FR2990928A1 - Nacelle de moteur a turbine a gaz - Google Patents

Abstract

La présente invention porte sur une nacelle de moteur à turbine à gaz comportant une manche d'entrée d'air (16) annulaire avec une paroi intérieure (16i) et une paroi extérieure (16 e) en aval d'un bord d'attaque (16a), les deux parois étant reliées par une cloison transversale (14), la nacelle étant agencée pour équiper un moteur comportant un carter (13) de compresseur formé d'une pluralité d'éléments de carter reliés par des brides (13a, 13b,) dont au moins une bride amont (13a) et une bride (13b) située en aval de la bride amont. La nacelle est caractérisée par le fait que la cloison transversale (14) est fixée à la bride amont (13a) et qu'elle comprend un élément de renfort (11) reliant la cloison transversale (14) à ladite bride aval (13b).

Description

Domaine de l'invention L'invention porte sur une entrée d'air de nacelle de moteur à turbine à gaz monté notamment sur un aéronef. Elle concerne plus particulièrement une entrée d'air du générateur de gaz dans un moteur à soufflante non carénée. Etat de la technique Un moteur à turbine à gaz tel qu'un turboréacteur est intégré dans une nacelle dont la forme et la structure sont adaptées à l'aéronef sur lequel il est monté. La partie de la nacelle à l'entrée de l'air dans le moteur à l'amont, comprend une manche d'entrée d'air de forme annulaire assurant le guidage du flux d'air entrant dans le moteur. Un exemple de manche d'entrée d'air dans un turboréacteur multi-flux à soufflante avant est représenté sur la figure 1. Cette représentation axiale partielle montre une soufflante 2 mobile autour de l'axe du moteur à l'intérieur d'un carter cylindrique de soufflante 3. Ce carter de soufflante présente une bride amont 31 et une bride aval 32 ; l'amont et l'aval sont définis par rapport à la direction de l'air parcourant le moteur. A l'aval le carter de soufflante est fixé au carter intermédiaire du moteur, non représenté, qui le supporte. A l'amont, un élément structural 4 en forme de cloison transversale par rapport à l'axe du moteur, est fixé par boulonnage à la bride 31. Des panneaux acoustiques 5 de traitement antibruit sont ménagés entre le carter de soufflante et la surface balayée par les sommets des aubes de la soufflante. Ils définissent la géométrie de la veine de l'air entrant à ce niveau. Les panneaux acoustiques 5 se prolongent vers l'amont au de là du plan de la bride 31. Une pièce annulaire 6 creuse forme ce qu'on appelle la lèvre d'entrée. Elle est à section, selon l'axe du moteur, sensiblement en U, avec un bord d'attaque 60 et une branche 61, la branche intérieure balayée par l'air entrant dans le moteur, fixée par rivetage ou vissage au panneau de traitement acoustique 5, le long du bord amont de celui-ci. La branche extérieure 62, balayée par l'air extérieur au moteur, est fixée à la cloison structurale 4 par rivetage ou vissage. La paroi de la nacelle 7 se poursuit en aval de la cloison 4.

Les efforts appliqués sur l'entrée d'air sont repris par la bride 31 du carter de soufflante. Cela ne pose pas de problème particulier dans la mesure où les dimensions du moteur résultant du taux de dilution élevé, permettent le dimensionnement approprié de la bride.

La technologie des moteurs aéronautiques évolue rapidement et une des voies explorées pour améliorer la consommation spécifique des moteurs d'avions civils est actuellement constituée par la mise au point de moteurs à soufflante non carénée dits aussi à open-rotor. De tels moteurs, comme celui décrit dans la demande de brevet FR2941493 de la demanderesse, comportent un générateur de gaz avec un moteur à turbine à gaz classique, dont un ou plusieurs étages de turbine entraînent une soufflante non carénée s'étendant à l'extérieur du moteur. Pour des raisons de niveau de poussée à atteindre et de réduction du bruit généré par les pales, le moteur comporte généralement deux hélices non carénées contrarotatives, c'est-à-dire qui tournent en sens inverses, et qui sont situées à l'aval du moteur pour les éloigner le plus possible de la cabine des passagers. La configuration générale d'un moteur open-rotor est donnée par la figure 2. Les hélices sont ainsi du côté aval du moteur à turbine à gaz. L'entrée d'air dans ce type de moteur a de ce fait une section transversale de diamètre plus petit que précédemment car il s'agit uniquement de l'air alimentant le compresseur du générateur de gaz. Le compresseur n'a donc qu'une faible inertie structurale. Exposé de l'invention.

Par rapport à la solution antérieure de montage de la manche d'entrée, il se pose le problème de la tenue mécanique de la bride qui est intrinsèquement de faible inertie. Pour assurer le maintien de la manche d'entrée d'air dans le cadre de la même solution, il faudrait augmenter fortement l'épaisseur de la bride amont. Pour des raisons économiques et de masse du moteur, il serait souhaitable de ne pas avoir à modifier la structure du carter du compresseur ni à en concevoir une nouvelle. Un objectif de l'invention est donc de pouvoir monter la manche d'entrée d'air sur une structure de carter de compresseur sans avoir à modifier ladite structure. On pourrait alors utiliser des éléments de même configuration que dans un moteur existant déjà et qui ne comprennent pas de moyens renforçant le carter du compresseur. On parvient à la réalisation de cet objectif, conformément à l'invention, avec une nacelle de moteur à turbine à gaz pour aéronef, comportant une manche d'entrée d'air annulaire avec une paroi intérieure et une paroi extérieure en aval d'un bord d'attaque amont, les deux parois étant reliées par une cloison transversale, la nacelle étant agencée pour équiper un moteur comportant un carter de compresseur formé d'une pluralité d'éléments de carter reliés par des brides dont au moins une bride amont et une bride située en aval de la bride amont. La nacelle est caractérisée par le fait que la cloison transversale est agencée pour être fixée à la bride amont du carter de compresseur et qu'elle comprend un élément de renfort susceptible de relier la cloison transversale à ladite bride aval. Les positions intérieures et extérieures sont définies par rapport à la veine d'air entrant dans le 10 moteur. La solution de l'invention consiste donc à mettre à profit la structure existante du carter de compresseur du moteur à turbine à gaz pour renforcer la fixation de la manche d'entrée d'air sans avoir à modifier le carter lui-même. 15 De préférence, l'élément de renfort est fixé à la cloison transversale à une distance radiale intermédiaire entre la paroi intérieure et la paroi extérieure. Conformément à une autre caractéristique, l'élément de renfort comprend au moins une plaque 20 en arc de cercle avec un bord intérieur agencé pour être fixé à la bride radiale aval du moteur et le bord extérieur fixé à la cloison transversale. L'élément de renfort est avantageusement plus rigide que la cloison transversale et plus particulièrement, la cloison transversale est réalisée en un matériau souple. 25 En dessinant une cloison souple et un élément de renfort rigide, la majorité des efforts de la manche d'entrée d'air transite en grande partie via le renfort vers la structure du compresseur. La bride amont est donc déchargée mécaniquement et sa structure peut être maintenue de faible tenue mécanique. En outre la distance entre la bride amont et la bride aval constitue un bras de 30 levier qui favorise la reprise des moments aérodynamiques de la manche d'entrée d'air et limite les contraintes dans ces brides.

Conformément à une autre caractéristique, un espace est ménagé entre la cloison transversale et l'élément de renfort, cet espace étant apte à recevoir au moins un équipement du moteur. Ainsi l'élément de renfort comprend des passages pour des servitudes de liaison avec les équipements.

Conformément à une mise en oeuvre préférée, l'élément de renfort est réalisé en au moins deux parties, et, avantageusement, ces deux parties sont symétriques. L'invention porte également sur un moteur à turbine à gaz comportant un carter de compresseur formé d'une pluralité d'éléments de carter reliés par des brides dont au moins une bride amont et une bride située en aval de la bride amont, et une nacelle selon l'invention. Brève description des figures. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description détaillée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, donnée à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés sur lesquels, La figure 1 représente une vue partielle en coupe selon l'axe du moteur, de la manche d'entré d'air d'un turboréacteur à soufflante avant, telle que connue ; La figure 2 représente de façon schématique un moteur à hélices non carénées auquel s'applique le montage de la manche d'entrée d'air de l'invention ; La figure 3 représente une vue partielle en coupe selon l'axe du moteur, de la manche d'entrée d'air d'un moteur à turbine à gaz pour la propulsion d'un aéronef tel que représenté à la figure 2, le montage de la manche d'entrée d'air étant conforme à l'invention ; La figure 4 est une vue en perspective trois quarts aval de la manche d'entrée d'air de la figure 3. Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention. En se reportant tout d'abord à la figure 2, on voit un moteur 10 à hélices contrarotatives non carénées, comprenant, d'une part, un générateur de gaz classique constitué entre autres d'un compresseur 12, d'une chambre de combustion 23 et d'une turbine 24 qui entraîne le compresseur 12, et, d'autre part, une turbine libre 25 située en aval de la turbine liée 24, qui entraîne les deux séries de pales des hélices contrarotatives 26. Les hélices sont positionnées à l'extérieur de la nacelle 27 du générateur de gaz et leurs aubes sont tenues par un pied d'aube 28 mobile en rotation autour d'un axe radial par rapport à la turbomachine, qui passe par le centre du pied de l'aube et qui constitue l'axe principal de la pale.

La figure 3 représente donc l'entrée d'air d'un moteur tel que celui de la figure 2, plus en détail. La nacelle enveloppant le moteur comprend à l'amont une manche 16 d'entrée d'air alimentant le compresseur 12. Elle est de forme annulaire et s'étend depuis le bord amont 16a formant le bord d'attaque pour la manche 16 avec une paroi annulaire intérieure 16i qui constitue l'enveloppe de la veine d'air pénétrant dans le moteur et une paroi annulaire extérieure, la paroi 16e. Une cloison transversale 14 relie les deux parois. La paroi extérieure 16e se prolonge vers l'aval par la paroi de la nacelle 27. La paroi intérieure 16i est raccordée au bord amont du carter 13 du compresseur. Elle est fixée à la bride amont 13a du carter 13 par l'intermédiaire de la cloison 14 via des boulons assurant le serrage de cette bride.

Le carter 13 est formé de plusieurs éléments de carter annulaires qui se succèdent vers l'aval. Ces éléments sont reliés entre eux par des brides qui s'étendent radialement vers l'extérieur, 13a, 13b, etc. On profite de cette succession de brides radiales du carter du compresseur pour assurer la fixation de la manche d'entrée d'air.

Conformément à l'invention, on dispose un renfort 11 transversal qui vient supporter la cloison 14. Ce renfort 11 comprend, selon le mode de réalisation illustré, au moins une plaque rigide transversale par rapport à l'axe du moteur. La plaque est fixée par son bord périphérique intérieur à une bride 13b du carter 13. Cette bride est située en aval par rapport à la bride 13a qui est la bride amont. La plaque de renfort s'étend radialement vers l'extérieur par rapport à la bride à laquelle elle est fixée, en étant, comme on le voit sur la figure 3, légèrement inclinée vers l'amont. Elle est reliée le long de son bord périphérique extérieur à la cloison 14. La cloison transversale 14 de la manche d'entrée d'air 16 n'est pas plane mais comprend une portion annulaire axiale 14a entre deux portions radiales ; le bord extérieur de la plaque de renfort 11 est attaché à la jonction de la portion axiale et de la portion radiale aval de la cloison. Une cavité annulaire de section sensiblement rectangulaire est ainsi ménagée entre la cloison transversale 14 et l'élément de renfort 11 en forme de plaque. Cette cavité peut être utilisée pour recevoir des équipements. Un avantage supplémentaire de cette disposition est qu'elle peut être dédiée à recevoir sur la partie externe de la portion annulaire axiale 14a des équipements devant être placés en zone froide, tels que les calculateurs dans la mesure où la cloison fait office de délimitation zone feu.

Avantageusement, la cloison transversale 14 est réalisée en un matériau souple (par exemple, titane ou alu, selon les exigences de tenue mécanique et thermique de cette pièce). Elle est agencée de manière à être au moins plus souple que la plaque de renfort 11. De cette façon, on est assuré que la majorité des efforts est reprise par la plaque de renfort 11 et la bride aval 13b, ce qui décharge la bride amont 13a moins bien supportée.

La distance entre la bride amont 13a et la bride aval 13b constitue un bras de levier qui favorise la reprise des moments aérodynamiques de la manche d'entrée d'air 16 et limite les efforts et donc les contraintes dans ces deux brides. Comme on le voit sur la figure 4, la plaque de renfort peut être subdivisée en deux ou plusieurs parties, ici une partie droite lld et une partie gauche llg disposées symétriquement par rapport au plan vertical. Une ouverture entre les deux parties est conservée pour permettre le passage des servitudes reliées aux divers équipements. Ce montage en deux parties permet de monter ces deux renforts l ld et llg sur la face amont de la bride 13b, et non pas au milieu de celle-ci. Ainsi, il est possible de monter ces renforts, sans avoir à démonter ni le moteur, ni ses équipements.25

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Nacelle de moteur à turbine à gaz pour aéronef, comportant une manche d'entrée d'air (16) annulaire avec une paroi intérieure (16i) et une paroi extérieure (16e) en aval d'un bord d'attaque amont (16a, les deux parois étant reliées par une cloison transversale (14), la nacelle étant agencée pour équiper un moteur comportant un carter de compresseur (13) formé d'une pluralité d'éléments de carter reliés par des brides dont au moins une bride amont (13a) et une bride (13b) située en aval de la bride amont, et caractérisée par le fait que la cloison transversale (14) est agencée pour être fixée à la bride amont (13a) du carter (13) de compresseur et qu'elle comprend un élément (11) de renfort susceptible de relier la cloison transversale (14) à ladite bride aval (13b).
2. 2. Nacelle selon la revendication précédente dont l'élément de renfort (11) est fixé à la cloison transversale (14), à une distance radiale intermédiaire entre la paroi intérieure (16i) et la paroi extérieure (16e).
3. 3. Nacelle selon la revendication 1 ou 2, dont l'élément de renfort (11) comprend une plaque en arc de cercle avec un bord intérieur agencé pour être fixé à la bride aval et un bord extérieur fixé à la cloison transversale (14).
4. 4. Nacelle selon l'une des revendications précédentes dont l'élément de renfort (11) est plus rigide que la cloison transversale (14).
5. 5. Nacelle selon la revendication précédente dont la cloison transversale (14) est réalisée en un matériau souple.
6. 6. Nacelle selon l'une des revendications précédentes, un espace étant ménagé entre la cloison transversale (14) et l'élément de renfort (11).
7. 7. Nacelle selon l'une des revendications précédentes dont l'élément de renfort comprend des passages pour des équipements et accessoires.
8. 8. Nacelle selon l'une des revendications précédentes dont l'élément de renfort (11) est en au moins deux parties (11d, 11g).
9. 9. Nacelle selon la revendication précédente dont l'élément de renfort est en deux parties symétriques.
10. 10. Moteur à turbine à gaz comportant un carter de compresseur (13) formé d'une pluralité d'éléments de carter reliés par des brides dont au moins une bride amont (13a) et une bride (13b) située en aval de la bride amont, et une nacelle selon l'une des revendications 1 à9.