FR2969700A1

FR2969700A1 - Systeme propulsif pour aeronef

Info

Publication number: FR2969700A1
Application number: FR1061115A
Authority: FR
Inventors: Wouter Balk; Francois Gallet; Nicolas Dezeustre; Herve Hurlin; Olivier Kerbler
Original assignee: Aircelle SA; SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2012-06-29
Anticipated expiration: 2030-12-23
Also published as: FR2969700B1; WO2012085388A1

Abstract

L'invention concerne un système propulsif (1) pour aéronef comportant un moteur (2) à turboréacteur à double flux, un pylône (3) d'accrochage du moteur (2) sous une aile de l'aéronef et des moyens de fixation du pylône sur le moteur, constitués essentiellement par une liaison rigide du pylône (3) à un carter de soufflante (4) du moteur (2). La partie arrière (11) du moteur (2) s'étend en porte-à-faux sous le pylône (3) depuis le carter de soufflante (4).

Description

1 Système propulsif pour aéronef

La présente invention concerne un système propulsif pour aéronef, comprenant un moteur à turboréacteur à double flux, entouré par une nacelle délimitant intérieurement une veine de circulation d'un flux secondaire ou flux froid. Le moteur et la nacelle sont accrochés en général sous une aile d'un aéronef, par exemple un avion, par l'intermédiaire d'un pylône, également appelé mât.

De façon très résumée, un turboréacteur à double flux comporte, de l'amont vers l'aval, une soufflante, un compresseur, une chambre de combustion et une turbine de laquelle s'échappe un flux primaire ou flux chaud. La soufflante est entourée par un carter de soufflante et le compresseur est entouré par le carter du compresseur haute pression. Le flux primaire s'échappant de la turbine est éjecté vers l'aval dans l'espace délimité par une tuyère et un carter d'échappement entourant une zone amont de la tuyère. Le pylône s'étend classiquement parallèlement à l'axe du moteur et comporte des moyens de fixation sous l'aile de l'avion et des moyens de fixation sur le moteur. Plus précisément, le moteur est attaché au pylône par l'intermédiaire d'une suspension amont fixée au carter de soufflante et au carter intermédiaire, et d'une suspension aval fixée au carter d'échappement.

Chaque suspension est constituée de plusieurs bras ou bielles s'étendant à l'intérieur de la veine de circulation du flux secondaire, ce qui génère des perturbations et une traînée pénalisant le rendement du moteur. Pour des moteurs présentant un fort taux de dilution, par exemple supérieur à 10, le diamètre du carter de soufflante est important. On rappelle que, pour un turboréacteur à double flux, le taux de dilution est le rapport entre le débit d'air du flux froid et celui du flux chaud. Afin de conserver une garde au sol acceptable, c'est-à-dire un espace de sécurité suffisant entre le sol et la nacelle, on est amené dans le cas d'un moteur à taux de dilution élevé à rapprocher l'axe du moteur de la voilure et à réduire les dimensions du pylône. Il n'est toutefois pas possible de réduire de manière trop importante les dimensions du pylône puisque ce dernier doit pouvoir résister à de fortes contraintes mécaniques, et la diminution de la distance entre le moteur et l'aile se traduit par une augmentation de la traînée. Il est également à noter que plus un moteur a un taux de dilution important, plus le diamètre du carter intermédiaire est faible par rapport au diamètre externe du moteur, ce qui se traduit par des efforts de flexion de l'axe du moteur lorsqu'il est soumis aux fortes contraintes générées en fonctionnement. Le document FR 2 885 877 décrit un système propulsif comportant un moteur à turboréacteur, un pylône d'accrochage du moteur sous une aile de l'aéronef comprenant une partie s'étendant parallèlement à l'axe du moteur et fixée au carter d'échappement, et une partie annulaire, en forme de demi-cercle, s'étendant autour du carter intermédiaire et fixée à l'extrémité arrière du carter de soufflante, la partie arrière du pylône comprenant des moyens de fixation au carter d'échappement. Chaque moyen de fixation entre le pylône et le moteur n'est susceptible de rependre qu'une partie des efforts, ce qui nécessite d'utiliser de nombreux moyens de fixation lourds, coûteux et encombrants. En outre, une telle solution ne peut pas être utilisée pour un moteur à fort taux de dilution du fait de l'encombrement important d'un tel pylône et des moyens de fixation qui lui sont associés. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, 30 efficace et économique à ce problème.

A cet effet, elle propose un système propulsif pour aéronef comportant un moteur à turboréacteur à double flux, un pylône d'accrochage du moteur sous une aile de l'aéronef et des moyens de fixation du pylône sur le moteur, caractérisé en ce que lesdits moyens de fixation sont constitués essentiellement par une liaison rigide du pylône à un carter de soufflante du moteur, une partie arrière du moteur s'étendant en porte-à-faux sous le pylône depuis le carter de soufflante. La liaison rigide entre le carter de soufflante et le pylône permet d'éviter l'utilisation des moyens de fixation précités, qui s'étendent dans le flux secondaire et sont susceptibles de provoquer une flexion de la partie centrale du moteur. Elle permet également de réduire le coût et la complexité du système propulsif. Avantageusement, le carter de soufflante et le pylône forment un ensemble rigide et indéformable.

Selon une autre caractéristique de l'invention, une partie avant du pylône est reliée par une ou plusieurs plaques ou biellettes rigides à un carter intermédiaire s'étendant autour du compresseur du turboréacteur à partir du carter de soufflante. Ceci permet de rigidifier la liaison entre le pylône et le moteur afin 20 notamment de pouvoir supporter les efforts de poussée générés lors du fonctionnement du moteur. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le pylône présente une structure creuse en caisson, formée de parois externes reliées par des cloisons transversales de renforcement, et reliée rigidement 25 à une autre structure en caisson, de forme annulaire, reliant le carter de soufflante à une paroi externe de nacelle. Selon l'invention, le pylône est situé à l'extérieur de la veine de circulation du flux secondaire délimitée extérieurement par la nacelle, de manière à ne pas générer de perturbations et d'efforts de traînée. 30 La structure annulaire en caisson peut s'étendre autour de l'axe du moteur sur un angle compris entre 120° et 360°.

Dans une forme de réalisation de l'invention, le pylône s'étend parallèlement à l'axe du moteur et dans un plan vertical médian passant par l'axe du moteur. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le pylône s'étend parallèlement à l'axe du moteur et dans un plan décalé angulairement par rapport au plan vertical médian du moteur. Cela permet de rapprocher l'axe du moteur de la voilure, afin d'augmenter la garde au sol. Le décalage angulaire du plan du pylône peut être compris entre 30 et 60 ° environ, par exemple de l'ordre de 45°. L'invention concerne en outre un procédé de dépose du moteur d'un système propulsif du type précité, consistant à : - démonter les aubes de soufflante, - extraire par l'arrière la partie arrière du moteur, - extraire par l'avant le moyeu de la soufflante et ses paliers de support, - laisser l'ensemble pylône-carter de soufflante fixé sous l'aile de l'aéronef. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective, de l'avant, d'un système propulsif selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective, de l'arrière, du système propulsif de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue correspondant à la figure 2, d'un second mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 est une vue en perspective, de l'arrière, d'un troisième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 5 est une vue en perspective illustrant la dépose du moteur du système propulsif des figures 1 et 2. Les figures 1 et 2 représentent un système propulsif 1 selon l'invention comportant un moteur 2 à turboréacteur à double flux entouré par une nacelle (non représentée) délimitant intérieurement une veine de circulation d'un flux secondaire ou flux froid. Le moteur 2 et la nacelle sont accrochés sous une aile d'un aéronef, par exemple un avion, par l'intermédiaire d'un pylône 3, également appelé mât.

Comme indiqué plus haut, le moteur à turboréacteur à double flux comporte, de l'amont vers l'aval, une soufflante, un compresseur, une chambre de combustion et une turbine de laquelle s'échappe un flux primaire ou flux chaud. La soufflante est entourée par un carter de soufflante 4 et le compresseur est entouré par le carter du compresseur haute pression 5 s'étendant vers l'aval à partir du carter de soufflante 4. La turbine est entourée par un carter aval 6 et le flux primaire sortant de la turbine est éjecté vers l'aval dans l'espace délimité par une tuyère et un carter d'échappement entourant une zone amont de la tuyère (non représenté).

Le pylône 3 est sensiblement parallèle à l'axe A du moteur et présente une structure creuse en caisson 7, formée de parois longitudinales 8 reliées par des cloisons transversales 9 de renforcement, et fixée rigidement, au niveau de sa partie amont ou avant, à une autre structure en caisson 10, de forme annulaire, reliant rigidement le carter de soufflante 4 à la paroi externe de la nacelle. Les enveloppes de la structure 7 et de la structure 10 ont été retirées sur les figures afin de faire apparaître les configurations de ces structures. Le carter de soufflante 4 et le pylône 3 forment ainsi un ensemble rigide et indéformable, dans lequel l'arrière du moteur 11, c'est-à-dire la partie comprenant le compresseur, la turbine et le carter d'échappement s'étend en porte-à-faux sous la structure 7 du pylône 3 depuis le carter de soufflante 4. La structure annulaire en caisson 10 s'étend ici autour de l'axe A du moteur 2 sur un angle de l'ordre de 360°. Cet angle peut varier en fonction des applications, entre 120° et 360°. Le pylône 3 s'étend dans un plan vertical médian passant par l'axe A du moteur. La partie avant du pylône peut être également reliée par une ou plusieurs plaques rigides 12 au carter intermédiaire 5 et/ou à la jonction entre les carters 4 et 5, lesdites plaques 12 permettant de reprendre les efforts de poussée et limitant la flexion de l'axe du moteur en fonctionnement. On rappelle que cette flexion est d'autant plus forte que le taux de dilution du moteur est grand. Dans le cas représenté aux figures, le moteur 2 présente un taux de dilution de l'ordre de 10.

Le pylône 3 est situé à l'extérieur de la veine de circulation du flux secondaire délimitée extérieurement par la nacelle, à l'exception d'une partie desdites plaques 12. En fonction des spécifications visées et des caractéristiques du moteur, les plaques 12 peuvent être omises.

La figure 3 illustre un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel le pylône 3 s'étend parallèlement à l'axe du moteur et dans un plan décalé angulairement d'un angle compris entre 30 et 60° environ, par exemple de l'ordre de 45°, par rapport au plan vertical médian du moteur 2. Ce mode de réalisation permet de rapprocher l'axe A du moteur 2 de la voilure, afin d'augmenter la garde au sol. La structure 7 du pylône 3 est vrillée de façon à ce que la face supérieure de sa partie arrière s'étende dans un plan sensiblement horizontal, afin de se conformer à la surface de l'aile contre laquelle elle vient s'accoster.

La figure 4 illustre encore un autre mode de réalisation qui diffère de celui représenté aux figures 1 et 2 en ce que la plaque 12 est remplacée par une biellette rigide 13 reliant une paroi inférieure 14 de la structure 7 à une paroi radiale 14 du carter intermédiaire 5, par l'intermédiaire de chapes 15. La dépose du moteur 2 d'un tel système propulsif 1 va maintenant être décrite en référence à la figure 5. Pour réaliser cette dépose, les aubes de soufflante 16 (voir figure 1) sont démontées, puis la partie arrière 11 du moteur 2 est extraite par l'arrière. Le moyeu 17 de la soufflante et ses paliers de support sont alors extraits par l'avant, l'ensemble pylône 3 - carter de soufflante 4 restant fixé sous l'aile de l'aéronef.

L'invention propose ainsi un système propulsif 1 léger, peu complexe, radialement peu encombrant et capable de supporter les contraintes importantes générées en fonctionnement. Le moteur 2 de ce système propulsif 1 peut en outre être déposé facilement et rapidement sous l'aile, bien que le pylône 3 et le carter de soufflante 4 ne soient pas destinés à être séparés l'un de l'autre mais forment au contrainte un seul et même ensemble structurel.

Claims

REVENDICATIONS1. Système propulsif (1) pour aéronef comportant un moteur (2) à turboréacteur à double flux, un pylône (3) d'accrochage du moteur (2) sous une aile de l'aéronef et des moyens de fixation du pylône sur le moteur, caractérisé en ce que lesdits moyens de fixation sont constitués essentiellement par une liaison rigide du pylône (3) à un carter de soufflante (4) du moteur (2), une partie arrière (11) du moteur (2) s'étendant en porte-à-faux sous le pylône (3) depuis le carter de soufflante (4).
2. Système propulsif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le carter de soufflante (4) et le pylône (3) forment un ensemble rigide et indéformable.
3. Système propulsif (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une partie avant du pylône (3) est reliée par une ou plusieurs plaques (12) ou biellette (13) rigides à un carter intermédiaire (5) s'étendant autour du compresseur du turboréacteur à partir du carter de soufflante (4).
4. Système propulsif (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le pylône (3) présente une structure (7) creuse en caisson, formée de parois externes (8) reliées par des cloisons transversales (9) de renforcement, et reliée rigidement à une autre structure (10) en caisson, de forme annulaire, reliant le carter de soufflante (4) à une paroi externe de nacelle.
5. Système propulsif (1) selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le pylône (3) est situé à l'extérieur de la veine de circulation du flux secondaire délimitée extérieurement par la nacelle.
6. Système propulsif (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la structure annulaire (10) en caisson s'étend autour de l'axe (A) du moteur (2) sur un angle compris entre 120° et 360°.
7. Système propulsif (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le pylône (3) s'étend parallèlement à l'axe (A) dumoteur (2) et dans un plan vertical médian passant par l'axe (A) du moteur (2).
8. Système propulsif (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le pylône (3) s'étend parallèlement à l'axe (A) du moteur (2) et dans un plan décalé angulairement par rapport au plan vertical médian du moteur (2).
9. Système propulsif (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le décalage angulaire du plan du pylône (3) est compris entre 30 et 60° environ, par exemple de l'ordre de 45°.
10. Procédé de dépose du moteur (2) d'un système propulsif (1) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il consiste à : - démonter les aubes (16) de soufflante, - extraire par l'arrière la partie arrière (11) du moteur (2), - extraire par l'avant le moyeu (17) de la soufflante et ses paliers de support, - laisser l'ensemble pylône (3) - carter de soufflante (4) fixé sous l'aile de l'aéronef.20