréacteur et un 2907098 4 élément d'extrémité aval d'immobilisation des grilles, tous deux reliés par un treillis de renfort disposé au dessus ou en dessous des grilles. Des rails de guidage d'un capot mobile de l'inverseur peuvent être intégrés au pylône, sans nécessiter de composants d'interface. La forme 5 géométrique rectiligne du pylône facilite cette intégration. D'autres fonctions de l'inverseur peuvent aussi être intégrées dans le pylône, ce qui permet de réduire la masse de la nacelle. Le dispositif inverseur de poussée peut aussi être un inverseur à portes.
10 Selon une possibilité de réalisation, un capot mobile de l'inverseur possède une structure renforcée reliant, (respectivement) par exemple en partie inférieure, au moins un point de verrouillage de la structure amont fixe de l'inverseur avec, (respectivement) par exemple en partie supérieure, un point fixe du pylône. Cette disposition permet d'assister ou d'alléger la structure 15 amont fixe de l'inverseur. Un dispositif de verrouillage, de préférence électrique et actionnable à distance, du capot mobile de l'inverseur peut être prévu au niveau du dit point fixe du pylône. La présente invention se rapporte également à un ensemble 20 propulsif comportant une nacelle selon l'invention, ainsi qu'à un aéronef, comprenant au moins un tel ensemble propulsif. La mise en oeuvre de l'invention sera mieux comprise à la l'aide de la description détaillée qui est exposée ci-dessous en regard du dessin annexé dans lequel : 25 La figure 1 est une représentation schématique en perspective d'une nacelle selon l'invention rattachée à un pylône par l'intermédiaire d'une structure interne entourant le turboréacteur. La figure 2 est une vue en coupe longitudinale de la nacelle de la figure 1.
30 La figure 3 est une vue en coupe transversale selon l'axe III-III de la figure 1. La figure 4 est une vue analogue à la figure 2 d'une deuxième forme de réalisation de l'invention. La figure 5 est une vue analogue à la figure 1 d'une troisième forme 35 de réalisation de l'invention.
2907098 5 La figure 6 est une vue longitudinale de côté de la nacelle de la figure 5. La figure 7 est une vue à échelle agrandie d'un détail Vll de la figure 6.
5 La figure 8 est une vue longitudinale de côté d'une quatrième forme de réalisation de l'invention. La figure 9 est une vue analogue à la figure 6 d'une cinquième forme de réalisation de l'invention. Les figures 1 et 2 représentent une nacelle 1 pour turboréacteur 2 10 double flux. La nacelle 1 constitue un logement tubulaire pour un turboréacteur 2 double flux et sert à canaliser les flux d'air qu'il génère par l'intermédiaire des pâles d'une soufflante 3, à savoir un flux d'air chaud traversant une chambre de combustion 4 du turboréacteur 2, et un flux d'air froid circulant à l'extérieur 15 du turboréacteur 2. La nacelle 1 possède une structure comprenant une section avant formant une entrée d'air 5, une section médiane 6 entourant la soufflante 3 du turboréacteur 2, et une section arrière 7 entourant le turboréacteur 2. L'entrée d'air 5 présente une surface interne 5a destinée à canaliser l'air entrant et une 20 surface externe 5b de carénage. La section médiane 6 comprend, d'une part, un carter 6a interne entourant la soufflante 3 du turboréacteur 2, et d'autre part, une structure externe 6b de carénage du carter prolongeant la surface externe 5b de la section d'entrée d'air 5. Le carter 6a est rattaché à la section d'entrée d'air 5 et prolonge sa 25 surface interne 5a. De plus, le carter 6a est relié au corps du turboréacteur 2 par l'intermédiaire de montants 8 radiaux ici disposés en croix (voir figure 2). La section arrière 7 de la nacelle comporte une structure externe 7a dont une partie supérieure est rattachée à un pylône (également appelé mât) 12 sur toute sa longueur, le pylône 12 étant lui-même rattaché à une 30 partie fixe d'un avion telle qu'une aile 13. Le rattachement au pylône 12 peut s'effectuer par tout moyen ou la nacelle peut intégrer une structure de type pylône, par laquelle elle est rattachée au pylône 12 proprement dit. La structure externe 7a est ici un capotage fixe qui maintient le turboréacteur 2 au niveau de l'aval du carter 6a entourant la soufflante 3. Le 35 capotage fixe 7a comprend une ossature interne en treillis reliant une surface extérieure à une surface intérieure. L'ensemble de l'ossature fait corps avec 2907098 6 une partie amont du capotage 7a et est relié à la structure du carter 6a par une ferrure 19, par boulonnage ou par tout autre moyen connu de liaison structurelle à accès rapide ou non. Le capotage 7a peut être réalisé d'un seul bloc ou en deux parties reliées en partie inférieure par des verrous ou par 5 fixations. Le turboréacteur 2 est alimenté électriquement, en carburant, ou électroniquement depuis l'avion via la partie supérieure du capotage 7a. Le turboréacteur 2 est entouré d'un capot primaire 10 non structurel, fixé en amont au corps du turboréacteur 2 et centré en aval autour 10 d'une tuyère d'éjection du turboréacteur 2. Le capot primaire 10, en forme de virole complète, est indépendant du capotage externe 7a et définit avec celui-ci une veine 9 destinée à la circulation du flux froid. Le capot primaire 10 ne remplissant aucun rôle structurel, il peut donc être allégé au maximum, à savoir que toute sa surface peut être 15 consacrée à la fonction acoustique sans qu'il soit nécessaire de prévoir des zones structurelles de forte densité qui interdisent toute fonction acoustique. Le capot primaire 10 est formé d'au moins deux parties destinées à être rattachées entre elles. L'accès au moteur peut se faire soit par démontage du capot primaire 10 en entier, soit par démontage d'une partie du capot 10 ou 20 de panneaux d'accès spécifiques intégrés dans le capot primaire 10. Une partie de la structure arrière du turboréacteur 2, comme par exemple un carter d'échappement, est suspendue à une partie inférieure du pylône 12 par deux bielles latérales 22 et une bielle auxiliaire centrale 22' prévue en cas de défaillance de l'une ou l'autre des bielles latérales 22. Les 25 bielles 22 et 22', disposées symétriquement par rapport à un plan vertical longitudinal P de symétrie de la nacelle 1, ici en "pyramide" (voir figure 3), servent à reprendre les efforts de couple générés par des organes en rotation du turboréacteur 2. Ces bielles 22 et 22' ont un profil de préférence aérodynamique car elles se trouvent dans la veine 9 de circulation du flux froid.
30 Comme il ressort de la figure 4, un des montants 8 de liaison du corps du turboréacteur 2 au carter de soufflante 6a, en partie supérieure de ce dernier, est associé à un carénage 35. Le carénage 35 est prévu pour acheminer des conduits 24 d'alimentation (électrique, électronique ou en carburant) du turboréacteur. Une telle disposition de carénage 35 est 35 présentée plus en détail dans le brevet EP 0 884 469.
2907098 7 Les figures 5 à 7 et la figure 8 présentent deux formes de réalisation de l'invention dans lesquelles la structure externe 7a forme un dispositif d'inverseur à grilles 29, la liaison du turboréacteur 2 au pylône 12 étant assurée par l'intermédiaire d'une structure amont fixe 25 de l'inverseur.
5 Des rails 30 de guidage du capot mobile de l'inverseur (voir figure 5) sont intégrés directement au pylône 12 dont la forme géométrique rectiligne facilite cette intégration. D'autres fonctions de l'inverseur pourraient aussi être intégrées dans le pylône 12, de manière à réduire la masse globale de la nacelle 1.
10 La structure amont fixe 25 comporte (voir figures 6 et 7) un élément d'extrémité amont 26 de support du turboréacteur 2 et un élément d'extrémité aval 27 d'immobilisation des grilles 29 qui apporte de la raideur structurelle. Ces deux éléments 26 et 27 sont liés structurellement au pylône 12 et peuvent être de constitution monobloc ou rapportée.
15 Les grilles 29, qui sont ici de motif triangulaire, ne sont pas considérées comme des éléments structuraux et ne sont pas utilisées dans cet exemple pour apporter de la rigidité entre les deux éléments 26 et 27. Cette fonction est remplie ici par un treillis 28 disposé en dessous des grilles 29 et qui supporte la structure des grilles 29. Il est relié de façon rigide et mécanique 20 aux éléments d'extrémité amont 26 et aval 27. Le treillis 28 pourrait aussi être positionné au-dessus des grilles 29. Dans la configuration de la figure 8, le capot mobile 32 de l'inverseur possède une structure renforcée reliant, en partie inférieure, un point 33 de verrouillage de la structure amont fixe 25 de l'inverseur à, en partie 25 supérieure, un point fixe 34 du pylône 12. Cette disposition permet d'assister ou d'alléger la structure amont fixe 25 de l'inverseur. Le point fixe 34 transmet les efforts structurels au pylône 12. Un dispositif de verrouillage, de préférence électrique et actionnable à distance, du capot mobile 32 de l'inverseur est prévu au niveau du point fixe 34 du pylône 12. Le point 34 pourrait aussi être 30 passif, c'est-à-dire ne pas avoir de contact direct avec la structure amont fixe 25 de l'inverseur. La figure 9 montre une autre forme de réalisation de l'invention dans laquelle la structure externe 7a forme un inverseur de poussée à portes 31. La liaison du turboréacteur 2 au pylône 12 est assurée par l'intermédiaire 35 d'une structure amont fixe entourant les portes de l'inverseur 31.
2907098 8 Bien que l'invention ait été décrite avec des exemples particuliers de réalisation, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.
Claims (17)
1. Nacelle (1) pour turboréacteur (2) double flux comprenant une entrée d'air (5) en amont du turboréacteur (2), une section médiane (6) dont un carter interne (6a) est destiné à entourer une soufflante (3) du turboréacteur (2), et une section aval (7) comportant une structure externe (7a), caractérisée en ce que la structure externe (7a) est reliée rigidement (en 19) à une partie aval du carter (6a) de soufflante (3) de manière à soutenir le turboréacteur (2) et possède des moyens d'accrochage aptes à permettre un rattachement de la nacelle à un pylône (12) destiné à être lié à une structure fixe (13) d'un avion.
2. Nacelle (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une structure de type pylône intégrée à la structure externe (7a) et apte à permettre son rattachement sur le pylône (12).
3. Nacelle (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le pylône (12) s'étend sur toute la longueur de la structure externe (7a).
4. Nacelle (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le turboréacteur (2) est entouré d'un capot primaire (10), fixé en amont au corps du turboréacteur (2) et centré en aval autour d'une tuyère d'éjection du turboréacteur (2), indépendamment de la structure externe (7a) de nacelle.
5. Nacelle (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une bielle ou, de préférence deux ou trois, bielles (22, 22') de reprise des efforts de couple générés par des organes en rotation du turboréacteur (2), la ou les dites bielles (22, 22') reliant le pylône (12) à une structure aval externe du turboréacteur (2) et étant disposées symétriquement par rapport à un plan longitudinal (P) de symétrie de la nacelle.
6. Nacelle selon la revendication 5, caractérisée en ce que la ou les bielles de reprise d'effort (22, 22') ont un profil aérodynamique.
7. Nacelle selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'au moins un montant radial (8) de liaison du corps du turboréacteur (2) au carter (6a) de soufflante (3), notamment en partie supérieure de ce dernier, est associé à un carénage (35) prévu pour acheminer des conduits (24) d'alimentation du turboréacteur (2). 2907098 10
8. Nacelle (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la structure externe (7a) forme un capotage fixe comprenant une ossature notamment en treillis.
9. Nacelle selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce 5 que la structure externe (7a) comprend un dispositif inverseur de poussée, la liaison du turboréacteur (2) au pylône (12) étant assurée par l'intermédiaire d'une structure amont fixe (25) de l'inverseur.
10. Nacelle selon la revendication 9, caractérisée en ce que dispositif inverseur de poussée est un inverseur à grilles (29). 10
11. Nacelle selon la revendication 10, caractérisée en ce que la structure amont fixe (25) de l'inverseur à grilles comporte un élément d'extrémité amont (26) de support du turboréacteur (2) et un élément d'extrémité aval (27) d'immobilisation des grilles (29), tous deux (26, 27) reliés par un treillis de renfort (28) disposé au dessus et/ou en dessous des grilles 15 (29).
12. Nacelle selon la revendication 10 ou 11, caractérisée en ce que des rails (30) de guidage d'un capot mobile de l'inverseur sont intégrés au pylône (12).
13. Nacelle selon la revendication 9, caractérisée en ce que le 20 dispositif inverseur de poussée est un inverseur à portes (31).
14. Nacelle selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisée en ce qu'un capot mobile (32) de l'inverseur possède une structure renforcée reliant, (respectivement) par exemple en partie inférieure, au moins un point de verrouillage (33) de la structure amont fixe (25) de l'inverseur avec, 25 (respectivement) par exemple en partie supérieure, un point fixe (34) du pylône (12).
15. Nacelle selon la revendication 14, caractérisée en ce qu'un dispositif de verrouillage, de préférence électrique et actionnable à distance, du capot mobile (32) de l'inverseur est prévu au niveau du dit point fixe (34) du 30 pylône (12).
16. Ensemble propulsif, caractérisé en ce qu'il comprend une nacelle (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, ladite nacelle abritant un turboréacteur (2).
17. Aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un 35 ensemble propulsif selon la revendication 16.
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