FR2952614A1 - Poutre de suspension d'un turbomoteur a la structure d'un aeronef, utilisation de la poutre et aeronef - Google Patents

Abstract

La poutre de l'invention permet la suspension d'un turbomoteur (1) à la structure (P) d'un aéronef. Elle s'étend globalement selon une direction (A, A') et comprend au moins un premier moyen d'attache (19, 19') agencé pour être fixé directement ou indirectement à ladite structure (P) de l'aéronef et au moins un deuxième moyen d'attache (20a, 20b, 20a', 20b', 20c') agencé pour être fixé directement ou indirectement au turbomoteur (1). La poutre est remarquable en ce qu'elle est réalisée au moins en partie en matériau composite à matrice métallique incorporant des fibres de renfort (21, 21') rectilignes parallèles à ladite direction (A, A'). Grâce à l'invention, la poutre est légère et résistante.

Description

Poutre de suspension d'un turbomoteur à la structure d'un aéronef, utilisation de la poutre et aéronef

La présente invention concerne le domaine des turbomoteurs aéronautiques et vise plus particulièrement la suspension d'un turbomoteur à la structure d'un aéronef

Un turbomoteur tel qu'un turboréacteur peut être fixé en différents endroits sur la structure d'un aéronef Par exemple il peut être fixé sous l'aile au moyen d'un pylône ou mât moteur qui assure la liaison entre le moteur et l'aéronef L'ensemble assurant la suspension du moteur comprend traditionnellement une suspension avant et une suspension arrière ; les différents efforts transitant par les suspensions depuis le moteur vers pylône sont ainsi répartis entre l'avant et l'arrière. La suspension avant est généralement reliée à un carter dit intermédiaire et la suspension arrière à un carter dit d'échappement.

Dans le cas d'un montage sous aile par exemple, une suspension (avant et/ou arrière) peut comprendre une poutre transversale comprenant une platine avec des moyens (tels des vis) d'attache au pylône, la poutre étant par ailleurs reliée par des biellettes à son carter de fixation. La poutre peut être reliée directement, par les biellettes, au carter, ou encore être reliée à une poutre intermédiaire (généralement désignée par l'expression anglaise "yoke") elle-même reliée au carter ; autrement dit, la poutre peut être reliée directement ou indirectement au carter.

On connaît par exemple des suspensions dans la demande FR 2,925,016 au nom de la Demanderesse.

Les poutres forment des éléments massiques dans la structure de l'avion, puisqu'elles doivent présenter des caractéristiques de résistance mécanique importantes pour supporter le moteur sous l'avion ; dans l'art antérieur, elles sont généralement formées d'alliages métalliques tels que l'Inconel 718 ®. Elles ont par ailleurs, du fait de leur volume important, une influence déterminante sur le maître-couple de la nacelle enveloppant le moteur.

La présente invention vise à pallier ces inconvénients.

A cet effet, l'invention concerne une poutre pour la suspension d'un turbomoteur à la structure d'un aéronef, la poutre s'étend globalement selon une direction et comprenant au moins un premier moyen d'attache agencé pour être fixé directement ou indirectement à ladite structure de l'aéronef et au moins un deuxième moyen d'attache agencé pour être fixé directement ou indirectement au turbomoteur, poutre caractérisée par le fait qu'elle est réalisée au moins en partie en matériau composite à matrice métallique incorporant des fibres de renfort rectilignes sensiblement parallèles à ladite direction.

Un tel matériau composite à matrice métallique û traditionnellement désigné par son acronyme "matériau CMM" û est formé d'une matrice métallique, par exemple un alliage de titane Ti, au sein de laquelle s'étendent des fibres de renfort, par exemple des fibres céramiques de carbure de silicium SiC. De telles fibres présentent une résistance en traction bien supérieure à celle du métal (typiquement, 4000 Mpa contre 1000 Mpa). Ce sont donc les fibres qui reprennent les efforts en traction et compression, la matrice d'alliage métallique assurant une fonction de liant avec le reste de la pièce, ainsi que de protection et d'isolation des fibres, qui ne doivent pas entrer en contact les unes avec les autres. En outre, les fibres céramiques sont résistantes à l'érosion, mais doivent nécessairement être renforcées par du métal.

D'une manière générale, les matériaux composites à matrice métallique présentent une grande résistance en traction et en compression mais une faible résistance en cisaillement (souvent de l'ordre de 30 à 50% plus faible que leur résistance en traction/compression). Avec des fibres de renfort rectilignes sensiblement parallèles à la direction globale selon laquelle elle s'étend, la poutre présente donc d'excellentes propriétés mécaniques pour résister aux efforts en traction ou en compression dans le sens d'orientation des fibres, pour une masse plus faible que celle d'une poutre formée dans un alliage métallique traditionnellement utilisé dans ce type d'application. Le mérite de la Demanderesse a notamment été d'analyser qu'une poutre travaille surtout en flexion et que, la flexion se décomposant localement principalement en traction ou compression, les fibres vont travailler en traction et en compression, c'est-à-dire de manière efficace.35 Il est bien entendu possible que la poutre comporte par ailleurs des fibres rectilignes s'étendant parallèlement à d'autres directions et/ou des fibres curvilignes.

La poutre est ainsi optimisée pour une masse et un encombrement minimaux. En particulier, pour des performances identiques, il est possible de prévoir une poutre moins volumineuse que les poutres de l'art antérieur et donc de réduire le maître-couple de la nacelle.

Finalement, l'invention a consisté à utiliser un nouveau matériau pour l'application à une suspension de turbomoteur et à reconnaître qu'il était possible de conformer ce matériau convenablement par rapport à la poutre pour sa mise en oeuvre efficace pour cette application.

L'invention s'applique aussi bien à une poutre simple qu'à une poutre reliée à un yoke ou encore à un yoke (un yoke étant une poutre intermédiaire, c'est-à-dire une poutre). Une poutre simple est agencée pour être fixée directement au turbomoteur et directement à l'aéronef, une poutre reliée à un yoke est agencée pour être fixée directement à l'aéronef et indirectement (via le yoke) au turbomoteur, tandis qu'un yoke est agencée pour être fixée directement au turbomoteur et indirectement (via une poutre) à l'aéronef

Selon une forme de réalisation préférée, les fibres ne s'étendent pas au droit dans le matériau d'un moyen d'attache.

Par s'étendre au droit dans le matériau d'un moyen d'attache, on comprend présenter un point permettant de tracer un segment perpendiculaire à la direction des fibres, passant ledit point et par un point du moyen d'attache, ledit segment étant contenu (continûment) dans le matériau. Les fibres ne s'étendent pas au droit dans le matériau d'un moyen d'attache signifie donc que les fibres ne présentent aucun point qui puisse être l'extrémité d'un segment s'étendant à l'intérieur du matériau et rejoignant le moyen d'attache perpendiculairement à la direction des fibres. Autrement dit encore, il n'existe pas de chemin rectiligne, perpendiculaire à la direction des fibres et intégralement contenu dans le matériau, qui permette de relier une fibre à un moyen d'attache.

Un moyen d'attache est un lieu d'introduction des contraintes auxquelles est soumise la poutre. En ne s'étendant pas au droit d'un moyen d'attache dans le matériau, les fibres ne sont pas directement soumises aux contraintes de cisaillement (perpendiculaires à la direction des fibres) qui pourraient leur être transmises û au travers du matériau û depuis le moyen d'attache. Autrement dit, en n'alignant pas (dans le matériau) les fibres au droit des zones d'introduction de contraintes dans le matériau, on limite les sollicitations des fibres en cisaillement ; les contraintes de cisaillement sont ainsi diffusées dans le matériau de la poutre et n'atteignent pas directement les fibres. Or, comme on l'a vu plus haut, les fibres sont très résistantes en traction-compression (parallèlement à leur direction) mais pas en cisaillement (perpendiculairement à leur direction). On optimise ainsi encore leur utilisation dans une poutre.

De préférence, la poutre comprend des fibres de renfort qui s'étendent entre deux moyens d'attache, sans interruption des fibres. Les efforts sont ainsi repris d'un moyen d'attache à un autre (les fibres s'arrêtant néanmoins de préférence de sorte à ne pas s'étendre au droit de ces moyens d'attache).

Selon une forme de réalisation préférée, la poutre est, en dehors des 20 fibres, de nature monolithique.

Selon une forme de réalisation préférée, les moyens d'attache comprennent au moins un logement û par exemple un orifice û d'un moyen de fixation. Selon une forme de réalisation préférée, la poutre comporte au moins une platine avec des orifices de réception d'éléments de fixation tels des vis. La platine peut par exemple permettre la fixation directe ou indirecte de la poutre au pylône de l'aéronef dans le cas d'un montage sous aile. 30 La platine peut être fabriquée de manière à former un seul bloc avec la poutre ou bien à être rapportée par tout moyen approprié sur la poutre.

Selon une forme de réalisation particulière, la platine présentant au 35 moins une surface plane de contact avec une pièce de la structure de l'aéronef à laquelle elle est fixée, les fibres sont sensiblement parallèles à ladite surface. 25 Selon une forme de réalisation préférée, la poutre comporte au moins une platine comprenant au moins une chape de liaison (par exemple à une bielle ou à une autre chape) avec au moins un orifice de passage d'un axe de chape. Une chape convient particulièrement bien à la transmission d'efforts liés au couple. La bielle peut permettre la fixation directe ou indirecte de la poutre au turbomoteur.

La poutre peut comporter une platine supérieure de fixation à la structure de l'aéronef et une platine inférieure de fixation au turbomoteur.

Selon une forme de réalisation préférée, la poutre comporte une platine supérieure de fixation à la structure de l'aéronef et une platine inférieure de fixation au turbomoteur formées d'une même pièce monolithique.

Selon une forme de réalisation préférée, la poutre est formée dans un alliage de titane. On utilise alors de préférence des fibres de renfort en carbure de silicium. Pour une telle poutre, un gain de masse de 50% par rapport à une poutre en acier est possible.

Selon une forme de réalisation préférée, les fibres sont disposées en au 20 moins un faisceau rectiligne de section rectangulaire.

Selon une forme de réalisation, la poutre comporte une pluralité de faisceaux rectiligne dans son volume. Dans ce cas-là, en fonction des efforts de flexion imposés à la poutre et du positionnement des faisceaux, certains faisceaux 25 peuvent avantageusement reprendre préférentiellement des efforts de traction et d'autres faisceaux reprendre préférentiellement des efforts de compression. On note incidemment qu'au sein d'un même faisceau certaines fibres peuvent travailler majoritairement en compression et d'autres en traction.

30 L'invention concerne encore l'utilisation d'une poutre telle que décrite ci-dessus pour suspendre un turbomoteur à un aéronef dans l'une des positions suivantes : sous aile, sur aile, la nacelle étant intégrée à l'aile, sur fuselage ou sur empennage.

35 L'invention concerne encore un aéronef comportant un turbomoteur et une poutre de suspension du turbomoteur telle que décrite ci-dessus.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante des formes de réalisation préférées de la poutre et de l'aéronef de l'invention, en référence aux planches de dessins annexées, sur lesquelles: - la figure 1 représente, vu de côté, un turboréacteur à double flux dont les poutres de suspension ne sont pas représentées ; - la figure 2 représente une vue schématique en perspective d'un turboréacteur du type de celui de la figure 1 pourvu d'une poutre avant et d'une poutre arrière conforme à une première forme de réalisation de l'invention ; - la figure 3 représente une vue élargie en perspective de la poutre avant de la figure 2, vue de l'autre côté par rapport à la figure 2 ; - la figure 4 représente une vue en perspective schématique d'un turboréacteur avec une poutre arrière conforme à une deuxième forme de réalisation de l'invention ; - la figure 5 représente une vue filaire en perspective de la poutre arrière de la figure 4 ; - la figure 6 représente une vue de côté d'une moitié de la poutre de la figure 5 ; - la figure 7 représente une vue en coupe de la poutre de la figure 6, dans le plan B-B de la figure 6 et - la figure 8 représente une vue en coupe de la poutre de la figure 6, dans le plan C-C de la figure 6.

De manière bien connue de l'homme du métier, un turboréacteur à double flux peut comporter une soufflante, par laquelle l'air extérieur est aspiré dans le turboréacteur, un compresseur basse pression en amont d'un compresseur haute pression, agencés pour comprimer l'air et en sortie desquels l'air comprimé est guidé vers une chambre de combustion où l'air comprimé est brûlé avec du carburant également comprimé; les gaz brûlés sont guidés vers une turbine haute pression puis une turbine basse pression en sortie de laquelle les gaz brûlés s'échappent du turboréacteur par une tuyère d'échappement. Le compresseur basse pression est relié à la turbine basse pression par un arbre rotatif, formant ainsi un corps basse pression, tandis que le compresseur haute pression est relié à la turbine haute pression par un arbre rotatif, formant ainsi un corps haute pression.

On a représenté sur la figure 1 la silhouette générale d'un turboréacteur 1 à double flux. Le turboréacteur 1 comporte, de manière connue, et de gauche à droite sur la figure 1 c'est-à-dire d'amont en aval dans le sens d'écoulement des gaz dans le turboréacteur (représenté par une flèche F sur les figures), un carter de soufflante 2, un carter 3 dit intermédiaire, puis, de diamètres plus petits, un carter 4 des étages de compression, un carter 5 de la chambre de combustion, un carter 6 des étages de turbine haute pression, puis, de diamètres plus grands, un carter des étages de turbine basse pression 7 en aval duquel s'étend un carter d'échappement 8. Le carter intermédiaire 3 et le carter d'échappement 8 sont des carters structuraux de la structure du turboréacteur 1 c'est-à-dire qu'ils sont agencés pour supporter des éléments de la structure et reprendre et transmettre des efforts.

Sur la figure 1, on ne voit du carter intermédiaire qu'une virole extérieure 3a qui, comme on peut le voir sur la figure 2, est reliée par des bras radiaux 3b à un moyeu 3c supportant par l'intermédiaire de paliers de roulement amont les arbres des rotors des corps basse pression et haute pression du turboréacteur. De même, le carter d'échappement comporte une virole externe 8a supportant un moyeu sur lequel sont montés les paliers de roulement aval des arbres des rotors des corps basse pression et haute pression.

Le moteur 1 est suspendu à la structure de l'aéronef qu'il propulse, et qui n'est pas représenté, par une suspension avant 9 et par une suspension arrière 10. Les suspensions 9, 10 sont fixées à un pylône ou mât moteur, non représenté sur les figures 2 et 3, lui-même solidaire de la structure de l'aéronef La suspension avant 9 comporte une poutre 11 qui est reliée par une poutre intermédiaire 12 à la virole externe 3a du carter intermédiaire 3. Cette poutre intermédiaire 12 se présente sous la forme d'une poutre épousant en partie la forme de la virole et est traditionnellement désignée par l'expression "yoke".

La suspension arrière 10 comporte une poutre 13 qui est reliée par une poutre intermédiaire 14 de type "yoke" à la virole externe 8a du carter d'échappement 8.

Les poutres 11, 13 des suspensions avant 9 et arrière 10 sont agencées 35 pour être fixées au pylône et ainsi permettre la suspension du turboréacteur 1 à l'aéronef La première forme de réalisation de l'invention va être décrite en relation avec la poutre avant 11 des figures 2 et 3. Elle s'applique bien entendu également à la poutre arrière 13.

La poutre avant 11 s'étend globalement selon un axe A rectiligne. Elle comporte une platine supérieure 15 et une platine inférieure 16 s'étendant chacune globalement suivant un plan parallèle à l'axe A, en l'espèce sur la figure 3 un plan horizontal. Les notions de supérieur et inférieur sont relatives aux positions respectives des éléments sur la figure 3 û plus généralement sur l'ensemble des figures û et sont utilisées pour en faciliter la description. Les platines 15, 16 sont reliées par une portion de liaison 17 perpendiculaire aux plans des platines 15, 16, en l'espèce donc une portion de liaison verticale 17 (qui peut comporter des parois transversales et/ou longitudinales, l'espèce une paroi longitudinale et deux parois transversales de part et d'autre de la paroi longitudinale). Des évidements 18 sont formés de part et d'autre de cette portion de liaison 17, par souci d'économie de matière. La portion de liaison 17 est ici formée d'une seule pièce avec les platines supérieure 15 et inférieure 16.

La platine supérieure 15 présente une surface supérieure plane 15a agencée pour venir en contact avec une surface correspondante du pylône au niveau de laquelle elle est fixée à ce dernier. Des moyens 19 d'attache fixe au pylône sont ménagées sur la platine supérieure 15 ; il s'agit en l'espèce de logements 19 et plus précisément d'orifices 19 de réception de vis de fixation de la platine supérieure (et donc de la poutre 11) au pylône. Les orifices 19 sont chacun ménagés à proximité d'un coin de la platine supérieure 15. Des pions de cisaillement 20 sont par ailleurs agencés en saillie hors de la surface supérieure 15a de la platine supérieure 15, de manière connue.

La poutre 11 comporte par ailleurs des moyens 20a, 20b d'attache û ici indirecte û au carter intermédiaire 3, en l'espèce des chapes 20a, 20b situées de part et d'autre de la poutre 11, à chacune de ses extrémités longitudinales. Il s'agit ici de chapes doubles 20a, 20b. Chaque chape 20a, 20b comporte des orifices de logement d'un axe la solidarisant à une bielle reliée à la poutre intermédiaire 12 ("yoke") qui est elle-même fixée au carter intermédiaire 3, de manière bien connue dans le domaine. Le montage entre les chapes 20a, 20b et leur bielle est de type rotulant, de manière également connue.

La poutre 11 est partiellement formée en matériau composite à matrice métallique et incorpore des fibres de renfort (schématisées par la référence 21) qui sont rectilignes et sensiblement parallèles (en l'espèce parallèles) les unes aux autres et à la direction globale A le long de laquelle s'étend la poutre 11. Par rectiligne, on entend un élément qui est sans déviation, d'un bout à l'autre. Comme expliqué plus haut, de tels fibres rectilignes 21 sont très résistantes en traction et en compression et peuvent ainsi reprendre efficacement les efforts de flexion (et de traction et compression) auxquels la poutre 11 est soumise.

Les fibres sont ici regroupées en faisceaux ou paquets rectilignes à section rectangulaire ; ces faisceaux se présentent sous la forme de barres ou segments, les extrémités des faisceaux étant coupées perpendiculairement à leur axe.

Les fibres 21 sont par ailleurs agencées pour ne pas s'étendre pas au droit, dans le matériau, d'un moyen d'attache et en particulier d'un orifice 19 de logement d'un moyen de fixation, qu'il s'agisse d'un orifice 19 (de la platine supérieure 15) de réception d'une vis ou d'un orifice (d'une chape 20a, 20b) de réception d'un axe de chape. Ainsi, les efforts de cisaillement appliqués aux moyens d'attache 19, 20a, 20b ne sont pas transmis directement aux fibres 21 par le matériau puisque celles-ci ne sont pas situées au droit, dans le matériau, de ces moyens d'attache 19, 20a, 20b.

En l'espèce, la poutre 11 comporte deux paquets de fibres 21 le long de la platine supérieure 15, de part et d'autre du plan longitudinal vertical médian de la poutre 11 ; ces fibres 21 s'étendent sans interruption depuis la proximité d'une extrémité à l'autre de la platine 15 mais sont longitudinalement interrompues avant les orifices 19 de réception de vis de fixation, pour ne pas s'étendre au droit de ces derniers. La poutre 11 comporte par ailleurs deux paquets de fibres 21 le long de la platine inférieure 16, ces paquets étant symétriques de part et d'autre d'un plan médian vertical transversal de la poutre 11, les fibres 21 de chaque paquet s'étendant le long d'un évidement 18 de la poutre 11 et étant interrompus longitudinalement avant les orifices 19 de réception de vis de fixation pour ne pas s'étendre au droit de ces derniers.

La poutre 11 est en l'espèce formée d'un seul bloc monolithique dans lequel s'étendent les fibres 21. Autrement dit, le métal dans lequel est formée la poutre (monolithique) est le même que le métal formant la matrice du matériau CMM incorporant les fibres de renfort 21. En l'espèce, les fibres 21 sont des fibres en carbure de silicium et le métal formant la poutre 11 est un alliage de titane Ti. Des procédés possibles de fabrication de la poutre 11 seront décrits plus bas.

Une deuxième forme de réalisation d'une poutre conforme à l'invention va être décrite en référence aux figures 4 à 8. Cette forme de réalisation présente pour l'homme du métier de nombreuses similarités avec la forme de réalisation précédente et c'est pourquoi les références utilisées pour les éléments du turboréacteur et de la poutre 11 des figures 2 et 3 de structure ou fonction identique, équivalente, similaire ou comparable à celles des éléments de la poutre des figures 4 à 8 sont les mêmes, avec seulement un signe prime (') pour les différencier. La description peut ainsi être allégée, le lecteur comprenant que les éléments avec un signe prime, certes différents de ceux des figures 2 et 3, sont comparables et remplissent une fonction similaire. Ainsi, l'ensemble de la description de la poutre n'est pas reprise, la description de chacune des formes de réalisation s'appliquant à l'autre forme de réalisation, lorsqu'il n'y a pas d'incompatibilités.

Le turboréacteur 1' de la figure 4 comporte, de même que précédemment, un carter intermédiaire 3' et un carter d'échappement 8', tous deux structuraux. On a représenté sur la figure 4 un pylône P de l'aéronef auquel le turboréacteur 1' est fixé par une suspension avant 9' et une suspension arrière 10'.

La suspension avant 9' est d'un type particulier qui ne sera pas décrit en détails ici, avec un groin reçu dans un logement de fixation adapté du carter intermédiaire. La suspension arrière 10' comporte une poutre simple 13', fixée directement au carter d'échappement 8' sans poutre intermédiaire.

La poutre 13' s'étend globalement selon un axe A' rectiligne et comporte une platine supérieure 15' et une platine inférieure 16' s'étendant chacune globalement suivant un plan en l'espèce horizontal parallèle à l'axe A' et reliées par une paroi longitudinale verticale ajourée 17' (trois orifices 18' sont en l'espèce ménagés dans cette paroi 17').

La platine supérieure 15' présente une surface supérieure plane 15a' agencée pour venir en contact avec une pièce correspondante du pylône au niveau de laquelle elle est fixée à ce dernier. Des moyens 19' d'attache fixe au pylône sont ménagées sur la platine supérieure 15', en l'espèce des logements 19' et plus précisément des orifices 19' de réception de vis de fixation de la platine supérieure 15' (et donc de la poutre 13') au pylône. De même que précédemment, ces orifices 19' sont chacun ménagés à proximité d'un coin de la platine supérieure 15' tandis que des pions de cisaillement peuvent également être prévus (ce n'est pas le cas en l'espèce).

La poutre 13' comporte par ailleurs des moyens 20a', 20b', 20c' d'attache û directe û au carter intermédiaire 3', en l'espèce des chapes 20a', 20b', 20c' s'étendant vers le bas à partir de la platine inférieure 16'. Plus précisément, la poutre 13' comporte à chacune de ses extrémités longitudinales une chape double 20a', 20c', respectivement et, entre ces chapes, en position centrale, une chape simple 20b'.

La chape double 20a' située du côté gauche de la poutre 13' sur les figures 4 et 5 comporte deux oreilles 22, 23 en vis-à-vis latéral de part et d'autre de la poutre 13', chaque oreille 22, 23 étant percée d'un orifice 24, 25, respectivement, pour le passage d'un axe de chape 26 d'articulation d'une bielle 27 reliée, à son autre extrémité, à une chape double 28 du carter d'échappement 8' du turboréacteur ; l'axe 26 de la chape 20a' est perpendiculaire à l'axe global A' de la poutre 13' et, en l'espèce, horizontal. Les articulations de la bielle 27, tant au niveau de la chape 20a' de la poutre 13' que de la chape 28 du carter d'échappement 8', sont agencées pour être rotulantes, au moins dans une certaine mesure, pour absorber notamment les dilatations thermiques différentielles.

La chape simple 20b' située au milieu de la poutre 13' sur les figures 4 et 5 comporte une oreille unique 29 en position centrale latéralement et percée d'un orifice 30 de passage d'un axe de chape 31 d'articulation de la chape simple 20b' à une chape double 32 du carter d'échappement 8' (sans biellette intermédiaire) ; l'axe 31 de la chape 20b' est perpendiculaire à l'axe global A' de la poutre 13' et, en l'espèce, horizontal. L'articulation des chapes 20b', 32 est agencée pour être rotulante.

La chape double 20c' située du côté droit de la poutre 13' sur les figures 4 et 5 comporte deux oreilles doubles 33, 34 percées chacune de deux orifices parallèles (35, 36), (37, 38), respectivement. Les oreilles 33, 34 sont en vis-à-vis latéral de part et d'autre de la poutre 13' et leurs axes (35, 36), (37, 38) sont alignés deux à deux pour le logement de deux axes de chape 39, 40 d'articulation d'une bielle 41 comportant une extrémité (ou tête) agencée pour recevoir les deux axes 39, 40 et une autre extrémité (ou tête) traversée par un axe 42 d'articulation à une chape double 43 du carter d'échappement 8'. Les articulations de la bielle 41, tant au niveau de la chape 20c' de la poutre 13' que de la chape 43 du carter d'échappement 8', sont agencées pour être rotulantes, au moins dans une certaine mesure.

La poutre 13' est partiellement formée en matériau composite à matrice métallique et incorpore donc des fibres de renfort (schématisées par la référence 21') qui sont rectilignes et sensiblement parallèles (en l'espèce parallèles) les unes aux autres et à la direction globale A' le long de laquelle s'étend la poutre 13'.

Les fibres sont ici regroupées en faisceaux ou paquets rectilignes à section rectangulaire ; ces faisceaux se présentent sous la forme de barres ou segments dont les extrémités sont coupées perpendiculaire à leur axe. Sur les figures 5 à 8, les fibres 21' ont donc été représentées sont formes d'inserts rectilignes de forme parallélépipédique ; en pratique, ce sont effectivement des inserts parallélépipédique de matériau CMM qui peuvent être utilisés pour la fabrication de la poutre 13' ; une fois la poutre 13' fabriquée, ces formes parallélépipédiques forment en fait une enveloppe (de forme) au sein de laquelle s'étendent les fibres 21', étant entendu qu'une fois la poutre 11 formée il y a en l'espèce continuité du métal entre les fibres 21' et le reste de la poutre 13'. En effet, comme expliqué plus bas, la poutre 13' peut être formée par compression isostatique d'inserts de matériau CMM dans un bloc de métal identique au métal de la matrice du matériau CMM, ici un alliage de titane ; une fois la compression terminée, la poutre 13' est monolithique en alliage de titane, hormis les fibres de renfort qui s'étendent au sein de la poutre 13', parallèlement à son axe global A'.

On note que la poutre 13' est formée de telle sorte que les fibres 21' ne s'étendent pas au droit, dans le matériau, des moyens d'attache 19', 20a', 20b', 20c' et plus particulièrement des orifices 19', 24, 25, 30, 35, 36, 37, 38 de ces moyens d'attache 19', 20a', 20b', qui forment des zones de transmission des contraintes à la poutre 13'.

On comprend, par l'expression ne pas se situer au droit d'un orifice dans le matériau, que les fibres 21' s'étendent de manière à ce qu'il ne soit pas possible de tracer un segment contenu dans le matériau, perpendiculaire à l'axe des fibres 21' (c'est-à-dire à l'axe A' de la poutre 13') et reliant un orifice 19', 24, 25, 30, 35, 36, 37, 38 à une fibre 21'. En particulier, on note que des fibres 21' auraient pu s'étendre dans la platine supérieure 15' au droit, dans l'espace, de la chape 20b' de la platine inférieure 16', puisqu'elles auraient été séparées de cette dernière par le vide formé par l'orifice central 18 entre les platines 15', 16', interdisant donc l'existence d'un segment perpendiculaire à l'axe des fibres 21' les reliant directement (continûment) dans le matériau à la chape 20b'.

En l'espèce, comme on le voit sur les figures, les fibres 21' ne s'étendent au droit (dans l'absolu) d'aucun orifice 19', 24, 25, 30, 35, 36, 37, 38 (c'est-à-dire, non seulement pas au droit dans le matériau mais encore pas au droit du tout, même séparées par du vide).

On note que la vue de la figure 7 n'est pas tout à fait exacte dans la mesure où les fibres 21' ne s'étendent pas dans le plan de coupe B-B. Elles ont néanmoins été représentées afin d'avoir une vue spatiale de la répartition des fibres 21' dans la poutre 13'.

Une poutre conforme à l'invention et en particulier l'une ou l'autre des poutres 11, 13' décrites ci-dessus peut être fabriquée en mettant en oeuvre tout ou partie de l'enseignement de la demande de brevet FR 2,919,284 au nom de la demanderesse.

La fabrication des fils de matériau composite, ou fils enduits, peut être effectuée de diverses manières, par exemple par dépôt de métal en phase vapeur sous un champ électrique, par électrophorèse à partir de poudre métallique, par utilisation de fibres nues et de feuilles de métal, par utilisation de fibres nues et de poudre métallique ou encore par enduction de fibres céramiques au trempé dans un bain de métal liquide. Un tel procédé d'enduction de fibres céramiques, au trempé, dans un métal liquide, est présenté dans le brevet EP 0,931,846, au nom de la Demanderesse.

Un insert de matériau composite à matrice métallique peut être réalisé par assemblage de fils enduits de manière à former un faisceau. Les fils sont maintenus entre eux provisoirement par collage ou bien par enveloppage d'un clinquant et de bagues autour du faisceau.

Pour former la poutre, des inserts de matériau CMM (c'est-à-dire des barres rectilignes de matériau CMM, quel que soit leur mode de fabrication) peuvent par exemple être introduits dans un conteneur métallique dans lequel on a usiné au préalable des rainures formant des logements pour les inserts. La profondeur des rainures est supérieure à la hauteur des inserts. Un couvercle est placé sur le conteneur et soudé à sa périphérie après avoir été mis sous vide. Le couvercle présente des tenons de formes complémentaires à celle des rainures et sa hauteur est adaptée à celle des inserts placés dans les rainures de façon à venir combler les rainures. On procède ensuite à une étape de compression isostatique à chaud au cours de laquelle les vides interstitiels entre les fibres sont comblés par le métal de la matrice. Les gaines des fils métalliques se soudent entre elles et avec les parois des rainures par diffusion pour former un ensemble dense composé d'alliage métallique au sein duquel s'étendent les fibres céramiques. L'ensemble obtenu peut alors être usiné pour obtenir la poutre 11, 13' incorporant les fibres de renfort.

Des variantes comprennent, au lieu d'une rainure, l'usinage de deux épaulements dans le corps principal formant une surface d'appui pour les inserts. Après mise en place des inserts sur le corps principal, on reconstitue la rainure et l'ensemble du conteneur dont on soude les différents composants avant le traitement de compaction isostatique à chaud.

Ces exemples de mode de fabrication sont indiqués à titre illustratif. Ils ne sont pas exhaustifs.

L'invention a été décrite en relation avec les poutres 11, 13' représentées (notamment) sur les figures 2 et 4. Bien entendu, l'invention s'applique à toute poutre s'étendant globalement le long d'une direction. Elle peut en particulier s'appliquer à une poutre s'étendant globalement le long d'une direction mais présentant des portions formant un angle avec cette direction et/ou des surfaces de forme arrondie épousant la forme extérieure d'un carter. Ainsi, pour reprendre l'exemple du turboréacteur des figures 1 et 2, l'invention s'applique à la poutre avant 11 mais aussi à la poutre intermédiaire 12 qui la relie au carter intermédiaire 3, ou encore à la poutre arrière 13 mais aussi à la poutre intermédiaire 14 qui la relie à la suspension arrière 10. L'ensemble de ces pièces sont toutes directement ou indirectement reliées au turboréacteur 1 et directement ou indirectement reliées à l'aéronef.

L'application de la poutre de l'invention ne se limite pas au montage du moteur sous aile. On comprend qu'elle peut être utilisée pour tous les autres types de montage dans lesquels elle est susceptible de travailler en traction, compression et flexion.

L'invention a été décrite en relation avec des formes de réalisations préférées, mais il va de soi que d'autres formes de réalisations sont envisageables. En particulier, les caractéristiques des différentes formes de réalisations décrites peuvent être combinées entre elles, s'il n'y a pas d'incompatibilités.

Claims (10)

1. Revendications1- Poutre pour la suspension d'un turbomoteur (1) à la structure (P) d'un aéronef, la poutre s'étend globalement selon une direction (A, A') et comprenant au moins un premier moyen d'attache (19, 19') agencé pour être fixé directement ou indirectement à ladite structure (P) de l'aéronef et au moins un deuxième moyen d'attache (20a, 20b, 20a', 20b', 20c') agencé pour être fixé directement ou indirectement au turbomoteur (1), poutre caractérisée par le fait qu'elle est réalisée au moins en partie en matériau composite à matrice métallique incorporant des fibres de renfort (21, 21') rectilignes sensiblement parallèles à ladite direction (A, A').
2. 2- Poutre selon la revendication 1 dans laquelle les fibres (21, 21') ne s'étendent pas au droit dans le matériau d'un moyen d'attache (19, 19', 20a, 20b, 15 20a', 20b', 20c').
3. 3- Poutre selon l'une des revendications 1 ou 2 dans laquelle les moyens d'attache (19, 19', 20a, 20b, 20a', 20b', 20c') comprennent au moins un logement (19, 19', 24, 25, 30, 35, 36, 37, 38) d'un moyen de fixation (26, 31, 39, 40).
4. 4- Poutre selon la revendication 3 comportant au moins une platine (15, 15') avec des orifices (19, 19') de réception d'éléments de fixation tels des vis.
5. 5- Poutre selon l'une des revendications 3 et 4 comportant au moins une 25 platine (16, 16') comprenant au moins une chape de liaison (20a, 20b, 20a', 20b', 20c') avec au moins un orifice (24, 25, 30, 35, 36, 37, 38) de passage d'un axe de chape (26, 31, 39, 40).
6. 6- Poutre selon les revendications 4 et 5, comportant une platine 30 supérieure (15, 15') de fixation à la structure (P) de l'aéronef et une platine inférieure (16, 16') de fixation au turbomoteur formées d'une même pièce monolithique.
7. 7- Poutre selon l'une des revendications 1 à 6 formée dans un alliage de 20 35 titane.
8. 8- Poutre selon l'une des revendications 1 à 7, dans laquelle les fibres sont disposées en au moins un faisceau rectiligne de section rectangulaire.
9. 9- Utilisation d'une poutre selon l'une des revendications 1 à 8 pour suspendre un turbomoteur (1) à un aéronef dans l'une des positions suivantes : sous aile, sur aile, la nacelle étant intégrée à l'aile, sur fuselage ou sur empennage.
10. 10- Aéronef comportant un turbomoteur et une poutre de suspension du 10 turbomoteur selon l'une des revendications 1 à 8.