FR3098794A1 - Ensemble propulseur d’aéronef comportant une structure primaire de mât et une attache moteur avant améliorées - Google Patents

Ensemble propulseur d’aéronef comportant une structure primaire de mât et une attache moteur avant améliorées Download PDF

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Abstract

Ensemble propulseur d’aéronef comportant une structure primaire de mât et une attache moteur avant améliorées L'invention a pour objet un ensemble propulseur d’aéronef comprenant : un mât comportant une structure primaire (54) présentant des longerons supérieur et inférieur (60) ainsi que des premier et deuxième panneaux latéraux (64) délimitant une ouverture frontale, une pièce intermédiaire (100) en forme de cuvette positionnée par emboîtement au niveau de l’ouverture frontale de la structure primaire (54), une attache moteur avant (58) comportant une poutre (70) reliée à la pièce intermédiaire (100), au moins des première et deuxième bielles (72, 74), positionnées de part et d’autre d’un plan médian (XZ), comprenant chacune une première extrémité (72.1, 74.1) reliée à la poutre (70) et une deuxième extrémité (72.2, 74.2) reliée au carter de soufflante (52) du moteur. Figure 5

Description

Ensemble propulseur d’aéronef comportant une structure primaire de mât et une attache moteur avant améliorées
La présente demande se rapporte à un ensemble propulsif d’aéronef comportant une structure primaire de mât et une attache moteur avant améliorées.
Selon un mode de réalisation visible sur les figures 1 et 2, un aéronef 10 comprend plusieurs ensembles propulseurs 12 positionnés sous chacune des ailes 14 de l’aéronef. Chaque ensemble propulseur 12 comprend un moteur 16, une nacelle (non représentée sur la figure 2) positionnée autour du moteur 16 ainsi qu’un mât 18 reliant le moteur 16 et l’aile 14.
Comme illustré sur la figure 2, le moteur 16 comprend un cœur de réacteur 20, qui comporte notamment un rotor pivotant par rapport à un stator selon un axe de rotation 22, ainsi qu’un carter de soufflante 24 qui a approximativement une forme cylindrique et dans lequel est positionnée une soufflante reliée au rotor du cœur de réacteur 20 du moteur 16. Le cœur de réacteur 20 s’étend d’un carter avant 20.1, qui comprend une admission d’air, jusqu’à un carter arrière 20.2 qui comprend un échappement des gaz de combustion.
Pour la présente demande, une direction longitudinale X est confondue avec l’axe de rotation 22 du moteur 16, une direction transversale horizontale Y est horizontale et perpendiculaire à l’axe de rotation 22 du moteur 16, une direction transversale verticale Z est verticale et perpendiculaire à l’axe de rotation 22 du moteur 16. Un plan transversal est perpendiculaire à la direction longitudinale X. Les notions avant et arrière font référence au sens d’écoulement des gaz, l’avant correspondant à l’admission des gaz (air) dans le moteur et l’arrière correspondant à l’échappement des gaz (gaz de combustion).
Le mât 18 comprend une structure primaire 26 qui est reliée au moteur 16 par un système d’attache moteur 28 et à l’aile 14 par un système d’attache voilure 30 ainsi qu’une structure secondaire 27 (visible sur la figure 1) qui enveloppe la structure primaire 26 et qui limite la traînée du mât 18.
Le système d’attache moteur 28 comprend une attache moteur avant 32 à l’avant, une attache moteur arrière 34 à l’arrière et un couple de bielles de poussée 36 assurant la reprise des efforts de poussée.
Selon une configuration visible sur la figure 2 et décrite dans le document FR-3.073.204, l’attache moteur avant 32 relie l’extrémité avant 38 de la structure primaire 26 et le carter avant 20.1 du cœur de réacteur 20 du moteur 16. Selon cette configuration, l’extrémité avant 38 est faiblement espacée du carter avant 20.1 du cœur du réacteur 20 du moteur, ce qui permet d’obtenir une grande compacité selon la direction transversale verticale Z.
Selon un premier inconvénient lié à cette configuration, la zone située entre le cœur de réacteur 20 du moteur et la structure primaire 26 est réduite et ne permet pas l’intégration d’équipements complémentaires au moteur qui sont par conséquent positionnés au-dessus de la structure primaire 26 du mât. Cette implantation conduit à augmenter le volume de la structure secondaire 27 et impacte la traînée de l’aéronef.
Selon un autre inconvénient, l’attache moteur avant 32 est positionnée proche d’une zone chaude si bien qu’il est nécessaire d’utiliser pour l’attache moteur avant 32 des matériaux résistants à la chaleur, généralement plus chers et plus lourds.
Enfin, l’attache moteur avant 32 est positionnée dans une zone encombrée, difficile d’accès, rendant les opérations de montage et démontage plus complexes.
La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur.
A cet effet, l’invention a pour objet un ensemble propulseur d’aéronef comprenant :
  1. un moteur comportant un cœur de réacteur et un carter de soufflante,
  2. un mât comportant une structure primaire présentant des longerons supérieur et inférieur ainsi que des premier et deuxième panneaux latéraux délimitant une ouverture frontale,
  3. une attache moteur avant comportant une poutre, au moins une première bielle positionnée d’un premier côté d’un plan médian, au moins une deuxième bielle positionnée d’un deuxième côté du plan médian, chacune des première et deuxième bielles comprenant une première extrémité reliée à la poutre et une deuxième extrémité reliée au moteur,
  4. une pièce intermédiaire en forme de cuvette comportant une paroi de fond ainsi que quatre parois latérales s’étendant autour de la paroi de fond, la pièce intermédiaire étant positionnée par emboîtement au niveau de l’ouverture frontale de la structure primaire, et
  5. une liaison frontale reliant la poutre et la pièce intermédiaire.
Selon l’invention, les deuxièmes extrémités des première et deuxième bielles sont reliées au carter de soufflante du moteur.
L’attache moteur avant étant positionnée écartée d’une zone chaude, il est possible d’utiliser un plus grand choix de matériaux pour réduire la masse de l’attache moteur avant.
Selon l’invention, la structure primaire est écartée du cœur du moteur si bien qu’il est possible d’intégrer des équipements complémentaires au moteur dans cette zone et non au-dessus de la structure primaire.
Enfin, la liaison frontale reliant la poutre et la pièce intermédiaire est positionnée dans une zone accessible rendant les opérations de montage et de démontage plus simples et aisées.
Selon une autre caractéristique, les parois latérales de la pièce intermédiaire sont positionnées entre les longerons supérieur et inférieur ainsi qu’entre les premier et deuxième panneaux latéraux.
Selon une autre caractéristique, les parois latérales de la pièce intermédiaire sont plaquées et fixées contre des faces intérieures des longerons supérieur et inférieur ainsi que contre des faces intérieures des premier et deuxième panneaux latéraux.
Selon une autre caractéristique, la liaison frontale comprend plusieurs éléments de liaison traversant la poutre et la paroi de fond de la pièce intermédiaire, positionnés entre les premier et deuxième panneaux latéraux de la structure primaire du mât.
L’invention a également pour objet un aéronef comprenant au moins un ensemble propulseur selon l’une des caractéristiques précédentes.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description de l’invention qui va suivre, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés parmi lesquels :
est une vue latérale d’un aéronef,
est une vue latérale d’un ensemble propulseur d’aéronef sans nacelle qui illustre une configuration de l’art antérieur,
est une vue en perspective d’une partie d’un ensemble propulseur d’aéronef qui illustre un mode de réalisation de l’invention,
est une vue en perspective d’une structure primaire d’un mât et d’une attache moteur avant qui illustre un mode de réalisation de l’invention,
est une vue en perspective de l’attache moteur avant visible sur la figure 4,
est une vue en perspective d’une partie avant d’une structure primaire d’un mât et de l’attache moteur avant qui illustre un mode de réalisation de l’invention,
est une coupe selon la ligne VII-VII de la figure 5 d’une partie avant d’une structure primaire d’un mât et d’une attache moteur avant qui illustre un mode de réalisation de l’invention, et
est une vue en perspective d’une extrémité avant d’une structure primaire d’un mât qui illustre un mode de réalisation de l’invention.
Sur la figure 3, un ensemble propulseur 40 d’un aéronef comprend un moteur 42, une nacelle 44 positionnée autour du moteur 42 ainsi qu’un mât 46 reliant le moteur 42 et une aile 48 de l’aéronef.
Le moteur 42 comprend un cœur de réacteur 50 ainsi qu’un carter de soufflante 52.
Le mât 46 comprend une structure primaire 54 reliée au moteur 42 par un système d’attache moteur et à l’aile 48 par un système d’attache voilure ainsi qu’une structure secondaire 56 qui enveloppe la structure primaire 54 et qui limite la traînée du mât.
Le système d’attache moteur comprend une attache moteur avant 58 à l’avant, une attache moteur arrière à l’arrière et un couple de bielles de poussée assurant la reprise des efforts de poussée. L’attache moteur arrière ainsi que le couple de bielles de poussée ne sont pas plus détaillés car ils peuvent être identiques à ceux de l’art antérieur.
La structure primaire 54 du mât comprend un longeron supérieur 60, un longeron inférieur 62, des premier et deuxième panneaux latéraux 64, 66 ainsi que des cadres transversaux auxquels sont reliés les longerons supérieur et inférieur 60, 62 ainsi que les premier et deuxième panneaux latéraux 64, 66 pour former un caisson. Comme illustré sur la figure 8, les longerons supérieur et inférieur 60, 62 ainsi que les premier et deuxième panneaux latéraux 64, 66 présentent, à l’avant, des chants C60, C62, C64, C66, positionnés dans un même plan, sensiblement vertical. Ces chants C60, C62, C64, C66 délimitent une ouverture frontale 68.
L’attache moteur avant 58 comprend une poutre 70, au moins une première bielle 72 positionnée d’un premier côté d’un plan médian XZ ainsi qu’au moins une deuxième bielle 74 positionnée d’un deuxième côté du plan médian XZ, chacune des première et deuxième bielles 72, 74 comprenant une première extrémité 72.1, 74.1 reliée à la poutre 70 et une deuxième extrémité 72.2, 74.2 reliée au carter de soufflante 52. Selon une configuration, les deuxièmes extrémités 72.2, 74.2 des première et deuxième bielles 72, 74 sont plus espacées que les premières extrémités 72.1, 74.1 des première et deuxième bielles 72, 74. Cette configuration permet d’obtenir une attache moteur avant 58 compacte selon la direction transversale verticale Z.
Selon un mode de réalisation visible sur la figure 5, la première extrémité 72.1 de la première bielle 72 est reliée à la poutre 70 par une première liaison 76 qui présente deux axes de liaison 76.1, 76.2 comportant chacun une liaison pivot rotule. En complément, la poutre 70 comprend une chape 78 supportant les deux axes de liaison 76.1, 76.2 et la première extrémité 72.1 de la première bielle 72 présente deux orifices traversés par les deux axes de liaison 76.1, 76.2. La deuxième extrémité 72.2 de la première bielle 72 est reliée au carter de soufflante 52 par une deuxième liaison 80 qui présente un axe de liaison 80.1 comportant une liaison pivot rotule. En complément, le carter de soufflante 52 comprend une chape 82 supportant l’axe de liaison 80.1 et la deuxième extrémité 72.2 de la première bielle 72 présente un orifice traversé par l’axe de liaison 80.1. La première extrémité 74.1 de la deuxième bielle 74 est reliée à la poutre 70 par une troisième liaison 84 qui présente un axe de liaison 84.1 comportant une liaison pivot rotule. En complément, la poutre 70 comprend une chape 86 supportant l’axe de liaison 84.1 et la première extrémité 74.1 de la deuxième bielle 74 présente un orifice traversé par l’axe de liaison 84.1. La deuxième extrémité 74.2 de la deuxième bielle 74 est reliée au carter de soufflante 52 par une quatrième liaison 88 qui présente un axe de liaison 88.1 comportant une liaison pivot rotule. En complément, le carter de soufflante 52 comprend une chape 90 supportant l’axe de liaison 88.1 et la deuxième extrémité 74.2 de la deuxième bielle 74 présente un orifice traversé par l’axe de liaison 88.1.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à cette configuration pour les première, deuxième, troisième et quatrième liaisons 76, 80, 84, 88. Ainsi, l’attache moteur avant 58 pourrait comprendre deux premières bielles 72 parallèles et/ou deux deuxièmes bielles 74 parallèles. Quel que soit le mode de réalisation, les première et deuxième bielles 72, 74 sont reliées à la poutre 70 et au carter de soufflante 52 par cinq axes de liaison 76.1, 76.2, 80.1, 84.1, 88.1 parallèles entre eux et approximativement parallèles à la direction longitudinale X. Cette configuration permet à l’attache moteur avant 58 de reprendre le couple moteur.
Selon un mode de réalisation, l’attache moteur avant 58 comprend une liaison de sécurité 92 reliant la poutre 70 et le carter de soufflante 52, positionnée approximativement dans le plan médian XZ. Selon une configuration, la liaison de sécurité 92 comprend un axe de liaison de sécurité 94, une chape 96 solidaire de la poutre 70 supportant l’axe de liaison de sécurité 94 ainsi qu’une patte 98 solidaire du carter de soufflante 52 comportant un orifice traversé par l’axe de liaison de sécurité 94.
Selon une caractéristique de l’invention, l’attache moteur avant 58 ou la structure primaire 54 du mât comprend une pièce intermédiaire 100 qui prend la forme d’une cuvette avec une paroi de fond 102 présentant une première face 102.1 et une deuxième face 102.2 (opposée à la première face 102.1) ainsi que quatre parois latérales 104.1 à 104.4 qui s’étendent autour de la paroi de fond 102 en saille par rapport à la deuxième face 102.2.
La première face 102.1, sensiblement plane, forme une surface d’appui contre laquelle est fixée la poutre 70.
La pièce intermédiaire 100 se positionne par emboîtement au niveau de l’ouverture frontale 68 de la structure primaire 54, les parois latérales 104.1 à 104.4 étant positionnées entre les longerons supérieur et inférieur 60, 62 ainsi qu’entre les premier et deuxième panneaux latéraux 64, 66. Cet agencement permet d’obtenir un ensemble plus compact dans un plan frontal YZ. Selon une configuration, les parois latérales 104.1 à 104.4 sont plaquées et fixées contre des faces intérieures des longerons 60, 62 et des panneaux latéraux 64, 66, grâce par exemple à des éléments de liaison 106 comme des boulons ou des rivets. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ce mode de réalisation pour assurer la liaison de la pièce intermédiaire 100 avec les longerons 60, 62 et les panneaux latéraux 64, 66.
Comme décrit dans le document FR-3.073.204, la pièce intermédiaire 100 peut présenter deux ailes, dans le prolongement de la paroi de fond 102, en saillie par rapport aux parois latérales 104.3 et 104.4, prenant appui contre les chants C64, C66 des premier et deuxième panneaux latéraux 64, 66.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ce mode de réalisation pour assurer le positionnement selon la direction longitudinale X de la pièce intermédiaire 100 par rapport aux longerons supérieur et inférieur 60, 62 ainsi qu’aux premier et deuxième panneaux latéraux 64, 66. Plus généralement, la pièce intermédiaire 100 et la structure primaire 54 comprennent des formes coopérantes pour positionner, selon la direction longitudinale X, la pièce intermédiaire 100 par rapport à la structure primaire 54.
L’attache moteur avant 58 comprend une liaison frontale 108 pour relier la poutre 70 et la pièce intermédiaire 100. Selon une configuration visible sur les figures 5 et 7, la liaison frontale 108 comprend plusieurs éléments de liaison 110, comme des boulons par exemple, traversant la poutre 70 et la paroi de fond 102 de la pièce intermédiaire 100, positionnés de manière symétrique par rapport au plan frontal YZ. Ces éléments de liaison 110 sont positionnés entre les premier et deuxième panneaux latéraux 64, 66, ce qui permet d’obtenir un ensemble plus compact selon la direction transversale horizontale Y.
Cette liaison frontale 108 comprend également au moins un pion de cisaillement 112 solidaire de la paroi de fond 102 de la pièce intermédiaire 100 et se logeant dans un logement 114 prévu au niveau de la poutre 70. En variante, le pion de cisaillement peut être solidaire de la poutre 70 et se loger dans un logement prévu au niveau de la paroi de fond 102 de la pièce intermédiaire 100. Quel que soit le mode de réalisation, le pion de cisaillement 112 assure la reprise des efforts orientés dans le plan frontal YZ entre la poutre 70 et la pièce intermédiaire 100.
Selon une configuration, l’attache moteur avant 58 comprend deux pions de cisaillement 112 positionnés de manière symétrique par rapport au plan médian XZ.
La cuvette formée par les quatre parois latérales 104.1 à 104.4 de la pièce intermédiaire 100 assure une meilleure transmission des efforts entre l’attache moteur avant 58 et la structure primaire 54 du mât.
Le fait de relier l’extrémité avant de la structure primaire 54 du mât au carter de soufflante 52 procure les avantages suivants :
La zone située entre le cœur de réacteur 50 du moteur 42 et la structure primaire 54 permet l’intégration d’équipements complémentaires au moteur qui ne sont, par conséquent, pas positionnés au-dessus de la structure primaire 54 du mât. Cette implantation conduit à réduire le volume de la structure secondaire du mât et permet de limiter l’impact sur la traînée de l’aéronef.
L’attache moteur avant 58 étant positionnée écartée de la zone chaude du cœur du moteur, il est possible d’utiliser un plus grand choix de matériaux pour réduire la masse de l’attache moteur avant 58.
Enfin, les axes de liaison 76.1, 76.2, 80.1, 84.1, 88.1 sont facilement accessibles, rendant les opérations de montage et de démontage plus simples et aisées.

Claims (5)

  1. Ensemble propulseur d’aéronef comprenant :
    1. un moteur (42) comportant un cœur de réacteur (50) et un carter de soufflante (52),
    2. un mât comportant une structure primaire (54) présentant des longerons supérieur et inférieur (60, 62) ainsi que des premier et deuxième panneaux latéraux (64, 66) délimitant une ouverture frontale (68),
    3. une attache moteur avant (58) comportant une poutre (70), au moins une première bielle (72) positionnée d’un premier côté d’un plan médian (XZ), au moins une deuxième bielle (74) positionnée d’un deuxième côté du plan médian (XZ), chacune des première et deuxième bielles (72, 74) comprenant une première extrémité (72.1, 74.1) reliée à la poutre (70) et une deuxième extrémité (72.2, 74.2) reliée au moteur (42),
    4. une pièce intermédiaire (100) en forme de cuvette comportant une paroi de fond (102) ainsi que quatre parois latérales (104.1 à 104.4) s’étendant autour de la paroi de fond (102), la pièce intermédiaire (100) étant positionnée par emboîtement au niveau de l’ouverture frontale (68) de la structure primaire (54),
    5. une liaison frontale (108) reliant la poutre (70) et la pièce intermédiaire (100),
    6. caractérisé en ce que les deuxièmes extrémités (72.2, 74.2) des première et deuxième bielles (72, 74) sont reliées au carter de soufflante (52) du moteur (42).
  2. Ensemble propulseur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les parois latérales (104.1 à 104.4) de la pièce intermédiaire (100) sont positionnées entre les longerons supérieur et inférieur (60, 62) ainsi qu’entre les premier et deuxième panneaux latéraux (64, 66).
  3. Ensemble propulseur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les parois latérales (104.1 à 104.4) de la pièce intermédiaire (100) sont plaquées et fixées contre des faces intérieures des longerons supérieur et inférieur (60, 62) ainsi que contre des faces intérieures des premier et deuxième panneaux latéraux (64, 66).
  4. Ensemble propulseur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la liaison frontale (108) comprend plusieurs éléments de liaison (110) traversant la poutre (70) et la paroi de fond (102) de la pièce intermédiaire (100), positionnés entre les premier et deuxième panneaux latéraux (64, 66) de la structure primaire (54) du mât.
  5. Aéronef comprenant au moins un ensemble propulseur selon l’une des revendications précédentes.
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