FR3015434A1

FR3015434A1 - Suspension de turbomachine

Info

Publication number: FR3015434A1
Application number: FR1363488A
Authority: FR
Inventors: Pierrot Guillou
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2013-12-23
Publication date: 2015-06-26
Anticipated expiration: 2033-12-23
Also published as: GB2523245B; US9394057B2; US20150175268A1; FR3015434B1; GB2523245A

Abstract

Suspension arrière pour l'accrochage d'un moteur d'aéronef (20) d'axe longitudinal X sur une structure porteuse ou mât (12) de cet aéronef comportant aux moins deux montants verticaux (26A, 26B ; 28A, 28B) formant chape et supportant une glissière horizontale (30A, 30B) sur laquelle est monté libre un galet roulant (34) apte à se déplacer dans une lumière (32A, 32B) d'une oreille (20A) disposée dans un plan YZ d'axe transversal Y et d'axe vertical Z, de façon à permettre au moteur d'aéronef seulement un mouvement de translation suivant l'axe longitudinal X et un mouvement de rotation autour de cet axe longitudinal X.

Description

Arrière-plan de l'invention La présente invention concerne le domaine aéronautique et plus particulièrement une suspension de turbomachine sur un pylône ou mât porté par un aéronef.

De façon classique, les moteurs d'aéronefs sont enveloppés dans des nacelles pouvant être disposées à divers endroits de l'aéronef, sur ou sous une aile ou encore sur le fuselage arrière, la liaison entre le moteur et cette partie structurelle de l'aéronef se faisant par un système d'accroches pour assurer entre ces deux éléments la transmission des efforts mécaniques selon l'axe vertical Z dus à la masse de la turbomachine et selon l'axe transversal Y induis par les mouvements de l'aéronef. Le moteur est en général suspendu à un pylône ou mât en deux points définissant une suspension avant et une suspension arrière, la transmission des efforts de poussée selon l'axe longitudinal X s'effectuant quant à elle au travers de barres de reprise inclinées, situées de part et d'autre du moteur. De façon connue, la suspension notamment arrière comprend habituellement au moins trois chapes d'accrochage extérieures qui sont réalisées d'un seul tenant à la partie supérieure du carter d'échappement du moteur. Ces chapes permettent de fixer le carter d'échappement aux extrémités inférieures de bielles de suspension dont les extrémités supérieures sont montées sur une poutre de liaison sensiblement en arc de cercle, fixée par vis directement sous le mât servant à supporter le moteur. Cette cinématique complexe justifiée pour assurer le suivi des mouvements du moteur, rend les déplacements de ce moteur difficile à évaluer et donc à modéliser, ce qui affecte le dimensionnement des chapes comme des bielles qui s'avèrent alors particulièrement délicates à réaliser. Les jeux existant avec le mât ne peuvent pas non plus être optimisés.35 Objet et résumé de l'invention La présente invention propose donc une suspension de turbomachine qui permette une réduction des jeux nacelle/moteur/mât et une amélioration notable de sa cinématique. Un but de l'invention est aussi de fournir une suspension qui apporte un gain en compacité tout en améliorant le positionnement du moteur sous le mât et permette ainsi une optimisation de sa performance aérodynamique. Ces buts sont atteints par une suspension pour l'accrochage d'un moteur d'aéronef d'axe longitudinal X sur une structure porteuse ou mât de cet aéronef, caractérisée en ce qu'elle comporte aux moins deux montants verticaux formant chape et supportant une glissière horizontale sur laquelle est monté libre un galet roulant apte à se déplacer dans une lumière d'une oreille disposée dans un plan YZ d'axe transversal Y et d'axe vertical Z, de façon à permettre audit moteur d'aéronef seulement un mouvement de translation suivant ledit axe longitudinal X et un mouvement de rotation autour dudit axe longitudinal X. Selon l'accrochage réalisé, lesdits montants s'étendent depuis ledit mât et ladite oreille est solidaire dudit moteur d'aéronef ou vice et versa.

Ainsi, en dissociant les mouvements du moteur en un mouvement de translation suivant l'axe moteur et un mouvement de rotation autour de cet axe, on simplifie la cinématique du moteur dont les mouvements deviennent alors prédictibles. De préférence, ladite lumière présente une forme d'arc de cercle dont l'axe médian M suit la circonférence dudit moteur. Avantageusement, lesdits montants verticaux formant chape définissent une distance maximale prédéterminée de translation dudit moteur selon ledit axe longitudinal et ladite lumière définie une plage angulaire maximale prédéterminée de rotation dudit moteur autour dudit axe longitudinal. De préférence, ladite distance maximale prédéterminée de translation dudit moteur selon son axe longitudinal est comprise entre 10 et 100 mm et ladite plage angulaire maximale prédéterminée de rotation dudit moteur autour de son axe longitudinal est inférieure à 30°.

Selon un mode de réalisation préférentiel, la suspension arrière comporte deux chapes disposées à un angle déterminé compris entre 10 et 90° et typiquement entre 25 et 30° de part et d'autre dudit axe longitudinal. Avantageusement, ledit galet roulant est constitué en acier inoxydable ou en inconel®.

L'invention se rapporte également à un aéronef comportant au moins un moteur rattaché à un mât par au moins une suspension telle que précitée.

Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront décrits plus en détails à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation de l'invention en référence aux dessins annexés sur lesquels : La figure 1 est une vue schématique en élévation d'un moteur rattaché par des suspensions à un mât solidaire d'un aéronef, La figure 2 est une vue de face d'un premier exemple de réalisation d'une suspension conforme à l'invention, La figure 3 est une vue de côté d'une suspension conforme à 20 l'invention, La figure 4 est un exemple de réalisation alternatif du galet de suspension de la figure 3, et La figure 5 est une vue de face d'un second exemple de réalisation d'une suspension conforme à l'invention. 25 Description détaillée de l'invention Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un moteur 10 30 d'axe longitudinal X rattaché à un pylône ou mât 12 lui-même fixé à l'aéronef, par exemple sous une aile, non représenté. Le moteur est rattaché au pylône par deux suspensions, une suspension avant 14 qui relie l'avant du pylône à une virole externe 16 du carter de soufflante et une suspension arrière 18 qui relie l'arrière du pylône au carter 35 d'échappement 20, deux barres de reprise de poussée 22 s'étendant entre ces deux suspensions étant raccordées entre le pylône et un moyeu 24 du carter intermédiaire agencé à l'intérieur de la virole de soufflante et supportant la partie centrale avant du moteur. Selon l'invention et comme le montrent plus en détail le premier mode de réalisation des figures 2 à 4, la suspension 14, 18 comporte quatre montants 26A, 26B ; 28A, 28B réunis par paire et qui s'étendent sensiblement verticalement depuis le pylône 12, les deux montants de chaque paire formant une chape étant reliés entre eux par une glissière ou colonne horizontale 30A, 30B qui peut être soudée, frettée ou montée à force ou, plus simplement, visée dans ces montants pour en faciliter le démontage, et sur laquelle est monté libre un galet 32 qui peut coulisser sur cette colonne entre ces montants formant alors butées, tout en se déplaçant en roulant dans une lumière oblongue 34A, 34B d'une oreille 20A, 20B du carter d'échappement 20 du moteur. Pour des questions de sécurité, une fixation supplémentaire dite « failsafe » 35 montée entre le mat et le moteur est en général prévue pour éviter tout risque de perte du moteur en cas de rupture. Cette fixation qui n'est pas sous contrainte en mode normal se présente sous la forme connue d'une colonne horizontale 35A à l'intérieur d'un trou 35B plus grand permettant un jeu dans les trois directions X, Y et Z. On notera que si la glissière a été illustrée par un axe lisse de section ronde, il est clair que toute autre forme permettant le coulissement désiré est envisageable, par exemple une section en queue d'aronde. Ainsi, le galet roulant 32 permet de suivre à la fois le pivotement du moteur 10 autour de son axe longitudinal (liaison pivot) et le coulissement du moteur le long du pylône 12 (liaison glissière), de sorte que le moteur n'est donc plus mobile que dans un seul plan (axe transversal Y axe vertical Z) perpendiculaire à l'axe longitudinal, lui-même mobile suivant cet axe X. On notera toutefois que selon la nature des matériaux, il pourrait être envisagé de se passer de ce galet roulant en rendant la glissière 30A, 30B libre en rotation par rapport à ses deux montants verticaux. Sur l'exemple illustré, les oreilles sont disposées dans le plan (YZ) de part et d'autre du plan vertical (XZ) passant par l'axe longitudinal X du moteur, à un angle a compris entre 10 et 90° (typiquement de l'ordre de 25° à 30°) par rapport à ce plan vertical. Elles sont au minimum au nombre de deux afin de guider le moteur car, avec une seule, un risque de mise en biais du moteur peut exister et donc un coincement de celui-ci.

La lumière pratiquée dans chaque oreille présente une forme d'arc de cercle dont l'axe médian M suit la circonférence du carter d'échappement de façon à permettre une reprise des rotations du moteur selon son axe longitudinal X. Compte tenu des forces et des températures mises en jeu, le galet constitué en acier inoxydable ou en Inconel® pour minimiser les frottements lors des déplacements du moteur est de préférence formé en deux parties vissées entre elles pour permettre aussi un démontage rapide (par exemple avec un arbre creux avec épaulement d'un côté et filetage de l'autre assemblé à un écrou comme le montre la figure 3). La figure 4 illustre une variante de montage du galet avec un arbre creux 32A avec épaulement d'un côté et lamage du côté opposé assemblé à un flasque 32B centré et vissé. Toutefois, une réalisation en une seule partie est aussi possible, l'axe et ses deux butées formant le galet étant par exemple enfermés dans un mors vissé sur l'oreille.

Un second mode de réalisation de l'invention dans lequel l'agencement chape/oreille est inversé est illustrée à la figure 5. Dans ce second mode, la suspension comporte également quatre montants 36A, 36B ; 38A, 38B réunis par paire et qui s'étendent cette fois sensiblement verticalement depuis le carter 20, les deux montants de chaque paire formant une chape étant reliés entre eux par la colonne horizontale 30A, 30B sur laquelle est comme précédemment monté libre le galet 32 qui peut coulisser sur cette colonne entre ces montants formant alors butées, tout en se déplaçant en roulant dans une lumière oblongue 42A, 42B d'une oreille 40A, 40B appartenant cette fois au pylône 12 de soutien du moteur. Comme dans le mode de réalisation précédent, une fixation dite « failsafe » peut être prévue pour éviter tout risque de perte du moteur en cas de rupture. Lorsque la suspension de l'invention est utilisée à la fois pour la suspension avant 14 et pour la suspension arrière 18, on ajoute une troisième fixation 44 comportant alors une bielle 46 pour reprendre le couple du moteur. Avec l'invention, la cinématique complexe de l'art antérieur est réduite à deux mouvements simples, un mouvement de translation suivant l'axe longitudinal moteur résultant de la dilatation thermique des parties chaudes et un mouvement de rotation autour de cet axe du aux effets de friction aéraulique et de pointage moteur. Ainsi, les mouvements du moteur sont plus facilement prédictibles.

Les montants verticaux formant chape définissent une distance maximale prédéterminée de translation du moteur selon son axe longitudinal (typiquement de l'ordre de 30 à 100 mm). En effet, il s'agit de garantir un jeu axial entre la chape et le galet supérieur à la dilatation thermique axiale du moteur, laquelle dépend de ses dimensions, plus il est grand plus il se dilate. De plus, plus le moteur est amené a travaillé dans des températures hautes, plus il est susceptible de se dilater. La lumière quant à elle définie une plage angulaire maximale prédéterminée de rotation du moteur autour de son axe longitudinal (inférieure à 30 préférentiellement à 25 degrés). Il faut au moins un jeu de 6° pour les tolérances mécaniques à froid. Ensuite, il faut tenir compte de l'encaissement des efforts par les aubes de stator ou redresseur du moteur de la turbomachine.

Claims

REVENDICATIONS1. Suspension pour l'accrochage d'un moteur d'aéronef (10, 16, 20, 24) d'axe longitudinal X sur une structure porteuse ou mât (12) de cet 5 aéronef, caractérisée en ce qu'elle comporte aux moins deux montants verticaux (26A, 26B ; 28A, 28B) formant chape et supportant une glissière horizontale (30A, 30B) sur laquelle est monté libre un galet roulant (34) apte à se déplacer dans une lumière (32A, 32B) d'une oreille (20A) disposée dans un plan YZ d'axe transversal Y et d'axe vertical Z, de façon 10 à permettre audit moteur d'aéronef seulement un mouvement de translation suivant ledit axe longitudinal X et un mouvement de rotation autour dudit axe longitudinal X.
2. Suspension selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits 15 montants s'étendent depuis ledit mât et en ce que ladite oreille est solidaire dudit moteur d'aéronef ou vice et versa.
3. Suspension selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite lumière présente une forme d'arc de cercle dont l'axe médian M suit la 20 circonférence dudit moteur.
4. Suspension selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits montants verticaux formant chape définissent une distance maximale prédéterminée de translation dudit moteur selon ledit axe longitudinal et 25 ladite lumière définie une plage angulaire maximale prédéterminée de rotation dudit moteur autour dudit axe longitudinal.
5. Suspension selon la revendication 4, caractérisée en ce que ladite distance maximale prédéterminée de translation dudit moteur selon son 30 axe longitudinal est compris entre 30 et 100 mm.
6. Suspension selon la revendication 4, caractérisée en ce que ladite plage angulaire maximale prédéterminée de rotation dudit moteur autour de son axe longitudinal est inférieure à 30°. 35
7. Suspension selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte deux chapes disposées à un angle déterminé de part et d'autre dudit axe longitudinal.
8. Suspension selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit angle déterminé est compris entre 10 et 90° et typiquement entre 25 et 30°.
9. Suspension selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit galet roulant est constitué en acier inoxydable ou en inconel®.
10. Aéronef comportant au moins un moteur (10) rattaché à une structure porteuse ou mât (12) par au moins une suspension selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.