FR2940359A1 - Exhaust casing for turbine engine of engine assembly of aircraft, has structural unit passed through exterior shell in manner to locally authorize relative displacement of unit between integrated assembly and shell - Google Patents
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Abstract
Description
1 CARTER D'ECHAPPEMENT POUR TURBOMACHINE, COMPORTANT UNE FERRURE D'ACCROCHAGE DISSOCIEE DE LA VIROLE EXTERIEURE 1 EXHAUST CASE FOR TURBOMACHINE, COMPRISING A DISSOCIATE FASTENING FASTENER OF THE EXTERNAL VIROLE
DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte de façon générale au domaine des turbomachines, et plus particulièrement aux carters d'échappement équipant ces turbomachines. L'invention s'applique de préférence aux turbomachines pour aéronef, par exemple du type turboréacteur ou turbopropulseur. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE En référence à la figure 1, on peut apercevoir un carter d'échappement de turboréacteur, selon une réalisation classique connue de l'art antérieur. Le carter d'échappement 1, d'axe 2 correspondant à l'axe longitudinal de la turbomachine au sein de laquelle il est destiné à être intégré, comprend un moyeu 4 et une virole extérieure 6 concentrique. De plus, des bras de raccord 8 relient le moyeu 4 et la virole 8 afin d'assurer la fixation de l'un par rapport à l'autre. Pour ce faire, le moyeu est réalisé d'un seul tenant avec des excroissances radiales 10 formant chacune l'extrémité d'un bras 8, et la virole 6 est réalisée d'un seul tenant avec des excroissances radiales 12 formant chacune une autre extrémité d'un bras 8. De plus, deux excroissances 10, 2 12 sont reliées par une pièce massive profilée 14, constituant la partie centrale d'un bras 8. Ces liaisons s'effectuent habituellement par soudage. En outre, le carter d'échappement 1 comporte une ou plusieurs ferrures de passage d'efforts 16, réalisées d'un seul tenant avec la virole 6, par exemple par moulage. Ces ferrures 16, habituellement en forme de chape comme représenté sur la figure 1, sont situées radialement vers l'extérieur par rapport à ladite virole 6. Elles sont destinées à l'accrochage du carter 1 sur un élément extérieur à celui-ci, de préférence sur le mât d'accrochage du turboréacteur. A cet égard, les ferrures 16 portent généralement, de manière articulée, des bielles du mât d'accrochage. DESCRIPTION TECHNICAL FIELD The present invention relates generally to the field of turbomachines, and more particularly to the exhaust casings fitted to these turbomachines. The invention is preferably applicable to aircraft turbomachines, for example of the turbojet or turboprop type. STATE OF THE PRIOR ART With reference to FIG. 1, a turbojet exhaust casing can be seen, according to a conventional embodiment known from the prior art. The exhaust casing 1, of axis 2 corresponding to the longitudinal axis of the turbomachine within which it is intended to be integrated, comprises a hub 4 and a concentric outer shell 6. In addition, connecting arms 8 connect the hub 4 and the ferrule 8 to ensure the attachment to one another. To do this, the hub is made in one piece with radial protuberances 10 each forming the end of an arm 8, and the ferrule 6 is made in one piece with radial protuberances 12 each forming another end of an arm 8. In addition, two protuberances 10, 12 are connected by a profiled solid piece 14 constituting the central portion of an arm 8. These connections are usually made by welding. In addition, the exhaust casing 1 comprises one or more force passage fittings 16, made in one piece with the ferrule 6, for example by molding. These fittings 16, usually clevis-shaped as shown in FIG. 1, are situated radially outwards with respect to said ferrule 6. They are intended for fastening the casing 1 to an element external thereto, preferably on the attachment mast of the turbojet engine. In this respect, the fittings 16 generally bear, in an articulated manner, connecting rods of the attachment pylon.
Habituellement, le carter 1 est soumis à de fortes sollicitations thermiques, avec des gradients importants dans la direction radiale, croissant vers l'extérieur. Ces contraintes thermiques résultent du passage, à travers ce carter, du flux de gaz s'échappant de la turbine du turboréacteur. De plus, il doit pouvoir résister à de fortes charges mécaniques, rencontrées par exemple suite à l'impact d'une aube de turbine, après la perte de celle-ci. En outre, ce carter doit pouvoir supporter le passage des efforts servant à l'accrochage du moteur, qui transitent notamment par les ferrures 16 en direction du mât d'accrochage. Si la conception montrée sur la figure 1 constitue une solution répondant de manière acceptable aux exigences/contraintes mentionnées ci-dessus, elle reste néanmoins perfectible. En particulier, la zone de 3 jonction entre chaque ferrure 16 et la virole 6 peut être problématique, car fortement contrainte, principalement en raison des sollicitations thermiques importantes qu'elle subit. Cette zone de jonction rudement sollicitée requiert de ce fait une conception très spécifique, impactant négativement les coûts de production. En outre, malgré sa conception spécifique, la zone de jonction présente une durée de vie limitée, toujours en raison de sa forte sollicitation en fatigue essentiellement causée par la variation des contraintes thermiques qu'elle subit. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a donc pour but de remédier au moins partiellement aux inconvénients mentionnés ci- dessus, relatifs aux réalisations de l'art antérieur. Pour ce faire, l'invention a tout d'abord pour objet un carter d'échappement pour turbomachine comprenant un moyeu, une virole extérieure lui étant disposée concentriquement, des bras de raccord s'étendant à partir dudit moyeu en direction de ladite virole extérieure, ainsi qu'au moins une ferrure de passage d'efforts destinée à l'accrochage dudit carter d'échappement sur un élément extérieur au carter, ladite ferrure étant située radialement vers l'extérieur par rapport à ladite virole extérieure. Selon l'invention, l'un desdits bras de raccord comprend au moins un organe structural s'étendant dans une direction donnée entre une extrémité radiale interne montée fixement sur ledit moyeu et une extrémité radiale externe montée fixement sur ladite ferrure de passage d'efforts, ledit organe structural 4 traversant ladite virole extérieure d'une manière autorisant localement un déplacement relatif, au moins selon ladite direction donnée, entre d'une part l'ensemble solidaire formé par l'organe structural et ladite ferrure de passage d'efforts, et d'autre part ladite virole extérieure. L'originalité de la présente invention consiste donc essentiellement à prévoir un ou plusieurs degrés de liberté entre la ferrure de passage d'efforts, et la portion de virole extérieure traversée par l'organe structural solidaire de cette ferrure. Cela permet d'abaisser sensiblement le niveau de contrainte dans la ferrure, par rapport au niveau observé dans l'art antérieur avec cette même ferrure réalisée d'une seule pièce avec la virole. En effet, le déplacement relatif autorisé par la présente invention est en particulier avantageux en cas de dilatation thermique différentielle entre l'organe structural et la virole, puisque celle-ci peut alors se déplacer localement par rapport à l'organe, dans la direction de ce dernier. Le carter selon l'invention permet par conséquent de mieux faire face aux contraintes thermiques qu'il subit, résultant du flux de gaz le traversant. Les contraintes de conception de la ferrure de passage d'efforts sont alors moins importantes qu'antérieurement, de sorte qu'elle ne requiert plus de formes complexes. Les coûts de production s'en trouvent avantageusement réduits. En outre, cela se traduit par un gain en termes de masse globale, qui peut être davantage accentué par le fait que la dissociation entre la virole et la ferrure autorise l'emploi de matériaux différents pour les réalisations respectives de ces éléments. Cette dissociation facilite par ailleurs grandement la fabrication de la virole 5 extérieure, et, d'une manière plus générale, simplifie le processus global de fabrication du carter d'échappement. Si le carter selon l'invention permet de présenter une durée vie accrue par rapport aux réalisations de l'art antérieur, il a également pour autre avantage de limiter fortement, voire de supprimer intégralement la transmission de charges en provenance du bras de raccord, vers la virole extérieure. En effet, l'agencement proposé permet de créer un chemin d'efforts très privilégié, partant du moyeu, passant par l'organe structural, puis atteignant la ferrure de passage d'efforts dissociée de la virole extérieure. Celle-ci est par conséquent moins sujette aux déformations. Usually, the casing 1 is subjected to high thermal stresses, with significant gradients in the radial direction, increasing outwards. These thermal stresses result from the passage, through this casing, of the flow of gas escaping from the turbine of the turbojet engine. In addition, it must be able to withstand high mechanical loads, encountered for example following the impact of a turbine blade, after the loss thereof. In addition, this housing must be able to withstand the passage of the forces used for the attachment of the engine, which pass in particular by the fittings 16 in the direction of the attachment pylon. If the design shown in Figure 1 is a solution that satisfactorily satisfies the requirements / constraints mentioned above, it is still perfectible. In particular, the junction zone between each fitting 16 and the ferrule 6 can be problematic because it is highly stressed, mainly because of the significant thermal stresses it undergoes. This highly stressed junction area therefore requires a very specific design, negatively impacting production costs. In addition, despite its specific design, the junction zone has a limited life, still due to its high fatigue stress essentially caused by the variation in thermal stresses it undergoes. DISCLOSURE OF THE INVENTION The object of the invention is therefore to remedy at least partially the disadvantages mentioned above, relating to the embodiments of the prior art. To do this, the invention firstly relates to an exhaust casing for a turbomachine comprising a hub, an outer shell being arranged concentrically, connecting arms extending from said hub in the direction of said outer shell , as well as at least one force-passing fitting intended for the attachment of said exhaust casing to an element external to the casing, said fitting being located radially outwards with respect to said outer shell. According to the invention, one of said connecting arms comprises at least one structural member extending in a given direction between an inner radial end fixedly mounted on said hub and an outer radial end fixedly mounted on said force-passing fitting said structural member 4 passing through said outer shroud in a manner allowing locally a relative displacement, at least in said given direction, between, on the one hand, the integral assembly formed by the structural member and said effort-passing fitting, and on the other hand said outer shell. The originality of the present invention is therefore essentially to provide one or more degrees of freedom between the force-passing fitting, and the outer ferrule portion through which the structural member integral with this fitting. This makes it possible to lower substantially the level of stress in the fitting, compared to the level observed in the prior art with this same fitting made in one piece with the ferrule. Indeed, the relative displacement allowed by the present invention is particularly advantageous in case of differential thermal expansion between the structural member and the shell, since it can then move locally relative to the member, in the direction of this last. The casing according to the invention therefore makes it possible to cope better with the thermal stresses it undergoes, resulting from the flow of gas passing through it. The design constraints of the force transfer fitting are then less important than before, so that it no longer requires complex shapes. The production costs are advantageously reduced. In addition, this results in a gain in terms of overall weight, which can be further accentuated by the fact that the dissociation between the ferrule and the fitting allows the use of different materials for the respective achievements of these elements. This dissociation also greatly facilitates the manufacture of the outer shell, and, more generally, simplifies the overall manufacturing process of the exhaust casing. If the casing according to the invention makes it possible to have a longer lifetime compared to the embodiments of the prior art, it also has the other advantage of strongly limiting, or even completely eliminating, the transmission of charges coming from the connecting arm, towards the outer shell. In fact, the proposed arrangement makes it possible to create a very privileged force path, starting from the hub, passing through the structural member, then reaching the effort-passing fitting dissociated from the outer shell. It is therefore less prone to deformations.
De préférence, ladite ferrure de passage d'efforts est agencée sans contact vis-à-vis de ladite virole extérieure, à savoir à distance de celle-ci radialement vers l'extérieur, afin de limiter encore davantage la transmission d'efforts entre ces éléments. Preferably, said force-passing fitting is arranged without contact with said outer shell, ie away from it radially outwards, in order to further limit the transmission of forces between these elements. elements.
De préférence, ledit bras de raccord comprend une pluralité d'organes structuraux s'étendant chacun selon ladite direction donnée entre une extrémité radiale interne montée fixement sur ledit moyeu et une extrémité radiale externe montée fixement sur ladite ferrure de passage d'efforts, lesdits organes structuraux traversant ladite virole extérieure 6 d'une manière autorisant localement un déplacement relatif, au moins selon ladite direction donnée, entre d'une part l'ensemble solidaire formé par les organes structuraux et ladite ferrure de passage d'efforts, et d'autre part ladite virole extérieure. Bien entendu, le nombre d'organes peut être adapté en fonction des besoins rencontrés. Il est par ailleurs noté que les organes pourraient s'étendre selon des directions différentes, sans sortir du cadre de l'invention. De préférence, chaque organe structural prend la forme d'une barre, avec des extrémités adaptées pour leur fixation sur le moyeu et la ferrure, par exemple par liaisons vissées. Preferably, said connecting arm comprises a plurality of structural members each extending in said given direction between an inner radial end fixedly mounted on said hub and an outer radial end fixedly mounted on said force-carrying fitting, said members structural members traversing said outer shell 6 in a manner allowing locally a relative displacement, at least in said given direction, between on the one hand the integral assembly formed by the structural members and said force-passing fitting, and on the other hand from said outer shell. Of course, the number of organs can be adapted according to the needs met. It is further noted that the members could extend in different directions, without departing from the scope of the invention. Preferably, each structural member takes the form of a bar, with ends adapted for their attachment to the hub and the fitting, for example by screw connections.
De préférence, ladite direction donnée, dans laquelle s'étend chaque organe structural, est la direction radiale, à savoir passant par l'axe du carter d'échappement. De préférence, ledit bras de raccord comporte un carénage aérodynamique agencé autour de chaque organe structural. Ce carénage permet de minimiser les pertes aérodynamiques du flux traversant le carter. De plus, il permet de redresser ce flux de gaz. A cet égard, il est noté que ledit carénage aérodynamique est relié à la virole extérieure et au moyeu par l'intermédiaire de liaisons étanches au flux de gaz traversant le carter, toujours dans le but de limiter les perturbations de ce flux. De préférence, ladite ferrure de passage d'efforts définit une chape, même si d'autres 7 conceptions peuvent être envisagées, sans sortir du cadre de l'invention. Préférentiellement, plusieurs desdits bras de raccord sont respectivement associés à des ferrures de passage d'efforts, de la manière décrite ci-dessus. Plusieurs desdits bras de raccord peuvent également ne pas coopérer avec les ferrures, mais simplement remplir un rôle aérodynamique de redressement du flux. Dans un tel cas, les organes structuraux ne sont pas nécessaires, et ces bras peuvent alors être constitués par de simples carénages aérodynamiques agencés entre le moyeu et la virole extérieure. L'invention a par ailleurs pour objet une turbomachine pour aéronef comprenant un carter d'échappement tel que décrit ci-dessus. L'invention a également pour objet un ensemble moteur pour aéronef comprenant une telle turbomachine et un mât d'accrochage destiné à assurer l'accrochage de la turbomachine sur le fuselage ou une surface portante de l'aéronef. Dans un premier cas, on peut prévoir que ledit élément extérieur coopérant avec ladite ferrure de passage d'efforts fait partie intégrante d'une attache moteur équipant ledit mât d'accrochage. Preferably, said given direction, in which each structural member extends, is the radial direction, namely passing through the axis of the exhaust casing. Preferably, said connecting arm comprises an aerodynamic fairing arranged around each structural member. This fairing makes it possible to minimize the aerodynamic losses of the flow passing through the housing. In addition, it makes it possible to straighten this flow of gas. In this regard, it is noted that said aerodynamic fairing is connected to the outer shell and the hub by means of sealed connections to the flow of gas passing through the housing, always with the aim of limiting the disturbances of this flow. Preferably, said force-passing fitting defines a yoke, even if other designs can be envisaged, without departing from the scope of the invention. Preferably, a plurality of said connecting arms are respectively associated with force transfer fittings, as described above. Several of said connecting arms may also not cooperate with the fittings, but simply perform an aerodynamic role of recovery of the flow. In such a case, the structural members are not necessary, and these arms can then be constituted by simple aerodynamic fairings arranged between the hub and the outer shell. The invention further relates to an aircraft turbomachine comprising an exhaust casing as described above. The invention also relates to an engine assembly for an aircraft comprising such a turbomachine and an attachment pylon for securing the turbomachine on the fuselage or a bearing surface of the aircraft. In a first case, it can be provided that said outer member cooperating with said force-passing fitting is an integral part of a motor attachment fitted to said attachment pylon.
Dans un second cas, on peut prévoir que ledit élément extérieur coopérant avec ladite ferrure de passage d'efforts établit une liaison entre ledit carter d'échappement et un anneau de reprise d'efforts sur lequel est monté ledit mât d'accrochage. In a second case, it can be provided that said outer member cooperating with said force-passing fitting establishes a connection between said exhaust casing and a force-absorbing ring on which is mounted said attachment pylon.
Dans ces deux cas, ledit élément extérieur est de préférence une bielle. 8 D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; - la figure 1, déjà décrite, représente une vue en perspective d'un carter d'échappement de turboréacteur, selon une réalisation connue de l'art antérieur ; - la figure 2 représente une vue en perspective d'un carter d'échappement de turboréacteur, selon un premier mode de réalisation préféré de la présente invention ; - les figures 3a et 3b représentent des vues en coupe prises selon les lignes IIIa-IIIa et IIIb-IIIb de la figure 2, respectivement ; - la figure 4 représente une vue agrandie en perspective d'une partie du carter d'échappement de la figure 2 ; - la figure 5 représente une vue en perspective similaire à la précédente, prise selon un autre angle ; - la figure 6 représente une vue en coupe prise selon le plan P de la figure 5 ; - la figure 7 représente un ensemble moteur pour aéronef intégrant le carter d'échappement de turboréacteur montré sur les figures 2 à 6 ; - la figure 8 représente une vue en 30 perspective d'un carter d'échappement de turboréacteur, 9 selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention ; et - la figure 9 représente un ensemble moteur pour aéronef intégrant le carter d'échappement de turboréacteur montré sur la figure 8. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS En référence à la figure 2, on peut apercevoir un carter d'échappement 100 pour turboréacteur d'aéronef, selon un premier mode de réalisation préféré de la présente invention. Le carter d'échappement 100, d'axe 2 correspondant à l'axe longitudinal du turboréacteur au sein duquel il est destiné à être intégré, comprend un moyeu 4 et une virole extérieure 6 concentrique. Cette dernière présente, au niveau de ses extrémités amont et aval, des brides d'assemblage 6a, 6b, la bride amont 6a étant destinée à l'assemblage de ce carter 100 sur un carter de turbine du turboréacteur, alors que l'autre bride 6b permet le raccordement à des équipements aval du turboréacteur. De plus, le carter 100 comprend des bras de raccord s'étendant à partir du moyeu 4 en direction de la virole extérieure 6, ainsi que des ferrures de passage d'efforts 20 destinées à l'accrochage du carter 100 sur des éléments extérieurs à ce carter. Ici, ces éléments extérieurs au carter 100, référencés 22, sont préférentiellement des composants d'un mât d'accrochage, et en particulier des bielles 22 faisant partie intégrante d'une attache moteur appartenant au mât d'accrochage. Ces bielles 22 sont 10 préférentiellement montées articulées sur leurs ferrures respectives. Les ferrures 20, prenant ici la forme de chapes, sont agencées radialement vers l'extérieur par rapport à la virole 6, de préférence sans contact avec celle-ci. Parmi les bras de raccord qui équipent le carter d'échappement 100, deux types sont prévus. Les bras du premier type, référencés 24, sont ceux associés aux ferrures 20. Ils sont essentiellement conçus pour permettre le passage d'efforts, et remplissent donc un rôle structural. Les bras du second type, référencés 26, ne présentent en revanche aucune fonction structurale, mais permettent de remplir une fonction aérodynamique de redressement du flux primaire traversant l'espace annulaire entre la virole 6 et le moyeu 4. A cet égard, il est noté que ces bras 26 sont optionnels, la fonction aérodynamique de redressement du flux primaire pouvant en effet également être remplie par les bras 24 du premier type. Dans ce premier mode de réalisation préféré, il est prévu deux bras 24 chacun associé à une ferrure de reprise d'efforts 20, tous les autres bras étant du second type. In both cases, said outer element is preferably a connecting rod. Other advantages and features of the invention will become apparent from the detailed non-limiting description below. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS This description will be made with reference to the appended drawings among which; - Figure 1, already described, shows a perspective view of a turbojet exhaust casing, according to an embodiment known from the prior art; FIG. 2 represents a perspective view of a turbojet exhaust casing, according to a first preferred embodiment of the present invention; - Figures 3a and 3b show sectional views taken along the lines IIIa-IIIa and IIIb-IIIb of Figure 2, respectively; FIG. 4 represents an enlarged perspective view of a portion of the exhaust casing of FIG. 2; - Figure 5 shows a perspective view similar to the previous, taken at another angle; - Figure 6 shows a sectional view taken along the plane P of Figure 5; FIG. 7 represents an engine assembly for an aircraft integrating the turbojet exhaust casing shown in FIGS. 2 to 6; Fig. 8 is a perspective view of a turbojet exhaust casing 9 according to a second preferred embodiment of the present invention; and FIG. 9 represents an aircraft engine assembly incorporating the turbojet exhaust casing shown in FIG. 8. DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIG. 2, an exhaust casing 100 for a turbojet engine can be seen. of aircraft, according to a first preferred embodiment of the present invention. The exhaust casing 100, axis 2 corresponding to the longitudinal axis of the turbojet engine within which it is intended to be integrated, comprises a hub 4 and a concentric outer ring 6. The latter has, at its upstream and downstream ends, assembly flanges 6a, 6b, the upstream flange 6a being intended for the assembly of this casing 100 on a turbine casing of the turbojet, while the other flange 6b allows connection to downstream equipment of the turbojet engine. In addition, the casing 100 comprises connecting arms extending from the hub 4 in the direction of the outer shell 6, as well as force transfer fittings 20 for fastening the casing 100 on elements external to this case. Here, these elements outside the casing 100, referenced 22, are preferably components of an attachment pylon, and in particular connecting rods 22 forming an integral part of an engine attachment belonging to the attachment pylon. These connecting rods 22 are preferably mounted articulated on their respective fittings. The fittings 20, here taking the form of screeds, are arranged radially outwardly relative to the ferrule 6, preferably without contact therewith. Among the connecting arms that equip the exhaust casing 100, two types are provided. The arms of the first type, referenced 24, are those associated with fittings 20. They are essentially designed to allow the passage of forces, and thus fulfill a structural role. The arms of the second type, referenced 26, have, on the other hand, no structural function, but make it possible to fulfill an aerodynamic function of rectifying the primary flow passing through the annular space between the ferrule 6 and the hub 4. In this respect, it is noted that that these arms 26 are optional, the aerodynamic function of recovery of the primary flow can indeed also be filled by the arms 24 of the first type. In this first preferred embodiment, there are provided two arms 24 each associated with a force recovery fitting 20, all the other arms being of the second type.
Sur la figure 3a, on peut voir que chaque bras 24 présente un ou plusieurs organes structuraux 28 espacés selon la direction axiale, ces organes en forme de barre, par exemple de section circulaire, étant enveloppés dans un carénage aérodynamique 30. Ce carénage 30, permettant le redressement du flux primaire traversant le carter d'échappement, est de 11 préférence sans contact avec les barres structurales 28, même si un contact pourrait être prévu, sans sortir du cadre de l'invention. Les bras 26 ne présentent quant à eux que le carénage aérodynamique 30, et sont donc dépourvus d'organes structuraux, comme visible sur la figure 3b. Pour les deux types de bras de raccord 24, 26, le carénage aérodynamique 30 est relié à la surface interne de la virole extérieure 6 et à la surface externe du moyeu 4 par l'intermédiaire de liaisons étanches au flux de gaz traversant le carter 100, dans le but de limiter les perturbations de ce flux. De préférence, ces liaisons s'effectuent par soudage, de manière à permettre leur flexibilité. En effet, ces liaisons peuvent être sollicitées en cas de dilatation différentielle conduisant la virole extérieure 6 à s'éloigner du moyeu 4 dans la direction radiale. En référence à présent aux figures 4 à 6, on peut voir de façon détaillée l'un des bras de raccord 24, ainsi que sa coopération avec les autres éléments du carter 100. Tout d'abord, il est noté que les barres structurales 28 s'étendent parallèlement dans une direction donnée, de préférence la direction radiale, chacune à partir d'une extrémité radiale interne 32 montée fixement sur le moyeu, de préférence par éléments vissés 34, comme montré sur la figure 4. Elles traversent l'espace annulaire emprunté par le flux primaire, et se terminent chacune par une extrémité opposée dite extrémité radiale externe 36, montée fixement sur la ferrure de reprise d'efforts 20, comme 12 le montrent les figures 5 et 6. A cet égard, il est noté que le montage peut également être réalisé par éléments vissés (non représentés). Pour amener son extrémité 36 au-delà de la virole extérieure 6, chaque barre structurale 28 a la particularité de traverser la virole extérieure 6, qui présente un passage traversant 38 prévu à cet effet, montré sur la figure 5. Ainsi, ce passage 38, de préférence commun à toutes les barres 28 du bras, autorise localement un déplacement relatif, au moins selon la direction radiale des barres 28, entre d'une part l'ensemble solidaire formé par ces barres 28 et la ferrure 20, et d'autre part la virole extérieure 6. Le déplacement relatif autorisé permet de répondre à la problématique de dilatation thermique différentielle entre les barres structurales 28 et la virole 6, susceptible d'être rencontrée durant le fonctionnement du turboréacteur, du fait du gradient de température au sein du flux primaire traversant le carter d'échappement 100. En effet, la virole 6 peut alors se déplacer localement par rapport aux barres, au moins dans la direction radiale correspondant à celle des barres. A cet égard, un autre degré de liberté est également libéré lorsque les barres structurales 28 ne sont pas directement au contact du passage 38, mais qu'un jeu est prévu entre ces éléments. En référence à la figure 6 montrant le carter 100 non contraint thermiquement, on peut voir qu'un jeu minimal est de préférence prévu entre la virole 6 et la ferrure de reprise d'efforts 20, ce jeu étant par exemple prévu suffisamment important pour que 13 lors du fonctionnement du turboréacteur créant de la dilatation thermique différentielle, il ne se consomme pas entièrement, même dans les conditions de contraintes thermiques les plus défavorables. Ainsi, cette conception a la particularité de limiter fortement, voire de supprimer intégralement la transmission de charges en provenance du bras de raccord 24 et de la ferrure 20, vers la virole extérieure 6. En effet, l'agencement proposé permet de créer un chemin d'efforts très privilégié, partant du moyeu 4, passant par les barres structurales 28, puis atteignant la ferrure 20 dissociée de la virole extérieure 6, pour enfin se propager à travers les bielles 22. La virole 6 est par conséquent moins sujette aux déformations. A titre indicatif, dans les phases de dilatation thermique différentielle, le jeu circonférentiel éventuellement prévu entre les barres 28 et le passage 38 peut également être partiellement ou intégralement consommé. De préférence, le moyeu et la virole extérieure sont réalisés en Inconel 718 ou tout autre matériau présentant une forte résistance à la température, tandis que les barres et la ferrure sont par exemple réalisées en acier avec protection thermique ou Inconel. En référence à la figure 7, on peut apercevoir un ensemble moteur pour aéronef comprenant un turboréacteur 104 équipé du carter d'échappement 100 décrit ci-dessus, l'ensemble 102 comprenant également un mât d'accrochage 106 destiné à assurer l'accrochage 14 du turboréacteur sous une aile de l'aéronef. Le mât d'accrochage comprend une structure rigide 107, par exemple en forme de caisson tel que cela a été représenté, ainsi qu'une pluralité d'attaches moteur reliant le turboréacteur 104 au caisson 107. Parmi ces attaches, on compte par exemple une attache avant 108 reliant une extrémité du caisson au carter de soufflante 110, un système de bielles de reprise des efforts de poussée 112, et une attache arrière 114 reliant le caisson au carter d'échappement 100. C'est donc cette attache moteur arrière 114 qui comprend les bielles 22 articulées sur les chapes 20 du carter d'échappement. Naturellement, le mât 106 est ici décrit seulement à titre indicatif, et pourrait être conçu de toute autre façon connue de l'homme du métier, de façon à coopérer avec les chapes 20 du carter d'échappement 100 propre à la présente invention. En référence à présent à la figure 8, on peut apercevoir un carter d'échappement 100 pour turboréacteur d'aéronef, selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention. Il présente de grandes similitudes avec le carter 100 décrit ci-dessus. D'ailleurs, les éléments portant les mêmes références numériques correspondent à des éléments identiques ou similaires. Ainsi, on peut s'apercevoir que la seule différence réside dans le nombre de bras structuraux 24 et de chapes 20 coopérant avec ces derniers. En effet, ce ne sont plus deux bras 24 qui sont prévus, mais six, par exemple répartis de manière régulière dans la 15 direction circonférentielle. Quatre bras aérodynamiques 26 du carter décrit précédemment ont donc été remplacés par des bras structuraux 24. Ce second mode de réalisation préféré est retenu notamment pour une implantation dans l'ensemble moteur 102 montré sur la figure 9. Dans cet ensemble, le mât d'accrochage 106, dont seules ses attaches moteur ont été représentées, est prévu pour assurer l'accrochage latéral du turboréacteur 104 sur une partie arrière du fuselage de l'aéronef. Il présente par exemple deux attaches moteur avant 108, ainsi qu'une attache moteur arrière 114 montée sur un anneau de reprise d'efforts 116, centré sur l'axe 2 et se trouvant dans la continuité arrière du carter de soufflante 110. Cet anneau 116 du turboréacteur est monté sur le carter d'échappement 100 par l'intermédiaire de bielles de liaison 122, dont l'une des extrémités est montée articulée sur cet anneau, et dont l'autre extrémité est montée articulée sur l'une des chapes 20 du carter 100. Ainsi, comme montré sur la figure 7 où un capot aérodynamique 118 traversé librement par les bielles 122 recouvre le carter 100, ce sont six bielles de liaison 122 qui sont prévues entre l'anneau 116 et les chapes de ce carter 100, même si leur nombre pourrait être modifié en fonction des besoins rencontrés. Enfin, il est noté que dans les deux modes de réalisation préférés décrits, les bielles 22, 122 sont préférentiellement disposées pour être agencées dans une direction sensiblement tangentielle par rapport à la virole extérieure 6.In FIG. 3a, it can be seen that each arm 24 has one or more structural members 28 spaced in the axial direction, these bar-shaped members, for example of circular section, being wrapped in an aerodynamic fairing 30. This fairing 30, allowing the straightening of the primary flow through the exhaust casing, is preferably without contact with the structural bars 28, although contact could be provided without departing from the scope of the invention. The arms 26 have only aerodynamic fairing 30, and are therefore devoid of structural members, as can be seen in FIG. 3b. For both types of connecting arm 24, 26, the aerodynamic fairing 30 is connected to the inner surface of the outer shell 6 and to the outer surface of the hub 4 via sealed connections to the flow of gas passing through the housing 100 , in order to limit the disturbances of this flow. Preferably, these connections are made by welding, so as to allow their flexibility. Indeed, these connections can be solicited in case of differential expansion leading the outer shell 6 to move away from the hub 4 in the radial direction. Referring now to Figures 4 to 6, one can see in detail one of the connecting arms 24, and its cooperation with the other elements of the housing 100. First, it is noted that the structural bars 28 extend parallel in a given direction, preferably the radial direction, each from an inner radial end 32 fixedly mounted on the hub, preferably by screwed elements 34, as shown in Figure 4. They traverse the space annular borrowed by the primary flow, and each end with an opposite end called said outer radial end 36, fixedly mounted on the force transfer fitting 20, as shown in Figures 5 and 6. In this regard, it is noted that the assembly can also be achieved by screwed elements (not shown). To bring its end 36 beyond the outer shell 6, each structural bar 28 has the characteristic of crossing the outer shell 6, which has a through passage 38 provided for this purpose, shown in Figure 5. Thus, this passage 38 , preferably common to all the bars 28 of the arm, locally allows a relative displacement, at least in the radial direction of the bars 28, between on the one hand the integral assembly formed by these bars 28 and the fitting 20, and of the other hand the outer shell 6. The relative movement allowed to address the problem of differential thermal expansion between the structural bars 28 and the ferrule 6, likely to be encountered during the operation of the turbojet, because of the temperature gradient within primary flow through the exhaust casing 100. Indeed, the ferrule 6 can then move locally relative to the bars, at least in the radial direction corresp waving to that of the bars. In this regard, another degree of freedom is also released when the structural bars 28 are not directly in contact with the passage 38, but a clearance is provided between these elements. With reference to FIG. 6 showing the casing 100 which is not thermally constrained, it can be seen that a minimum clearance is preferably provided between the ferrule 6 and the force-retaining fitting 20, this clearance being for example provided sufficiently important for 13 during the operation of the turbojet creating differential thermal expansion, it is not consumed entirely, even under the most unfavorable thermal stress conditions. Thus, this design has the particularity of strongly limiting, or even completely eliminating the transmission of loads from the connecting arm 24 and the fitting 20, to the outer shell 6. Indeed, the proposed arrangement allows to create a path very privileged efforts, from the hub 4, through the structural bars 28, then reaching the fitting 20 dissociated from the outer shell 6, to finally spread through the connecting rods 22. The ferrule 6 is therefore less prone to deformation . As an indication, in the differential thermal expansion phases, the circumferential clearance possibly provided between the bars 28 and the passage 38 may also be partially or completely consumed. Preferably, the hub and the outer shell are made of Inconel 718 or any other material having a high temperature resistance, while the bars and the fitting are for example made of steel with thermal protection or Inconel. With reference to FIG. 7, it is possible to see an engine assembly for an aircraft comprising a turbojet engine 104 equipped with the exhaust casing 100 described above, the assembly 102 also comprising an attachment pylon 106 intended to ensure the attachment 14 of the turbojet engine under a wing of the aircraft. The attachment mast comprises a rigid structure 107, for example box-shaped as shown, as well as a plurality of engine attachments connecting the turbojet engine 104 to the box 107. Among these fasteners, there is for example a front attachment 108 connecting one end of the casing to the fan casing 110, a system of connecting thrust forces 112, and a rear attachment 114 connecting the casing to the exhaust casing 100. It is therefore this rear engine attachment 114 which comprises the rods 22 articulated on the yokes 20 of the exhaust casing. Naturally, the mast 106 is here described only as an indication, and could be designed in any other way known to those skilled in the art, so as to cooperate with the yokes 20 of the exhaust casing 100 specific to the present invention. Referring now to Figure 8, an exhaust casing 100 for an aircraft turbojet can be seen in accordance with a second preferred embodiment of the present invention. It has great similarities with the housing 100 described above. Moreover, the elements bearing the same numerical references correspond to identical or similar elements. Thus, it can be seen that the only difference lies in the number of structural arms 24 and yokes 20 cooperating with them. Indeed, it is no longer two arms 24 which are provided, but six, for example evenly distributed in the circumferential direction. Four aerodynamic arms 26 of the casing previously described have thus been replaced by structural arms 24. This second preferred embodiment is retained in particular for an implantation in the motor assembly 102 shown in FIG. 9. In this assembly, the mast of FIG. attachment 106, of which only its engine fasteners have been shown, is provided to ensure the lateral attachment of the turbojet engine 104 on a rear part of the aircraft fuselage. It has for example two front engine attachments 108, and a rear engine attachment 114 mounted on a force recovery ring 116, centered on the axis 2 and located in the rear continuity of the fan casing 110. This ring 116 of the turbojet engine is mounted on the exhaust casing 100 via link rods 122, one end of which is hinged to this ring, and the other end of which is hinged to one of the clevises 20 of the housing 100. Thus, as shown in Figure 7 where an aerodynamic cover 118 freely traversed by the rods 122 covers the casing 100, there are six connecting rods 122 which are provided between the ring 116 and the yokes of this housing 100, even if their number could be modified according to the needs met. Finally, it is noted that in the two preferred embodiments described, the rods 22, 122 are preferably arranged to be arranged in a substantially tangential direction relative to the outer shell 6.
5 16 Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs. 10 Of course, various modifications can be made by those skilled in the art to the invention which has just been described, by way of non-limiting examples only. 10
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Legal Events
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CD | Change of name or company name |
Owner name: SAFRAN AIRCRAFT ENGINES, FR Effective date: 20170719 |
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