FR2951436A1 - Mat d'accrochage de turbomoteur d'aeronef a canalisations d'air chaud concentriques - Google Patents

Mat d'accrochage de turbomoteur d'aeronef a canalisations d'air chaud concentriques Download PDF

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Abstract

L'invention se rapporte à un mât d'accrochage (14) de turbomoteur d'aéronef destiné à être rapporté latéralement sur une partie arrière de la structure de l'aéronef, le mât présentant un profil aérodynamique incluant un bord d'attaque (16), ainsi qu'une première canalisation de diffusion d'air chaud (30) cheminant le long du bord d'attaque afin d'assurer l'anti-givrage, ce mât d'accrochage comprenant en outre une seconde canalisation d'air chaud (36) appartenant à un système d'alimentation en air pressurisé de l'aéronef. Selon l'invention, la seconde canalisation (36) est logée dans la première canalisation (30).

Description

MAT D'ACCROCHAGE DE TURBOMOTEUR D'AERONEF A CANALISATIONS D'AIR CHAUD CONCENTRIQUES DESCRIPTION
La présente invention se rapporte de façon générale à un ensemble moteur pour aéronef, du type 10 destiné à être implanté latéralement sur une partie arrière de la structure de l'aéronef, et intégrant un turbomoteur, par exemple du type turboréacteur ou turbopropulseur. Un tel ensemble moteur comprend un mât 15 d'accrochage destiné à assurer l'interface entre le turbomoteur et la partie arrière du fuselage, ce mât formant habituellement un profil aérodynamique dont le bord d'attaque est équipé de moyens permettant l'antigivrage. Ces moyens opèrent un prélèvement d'air chaud 20 au niveau du turbomoteur, qui est ensuite soufflé sur la surface intérieure du bord d'attaque pour assurer l'anti-givrage de ce dernier, grâce à une canalisation de diffusion d'air chaud cheminant le long de ce bord d'attaque. Ce principe est également dénommé effet 25 « anti-icing ». Par ailleurs, la partie arrière de l'aéronef comprend également un système d'alimentation en air pressurisé, qui incorpore une canalisation d'air chaud généralement également prélevé sur le 30 turbomoteur. Habituellement, cette canalisation chemine à travers le mât d'accrochage, à distance des moyens5 2 permettant l'anti-givrage, pour se raccorder à un échangeur de chaleur également alimenté par un prélèvement d'air froid effectué à l'extérieur de l'aéronef.
La multiplication de ces canalisations d'air chaud ne fait qu'accentuer les problèmes récurrents d'encombrement au sein du mât d'accrochage, zone de l'aéronef qui est effectivement traversée par une multitude d'équipements. De plus, ce confinement dans le mât crée une zone à risque thermique en cas d'éclatement de l'une des canalisations, ou encore en cas de fuite d'ait chaud. L'invention a donc pour but de proposer un mât d'accrochage remédiant au moins partiellement à l'inconvénient mentionné ci-dessus, relatif aux réalisations de l'art antérieur. Pour ce faire, l'invention a pour objet un mât d'accrochage de turbomoteur d'aéronef destiné à être rapporté latéralement sur une partie arrière de la structure de l'aéronef, ledit mât présentant un profil aérodynamique incluant un bord d'attaque, ainsi qu'une première canalisation de diffusion d'air chaud cheminant le long du bord d'attaque pour assurer l'anti-givrage de celui-ci, ledit mât d'accrochage comprenant en outre une seconde canalisation d'air chaud appartenant à un système d'alimentation en air pressurisé de l'aéronef. Selon l'invention, ladite seconde canalisation est logée dans ladite première canalisation.
En plaçant les deux canalisations l'une dans l'autre plutôt que de façon adjacente, 3 l'encombrement lié à leur présence est fortement réduit, et libère par conséquent de l'espace pour le passage d'autres équipements à travers le mât d'accrochage. De plus, dans le mât d'accrochage, la zone à risque thermique liée à la présence des canalisations d'air chaud est moins étendue. En outre, en imbriquant ces deux canalisations l'une dans l'autre, les pertes de chaleur subies par l'air chaud qui transite dans celles-ci sont sensiblement réduites. De préférence, les première et seconde canalisations sont chacune cylindriques de sections circulaires, et concentriques, même si d'autres formes pourraient être adoptées, sans sortir du cadre de l'invention. De préférence, ladite première canalisation de diffusion d'air chaud est percée d'une pluralité d'orifices de diffusion d'air chaud, préférentiellement agencés en regard du bord d'attaque.
Préférentiellement, les première et seconde canalisations sont chacune alimentées en air chaud prélevé sur le turbomoteur. De préférence, les première et seconde canalisations sont respectivement alimentées par un premier et un second conduits qui sont issus d'une même canalisation de prélèvement d'air chaud. Dans un tel cas, on prévoit de préférence des moyens de contrôle de la répartition des débits d'air chaud à travers les premier et second conduits.
L'invention a également pour objet un ensemble moteur pour aéronef comprenant un turbomoteur 4 ainsi qu'un mât d'accrochage tel que décrit ci-dessus, portant ledit turbomoteur et destiné à être rapporté latéralement sur une partie arrière de la structure de l'aéronef.
Le turbomoteur de l'ensemble peut être un turboréacteur, ou encore un turbopropulseur à hélice unique ou bien à deux hélices contrarotatives, par exemple du type « Open Rotor ». En outre, l'invention se rapporte à une partie arrière d'aéronef comprenant au moins un ensemble moteur tel que décrit ci-dessus, rapporté latéralement sur le fuselage de l'aéronef. Enfin, l'invention a pour objet un aéronef comprenant une partie arrière telle que présentée ci- dessus. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; la figure 1 représente une vue en perspective d'une partie arrière d'aéronef, intégrant un ensemble moteur selon un mode de réalisation préféré de la présente invention - la figure 2 représente une vue schématique éclatée d'une portion d'un ensemble moteur équipant la partie arrière d'aéronef montrée sur la figure 1 ; la figure 3 représente une vue plus détaillée en perspective du bord d'attaque du mât d'accrochage de l'ensemble moteur montré sur les figures précédentes ; et - la figure 4 représente une vue en coupe prise selon le plan P1 de la figure 3. 5 En référence à la figure 1, on voit une partie arrière 1 d'aéronef se présentant sous la forme d'un mode de réalisation préféré de la présente invention. Dans toute la description qui va suivre, par convention, on appelle X la direction longitudinale de l'aéronef, qui est parallèle à un axe longitudinal 2 de cet aéronef. D'autre part, on appelle Y la direction orientée transversalement par rapport à l'aéronef, et Z la direction verticale ou de la hauteur, ces trois directions X, Y et Z étant orthogonales entre-elles. 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 les moteurs, cette direction étant représentée schématiquement par la flèche 4. Globalement, la partie arrière 1 comprend un fuselage 6, de section transversale sensiblement circulaire, elliptique ou similaire, de centre passant par l'axe longitudinal 2, et délimitant un espace intérieur de l'aéronef 8. De plus, il comprend deux ensembles moteurs 100 disposés de part et d'autre d'un plan médian vertical P passant par l'axe 2, chaque ensemble 100 comprenant un turbomoteur 10 à hélices, de préférence un turbopropulseur du type « Open Rotor » présentant un doublet d'hélices contrarotatives. Chacun 6 d'eux présente un axe longitudinal 12 sensiblement parallèle à la direction X. De plus, chaque ensemble moteur 100 est disposé latéralement par rapport au fuselage 6, étant à cet égard précisé qu'un angle peut être prévu entre le plan horizontal médian P' de l'aéronef et le plan passant par les axes longitudinaux 2, 12 du turbomoteur et de l'aéronef. Typiquement cet angle peut être compris entre 10 et 35°. Quoiqu'il en soit, chaque ensemble moteur 100 est rapporté latéralement sur la structure de l'aéronef, et plus précisément sur une partie arrière de celle-ci, sur le fuselage 6 derrière la voilure principale. Pour assurer la suspension du turbopropulseur 10 de chaque ensemble, il est prévu un mât d'accrochage 14, comportant une structure rigide 15 également dite structure primaire à travers laquelle sont repris les efforts provenant du moteur 10, la structure rigide 15 étant habillée par des carénages aérodynamiques, et notamment un carénage avant 16 formant bord d'attaque. De manière analogue, il est prévu un carénage arrière 17 formant bord de fuite du mât. De façon classique, le mât 14 présente des moyens de fixation (non représentés) interposés entre le moteur 10 et la structure rigide 15, ainsi que d'autres moyens de fixation (non représentés) interposés entre la structure rigide 15 et la structure de l'aéronef. Sur la figure 1, on peut apercevoir que le mât 14 présente une surface extérieure 20 formant un profil aérodynamique intégrant le bord d'attaque 16, 7 ainsi qu'un bord de fuite 17 situé en arrière de la structure rigide 15. Ainsi, cette surface extérieure 20 est formée, de l'avant vers l'arrière, par le carénage avant 16 formant bord d'attaque, la structure rigide 15 préférentiellement carénée, et le carénage arrière 17 formant bord de fuite. Il est noté que le bord d'attaque 16, et plus précisément le carénage qui le définit, prend ici la forme d'une peau, éventuellement double.
En référence à présent à la figure 2 montrant de manière schématique et éclatée l'un des deux ensembles moteur 100, il est montré que celui-ci comprend des moyens assurant l'anti-givrage du bord d'attaque 16, intégrant essentiellement une première canalisation de diffusion d'air chaud référencée 30, et cheminant le long de ce bord d'attaque 16, intérieurement par rapport à celui-ci. Cette première canalisation 30 est sensiblement cylindrique de section circulaire, parallèle donc au bord d'attaque 16, et percée d'une pluralité d'orifices de diffusion d'air chaud 32 espacés les uns des autres selon la direction de l'envergure, et étant pratiqués en regard de l'extrémité avant du bord d'attaque 16. En outre, sur cette figure 2, il est représenté un système d'alimentation en air pressurisé de l'aéronef, référencé 34. Ce système comporte une seconde canalisation d'air chaud 36 transitant également à travers le mât d'accrochage 14, le long du bord d'attaque 16. Cette seconde canalisation 36 alimente en air chaud un échangeur de chaleur 38 appartenant au système 34, qui est également alimenté 8 par une arrivée d'air froid 40 prélevé extérieurement à l'aéronef. De manière connue, à la sortie 42 de ce système 34, communiquant avec l'arrivée d'air froid 40, il est délivré de l'air de pressurisation destiné à être introduit à l'intérieur de l'aéronef, notamment dans la cabine passagers de celui-ci. De plus, la sortie 42' de l'échangeur qui communique avec la seconde canalisation d'air chaud 36 est régulée en pression, en débit et en température.
De manière connue, cet échangeur de chaleur 38 peut être logé dans la structure de l'aéronef. Comme cela est montré schématiquement sur la figure 2, la première canalisation 30 est alimentée en air chaud par un premier conduit 30a, tandis que la seconde canalisation d'air chaud 36 est alimentée par un second conduit 36a, ces deux conduits 30a, 36a se rejoignant au niveau d'une extrémité aval d'une canalisation de prélèvement d'air chaud 44, raccordée sur le turbomoteur 10. Ainsi, la conception retenue ne prévoit avantageusement qu'une unique canalisation 44 de prélèvement d'air chaud raccordée sur le turbomoteur, qui présente à son extrémité aval une bifurcation permettant d'alimenter simultanément les deux conduits 30a, 36a, alimentant eux-mêmes respectivement la première canalisation de diffusion d'air chaud 30 servant à l'anti-givrage, et la seconde canalisation d'air chaud 36 appartenant au système 34 d'alimentation en air pressurisé de l'aéronef. Une alternative envisagée (non représentée) consiste à prévoir deux canalisations de prélèvement alimentant respectivement les deux conduits 30a, 36a. Dans les 9 deux cas, il peut être prévu une ou plusieurs vannes permettant de contrôler la quantité d'air circulant à travers les conduits 30a, 36a. Comme cela est mieux visible sur les figures 3 et 4, l'une des particularités de la présente invention réside dans le fait que la seconde canalisation 36 se trouve logée dans la première canalisation de diffusion d'air chaud 30, ces deux canalisations étant préférentiellement concentriques.
Ainsi, l'air chaud qui arrive par le conduit 30a est introduit à travers une ou plusieurs entrées 50 dans l'espace annulaire délimité entre la paroi intérieure de la première canalisation 30 et la paroi extérieure de la seconde canalisation 36. Ce flux d'air 52 circulant dans l'espace annulaire 54 est soufflé en direction de l'extrémité avant du bord d'attaque, à l'intérieur de celui-ci, par l'intermédiaire des orifices de diffusion 32 pratiqués à travers la première canalisation 30.
Parallèlement, l'air chaud provenant du conduit 36a est introduit dans la canalisation 36, créant ainsi un flux 56 s'étendant à travers le mât d'accrochage jusqu'au niveau de l'échangeur de chaleur 38. Ainsi, l'air chaud circule de l'extrémité distale du mât d'accrochage vers l'extrémité proximale de ce dernier, et ce dans les deux canalisations 30, 36. De plus, il est noté qu'une ou plusieurs évacuations d'air (non représentées) pratiquées sur le bord d'attaque 16 permettent d'évacuer l'air chaud issue des orifices de diffusion 32, après que cet air 10 chaud ait participé à l'anti-givrage de ce bord d'attaque 16. Sur la figure 4, il a été montré un espace annulaire 54 volontairement agrandi par rapport à celui préférentiellement retenu. En effet, il est fait en sorte que la seconde canalisation 36 soit emboîtée dans la première canalisation 30, le jeu de fonctionnement permettant l'assemblage de l'un dans l'autre formant ainsi l'espace annulaire à travers lequel circule le flux 52 avant d'être soufflé par les orifices de diffusion 32. En d'autres termes, le maintien mécanique de la seconde canalisation 36 par rapport à la première canalisation 30 est assuré par l'emboitement de l'une dans l'autre, de préférence sans élément de fixation additionnel. Sur la figure 3, il a été montré une vanne de régulation de débit située sur le conduit 30a. Cette vanne 58 permet de contrôler la répartition des débits d'air chaud à travers les premier et second conduits 30a, 36a. En particulier, lorsque l'anti-givrage n'est pas requis pour le bord d'attaque 16, la vanne 58 est entièrement fermée de manière à ce que la totalité de l'air chaud provenant de la canalisation d'alimentation 44 soit déversée dans le conduit 36a alimentant la seconde canalisation 36, appartenant au système d'alimentation en air pressurisé de l'aéronef. 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.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS1. Mât d'accrochage (14) de turbomoteur d'aéronef destiné à être rapporté latéralement sur une partie arrière de la structure (6) de l'aéronef, ledit mât (14) présentant un profil aérodynamique incluant un bord d'attaque (16), ainsi qu'une première canalisation de diffusion d'air chaud (30) cheminant le long du bord d'attaque pour assurer l'anti-givrage de celui-ci, ledit mât d'accrochage comprenant en outre une seconde canalisation d'air chaud (36) appartenant à un système d'alimentation en air pressurisé de l'aéronef, caractérisé en ce que ladite seconde canalisation (36) est logée dans ladite première canalisation (30). 15
  2. 2. Mât d'accrochage (14) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les première et seconde canalisations (30, 36) sont chacune cylindriques de sections circulaires, et concentriques. 20
  3. 3. Mât d'accrochage (14) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ladite première canalisation de diffusion d'air chaud (30) est percée d'une pluralité d'orifices (32) de diffusion 25 d'air chaud.
  4. 4. Mât d'accrochage (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les première et seconde canalisations (30, 36) sont 30 chacune alimentées en air chaud prélevé sur le turbomoteur (10). 12
  5. 5. Mât d'accrochage (14) selon la revendication 4, caractérisé en ce que les première et seconde canalisations (30, 36) sont respectivement alimentées par un premier et un second conduits (30a, 36a) qui sont issus d'une même canalisation de prélèvement d'air chaud (4 4) .
  6. 6. Mât d'accrochage (14) selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (58) de contrôle de la répartition des débits d'air chaud à travers les premier et second conduits (30a, 36a).
  7. 7. Ensemble moteur (100) pour aéronef comprenant un turbomoteur (10) ainsi qu'un mât d'accrochage (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, portant ledit turbomoteur et destiné à être rapporté latéralement sur une partie arrière de la structure (6) de l'aéronef.
  8. 8. Partie arrière (1) d'aéronef comprenant au moins un ensemble moteur (100) selon la revendication 7, rapporté latéralement sur le fuselage (6) de l'aéronef.
  9. 9. Aéronef comprenant une partie arrière (1) selon la revendication 8. 30
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