FR3021029A1

FR3021029A1 - Carenage aerodynamique

Info

Publication number: FR3021029A1
Application number: FR1454379A
Authority: FR
Inventors: Amaury Delbosc
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2014-05-16
Filing date: 2014-05-16
Publication date: 2015-11-20
Anticipated expiration: 2034-05-16
Also published as: FR3021029B1; US9604727B2; US20150329212A1

Abstract

L'invention concerne un carénage aérodynamique (30) d'un mât de turbomoteur, ledit carénage ayant la forme d'un caisson s'étendant le long d'un axe longitudinal (X) et comprenant au moins deux portions de plancher, respectivement une portion amont (31b) et une portion aval (31c), consécutives le long dudit axe longitudinal (X) et ayant chacune une extrémité avant et une extrémité arrière, le carénage (30) comprenant au moins un cadre (32-3) orienté transversalement à l'axe longitudinal (X) et ayant un bord inférieur (32c), ladite portion amont (31b) ayant son extrémité arrière fixée audit cadre et la portion aval (31c) ayant son extrémité avant fixée audit cadre, ladite portion amont étant fixée au cadre (32-3) au moyen d'un flasque arrière (50), avec un espace non nul entre le bord inférieur du cadre et la portion amont, ladite extrémité avant de la portion aval (31c) étant située entre le bord inférieur du cadre (32c) et la portion amont L'invention est avantageuse en ce que le recouvrement partiel d'une portion de plancher par une portion de plancher qui lui est consécutive permet d'éviter que le flux primaire de température très élevée ne remonte et se propage entre ces deux portions de plancher au niveau de leur interface.

Description

CARENAGE AERODYNAMIQUE La présente invention concerne un carénage aérodynamique de la partie arrière d'un mât d'aéronef, également désignée en anglais par les termes « aft pylon fairing » ou APF. De manière connue, le carénage aérodynamique a la forme d'un caisson comprenant deux panneaux latéraux assemblés entre eux par des cadres transversaux de rigidification espacés les uns des autres le long de l'axe longitudinal du carénage, ainsi qu'un plancher de protection thermique fixé d'une part aux panneaux latéraux et d'autre part aux cadres. Un tel carénage est soumis à des températures élevées provenant du groupe motopropulseur de l'aéronef. En particulier, le plancher de protection thermique est soumis à un flux primaire du turbomoteur de température élevée (de l'ordre de 600°C) alors que les panneaux latéraux sont soumis à un flux secondaire du turbomoteur de température relativement faible (de l'ordre de 150°C) par rapport à celle du flux primaire. Ces différences de températures engendrent de fortes contraintes thermomécaniques sur le caisson qui tendent à le déformer. On connaît par le document FR1361556, un carénage aérodynamique comprenant un plancher formé d'une pluralité de portions consécutives disposées le long de l'axe longitudinal du carénage, chaque portion étant fixée directement à un premier cadre et à un second cadre directement consécutif au premier. Du fait qu'il existe une coupure mécanique longitudinale entre deux portions de plancher consécutives, chaque portion de plancher a ainsi une dilatation thermique qui lui est propre, ce qui contribue à faire diminuer les contraintes thermomécaniques s'exerçant sur le caisson. Par ailleurs, afin d'éviter que le flux primaire de température élevée ne remonte et se propage dans les interfaces entre deux portions de plancher consécutives, le plancher de protection thermique est rendu étanche par des lamelles fixées sur la face externe des portions de plancher de sorte à recouvrir lesdits interfaces et à guider le flux d'air primaire le long des faces externes des portions de plancher. Ces lamelles sont efficaces, mais en revanche, elles doivent être installées sur les portions de plancher au moyen de vis ce qui complique et ralentit la fabrication des carénages aérodynamiques L'invention a pour but de remédier au moins partiellement à cet inconvénient et concerne un carénage aérodynamique d'un mât de turbomoteur, ledit carénage ayant la forme d'un caisson s'étendant le long d'un axe longitudinal et comprenant au moins deux portions de plancher, respectivement une portion amont et une portion aval, consécutives le long dudit axe longitudinal et ayant chacune une extrémité avant et une extrémité arrière, le carénage comprenant au moins un cadre orienté transversalement à l'axe longitudinal et ayant un bord inférieur, ladite portion amont ayant son extrémité arrière fixée audit cadre et la portion aval ayant son extrémité avant fixée audit cadre, ladite portion amont étant fixée au cadre au moyen d'un flasque arrière, avec un espace non nul entre le bord inférieur du cadre et la portion amont, ladite extrémité avant de la portion aval étant située entre le bord inférieur du cadre et la portion amont Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessous, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'une aile d'aéronef pourvue d'un mât moteur et d'un carénage aérodynamique selon l'invention; - la figure 2 est une vue schématique en perspective du carénage aérodynamique de la figure 1 selon un premier mode de réalisation de l'invention; - la figure 3 est une vue du carénage selon la flèche A de la figure 2; - la figure 4 est une vue schématique en perspective du carénage aérodynamique de la figure 1 selon un second mode de réalisation de l'invention; - la figure 5 est une vue du carénage selon la flèche B de la figure 4; - la figure 6 est une vue schématique en perspective du carénage aérodynamique de la figure 1 selon un troisième mode de réalisation de l'invention; - la figure 7 est une vue du carénage selon la flèche C de la figure 6. En référence à la figure 1, on a représenté un groupe motopropulseur 1 fixé sous une aile 2 d'un aéronef. Le groupe motopropulseur comporte un mât 4, ainsi qu'un turbomoteur 6, par exemple un turboréacteur, accroché à l'aile 2 via le mât 4. Le mât 4 comporte de manière connue une structure rigide 8, également appelée structure primaire, permettant de supporter, via des moyens connus, le turboréacteur 6. En outre, le mât 4 comprend des structures secondaires de type carénage. On compte notamment parmi les structures secondaires du mât 4, une structure aérodynamique avant 24, une structure aérodynamique arrière 26, et un carénage aérodynamique arrière 30 qui sera appelé carénage dans la suite de la description. Les termes « avant/amont » et « arrière/aval » sont à considérer par rapport à une direction d'avancement de l'aéronef rencontrée suite à la poussée exercée par le turboréacteur 6, cette direction étant représentée schématiquement sur l'ensemble des figures par la flèche 7.

Comme illustré aux figures 2,4 et 6, le carénage 30 prend la forme d'un caisson ouvert vers le haut, c'est-à-dire en direction des autres structures du dispositif d'accrochage sur lesquelles le caisson est destiné à être monté, à savoir la structure aérodynamique arrière 26 et la structure rigide 8.

Un plancher de protection thermique 31 forme la partie inférieure du caisson tandis que les deux côtés (selon l'axe longitudinal X) du caisson sont formés par deux panneaux latéraux 44 (un seul représenté aux figures 2,4 et 6). Le carénage 30 comprend de plus une armature formée de cadres transversaux permettant de maintenir ensemble les panneaux latéraux 44 et le plancher 31 et de fixer le caisson aux structures susmentionnées. Dans l'exemple représenté aux figures 2,4 et 6, le carénage 30 comprend cinq cadres 32-1 à 31-5. Le carénage 30 n'est pas plan dans un plan vertical XZ, et présente sensiblement une forme de flèche (dont la pointe est orientée vers l'arrière) dans un plan horizontal XY. En outre, le carénage 30 est fermé par un cadre 32-1 à son extrémité avant, et par un élément incliné par rapport au plan horizontal XY et fixé à un cadre 32-5 à son extrémité arrière (l'élément incliné n'étant pas représenté sur les figures). D'autre part, on notera que le plancher 31 a, dans un plan transversal YZ au caisson, une forme courbe s'ouvrant vers l'extérieur (ou concave) par rapport au carénage 30 De manière connue, le plancher 31 est formé de plusieurs portions consécutives 31a-d selon la direction longitudinale X, chaque portion de plancher étant fixée à son extrémité avant à un premier cadre et à son extrémité arrière à un second cadre directement consécutif au premier cadre. Selon l'invention, au moins deux portions consécutives se chevauchent/recouvrent partiellement, à la manière de tuiles, à l'aplomb d'un cadre 32-3,32-4. Dans les exemples illustrés aux figures 2,4 et 6, le plancher 31 comprend quatre portions de plancher 31a à 31d (de l'avant vers l'arrière) avec deux portions de plancher 31b,31c recouvrant chacune partiellement la portion de plancher, respectivement 31c,31d, qui leur est consécutive. Chaque portion de plancher 31a-d est pourvue d'une face interne 71 et d'une face externe 70 opposée à la face interne 71, la face externe 70 étant destinée à être épousée par le flux primaire 36. Afin de résister aux contraintes thermiques, une portion de plancher 31a-d est de préférence réalisée en Inconel®, ou en un alliage de titane. De manière connue, chaque cadre 32, se présente sous la forme d'un panneau structurel s'étendant dans le plan transversal YZ au caisson, et ayant une face avant, une face arrière et quatre bords bordant lesdites faces. Les faces avant et arrière, de surfaces sensiblement identiques, ont la forme d'un trapèze isocèle dans le plan transversal YZ. Les deux bords latéraux 32b du cadre 32 sont destinés à accueillir chacun un panneau latéral 44. Le bord supérieur 32a du cadre 32-1 situé à l'extrémité avant et du cadre 32-5 situé à l'extrémité arrière du carénage 30 sont agencés pour se conformer à une autre structure du mât 4, sur laquelle ils sont fixés, à savoir, comme dans l'exemple illustré à la figure 1, la structure aérodynamique arrière 26 ou la structure rigide 8. Le bord inférieur 32c d'un cadre a, dans le plan transversal YZ, une forme courbe s'ouvrant vers l'extérieur par rapport au carénage 30. Selon l'invention, une portion de plancher amont 31b,31c recouvrant une portion de plancher aval 31c,31d au niveau d'un cadre 32-3,32-4 a son extrémité arrière fixée audit cadre au moyen d'un flasque arrière 50 qui permet de suspendre la portion de plancher 31b,31c à un cadre 32-3,32-4 avec un espace non nul entre la face interne 71 de ladite portion de plancher et le bord inférieur 32c dudit cadre. Dans un premier mode de réalisation de l'invention illustré en relation avec les figures 2 et 3, la deuxième 31b et la troisième 31c portions de plancher sont des portions recouvrants partiellement, respectivement, la troisième 31c et la quatrième 31c portions de plancher. La deuxième 31b et la troisième 31c portions et ont leur extrémité arrière fixée indirectement à, respectivement, le troisième 32-3, le quatrième 32-4 cadre et ont leur extrémité avant fixée directement à, respectivement, le deuxième 32-2 et le troisième 32-3 cadre.

La deuxième 31b et la troisième 31c portions ont une longueur supérieure à la distance entre les deux cadres 32-2,32-3; 32-3,32-4 auxquels elles sont fixées de sorte à recouvrir partiellement les portions qui leurs sont consécutives, De préférence, une portion de plancher recouvrant 31b,31c a une longueur supérieure de 2% à 7% à celle de la distance entre les cadres 32-2,32-3; 32-3,32-4 auxquels elle est fixée.

Les autres portions qui ne sont pas recouvrantes ont leur partie arrière et avant fixées directement aux cadres, c'est-à-dire en contact avec leurs bords inférieurs. Ainsi, comme illustré à la figure 2, la première portion de plancher 31a a son extrémité avant directement fixée avec le bord inférieur 32c du premier cadre 32-1 et son extrémité arrière directement fixée avec le bord inférieur 32c du deuxième cadre 32-2, tandis que la quatrième portion de plancher 31d a son extrémité avant directement fixée au bord inférieur 32c du quatrième cadre 32-4 et son extrémité arrière directement fixée au bord inférieur 32c du cinquième cadre 32-5.

Selon une coupe longitudinale du carénage 30 illustrée à la figure 3, un flasque arrière 50 permettant de fixer l'extrémité arrière d'une portion de plancher 31b,31c à un cadre 32-3,324 est un support plan 50a présentant une première 50b et une seconde 50c extensions incurvées par rapport au support plan 50a. La première extension 50b est fixée, par vissage, à la face avant d'un cadre 32-3,32-4 tandis que la seconde extension 50c est fixée, par vissage, à la face interne 71 d'une portion de plancher 31b,31c à laquelle elle se conforme, au niveau de l'extrémité arrière de ladite portion 31b,31c. Le support plan 50a est incliné par rapport au plan horizontal XY de sorte que la seconde extension 50c est située, selon l'axe longitudinal X, à une distance d non nulle de la face avant du cadre 32-3,32-4 sur laquelle est fixée la première extension 50b. La longueur du support plan 50a et son angle d'inclinaison par rapport au plan horizontal XY sont choisis tels qu'un rebord avant 100 de la portion aval recouverte 31c,31d vient se loger entre le bord inférieur 32c du cadre 32-3,32-4 et la portion de plancher amont recouvrante 31b,31c.

De préférence, le support plan 50a est incliné par rapport au plan horizontal XY d'un angle compris entre 150 et 70°. On notera que la portion de plancher amont recouvrante 31b,31c peut être en contact ou à distance de la portion aval 31c,31d qu'elle recouvre. L'invention est avantageuse en ce que le recouvrement partiel d'une portion de plancher 31c,31d par une portion de plancher 31b,31c permet d'éviter que le flux primaire 36 de température très élevée ne remonte et se propage entre ces deux portions de plancher au niveau de leur interface. Contrairement aux dispositifs de l'art antérieur, le plancher de protection thermique 31 selon l'invention est rendu étanche de par sa conception et non plus via des lamelles. Dans un second mode de réalisation de l'invention décrit en référence avec les figures 4 et 5, une portion de plancher 31c,31d aval partiellement recouverte par une portion de plancher amont 31b,31c à l'aplomb d'un cadre 32-3,32-4 a son extrémité avant indirectement fixée à audit cadre via un flasque avant 51. Le flasque avant 51 permet de suspendre la portion de plancher 31c,31d audit cadre avec un espace non nul entre la face interne 71 de ladite portion de plancher et le bord inférieur 32c dudit cadre.

Un flasque avant 51 a, selon une coupe longitudinale du carénage 30 illustrée à la figure 5, la forme d'un L dont la base 51a est fixée, par vissage à la partie avant d'une portion de plancher 31c,31d et dont la partie longue du L 51b est fixée, par vissage, à la face arrière d'un cadre 32-3,32-4. La base du L 51a se conforme à la portion de plancher 31c,31d sur laquelle elle est fixée tandis que la partie longue du L 51b est quant à elle sensiblement plane. De préférence, le flasque avant 51 et le flasque arrière 50 fixés à un cadre 32-3,32-4 sont fixés à ce dernier par une pluralité de systèmes vis-écrou, chaque vis passant par un alésage pratiqué dans le flasque avant 51, un alésage pratiqué dans le cadre, et un alésage pratiqué dans le flasque arrière 50. Ce second mode de réalisation permet, en plus des avantages de l'invention présentés ci-dessus, d'éviter le transfert des contraintes thermomécaniques des portions de plancher 31c,d indirectement fixées aux cadres 32-3,32-4 vers ces derniers. Ainsi, l'armature du caisson ne subit que très peu de déformations par dilatation thermique et le niveau global de déformation du carénage 30 est donc maintenu relativement bas, ce qui induit une qualité aérodynamique satisfaisante, participant à la diminution des effets de traînée parasite et à l'amélioration du rapport performance/ consommation de l'aéronef. En référence avec les figures 6 et 7, et dans un troisième mode de réalisation de l'invention, une portion de plancher amont 31b,31c recouvrant une portion de plancher aval 31c,31d a une longueur sensiblement égale à la distance entre les deux cadres 32-2,32-3; 32-3,32-4 auxquels elle est fixée tandis qu'une portion de plancher aval 31c,31d recouverte a une longueur supérieure à la distance entre les deux cadres 32-3,32-4; 32-4,32-5 auxquels elle est fixée. De préférence, la portion aval recouverte 31c,31d a une longueur supérieure de 2% à 7% à la distance entre les deux cadres 32-3,32-4; 32-4,32-5 auxquels elle est fixée En outre, la portion de plancher aval recouverte 31c,31d présente, à son extrémité avant, un rebord courbé 100 deux fois à 90° selon des axes perpendiculaires à l'axe longitudinal X et avec des angles opposées de sorte à former un logement pour l'extrémité libre du plancher amont recouvrant 31c,31d adjacent. Dans une vue en coupe selon le plan vertical XZ illustré à la figure 7, la portion de plancher aval 31c, 31d hormis son rebord courbé 100, a une face externe 70 située dans le prolongement de la face externe 70 de la portion de plancher amont recouvrante 31b,31c. Le rebord courbé 100 forme une partie sensiblement parallèle au reste de la portion de plancher aval recouverte 31c,31d mais qui est décalée en hauteur de ce dernier et vient se loger entre le bord inférieur 32c du cadre 32-3, 32-4 et la portion de plancher amont recouvrante 31b,31c dans l'espace prévu entre les flasques avant et arrière 50,51. La présence du rebord courbé 100 optimise l'aérodynamisme du caisson puisque les portions de plancher successives sont situées dans le prolongement les unes des autres formant ainsi une surface de plancher 31 sans aspérités. De ce fait l'écoulement du flux primaire venant lécher le plancher 31 est laminaire. La présence des rebords courbés assure l'étanchéité entre deux portions de plancher 31b,31c ;31c,31d qui se recouvrent et permet ainsi d'éviter que le flux primaire 36 de température très élevée ne remonte et se propage entre lesdites deux portions de plancher. Afin de résister aux contraintes thermiques, les flasques avant et arrière 50,51 sont de préférence réalisées en Inconel®, ou un alliage de titane équivalent

Claims

REVENDICATIONS1. Carénage aérodynamique (30) d'un mât (4) de turbomoteur (6), ledit carénage (30) ayant la forme d'un caisson s'étendant le long d'un axe longitudinal (X) et comprenant au moins deux portions de plancher, respectivement une portion amont (31b) et une portion aval (31c), consécutives le long dudit axe longitudinal (X) et ayant chacune une extrémité avant et une extrémité arrière, le carénage (30) comprenant au moins un cadre (32-3) orienté transversalement à l'axe longitudinal (X) et ayant un bord inférieur (32c), ladite portion amont (31b) ayant son extrémité arrière fixée audit cadre et la portion aval (31c) ayant son extrémité avant fixée audit cadre, caractérisé en ce que ladite portion amont est fixée au cadre (32-3) au moyen d'un flasque arrière (50), avec un espace non nul entre le bord inférieur du cadre et la portion amont, ladite extrémité avant de la portion aval (31c) étant située entre le bord inférieur du cadre (32c) et la portion amont.
2. Carénage aérodynamique (30) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite portion aval (31c) est fixée audit cadre (32-3) au moyen d'un flasque avant (51).
3. Carénage aérodynamique (30) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité avant de la portion aval (31c) présente un rebord courbé (100) de sorte à former un logement pour une extrémité libre de la portion de plancher amont (31b), ledit rebord étant situé entre le bord inférieur (32c) du cadre avant et la portion amont (31b).
4. Carénage aérodynamique (30) selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une face externe (70) de la portion aval (31c) est située dans le prolongement d'une face externe (70) de la portion amont (31b)
5. Carénage aérodynamique (30) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend successivement selon l'axe longitudinal (X), un premier, un deuxième et un troisième cadre (32-2,32-3,32-4), ladite portion amont (31b) étant fixée au premier et au deuxième cadre et la portion aval (31c) étant fixéeau deuxième et au troisième cadre, ladite portion aval (31c) a une longueur supérieure à la distance entre le deuxième et le troisième cadres.
6. Carénage aérodynamique (30) selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'il comprend successivement selon l'axe longitudinal (X), un premier, un deuxième et un troisième cadre (32-2,32-3,32-4), ladite portion amont (31b) étant fixée au premier et au deuxième cadre et la portion aval (31c) étant fixée au deuxième et au troisième cadre, ladite portion amont (31b) a une longueur supérieure à la distance entre le premier et le deuxième cadre.10