FR3033545A1 - Nacelle pour ensemble moteur d'aeronef comprenant au moins un capot de nacelle articule a son extremite avant - Google Patents

Nacelle pour ensemble moteur d'aeronef comprenant au moins un capot de nacelle articule a son extremite avant Download PDF

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Abstract

Afin de réduire les risques d'ouverture des capots mobiles de nacelle, l'invention prévoit une nacelle (11) pour ensemble moteur (1) d'aéronef comprenant une structure fixe de nacelle (42) ainsi qu'au moins un capot mobile (38) articulé sur la structure fixe (42), le capot (38) étant articulé à son extrémité avant (38a) sur la structure fixe de sorte que lors d'une fermeture du capot mobile, une extrémité arrière (38b) de ce capot se déplace vers l'arrière et radialement vers l'intérieur.

Description

1 NACELLE POUR ENSEMBLE MOTEUR D'AERONEF COMPRENANT AU MOINS UN CAPOT DE NACELLE ARTICULE A SON EXTREMITE AVANT DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte à un ensemble moteur d'aéronef, comprenant une turbomachine ainsi qu'une nacelle agencée autour de la turbomachine. L'invention se rapporte plus spécifiquement à l'implantation des capots mobiles de nacelle permettant l'accès aux équipements de l'ensemble moteur, pour la réalisation d'opérations de maintenance. L'invention s'applique de préférence aux turbomachines comportant un doublet d'hélices contrarotatives non-carénées, ces turbomachines étant également dénommées « à Open Rotor », ou encore « CROR » (de l'anglais « Contra Rotative Open Rotor »). Encore plus préférentiellement, l'invention s'applique aux turbomachines à Open Rotor de configuration du type « Pusher », dans lesquelles le récepteur est agencé en arrière par rapport au générateur de gaz. L'application de l'invention aux turboréacteurs et aux turbopropulseurs plus traditionnels est également envisagée, sans sortir du cadre de l'invention. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Sur les aéronefs, chaque turbomachine est habituellement entourée par une nacelle, présentant une fonction essentiellement aérodynamique. La nacelle est classiquement équipée de capots mobiles permettant, lorsqu'ils sont en position ouverte, l'accès à des équipements agencés autour d'un carter de la turbomachine. L'accès à ces équipements permet la réalisation d'opérations de maintenance au sol.
Les capots mobiles sont habituellement articulés selon des axes sensiblement parallèles à l'axe longitudinal de la turbomachine. Ils sont ainsi articulés à leur extrémité haute, et leur extrémité libre est équipée de moyens de verrouillage en position fermée. Lors de l'ouverture d'un capot de nacelle, son extrémité libre s'écarte 3033545 2 radialement de l'axe longitudinal de la turbomachine, tandis que lors de la fermeture du capot, son extrémité libre se rapproche radialement de ce même axe longitudinal. Cette solution conventionnelle donne globalement satisfaction. Néanmoins, il pourrait être judicieux de l'améliorer, notamment de manière à réduire les 5 risques d'ouverture des capots en vol, sous l'effet des charges aérodynamiques extérieures s'appliquant sur ces capots. Ce besoin s'exprime encore davantage lorsque la turbomachine est du type Open Rotor et de configuration Pusher, c'est-à-dire avec le récepteur agencé à l'arrière. En effet, en cas d'ouverture d'un capot mobile en vol, celui-ci est susceptible de se détacher et donc de venir impacter les pales des hélices 10 contrarotatives situées plus en arrière. Ce risque de détérioration des pales existe également vis-à-vis de débris susceptibles de se détacher de l'ensemble moteur, suite à l'ouverture des capots mobiles. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a donc pour but de proposer un ensemble pour aéronef 15 remédiant au moins partiellement aux problèmes mentionnés ci-dessus, rencontrés dans les solutions de l'art antérieur. Pour ce faire, l'invention a pour objet une nacelle pour ensemble moteur d'aéronef comprenant une structure fixe de nacelle ainsi qu'au moins un capot mobile de nacelle articulé sur ladite structure fixe, ledit capot mobile étant articulé à son 20 extrémité avant sur la structure fixe de sorte que lors d'une fermeture du capot mobile, une extrémité arrière de ce capot se déplace vers l'arrière et radialement vers l'intérieur. L'implantation du capot mobile de nacelle rompt avec les solutions conventionnelles, et permet de limiter les risques d'ouverture de ce capot en vol. En effet, grâce à l'articulation du capot mobile au niveau de son extrémité avant, les charges 25 aérodynamiques extérieures s'appliquant sur ce capot ont avantageusement tendance à forcer ce dernier dans sa position fermée. En outre, la diminution des risques d'ouverture du capot entraine une réduction du risque de détachement de ce capot, ainsi qu'une réduction du risque de projection de débris susceptibles de se détacher de l'ensemble moteur, suite à l'ouverture d'un capot mobile de nacelle. Cet avantage est 3033545 3 particulièrement intéressant pour les turbomachines du type Open Rotor et de configuration Pusher, car il diminue les risques de détérioration des pales des hélices contrarotatives non-carénées. Néanmoins, l'invention s'applique à tous les types de turbomachine d'aéronef comme les turboréacteurs et les turbopropulseurs, sans sortir du 5 cadre de l'invention. L'invention présente de préférence au moins l'une des caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou en combinaison. La nacelle comprend un nombre de capots mobiles compris entre deux et quatre, lesdits capots mobiles étant répartis autour d'un axe longitudinal de la nacelle 10 et se succédant selon une direction circonférentielle de la nacelle, chacun desdits capots mobiles étant articulé à son extrémité avant sur la structure fixe de sorte que lors d'une fermeture du capot mobile, une extrémité arrière de ce capot se déplace vers l'arrière et radialement vers l'intérieur. Ledit capot mobile est articulé à son extrémité avant selon un axe 15 d'articulation s'inscrivant dans un plan transversal de la nacelle. Néanmoins, l'axe d'articulation pourrait être incliné par rapport à ce plan transversal, sans sortir du cadre de l'invention. De préférence, l'axe d'articulation est orienté sensiblement tangentiellement à la nacelle.
20 Ledit capot mobile présente une longueur axiale comprise entre 30 et 90% de la longueur axiale totale de la nacelle. L'invention a également pour objet un ensemble moteur pour aéronef comprenant une turbomachine ainsi qu'une nacelle telle que décrite ci-dessus, agencée autour de ladite turbomachine.
25 De préférence, la turbomachine comporte un générateur de gaz ainsi qu'un récepteur à doublet d'hélices contrarotatives non-carénées, ledit récepteur étant de préférence agencé en arrière par rapport audit générateur de gaz. De préférence, ledit capot mobile recouvre au moins une partie dudit générateur de gaz.
3033545 4 L'invention a enfin pour objet un aéronef comprenant au moins un tel ensemble moteur, ledit ensemble étant préférentiellement rapporté en partie arrière du fuselage. Alternativement, il peut être rapporté sur une aile de l'aéronef ou sur une portion plus avancée de son fuselage, sans sortir du cadre de l'invention.
5 D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; 10 - la figure 1 représente une vue schématique en perspective d'un aéronef comprenant des ensembles moteurs selon l'invention ; - la figure 2 représente une vue en perspective d'un ensemble moteur selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention ; - la figure 3 représente une vue en coupe longitudinale de l'ensemble 15 moteur montré sur la figure 2; - la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 2, avec les capots mobiles de la nacelle représentés en position ouverte ; - la figure 4a représente une vue en coupe transversale de l'ensemble moteur prise le long de la ligne IVa-IVa de la figure 3; 20 - la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 4, avec l'ensemble se présentant selon un second mode de réalisation préféré de l'invention ; et - la figure 5a représente une vue en coupe transversale de l'ensemble moteur, selon le second mode de réalisation préféré. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS 25 En référence tout d'abord à la figure 1, il est représenté un aéronef 100 comprenant un ou plusieurs ensembles moteurs 1 selon l'invention. Plus précisément, l'aéronef comporte deux ensembles 1 chacun rapporté en partie arrière d'un fuselage 102 de cet aéronef. La fixation de chaque ensemble moteur 1 sur le fuselage 102 est réalisée 3033545 5 de manière conventionnelle, à l'aide d'un mât d'accrochage 104 ou EMS (de l'anglais « Engine Mounting Structure »). Chaque ensemble moteur 1 comprend une turbomachine 10 et une nacelle 11 entourant une partie de la turbomachine.
5 Comme cela va être décrit en référence aux figures 2 et 3, la turbomachine 10 est du type Open Rotor en mode Pusher, c'est-à-dire qu'elle comprend un générateur de gaz ainsi qu'un récepteur à doublet d'hélices contrarotatives non-carénées, ce récepteur étant agencé en arrière par rapport au générateur de gaz. Dans toute la description qui va suivre, par convention, la direction X 10 correspond à la direction longitudinale de l'ensemble moteur 1, qui est également assimilable à la direction longitudinale de la turbomachine 10 et de cet ensemble 1. Cette direction X est parallèle à un axe longitudinal 5 de la turbomachine 10. D'autre part, la direction Y correspond à la direction orientée transversalement par rapport à l'ensemble moteur 1 et également assimilable à la direction transversale de la turbomachine 10, 15 tandis que la direction Z correspond à la direction verticale ou de la hauteur. Ces trois directions X, Y et Z sont orthogonales entre elles et forment un trièdre direct. D'autre part, les termes « avant » et « arrière » sont à considérer par rapport à une direction d'avancement de l'aéronef rencontrée suite à la poussée exercée par les turbomachines 10, cette direction d'avancement étant représentée 20 schématiquement par la flèche 19. Globalement, la turbomachine 10 comporte de l'avant vers l'arrière un compresseur basse pression 10, un compresseur haute pression 12, une chambre de combustion 14, une turbine haute pression 16 et une turbine basse pression 18. Le compresseur basse pression 10 et la turbine basse pression 18 sont reliés par un arbre 25 basse pression 20, tandis que le compresseur haute pression 12 et la turbine haute pression 16 sont reliés par un arbre haute pression 22 pour former ensemble un générateur de gaz 24. Tous ces éléments sont entourés par un carter moteur 26 centré sur l'axe 5. En aval de la turbine basse pression 18, il est prévu un récepteur 30 du type à doublet d'hélices contrarotatives, à savoir une hélice avant 32 et une hélice arrière 3033545 6 34. Bien que cela n'ait pas été représenté, les hélices sont entraînées par une turbine libre de puissance ou par un réducteur à train épicycloïdal. A l'avant du récepteur 30, la turbomachine 10 est entourée par la nacelle 11 qui comprend une entrée d'air 36, prolongée vers l'arrière par des capots 5 mobiles 38 dont l'implantation est spécifique à l'invention. Plus généralement, la nacelle 11 comporte une structure fixe 42 dont fait partie l'entrée d'air 36. La structure fixe 42 comporte également un support 40 d'entrée d'air 36, reliant celle-ci au carter moteur 26, au droit ou à proximité du compresseur basse pression 10. Ce support 40 prend par exemple la forme d'une 10 structure annulaire centrée sur l'axe 5, cette structure pouvant être un cadre dit « cadre fort ». Les capots mobiles 38 présentent la particularité d'être articulés à leur extrémité avant 38a sur la structure fixe 42, par exemple sur la structure annulaire 40. L'articulation s'effectue à l'aide de charnières 46 conventionnelles, ou à l'aide d'éléments 15 similaires. Chaque capot mobile 38 s'étend ici de l'entrée d'air 36 au récepteur 30, c'est-à-dire sur une longueur axiale « La » comprise entre 30 et 90% de la longueur axiale totale « Lt » de la nacelle, et plus préférentiellement proche de 70% de cette longueur axiale totale. Chaque capot 38 recouvre donc le générateur de gaz 24, mais également de 20 préférence l'ensemble des éléments de la turbomachine renfermés dans le carter 26. Les capots mobiles 38 peuvent ainsi s'étendre vers l'aval jusqu'au récepteur 30, ou bien un ou plusieurs capots fixes assurent la jonction aérodynamique entre les capots mobiles 38 et ce même récepteur 30, selon la direction X. En d'autres termes, les capots mobiles 38 s'étendent, selon la direction 25 X, de l'entrée d'air 36 vers le récepteur 30 sur la totalité de la surface aérodynamique comprise entre ces deux éléments 36, 30, c'est-à-dire sur toute la longueur axiale et sur toute la circonférence de cette surface aérodynamique. Alternativement, les capots mobiles 38 s'étendent, selon la direction X, de l'entrée d'air 36 vers le récepteur 30 mais seulement sur une partie de la surface 30 aérodynamique comprise entre ces deux éléments 36, 30. C'est-à-dire qu'ils s'étendent 3033545 7 sur une partie de la longueur et/ou une partie de la circonférence de cette surface aérodynamique. Le complément de surface non-formé par les capots mobiles 38 est alors assuré par des capots fixes positionnés soit entre les capots mobiles 38 et la structure du récepteur 30 pour assurer la continuité aérodynamique selon la direction X, soit entre 5 deux capots mobiles 38 pour assurer la continuité aérodynamique selon la direction circonférentielle. En outre, plutôt que de ne prévoir qu'une seule rangée annulaire de capots mobiles 38, il pourrait par exemple être prévu deux rangées annulaires se succédant selon la direction X. En d'autres termes, cela revient à segmenter les capots 10 mobiles 38 selon la direction X. Un espace annulaire 50 est défini entre le carter moteur 26 et la surface intérieure des capots mobiles 38. Cet espace 50 est dédié au logement d'équipements, schématisés au niveau de la référence 52 sur la figure 3. L'ouverture des capots 38 permet d'accéder à ces équipements, pour y effectuer des opérations de maintenance au 15 sol. En dehors des opérations de maintenance, chaque capot mobile 38 est fermé via son extrémité arrière 38b, par le biais de moyens de verrouillage 39 par exemple destinés à coopérer avec la partie arrière du carter moteur 26. Ici encore, ces moyens de verrouillage 39 sont conventionnels et ne seront pas davantage décrits. En référence aux figures 3, 4 et 4a, il est noté que dans ce premier mode 20 de réalisation préféré, il est prévu deux capots mobiles 38, chacun s'étendant sur un secteur angulaire d'environ 180°. Les deux capots 38 en forme de demi-coques sont agencés de manière à former un capot supérieur et un capot inférieur, l'interface entre ceux-ci s'inscrivant dans un plan médian XY de l'ensemble 1. Il est noté que même si cela n'est pas prévu dans le mode de réalisation décrit, la structure fixe de la nacelle pourrait 25 comprendre des éléments de support s'étendant longitudinalement en direction du récepteur 30, et sur lesquels pourraient reposer les capots 38 en position fermée. Chaque capot mobile 38 est donc articulé à son extrémité avant 38a, de sorte que lors de sa fermeture, une extrémité arrière 38b de ce capot se déplace vers l'arrière et radialement vers l'intérieur. Pour ce faire, il est préférentiellement fait en 3033545 8 sorte que l'axe d'articulation 60 de chaque capot 38 s'inscrive dans le plan transversal de coupe de la figure 4a, avec une orientation tangentielle à la nacelle. Dans cette configuration préférée, pour passer de la position ouverte de la figure 4 à la position fermée de la figure 3 et inversement, chaque capot mobile 38 se 5 déplace dans un plan longitudinal XZ. D'autres directions de déplacement pourraient bien entendu être envisagées, notamment des directions non longitudinales, mais toujours de manière à faire en sorte que lors de la fermeture, l'extrémité arrière 38b du capot se déplace vers l'arrière et radialement vers l'intérieur. Cela permet de s'assurer que les charges aérodynamiques extérieures s'appliquant sur le capot forcent ce dernier vers sa 10 position fermée, diminuant ainsi les risques d'ouverture et de détachement en vol. Dans le second mode de réalisation montré sur les figures 5 et 5a, le seul changement réside dans le nombre de capots mobiles 38 dans la rangée annulaire, ces capots étant ici au nombre de quatre, chacun s'étendant sur un secteur angulaire de l'ordre de 90°. Dans cette configuration, pour passer de la position ouverte de la figure 5 15 à la position fermée de la figure 5a et inversement, chaque capot mobile 38 se déplace dans un plan longitudinal correspondant à un plan médian du capot concerné. D'autres modes de réalisation peuvent être envisagés avec un nombre différent de capots mobiles, par exemple huit capots. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par 20 l'homme du métier aux ensembles moteurs 1 pour aéronef qui viennent d'être décrits, uniquement à titre d'exemples non limitatifs. En particulier, l'invention peut s'appliquer à d'autres types de turbomachines d'aéronef comme des turboréacteurs à double flux, également dénommés « turbofan ». Dans ce cas de figure, les capots concernés sont de préférence les capots de soufflante, agencés axialement entre l'entrée d'air et les capots 25 d'inverseur de poussée. 30

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Nacelle (11) pour ensemble moteur (1) d'aéronef comprenant une structure fixe de nacelle (42) ainsi qu'au moins un capot mobile de nacelle (38) articulé sur ladite structure fixe (42), caractérisée en ce que ledit capot mobile (38) est articulé à son extrémité avant (38a) sur la structure fixe de sorte que lors d'une fermeture du capot mobile, une extrémité arrière (38b) de ce capot se déplace vers l'arrière et radialement vers l'intérieur.
  2. 2. Nacelle selon la revendication 1 , caractérisée en ce qu'elle comprend un nombre de capots mobiles (38) compris entre deux et quatre, lesdits capots mobiles étant répartis autour d'un axe longitudinal (5) de la nacelle et se succédant selon une direction circonférentielle de la nacelle, et en ce que chacun desdits capots mobiles (38) est articulé à son extrémité avant (38a) sur la structure fixe (42) de sorte que lors d'une fermeture du capot mobile, une extrémité arrière (38b) de ce capot se déplace vers l'arrière et radialement vers l'intérieur.
  3. 3. Nacelle selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que ledit capot mobile (38) est articulé à son extrémité avant (38a) selon un axe d'articulation (60) s'inscrivant dans un plan transversal de la nacelle.
  4. 4. Nacelle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit capot mobile (38) est articulé à son extrémité avant (38a) selon un axe d'articulation (60) orienté sensiblement tangentiellement à la nacelle.
  5. 5. Nacelle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit capot mobile (38) présente une longueur axiale (La) comprise entre 30 et 90% de la longueur axiale totale (Lt) de la nacelle. 3033545 10
  6. 6. Ensemble moteur (1) pour aéronef comprenant une turbomachine (10) ainsi qu'une nacelle (11) selon l'une quelconque des revendications précédentes, agencée autour de ladite turbomachine (10). 5
  7. 7. Ensemble moteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la turbomachine (10) comporte un générateur de gaz (24) ainsi qu'un récepteur (30) à doublet d'hélices contrarotatives non-carénées, ledit récepteur (30) étant de préférence agencé en arrière par rapport audit générateur de gaz (24). 10
  8. 8. Ensemble moteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit capot mobile (38) recouvre au moins une partie dudit générateur de gaz (24).
  9. 9. Aéronef (100) comprenant au moins un ensemble moteur (1) selon l'une quelconque des revendications 6 à 8.
  10. 10. Aéronef selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'ensemble moteur (1) est rapporté en partie arrière d'un fuselage de l'aéronef. 15 20
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