FR2998872A1 - Mat reacteur pour aeronef - Google Patents

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Allen Madsen Woolley
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  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
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  • Connection Of Plates (AREA)
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Abstract

Mât réacteur (10) comportant une structure monolithique de support (32) pourvue d'un corps qui comprend de multiples cloisons espacées (22), de multiples longerons (24) reliant les cloisons (22) afin de définir de multiples travées (28), et des enveloppes (30) disposées de manière à au moins partiellement envelopper au moins une des multiples travées (28).

Description

Mât réacteur pour aéronef Les aéronefs modernes comportent des structures de mâts afin de supporter un moteur sur une demi-voilure d'un aéronef. Les mâts de support modernes pour moteurs sont constitués de nombreuses pièces séparées comprenant des châssis, des longerons et des enveloppes, lesquelles peuvent être assemblées les unes avec les autres à l'aide de centaines, voire plus, de pièces de fixation à tolérances étroites, ce qui accroît le poids et le coût. Des trous destinés à recevoir les pièces de fixation servant à l'assemblage des pièces les unes avec les autres peuvent avoir à être percés dans les différentes pièces, ce qui fait que le processus d'assemblage prend beaucoup de temps. Dans une première forme de réalisation, l'invention concerne un mât réacteur pour aéronef, comportant une poutre- caisson ayant de multiples cloisons espacées et de multiples longerons reliant les cloisons afin de définir un châssis à multiples travées, et des enveloppes disposées sur le châssis pour au moins partiellement envelopper au moins une des multiples travées. Au moins un sous-ensemble parmi les cloisons espacées, les multiples longerons et les enveloppes forme une structure monolithique. Dans une autre forme de réalisation, l'invention concerne un mât réacteur servant à fixer un moteur sur un aéronef, qui comporte une structure monolithique de support possédant un corps ayant une face supérieure et une face inférieure espacées par une première paroi latérale et une seconde paroi latérale, et ayant de multiples travées. Chaque travée a une entrée adjacente à au moins une parmi les face supérieure, face inférieure, première paroi latérale et seconde paroi latérale. Chaque travée a une enveloppe sur au moins deux éléments parmi les face supérieure, face inférieure, première paroi latérale et seconde paroi latérale.
L'invention sera mieux comprise à l'étude détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : -la figure 1 est une vue schématique d'une partie d'un aéronef comportant un moteur et un mât selon une forme de réalisation de l'invention ; -la figure 2 est une vue en perspective d'un exemple de mât réacteur selon une forme de réalisation de l'invention ; -la figure 3 est une vue en perspective éclatée du mât réacteur de la figure 2, avec des parties opposées séparées ; -la figure 4 est une vue partielle en coupe du mât réacteur de la figure 2 ; -la figure 5 est une vue en perspective d'un autre exemple de mât réacteur ; -les figures 6A et 6B sont des vues écorchées comparant un mât selon la technique antérieure et un mât selon une forme de réalisation de l'invention ; et -les figures 7A et 7B illustrent une seconde comparaison du nombre de pièces de fixation utilisées pour un mât selon la technique antérieure et un mât selon une forme de réalisation de l' invention. La figure 1 représente un mât réacteur 10 servant à fixer un moteur 12 à une demi-voilure 14 d'un aéronef. Une nacelle 16 a été représentée partiellement écorchée pour plus de clarté, car la nacelle 16 entoure le moteur 12. Un système de montage 18, qui peut comprendre des structures de suspension, peut servir à installer le mât réacteur 10 en position d'utilisation entre le moteur 12 et la demi-voilure 14. Bien qu'un avion commercial ait été représenté, il est envisagé que les formes de réalisation de l'invention puissent servir dans tout type d'aéronef. Par ailleurs, bien que le mât réacteur 10 ait été représenté reliant la partie supérieure du moteur 12 sur le bord d'attaque et le dessous de la demi-voilure 14, on peut recourir à d'autres configurations de montage et systèmes de montage. La figure 2 illustre plus clairement le fait que le mât réacteur 10 comporte un corps ou une poutre-caisson 20 à multiples cloisons espacées 22. De multiples longerons 24 relient les cloisons espacées 22 pour définir un châssis 26 à multiples travées 28. Une enveloppe 30 peut être disposé sur le châssis 26 afin d'envelopper au moins partiellement au moins l'une des multiples travées 28.
Au moins un sous-ensemble parmi les cloisons espacées 22, multiples longerons 24 et le ou les enveloppes 30 forme une structure monolithique de support 32. Dans l'exemple illustré, la structure monolithique de support 32 comprend une face supérieure 40 et une face inférieure 42 espacées par une première paroi latérale 44 et une seconde paroi latérale 46. Les multiples travées 28 ont chacune une ouverture d'entrée 48, appelée entrée 48, adjacente à la face supérieure 40. L'entrée 48 peut être adjacente à l'une quelconque d'au moins une des face supérieure 40, face inférieure 42, première paroi latérale 44 et seconde paroi latérale 46. La poutre-caisson 20 peut avoir n'importe quelle forme appropriée, le corps pouvant par exemple présenter une conicité depuis la face supérieure 40 vers la face inférieure 42. L'enveloppe 30 peut être disposée sur au moins deux des face supérieure 40, face inférieure 42, première paroi latérale 44 et seconde paroi latérale 46. Sur la figure 3, il apparaît plus clairement que l'enveloppe 30 a été disposée sur la première paroi latérale 44 et la seconde paroi latérale 46. Il apparaît également plus clairement que la structure monolithique de support 32 comprend aussi des éléments internes solidaires formant nervures de support 50 pour assurer un soutien de la structure du mât réacteur 10. Les éléments internes formant nervures de support 50 peuvent être orientés dans n'importe quelle direction, notamment en diagonale dans la poutre-caisson 20. Il est également envisagé qu'un inverseur de poussée avec au moins un élément mobile, qui est mobile vers et depuis une position d'inversion, puisse être installé sur le moteur afin de modifier le sens d'écoulement de l'air. Il existe plusieurs procédés pour obtenir une inversion de poussée dans des moteurs ; cependant, ces organes n'ont pas de lien avec la présente invention et ne seront pas décrits plus en détail ici. Comme illustré, un rail intégré 52 d'inverseur de poussée peut s'étendre depuis un côté de la poutre-caisson 20. Une ou plusieurs des pièces de l'inverseur de poussée peut/peuvent utiliser le rail 52 d'inverseur de poussée pour rapprocher et éloigner l'inverseur de poussée de la position d'inversion. Dans l'exemple illustré sur la figure 4, les deux parties complémentaires du mât 10 sont réunies par des pièces de fixation 54. Les pièces de fixation 54 ont été représentées schématiquement et on peut utiliser n'importe quelles pièces de fixation adéquates 54. Les deux structures monolithiques complémentaires peuvent être réunies l'une à l'autre le long de tout joint adéquat, dont un joint à recouvrement. Bien qu'un joint à recouvrement étagé ait été représenté, on peut recourir à tout joint adéquat, dont un joint à double cisaillement, un joint bout à bout, etc. La poutre-caisson 20 du mât réacteur 10 a été représentée comportant deux structures monolithiques complémentaires, c'est-à- dire une moitié longitudinale gauche et une moitié longitudinale droite, qui peuvent être réunies l'une à l'autre pour former la structure monolithique de support 32. La structure monolithique de support 32 peut être en n'importe quelle matière appropriée. Par ailleurs, la structure monolithique peut être réalisée par tout procédé de fabrication adéquat. A titre d'exemple nullement limitatif, la structure monolithique de support 32 peut être forgée ou usinée dans un ou plusieurs morceaux d'aluminium -par aluminium, on entend ici aluminium ou alliage d'aluminium-, les pièces ainsi obtenues étant ensuite assemblées les unes avec les autres. Diviser en deux parties la structure monolithique de support 32 facilite des travaux d'usinage classiques. Les deux structures monolithiques opposées peuvent être réunies de n'importe quelle manière adéquate, notamment par des pièces de fixation, par soudage, soudage par friction-malaxage, etc. La structure monolithique de support 32 se démarque d'un mât selon la technique antérieure en ce qu'un sous-ensemble comprenant plusieurs éléments parmi les cloisons espacées 22, les multiples longerons 24 et la ou les enveloppes 30 est fait d'une unique pièce afin de créer la structure monolithique 32. Par exemple, comme indiqué plus haut, chacune des structures monolithiques complémentaires, comprenant des cloisons espacées 22, des multiples longerons 24 et une enveloppe 30 peut être usinée dans un seul morceau de matière. Bien que l'on ait recouru aux cloisons espacées 22, aux multiples longerons 24 et à l'enveloppe 30 dans la structure monolithique 32, ces pièces ne sont pas typiques des cloisons, des longerons et de l'enveloppe d'un mât selon la technique antérieure, car plusieurs groupes d'éléments de sous ensembles différents parmi les cloisons espacées 22, les multiples longerons 24 et l'enveloppe 30, ainsi que d'autres éléments de la forme de réalisation ci-dessus, font corps les uns avec les autres au lieu d'être des pièces séparées. Bien que la structure monolithique de support 32 ait été représentée divisée, à titre d'exemple, sous la forme des deux pièces complémentaires s'assemblant suivant leur longueur sur les figures 2 à 4, d'autres modes de division de la structure monolithique de support 32 peuvent être plus avantageux suivant l'agencement du mât réacteur 10 et le procédé de fabrication. En outre, des accessoires d'assemblage d'aile et des attaches de moteur peuvent également être installés pendant la fabrication afin de profiter de l'accessibilité de la structure monolithique de support 32 à l'état ouvert, pour intercaler des accessoires.
La Figure 5 est une vue en perspective d'un autre exemple de mât réacteur 100. Le mât réacteur 100 est similaire au mât réacteur 10 décrit plus haut, et les pièces identiques seront donc désignées par les mêmes repères augmentés de la valeur 100, étant entendu que, sauf mention contraire, la description des pièces identiques du mât réacteur 10 s'appliquera au mât réacteur 100. Une différence réside dans le fait que le corps ou la poutre-caisson 120 comprend une structure monolithique de support 132 formée d'une pièce unique comprenant la totalité des cloisons espacées 122, multiples longerons 124 et enveloppes 130. Comme dans le cas du mât réacteur 10 décrit plus haut, la structure monolithique de support 132 peut être réalisée en n'importe quelle matière appropriée, à l'aide de tout procédé de fabrication adéquat. Par exemple, la structure monolithique de support 132 peut être formée à partir d'un seul morceau d'aluminium usiné. A titre d'exemple nullement limitatif, les entrées 148 ou des parties des entrées 148 peuvent initialement être formées par électroérosion et une partie initiale de l'aluminium peut être enlevée. A la suite de l'enlèvement des parties initiales, les cloisons espacées 122, les multiples longerons 124, les multiples travées 128 et les éventuels éléments internes solidaires formant nervures de support 150 peuvent être formés par un usinage supplémentaire. Des variations d'épaisseur de la structure monolithique de support 132 permettent de ne garder que l'exacte quantité de structure nécessaire pour les charges prévues, sans présence de matière excessive. Cela permet un allégement, lequel se traduit par des économies sur le carburant et les coûts.
Les formes de réalisation décrites ci-dessus comportent toutes une structure monolithique comprenant au moins un sous ensemble monobloc incluant plusieurs groupes d'éléments appartenant à plusieurs sous ensembles parmi la ou les enveloppes, les longerons et les cloisons, se distinguant ainsi des pièces séparées à fixation mécanique utilisées jusqu'à présent pour construire les mâts selon la technique antérieure. Les figures 6A et 6B représentent des vues écorchées comparant un mât plus classique 200 et un mât 210 selon une forme de réalisation de l'invention.
Plus particulièrement, le mât 200 représenté sur la figure 6A comporte un corps 202 à construction plus classique, qui comprend des enveloppes, longerons et cloisons réalisés en tant que pièces séparées et utilise de nombreuses pièces de fixation 204 pour réunir les pièces les unes aux autres. En revanche, le mât 210 représenté sur la figure 6B comporte une structure monolithique 212 décrite plus haut. Comme représenté sur les figures, les pièces de fixation 214 utilisées avec le mât 210 sont en nombre très inférieur à celui des pièces du mât plus classique 200. Les figures 7A et 7B illustrent plus avant la réduction du nombre de pièces de fixation. La figure 7A représente un nombre typique de pièces de fixation 204 utilisées dans un mât plus classique et la figure 7B représente un nombre typique de pièces de fixation 214 utilisées dans un mât selon une forme de réalisation de l'invention. On constate aisément que le nombre de pièces de fixation 214 pour un mât selon une forme de réalisation de l'invention est très inférieur au nombre de pièces de fixation utilisées pour un mât plus classique. On peut estimer que les formes de réalisation décrites plus haut contribuent à réduire d'environ soixante pour cent le nombre des pièces de fixation dans le mât, en comparaison de mâts plus classiques. Il en résulte un allègement global d'environ 20 pour 100. En outre, dans l'hypothèse où les pièces de fixation représentent dix pour cent du coût des pièces, il peut en résulter une baisse de cinq pour cent du coût. Par ailleurs, les assemblages par fixation qui alourdissent la structure sont réduits.
Outre les économies sur le poids et les coûts, les formes de réalisation décrites plus haut offrent divers avantages supplémentaires, notamment le fait que de nombreux trous pour pièces de fixations, susceptibles d'amorcer des criques de fatigue sont supprimés. Ceci grâce à la réduction du nombre de pièces à assembler, puisque la structure monolithique n'est pas faite de nombreuses pièces séparées, à la différence de mâts plus classiques. On supprime en outre des intervalles pour cales de rattrapage de jeu, qui allongent le temps d'assemblage et affaiblissent l'assemblage par pièces de fixation.

Claims (16)

  1. REVENDICATIONS1. Mât réacteur (10, 110, 210) pour aéronef, comportant : une poutre-caisson (20, 120) pourvue de multiples cloisons espacées (22, 122), de multiples longerons (24, 124) reliant les cloisons (22, 122) afin de définir un châssis (26) à multiples travées (28), et un ou plusieurs enveloppes (30, 130) disposées sur le châssis (26) pour au moins partiellement envelopper au moins une des multiples travées (28), dans lequel au moins un sous-ensemble incluant plusieurs éléments parmi les cloisons espacées (22, 122), les multiples longerons (24, 124) et la ou les enveloppes (30) forme une structure monolithique (32, 132, 212).
  2. 2. Mât réacteur (10, 110, 210) selon la revendication 1, dans lequel le châssis (26) comprend en outre des éléments de renfort intégré à une partie intérieure du mât et formant un réseau de nervures de support (50, 150) apte à assurer un soutien structurel pour le mât réacteur (10, 110, 210).
  3. 3. Mât réacteur (10, 110, 210) selon la revendication 1, dans lequel la poutre-caisson (20, 120) comprend une structure monolithique (32, 132) formée d'une unique pièce et comprenant à la fois des cloisons (22, 122), des longerons (24, 124) et au moins une enveloppe (30, 130).
  4. 4. Mât réacteur (10, 110, 210) selon la revendication 3, comprenant une structure monolithique (132) formée d'une seule pièce, comprenant la totalité des cloisons, des longerons et la ou les enveloppes, dans lequel l'unique pièce comprend un seul morceau d'aluminium ou d'alliage d'aluminium usiné.
  5. 5. Mât réacteur (10, 110, 210) selon la revendication 1, dans lequel la poutre-caisson (20, 120) comprend deux structures monolithiques complémentaires assemblées.
  6. 6. Mât réacteur (10, 110, 210) selon la revendication 5, dans lequel les deux structures monolithiques complémentaires sont assemblées le long d'un joint de recouvrement étagé.
  7. 7. Mât réacteur (10, 110, 210) selon la revendication 5, dans lequel les deux structures monolithiques complémentaires sont assemblées à l'aide de pièces de fixation (54, 214).
  8. 8. Mât réacteur (10, 110, 210) selon la revendication 1, dans lequel la structure monolithique (32, 132, 212) comprend un rail intégré (52) d'inverseur de poussée, s'étendant depuis un côté de la poutre-caisson (20, 120).
  9. 9. Mât réacteur (10, 110, 210) pour fixer un moteur (12) à un aéronef, le mât réacteur (10, 110, 210) comportant : une structure monolithique de support (32, 132, 212) pourvue d'un corps (20, 120), comprenant : une face supérieure (40) et une face inférieure (42) espacées par une première paroi latérale (44) et/ou une seconde paroi latérale (46) ; de multiples travées (28), chaque travée (28) ayant une ouverture d'entrée (48) débouchant sur au moins une des face supérieure (40), face inférieure (42), première paroi latérale (44) et seconde paroi latérale (46) ; et une enveloppe (30, 130) sur au moins deux parmi les face supérieure (40), face inférieure (42), première paroi latérale (44) et seconde paroi latérale (46).
  10. 10. Mât réacteur (10, 110, 210) selon la revendication 9, dans lequel le corps (20, 120) est de largeur décroissante entre la face supérieure (40) et la face inférieure (42).
  11. 11. Mât réacteur (10, 110, 210) selon la revendication 9, dans lequel le corps (20, 120) est formé d'une unique pièce.
  12. 12. Mât réacteur (10, 110, 210) selon la revendication 11, dans lequel l'unique pièce est en aluminium ou alliage d'aluminium usiné.
  13. 13. Mât réacteur (10, 110, 210) selon la revendication 9, dans lequel le corps (20, 120) est formé par deux pièces complémentaires assemblées.
  14. 14. Mât réacteur (10, 110, 210) selon la revendication 13, dans lequel les deux pièces sont assemblées le long d'un joint à recouvrement étagé.
  15. 15. Mât réacteur (10, 110, 210) selon la revendication 13, dans lequel les deux pièces sont assemblées à l'aide de pièces de fixation (54, 214).
  16. 16. Mât réacteur (10, 110, 210) selon la revendication 9, dans lequel le corps (20, 120) comprend en outre des éléments de renfort intégrés à une partie interne du corps et formant un réseau de nervures de support (50, 150) apte à assurer un soutien structurel pour le corps (20, 120).
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