FR3099460A1 - Assemblage d’une paroi aérodynamique d’aéronef et d’un générateur de tourbillons comprenant au moins une plaque intercalaire - Google Patents

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Abstract

Assemblage d’une paroi aérodynamique d’aéronef et d’un générateur de tourbillons comprenant au moins une plaque intercalaire L'invention a pour objet un assemblage d’une paroi aérodynamique (32) d’un aéronef et d’un générateur de tourbillons (30) comprenant au moins une plaque intercalaire (50) comportant une première face (50.1) présentant une géométrie identique à celle de la face externe (32.1) de la paroi aérodynamique (32) et une deuxième face (50.2) présentant une géométrie identique à celle de la face de contact (38.1) de l’embase (38) du générateur de tourbillons (30). L’invention a également pour objet un procédé de fabrication d’une plaque intercalaire (50) ainsi qu’un aéronef comportant un assemblage d’une paroi aérodynamique (32) et d’un générateur de tourbillons (30) comprenant au moins une plaque intercalaire (50). Figure 9

Description

Assemblage d’une paroi aérodynamique d’aéronef et d’un générateur de tourbillons comprenant au moins une plaque intercalaire
La présente demande se rapporte à un assemblage d’une paroi aérodynamique d’aéronef et d’un générateur de tourbillons comprenant au moins une plaque intercalaire.
Comme illustré sur les figures 1 et 2, un aéronef 10 comprend plusieurs ensembles propulsifs 12 qui présentent chacun une nacelle 14 entourant une motorisation. La nacelle 14 comprend au moins une paroi aérodynamique 16, comme par exemple un capot, comportant au moins un générateur de tourbillons 18 également appelé aileron ou aigrette (ou strake en anglais).
Selon un mode de réalisation visible sur les figures 3 et 4, la paroi aérodynamique 16 présente une face externe 16.1 orientée vers l’extérieur de la nacelle 14, contre laquelle s’écoule un flux d’air 20, et une face interne 16.2 orientée vers l’intérieur de la nacelle 14. Le générateur de tourbillons 18 comprend une section transversale en T et comporte une paroi active 22 ainsi qu’une embase 24 présentant une face de contact 24.1 plaquée contre la face externe 16.1 de la paroi aérodynamique 16 et reliée à cette dernière par des éléments de fixation 26.
Les générateurs de tourbillons 18, positionnés de part et d’autre du mât au niveau du capot de la nacelle, permettent d’obtenir un gain en matière aérodynamique, notamment en retardant le décollement du flux d’air sur l'extrados de l'aile ainsi qu’en augmentant la portance durant les phases d’atterrissage.
La géométrie de la face de contact 24.1 de l’embase 24 doit être identique à celle de la face externe 16.1 de la paroi aérodynamique 16 pour que la face de contact 24.1 et la face externe 16.1 soient en contact sur toutes leurs surfaces. Dans le cas contraire, lors de la mise en place des éléments de fixation 26, ces derniers vont déformer le générateur de tourbillons 18 jusqu’à ce que la face de contact 24.1 de l’embase 24 soit plaquée contre la face externe 16.1 de la paroi aérodynamique 16, ce qui va induire des contraintes dans le générateur de tourbillons 18.
Les faces externes 16.1 des parois aérodynamiques 16 des différents programmes d’avions ayant des géométries différentes, les générateurs de tourbillons 18 ont des géométries différentes d’un programme d’avions à l’autre. Par conséquent, il est nécessaire de développer, de fabriquer et de gérer différentes familles de générateurs de tourbillons 18, chacune d’elles étant adaptée à un programme d’avions spécifique même si ce dernier comprend un nombre réduit d’exemplaires.
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 assemblage comportant une paroi aérodynamique d’un aéronef qui comprend une face externe présentant une première géométrie, un générateur de tourbillons qui comprend au moins une paroi active et au moins une embase comportant une face de contact orientée vers la face externe de la paroi aérodynamique, ladite face de contact de l’embase présentant une deuxième géométrie, l’assemblage comportant des éléments de fixation reliant l’embase et la paroi aérodynamique qui comprennent chacun une tige et une tête.
Selon l’invention, l’assemblage comprend au moins une plaque intercalaire, positionnée entre la face externe de la paroi aérodynamique et la face de contact de l’embase, comportant une première face présentant une géométrie identique à la première géométrie de la face externe de la paroi aérodynamique et une deuxième face présentant une géométrie identique à la deuxième géométrie de la face de contact de l’embase.
La plaque intercalaire permet de pouvoir monter un même générateur de tourbillons sur plusieurs programmes d’avions. Ainsi, les générateurs de tourbillons développés pour un programme d’avions peuvent être montés sur un autre programme d’avions.
Selon une autre caractéristique, l’assemblage comprend une unique plaque intercalaire qui présente un pourtour identique au pourtour de l’embase.
Selon une autre caractéristique, pour chaque élément de fixation, la plaque intercalaire comprend un trou traversant, débouchant au niveau des première et deuxième faces, configuré pour loger la tige de l’élément de fixation.
Selon une autre caractéristique, la tête de chaque élément de fixation est fraisée et chaque trou traversant comprend un chanfrein, au niveau de son extrémité débouchant au niveau de la deuxième face de la plaque intercalaire, configuré pour loger la tête fraisée d’un des éléments de fixation.
L’invention a également pour objet un procédé de fabrication d’une plaque intercalaire d’un assemblage, caractérisé en ce que le procédé comprend une première étape de détermination des première et deuxième géométries de la face externe de la paroi aérodynamique et de la face de contact de l’embase ainsi qu’une étape d’usinage des première et deuxième faces de la plaque intercalaire en fonction des première et deuxième géométries de la face externe de la paroi aérodynamique et de la face de contact de l’embase déterminées lors de la première étape.
Selon une autre caractéristique, le procédé comprend une étape de perçage d’un trou traversant pour chaque élément de fixation ainsi qu’une étape de chanfreinage de chaque trou traversant.
Enfin, l’invention a pour objet un aéronef comprenant au moins un assemblage d’une paroi aérodynamique et d’un générateur de tourbillons comportant au moins une plaque intercalaire.
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 de face d’un aéronef,
est une vue en perspective d’un ensemble propulsif de l’aéronef visible sur la figure 1,
est une vue en perspective d’une partie d’une nacelle équipée d’un générateur de tourbillons qui illustre un mode de réalisation de l’art antérieur,
est une coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3,
est une vue latérale d’un assemblage d’une paroi aérodynamique et d’un générateur de tourbillons qui illustre un mode de réalisation de l’invention,
est une vue en perspective d’une plaque intercalaire qui illustre un mode de réalisation de l’invention,
est une coupe longitudinale selon le plan VII de la figure 6 d’une plaque intercalaire qui illustre un mode de réalisation de l’invention,
est une coupe transversale selon le plan VIII de la figure 6 d’une plaque intercalaire qui illustre un mode de réalisation de l’invention,
est une coupe illustrant un détail de la figure 5, et
est une coupe d’une partie d’une plaque intercalaire fixée sur une paroi aérodynamique d’un aéronef sans générateur de tourbillons.
Sur les figures 5 et 9, on a représenté un assemblage d’un générateur de tourbillons 30 et d’une paroi aérodynamique 32, comme par exemple celle d’un capot d’une nacelle d’aéronef.
Bien que décrite appliquée à une nacelle d’aéronef, l’invention n’est aucunement limitée à cette application et peut être appliquée à toute paroi aérodynamique d’un aéronef, comme par exemple un fuselage, un empennage, une aile, un mât ou une nacelle.
La paroi aérodynamique 32 présente une face externe 32.1 contre laquelle s’écoule un flux d’air 34 en vol et une face interne 32.2 opposée à la face externe 32.1. La face externe 32.1 présente une première géométrie qui varie d’un programme d’avions à l’autre.
Pour la suite de la présente demande, les termes avant et arrière font référence au sens d’écoulement du flux d’air 34, ce dernier s’écoulant en vol de l’avant vers l’arrière. Pour la suite de la description, une direction longitudinale est parallèle au flux d’air 34. Un plan transversal est un plan perpendiculaire au flux d’air 34.
Par un générateur de tourbillons, on entend toute paroi en saillie par rapport à une paroi aérodynamique d’un aéronef et configurée pour modifier un flux d’air s’écoulant à la surface de cette paroi aérodynamique. Un générateur de tourbillons est également appelé aileron, aigrette ou « strake » en anglais.
Le générateur de tourbillons 30 comprend au moins une paroi active 36, sensiblement plane, en saillie par rapport à la face externe 32.1 de la paroi aérodynamique 32, ainsi qu’au moins une embase 38 comportant une première face de contact 38.1 orientée vers la face externe 32.1 de la paroi aérodynamique 32 en fonctionnement et une deuxième face 38.2 opposée à la face de contact 38.1. Cette dernière présente une deuxième géométrie différente de la première géométrie de la face externe 32.1 de la paroi aérodynamique 32.
Selon une configuration, le générateur de tourbillons 30 présente une section transversale en T, la paroi active 36 étant approximativement perpendiculaire à la paroi aérodynamique 32 et présentant une longueur L36 (dimension prise selon la direction longitudinale). L’embase 38 s’étend de part et d’autre de la paroi active 36 et présente une longueur sensiblement égale à la longueur L36 de la paroi active 36 ainsi qu’une largeur sensiblement constante sur toute sa longueur. En vue de dessus, l’embase 38 a une forme approximativement rectangulaire. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à cette section transversale en T.
Quel que soit le mode de réalisation, l’embase présente un pourtour 40, comme illustré en trait mixte sur la figure 6.
L’assemblage comprend des éléments de fixation 42 reliant l’embase 38 et la paroi aérodynamique 32. Selon une configuration, chaque élément de fixation 42 comprend une tige 44.1 et une tête 44.2.
Pour chaque élément de fixation 42, la paroi aérodynamique 32 comprend un trou de passage 46 configuré pour loger la tige 44.1 et l’embase 38 comprend un orifice de passage 48 configuré pour loger la tige 44.1.
Pour réduire l’impact sur l’aérodynamisme, la tête 44.2 de l’élément de fixation 42 est une tête 44.2 fraisée et l’orifice de passage 48 présente un chanfrein 48.1, au niveau de son extrémité, débouchant au niveau de la deuxième face 38.2 de l’embase 38 et configuré pour loger la tête 44.2 fraisée afin qu’elle soit affleurante.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ce mode de réalisation pour les éléments de fixation 42. Pour chaque élément de fixation 42, l’orifice de passage 48 de l’embase 38 est configuré pour loger la tête 44.2 de l’élément de fixation 42 afin qu’elle soit affleurante.
Selon une caractéristique de l’invention, l’assemblage comprend au moins une plaque intercalaire 50 positionnée entre la face externe 32.1 de la paroi aérodynamique 32 et la face de contact 38.1 de l’embase 38. Cette plaque intercalaire 50 présente une première face 50.1 présentant une géométrie identique à celle de la face externe 32.1 de la paroi aérodynamique 32 et une deuxième face 50.2 présentant une géométrie identique à celle de la face de contact 38.1 de l’embase 38.
Selon une configuration visible sur la figure 6, l’assemblage comprend une unique plaque intercalaire 50 qui présente un pourtour approximativement identique à celui de l’embase 38. En variante, la plaque intercalaire 50 pourrait avoir un pourtour supérieur à celui de l’embase 38 et être détourée selon le pourtour de l’embase 38.
Selon une autre configuration, l’assemblage comprend plusieurs plaques intercalaires 50 configurées pour être entièrement recouvertes par l’embase 38.
Lorsque l’embase 38 présente un pourtour rectangulaire, la plaque intercalaire 50 présente un pourtour également rectangulaire avec un bord avant 52.1, un bord arrière 52.2, un bord latéral droit 52.3 et un bord latéral gauche 52.4.
Comme illustré sur la figure 7, la plaque intercalaire 50 comprend, dans un plan longitudinal, une épaisseur E1 qui évolue du bord avant 52.1 jusqu’au bord arrière 52.2. en fonction de la différence entre la géométrie de la face externe 32.1 de la paroi aérodynamique 32 et la géométrie de la face de contact 38.1 de l’embase 38. Selon une configuration, l’épaisseur E1 est quasi nulle au niveau des bords avant et arrière 52.1, 52.2 et augmente progressivement du bord avant 52.1 jusqu’à une valeur maximale E1max puis diminue jusqu’au bord arrière 52.2.
Comme illustré sur la figure 8, la plaque intercalaire 50 comprend, dans un plan transversal, une épaisseur E2 qui peut évoluer du bord latéral droit 52.3 jusqu’au bord latéral gauche 52.4 ou qui peut être constante, en fonction de la différence entre la géométrie de la face externe 32.1 de la paroi aérodynamique 32 et la géométrie de la face de contact 38.1 de l’embase 38.
Pour chaque élément de fixation 42, la plaque intercalaire 50 comprend un trou traversant 54, débouchant au niveau des première et deuxième faces 50.1, 50.2, configuré pour loger la tige 44.1 de l’élément de fixation 42.
Selon un mode de réalisation, chaque trou traversant 54 comprend un chanfrein 56, au niveau de son extrémité, débouchant au niveau de la deuxième face 50.2 de la plaque intercalaire 50 et configuré pour loger la tête 44.2 fraisée d’un élément de fixation 42 afin qu’elle soit affleurante, comme illustré sur la figure 10. L’invention n’est pas limitée à cette forme pour chaque trou traversant 54 qui est configuré pour loger la tête 44.2 en l’absence de générateur de tourbillons 30, quelle que soit la forme de la tête 44.2, pour qu’elle soit affleurante.
Ainsi, lorsque le générateur de tourbillon 30 est démonté, par exemple en cas d’endommagement, il n’est plus nécessaire de reboucher les trous de passage 46. Ces derniers sont obturés par les éléments de fixation 42. Grâce à la plaque intercalaire 50 et aux chanfreins 56, les éléments de fixation 42 ne perturbent pas le flux d’air 34.
Selon un mode de réalisation, chaque plaque intercalaire 50 est réalisée à partir d’une ébauche parallélépipédique usinée. La plaque intercalaire 50 est métallique, comme en alliage d’aluminium par exemple.
Un procédé de fabrication d’une plaque intercalaire 50 comprend une première étape de détermination des géométries de la face externe 32.1 de la paroi aérodynamique 32 et de la face de contact 38.1 de l’embase 38 ainsi qu’une étape d’usinage des première et deuxième faces 50.1, 50.2 de la plaque intercalaire 50 en fonction des géométries de la face externe 32.1 de la paroi aérodynamique 32 et de la face de contact 38.1 de l’embase 38 déterminées lors de la première étape. Le procédé comprend également une étape de perçage d’un trou traversant 54 pour chaque élément de fixation 42 ainsi qu’une étape de chanfreinage de chaque trou traversant 54.
La plaque intercalaire 50 permet de pouvoir monter un même générateur de tourbillons 30 sur plusieurs programmes d’avions. Ainsi, il n’est plus nécessaire de développer, fabriquer et gérer un générateur de tourbillons 30 pour chaque programme d’avions. Les générateurs de tourbillons 30 développés pour un programme d’avions peuvent être montés sur un autre programme d’avions.

Claims (7)

  1. Assemblage comportant une paroi aérodynamique (32) d’un aéronef qui comprend une face externe (32.1) présentant une première géométrie, un générateur de tourbillons (30) qui comprend au moins une paroi active (36) et au moins une embase (38) comportant une face de contact (38.1) orientée vers la face externe (32.1) de la paroi aérodynamique (32), ladite face de contact (38.1) de l’embase (38) présentant une deuxième géométrie, ledit assemblage comportant des éléments de fixation (42) reliant l’embase (38) et la paroi aérodynamique (32) qui comprennent chacun une tige (44.1) et une tête (44.2), caractérisé en ce que l’assemblage comprend au moins une plaque intercalaire (50), positionnée entre la face externe (32.1) de la paroi aérodynamique (32) et la face de contact (38.1) de l’embase (38), comportant une première face (50.1) présentant une géométrie identique à la première géométrie de la face externe (32.1) de la paroi aérodynamique (32) et une deuxième face (50.2) présentant une géométrie identique à la deuxième géométrie de la face de contact (38.1) de l’embase (38).
  2. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’assemblage comprend une unique plaque intercalaire (50) qui présente un pourtour identique au pourtour de l’embase (38).
  3. Assemblage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, pour chaque élément de fixation (42), la plaque intercalaire (50) comprend un trou traversant (54), débouchant au niveau des première et deuxième faces (50.1, 50.2), configuré pour loger la tige (44.1) de l’élément de fixation (42).
  4. Assemblage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la tête (44.2) de chaque élément de fixation (42) est fraisée et en ce que chaque trou traversant (54) comprend un chanfrein (56), au niveau de son extrémité, débouchant au niveau de la deuxième face (50.2) de la plaque intercalaire (50) et configuré pour loger la tête (44.2) fraisée d’un des éléments de fixation (42).
  5. Procédé de fabrication d’une plaque intercalaire (50) d’un assemblage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le procédé comprend une première étape de détermination des première et deuxième géométries de la face externe (32.1) de la paroi aérodynamique (32) et de la face de contact (38.1) de l’embase (38) ainsi qu’une étape d’usinage des première et deuxième faces (50.1, 50.2) de la plaque intercalaire (50) en fonction des première et deuxième géométries de la face externe (32.1) de la paroi aérodynamique (32) et de la face de contact (38.1) de l’embase (38), déterminées lors de la première étape.
  6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape de perçage d’un trou traversant (54) pour chaque élément de fixation (42) ainsi qu’une étape de chanfreinage de chaque trou traversant (54).
  7. Aéronef comprenant au moins un assemblage d’une paroi aérodynamique (32) et d’un générateur de tourbillons (30) selon l’une des revendications 1 à 5.
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