FR2981048A1 - Pylone d'accrochage pour suspension de moteur d'aeronef, et suspension avec un tel pylone - Google Patents

Abstract

- Le pylône d'accrochage, destiné à être fixé à la structure de l'aéronef et auquel sont susceptibles d'être reliées des bielles de reprise de poussée, comporte au moins une patte saillante (20) de fixation des bielles, intégrée à la structure du pylône et traversée perpendiculairement par un axe cylindrique d'articulation (25) orthogonal à l'axe longitudinal du moteur, avec un palier intermédiaire à rotule (26) entre ladite patte (20) et ledit axe (25), ce dernier étant agencé pour porter notamment de part et d'autre de ladite patte, les extrémités correspondantes des bielles (14, 14').

Description

La présente invention concerne le domaine de l'accrochage des moteurs de propulsion à la structure d'un aéronef et, en particulier, la liaison des bielles de reprise de poussée au pylône solidaire de la structure de l'aéronef. On sait que l'accrochage d'un tel moteur de propulsion à la structure de l'aéronef peut être situé au niveau de l'aile, du fuselage ou de l'empennage selon le type d'avions concernés. La suspension du moteur est usuellement rapportée à un pylône ou mât appartenant à la structure de l'avion, telle que l'aile de celui-ci dans l'application préférentielle de l'invention, et a pour fonction d'assurer la reprise et la transmission des efforts mécaniques entre le moteur de propulsion et la structure de l'avion. Les charges à reprendre concernent notamment le poids et la poussée du moteur, les charges aérodynamiques latérales, la reprise du couple de rotation du moteur autour de son axe, et également les déformations engendrées par suite des variations dimensionnelles par dilatation et contraction thermique du moteur pendant les différentes phases de vol. Par exemple, selon une configuration connue telle qu'enseignée par le document FR 2 925 016, la suspension d'un turbomoteur à soufflante sous un pylône de l'aile de l'avion comporte : - un moyen d'attache avant reliant un carter intermédiaire de la soufflante du turbomoteur audit pylône, - un moyen d'attache arrière reliant un carter d'échappement du turboréacteur audit pylône, les deux moyens d'attache avant et arrière formant des plans de suspension parallèles entre eux et perpendiculaires à l'axe longitudinal du turbomoteur, et - des bielles de reprise de poussée reliant un carter du moteur tel que le moyeu du carter intermédiaire, au pylône. Une telle suspension de moteur sous l'aile est dite isostatique et permet la transmission des efforts selon les trois directions axiale, verticale et latérale du référentiel tridimensionnel de l'avion, ainsi que les moments selon ces directions. Dans cette réalisation, les bielles de reprise de poussée sont reliées directement au moyen d'attache arrière, à l'avant d'une platine de suspension de celui-ci, qui est fixée au pylône par des éléments de fixation et de laquelle s'étendent latéralement les biellettes de l'attache arrière reliant la platine au carter d'échappement, via des articulations à rotule. Plus particulièrement, les extrémités correspondantes des bielles sont reliées par des liaisons à rotule sur un palonnier intermédiaire monté, par une liaison à pivot, sur une patte centrale avant de la platine fixée au pylône. Les liaisons à rotule des bielles sont situées symétriquement de part et d'autre de la liaison à pivot centrale. Par ailleurs, pour assurer une fonction de sécurité en cas de rupture du chemin d'effort principal par l'intermédiaire de la liaison à pivot platine-bielles, le palonnier et la platine sont de plus pourvus de liaisons d'articulation d'attente ou à sécurité intégrée (désignées en anglais par l'expression « fail-safe ») par exemple situées respectivement aux extrémités du palonnier, de part et d'autre des liaisons à rotule des bielles. Il ressort de cette réalisation du moyen d'attache arrière, une conception encombrante pour intégrer les bielles au moyen d'attache et pour réaliser une platine pouvant supporter latéralement les biellettes d'attache arrière, et axialement le palonnier et les différentes liaisons d'articulation du palonnier, des bielles de reprise de poussée et des liaisons fail-safe à la platine, ainsi que pour pouvoir accéder sans trop de difficultés aux éléments de fixation (vis, etc..). De cette réalisation conséquente du moyen d'attache arrière et notamment de la platine aux dimensions sensiblement égales à la largeur du pylône, du palonnier et des liaisons fail-safe, découle une masse accrue. Pour simplifier la suspension à ce niveau, une autre réalisation consiste à dissocier les bielles de reprise de poussée du moyen d'attache arrière proprement dit pour créer un « troisième plan ». Cette solution facilite le positionnement des bielles et leur installation. Pour cela, les bielles sont reliées à une platine de suspension indépendante du moyen d'attache arrière, et qui est par exemple rapportée au pylône par des éléments de fixation. Un palonnier intermédiaire est prévu en étant articulé par une liaison à pivot à une patte centrale avant de la platine, et des liaisons à rotule situées de part et d'autre de la patte relient les extrémités des bielles au palonnier. Si cette réalisation est moins pénalisante que la précédente, son encombrement reste malgré tout important du fait des nombreuses pièces nécessaires à sa réalisation (platine, éléments de fixation de celle-ci, axes et rotules d'articulation entre les bielles et les pattes, etc..) et impose de recourir à l'utilisation d'une platine large et encombrante et de ses composants pour son installation, en plus de ceux nécessaires pour les bielles et articulations du moyen d'attache arrière.

La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne un pylône d'accrochage pour une suspension de moteur d'aéronef, dont la conception permet notamment de simplifier la liaison des bielles de reprise de poussée, tout en garantissant une fiabilité et une sécurité structurelle et fonctionnelle totale à la suspension.

A cet effet, le pylône d'accrochage pour suspension de moteur d'aéronef, destiné à être fixé à la structure de l'aéronef et auquel sont susceptibles d'être reliées des bielles de reprise de poussée du moteur, est remarquable, selon l'invention, par le fait qu'il comporte une patte saillante de fixation des bielles, intégrée à la structure du pylône et traversée perpendiculairement par un axe cylindrique d'articulation orthogonal à l'axe longitudinal du moteur, avec un palier à rotule entre ladite patte et ledit axe, ce dernier étant agencé pour porter notamment de part et d'autre de ladite patte, les extrémités correspondantes des bielles. Ainsi, grâce à l'invention, en concevant directement une patte saillante sur le pylône et en y reliant les bielles par un axe cylindrique d'articulation à rotule, on supprime notamment la platine de suspension et les éléments de fixation, ce qui simplifie la conception de cette liaison et l'agencement des bielles, libère de l'espace sous le pylône pour faciliter l'intégration des bielles et donc les opérations de montage/démontage, et réduit le poids, l'encombrement et les coûts de fabrication.

Avantageusement, ladite patte de fixation est issue directement de la fabrication de la structure du pylône, par exemple par forgeage, ce qui réduit encore les coûts de fabrication. En variante, celle-ci peut être rapportée par soudage au pylône. De préférence, ladite patte de fixation saillante est située sous un raidisseur du pylône. Selon une autre caractéristique du pylône, des pattes saillantes latérales sont prévues parallèlement et respectivement de part et d'autre de ladite patte saillante de fixation des bielles, lesdites pattes latérales étant traversées par ledit axe cylindrique avec un jeu en définissant ainsi une fonction d'attente, à sécurité intégrée. En cas d'une rupture de la patte saillante centrale, les pattes latérales assurent le maintien des bielles. Les pattes latérales sont avantageusement réalisées elles aussi directement avec le pylône, en même temps que ladite patte saillante centrale, sur le même raidisseur. Selon encore une autre caractéristique, ledit axe cylindrique est à sécurité intégrée et, de préférence, il se compose d'au moins deux parties notamment identiques, à section transversale demi-circulaire et rapportées l'une contre l'autre par leurs faces longitudinales. Ainsi, cet axe en deux parties forme lui-même un moyen à sécurité intégrée (s'ajoutant aux pattes latérales ci- dessus), de sorte que, si l'une des parties de l'axe vient à se rompre, l'autre partie continue à jouer son rôle de support entre les bielles et le pylône. De préférence, les bielles sont reliées à l'axe cylindrique d'articulation par une pièce de liaison intermédiaire présentant, d'un côté, une chape traversée par ledit axe et recevant ladite patte saillante de fixation, et de l'autre côté, deux oreilles symétriques avec lesquelles coopèrent, autour d'axes d'articulation parallèles entre eux et orthogonaux audit axe cylindrique, les bielles de reprise de poussée, respectivement. Pour assurer une transmission optimale des efforts, la liaison de la chape de la pièce intermédiaire audit axe cylindrique d'articulation s'effectue par des paliers à douille cylindrique ou à rotule, tandis que la liaison entre les oreilles et les extrémités correspondantes des bielles s'effectue par des liaisons à rotule. L'invention concerne également une suspension de moteur de propulsion d'aéronef à un pylône de la structure dudit aéronef, ladite suspension comportant : - un moyen d'attache avant reliant un carter intermédiaire du turbomoteur audit pylône, - un moyen d'attache arrière reliant un carter d'échappement du turboréacteur audit pylône, et - des bielles de reprise de poussée reliant le moyeu du carter intermédiaire audit pylône structurel. Avantageusement, les extrémités desdites bielles de reprise de poussée sont montées autour d'un axe cylindrique d'articulation traversant une patte saillante de fixation du pylône tel que défini sous l'une quelconque des revendications précédentes. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est une vue schématique en plan d'un turbomoteur monté sous le pylône partiellement représenté de l'aile d'un aéronef par l'intermédiaire d'une suspension, conformément à l'invention. La figure 2 représente, en perspective partielle et selon un exemple préféré de réalisation, l'attache des bielles de reprise des efforts directement au pylône d'accrochage. La figure 3 est une vue en coupe transversale de la patte centrale du pylône traversée par l'axe cylindrique.

Comme on le voit schématiquement en regard de la figure 1, un moteur 1 tel qu'un turboréacteur à double flux est rapporté à un pylône 2 solidaire de la structure (aile) non visible de l'avion par l'intermédiaire d'une suspension 3. Le turboréacteur 1 comprend principalement, selon un axe longitudinal de symétrie A parallèle à l'axe x d'un référentiel tridimensionnel orthonormé R, x, y, z, une manche d'entrée d'air 4 prolongée par un carter extérieur intermédiaire 5 à l'intérieur duquel se trouve la soufflante non visible, suivie en aval de plusieurs carters de flux primaire correspondant aux compresseurs 6, à la chambre de combustion 7 avec ses canules 8 d'alimentation en carburant, et aux turbines haute et basse pression 9 et tuyères d'éjection non montrées. Un carter d'échappement structural 10 termine le carter extérieur de tuyère aval de la turbine concernée 9.

Fonctionnellement, l'air entrant dans la manche 4 et traversant la soufflante est comprimé par celle-ci puis se divise en deux flux concentriques primaire et secondaire. Le flux primaire est comprimé par les étages des compresseurs 6, mélangé ensuite à du carburant dans la chambre de combustion 7, puis détendu dans les turbines 9 en entraînant la soufflante et les compresseurs et, enfin, éjecté des tuyères sous forme de gaz chauds pour fournir une partie de la poussée globale du turboréacteur. Et le flux secondaire est concentrique aux carters du flux primaire et est directement éjecté du turboréacteur 1 en fournissant l'autre partie de la poussée globale de ce dernier. La suspension 3 d'un tel moteur d'aile au pylône 2 est isostatique et comprend de façon usuelle un moyen d'attache avant 12 reliant le carter extérieur intermédiaire 5 du turbomoteur 1 à l'extrémité avant du pylône 2, et un moyen d'attache arrière 13 reliant le carter d'échappement 10 du turboréacteur au pylône. La reprise de poussée est par ailleurs effectuée par l'intermédiaire de deux bielles 14, 14' (seule l'une est visible sur la figure 1, l'autre étant cachée derrière) disposées symétriquement par rapport au plan vertical de symétrie xz du turboréacteur 1 et reliées, d'une part, à un carter interne ou moyeu du carter intermédiaire de la soufflante et, d'autre part, au pylône 2 comme on le verra plus en détail ci-après, conformément à l'invention qui a trait au mode d'accrochage des bielles au pylône. Préalablement, les moyens d'attache avant 12 et arrière 13 se composent de biellettes, manetons ou pièces analogues articulés, par des axes, à des ferrures, chapes, etc... et aux carters concernés du moteur et au pylône. Sur le moyen d'attache arrière 13, on a représenté schématiquement une biellette 15 montée dans une chape 16 du carter 10 et reliée à une platine ou ferrure 17 solidaire du pylône 2, tandis qu'une simple biellette 18 symbolise le moyen d'attache avant 12. Ces deux moyens d'attache 12, 13 forment des plans de suspension parallèles verticaux dans le plan yz du référentiel R, perpendiculaires à l'axe A ou x du référentiel, et permettent d'assurer et de transmettre de façon connue les efforts (forces, moments et couple tels que les charges précédemment énumérées) dans les trois directions du référentiel, avec les bielles de reprise de poussée 14, 14'. Les fonctions spécifiques des moyens d'attache et des bielles formant la suspension 3 par rapport à ces efforts en général ne seront pas davantage décrits ici.

Le pylône 2 présente généralement une structure sous la forme de raidisseurs recouverts par une peau pour assurer la transmission de tout effort entre le moteur et la structure de l'avion. Dans la perspective partielle de la figure 2, un raidisseur 2' du pylône est représenté et comprend, sous sa face inférieure 21, une patte saillante 20 destinée avantageusement à la fixation des bielles de reprise 14, 14'.et qui est située au milieu de la face inférieure 21 sensiblement dans le plan longitudinal vertical de symétrie xz, avec un trou de passage 22 perpendiculaire à ce plan, selon l'axe y. Et, respectivement de part et d'autre de la patte saillante centrale 20 sont prévues deux autres pattes latérales saillantes et identiques 23 ayant des trous de passage 24 de diamètres égaux supérieurs au diamètre du trou de passage 22 de la patte saillante centrale 20. Ces pattes latérales ou secondaires font fonction de sécurité (fail safe) comme on le verra plus tard. Les pattes centrales 20 et latérales 23 sont obtenues au cours même de la fabrication du raidisseur 2', par exemple, par forgeage, de sorte à avoir un raidisseur monobloc avec les pattes intégrées. Celles-ci pourraient être, en variante, soudées à la face inférieure 21, l'essentiel étant finalement d'avoir un pylône 2 formant un tout avec des pattes saillantes sur lesquelles s'accrochent les bielles sans avoir notamment recours à une platine soit appartenant au moyen d'attache arrière, soit indépendante, comme dans les réalisations antérieures de façon à minimiser l'encombrement et la masse de la suspension à ce niveau, et faciliter en conséquence l'intégration des bielles de reprise de poussée sans avoir de contraintes de montage.

En outre, on obtient une rigidité optimale par les pattes saillantes 20 et 23 prévues au niveau du même raidisseur 2' du pylône. A travers le trou de passage 22 de la patte centrale est alors monté un axe cylindrique d'articulation 25 auquel sont rapportées les extrémités correspondantes des bielles 14, 14'. Comme le montre en particulier la figure 3, cet axe 25 parallèle à l'axe y du référentiel R est reçu dans un palier intermédiaire à rotule 26 monté dans le trou de passage 22, ce qui assure à l'axe une liberté de mouvement appropriée pour maintenir un accrochage isostatique. On remarque aussi que l'axe 25 est démontable, ce qui facilite les opérations de maintenance de la suspension au niveau des bielles de reprise de poussée et son remplacement si nécessaire. Dans le mode de réalisation illustré, une pièce de liaison 27 est disposée entre les bielles 25 14, 14' symbolisées par des flèches sur la figure 2, et la patte saillante centrale 20, et fait office d'articulation entre bielles et patte du fait que l'articulation patte-pièce (axe 25) se trouve selon l'axe y et celle pièce-bielles selon l'axe z. En particulier, cette pièce de liaison 27 de forme triangulaire aplatie se termine, du côté de la pointe tournée vers la patte saillante centrale 20, par une chape 28 entre les bras latéraux et parallèles 29 de laquelle s'engage ladite patte saillante 20. L'axe cylindrique 25 traverse alors des paliers 30 logés dans des trous correspondants 31 ménagés dans les bras 29 de la chape 28, ainsi que le palier à rotule 26 engagé dans le trou de passage 22 de la patte saillante centrale. Les paliers 30 prévus dans la chape de la pièce de liaison 27 peuvent être cylindriques, avec des douilles, ou à rotule.

Du côté des deux autres pointes, la pièce de liaison triangulaire 27 présente deux oreilles 32 avec des trous de passage identiques 33 d'axes géométriques parallèles à l'axe z. Dans les trous 33 de ces oreilles 32 sont montées les extrémités respectives des bielles de reprise 14, 14' par l'intermédiaire de paliers à rotule non représentés sur la figure 2 Ainsi, par les différents paliers, les déplacements des bielles de reprise de poussée selon les axes du référentiel sont absorbés. Les lignes d'action des bielles convergent de préférence vers le point central d'articulation du palier à rotule 26. Par ailleurs, l'accrochage de la pièce de liaison 27 au pylône 2 est pourvu d'une fonction de sécurité (fail-safe) en cas d'affaiblissement ou de rupture de la chape ou de la patte centrale 20 qui est de surcroît réalisée dimensionnellement avec une épaisseur en conséquence. Pour cela, on voit sur la figure 2, que les extrémités 25' de l'axe 25 traversent les trous de passage 24 des pattes latérales 23 avec un jeu J, de sorte qu'aucune action de l'axe cylindrique 25 sur les pattes latérales 23 n'a lieu tant que la liaison entre la chape et la patte centrale est opérationnelle, les pattes latérales étant en attente, sans usure de celles-ci.

En revanche, en cas d'une telle défaillance, l'axe cylindrique d'articulation 25 sera retenu par les pattes latérales 23 issues du raidisseur 2' du pylône, et jouant leur rôle de pattes d'appui de secours. Pour encore optimiser la sécurité, l'axe cylindrique démontable 25 est aussi du type failsafe. Comme le montrent les figures 1 et 2, l'axe cylindrique est en fait réalisé en deux parties 25A, 25B identiques ayant chacune une section transversale demi-circulaire à face longitudinale rectangulaire 25C, 25D. lorsque les faces sont rapportées l'une contre l'autre, les deux parties 25A, 25B constituent l'axe cylindrique à section circulaire 25. Comme précédemment pour ce qui concerne les pattes latérales, la défaillance de l'une des parties de l'axe cylindrique d'articulation est compensée par l'autre partie saine de l'axe. 30

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Pylône d'accrochage pour suspension de moteur d'aéronef, destiné à être fixé à la structure de l'aéronef et auquel sont susceptibles d'être reliées des bielles de reprise de poussée (14, 14') du moteur (1), caractérisé par le fait qu'il comporte au moins une patte saillante (20) de fixation des bielles, intégrée à la structure du pylône et traversée perpendiculairement par un axe cylindrique d'articulation (25) orthogonal à l'axe longitudinal du moteur, avec un palier intermédiaire à rotule (26) entre ladite patte (20) et ledit axe (25), ce dernier étant agencé pour porter notamment de part et d'autre de ladite patte, les extrémités correspondantes des bielles (14, 14').
2. 2. Pylône selon la revendication 1, dans lequel ladite patte de fixation (20) est issue directement de la fabrication du pylône, par exemple, par forgeage.
3. 3. Pylône selon la revendication 1, dans lequel ladite patte de fixation (20) est rapportée par soudage audit pylône.
4. 4. Pylône selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel ladite patte de fixation saillante (20) est située sous un raidisseur (2') du pylône.
5. 5. Pylône selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel des pattes saillantes latérales (23) sont prévues parallèlement et respectivement de part et d'autre de ladite patte saillante (20) de fixation des bielles (14, 14'), lesdites pattes latérales (23) étant traversées par ledit axe cylindrique d'articulation (25) avec un jeu en définissant une fonction à sécurité intégrée.
6. 6. Pylône selon la revendication précédente, dans lequel les pattes latérales (23) sont réalisées directement avec ledit pylône, en même temps que ladite patte saillante centrale (20).
7. 7. Pylône selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel ledit axe cylindrique (25) se compose d'au moins deux parties notamment identiques (25A, 25B), à section transversale demi-circulaire et rapportées l'une contre l'autre par leurs faces longitudinales.
8. 8. Pylône selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel les bielles (14, 14') sont reliées à l'axe cylindrique d'articulation (25) par une pièce de liaison intermédiaire (27) présentant, d'un côté, une chape (28) traversée par ledit axe et recevant ladite patte saillante de fixation (20), et de l'autre côté, deux oreilles symétriques (32) avec lesquelles coopèrent, autour d'axes d'articulation (33) parallèles entre eux et orthogonaux audit axe cylindrique (25), les bielles de reprise de poussée, respectivement.
9. 9. Pylône selon la revendication précédente, dans lequel la liaison de la chape (28) de la pièce intermédiaire audit axe cylindrique (20) s'effectue par des paliers (30) à douille cylindrique ou à rotule.
10. 10. Suspension (3) de moteur de propulsion (1) d'aéronef à un pylône (2) de la structure dudit aéronef, du type comportant : - un moyen d'attache avant (12) reliant un carter intermédiaire du turbomoteur audit pylône, - un moyen d'attache arrière (13) reliant un carter d'échappement du turboréacteur audit pylône, et - des bielles de reprise de poussée (14, 14') reliant le moyeu du carter intermédiaire audit pylône structurel, caractérisée par le fait que les extrémités desdites bielles de reprise de poussée (14, 14') sont montées autour d'un axe cylindrique d'articulation (25) traversant une patte saillante de fixation (20) du pylône (2) tel que défini sous l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 9.15