FR3142178A1 - Ensemble d’étanchéité pour nacelle de turboréacteur et nacelle comprenant un tel ensemble - Google Patents

Ensemble d’étanchéité pour nacelle de turboréacteur et nacelle comprenant un tel ensemble Download PDF

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Abstract

Cet ensemble d’étanchéité pour nacelle (4) de turbomachine, ladite nacelle (4) comprenant un premier panneau (7) séparé par un espace fonctionnel (8) d’ un deuxième panneau (6), lesdits panneaux (6, 7) étant réalisés en matériaux composites à matrice organique, comprend une tôle (9) métallique disposée à l’intérieur de la nacelle (4) et constituant une barrière au passage d’une flamme par ledit espace fonctionnel (8), et comprend en outre des moyens de séparation (11) empêchant le contact entre ladite tôle (9) métallique et des gaz inflammables susceptibles d’être dégagés par lesdits panneaux (6, 7) en cas d’un feu. Figure pour l’abrégé : Figure 6

Description

Ensemble d’étanchéité pour nacelle de turboréacteur et nacelle comprenant un tel ensemble
L’invention se rapporte à un ensemble d’étanchéité pour nacelle de turbomachine pour un aéronef, ainsi qu’à une nacelle équipée d’un tel ensemble d’étanchéité.
Techniques antérieures
Un aéronef est mû par plusieurs turbomachines telles que des turboréacteurs logés chacun dans une nacelle abritant également un ensemble de dispositifs d’actionnement annexes liés à son fonctionnement et assurant diverses fonctions, lorsque le turboréacteur est en fonctionnement ou à l’arrêt.
Une nacelle présente généralement une structure tubulaire comprenant une entrée d’air en avant du turboréacteur, une section médiane destinée à entourer une soufflante du turboréacteur, et une section arrière destinée à entourer la chambre de combustion du turboréacteur et pouvant abriter des moyens d’inversion de poussée.
La section médiane de la nacelle comprend généralement un capot fixe situé autour d’un mât d’accrochage du moteur et deux capots mobiles articulés et situés de part et d’autre du capot fixe.
En phase d’opération, les capots mobiles sont fermés.
En phase de maintenance, les capots mobiles peuvent être ouverts afin de permettre l’accès à l’intérieur de la nacelle.
Il existe ainsi un espace fonctionnel à ménager entre chaque capot mobile et le capot fixe afin de rendre possible le mouvement relatif des capots.
Dans un turboréacteur, certaines zones sont susceptibles de voir apparaître un feu en cas d’avarie. Ce sont des zones appelées « compartiments feu ». D’autres zones appelées « compartiments non-feu » sont au contraire dépourvues de risque d’inflammation direct et doivent être protégées d’un feu issu d’un compartiment feu. Par exemple, l’intérieur d’une nacelle constitue un compartiment feu et l’extérieur de la nacelle est un compartiment non feu.
Il est ainsi nécessaire de prévoir une barrière anti-feu au niveau de l’espace fonctionnel séparant les capots mobiles et le capot fixe.
A cette fin, il est connu d’utiliser une tôle métallique disposée à l’intérieur de la nacelle et constituant une barrière anti-feu au niveau dudit espace fonctionnel.
Cependant, les nacelles modernes comprennent des structures en matériau composite généralement à matrice organique.
L’application d’une source extérieure de chaleur à un matériau, comme un rayonnement ou une flamme par exemple, a pour première conséquence l’échauffement ou l’augmentation de température dudit matériau.
Dans le cas d’un matériau composite à matrice organique, à partir d’une température critique, les liaisons les plus fragiles thermiquement se brisent et le matériau composite à matrice organique se dégrade. Cette dégradation conduit à la formation de radicaux qui réagissent pour former des molécules organiques de masse moléculaire basse sous forme de gaz, généralement inflammables.
Ces gaz inflammables sont susceptibles d’entrer en contact avec ladite tôle métallique constituant une barrière anti-feu au niveau dudit espace fonctionnel.
Les températures atteintes par la tôle métallique peuvent être supérieures à la température d’auto-inflammation des gaz inflammables.
Il existe ainsi un risque d’auto-inflammation à l’extérieur de la nacelle.
L’invention a pour objet un ensemble d’étanchéité pour nacelle de turbomachine, ladite nacelle comprenant un premier panneau séparé par un espace fonctionnel d’ un deuxième panneau, lesdits panneaux étant réalisés en matériaux composites à matrice organique pouvant émettre des gaz inflammables lorsqu’ils sont soumis à des températures supérieures à une température critique caractéristique à chaque matériau composite, ledit ensemble d’étanchéité comprenant une tôle métallique disposée à l’intérieur de la nacelle et constituant une barrière au passage d’une flamme par ledit espace fonctionnel, caractérisé en ce que ledit ensemble d’étanchéité comprend en outre des moyens de séparation empêchant le contact entre ladite tôle métallique et lesdits gaz inflammables susceptibles d’être dégagés par lesdits panneaux en cas d’un feu.
Selon un mode de réalisation, lesdits moyens de séparation comprennent au moins une cale recouvrant la face extérieure de la tôle métallique sur l’entière étendue de l’espace fonctionnel.
Selon une caractéristique, la cale est en contact avec chaque panneau sur une longueur minimale de contact prédéfinie, au moins égale à 50mm pour un côté fixe et au moins égale à 10mm pour un côté d’accostage.
Selon une caractéristique avantageuse, ladite cale a des propriétés d’isolation thermique visant à maintenir la face susceptible d’entrer en contact avec les gaz inflammables à une température inférieure à la température d’auto-inflammation desdits gaz inflammables.
Selon une autre caractéristique avantageuse, ladite cale a des caractéristiques mécaniques élastiques permettant un contact souple avec lesdits panneaux.
Par exemple, ladite cale est réalisée en silicone.
Par exemple, ladite cale comprend un empilement de couches de tissus céramiques renforcé par un grillage métallique.
Selon un autre mode de réalisation, lesdits moyens de séparation comprennent des clinquants étanches auxdits gaz inflammables et disposés sur la surface de chaque panneau.
Selon une autre caractéristique, lesdits clinquants recouvrent chaque panneau sur deux côtés adjacents, à savoir un premier côté disposé à l’extérieur de la nacelle et un deuxième côté délimitant l’espace fonctionnel.
Selon une caractéristique, lesdits clinquants recouvrent chaque panneau sur trois côtés adjacents, à savoir un premier côté disposé à l’extérieur de la nacelle, un deuxième côté délimitant l’espace fonctionnel, et un troisième côté disposé à l’intérieur de la nacelle et opposé au premier côté.
Par exemple, les clinquants sont métalliques collés ou rivetés ou montés en force à l’aide par exemple d’une pince à ressort.
Par exemple, chaque clinquant est constitué par un pli de carbone ou de céramique, sec ou préimprégné.
Par exemple, chaque clinquant est cuit simultanément à la cuisson du panneau qu’il recouvre ou est collé postérieurement audit panneau.
Selon un autre aspect, l’invention a également pour objet une nacelle de turboréacteur comprenant au moins un ensemble d’étanchéité tel que décrit ci-dessus.
D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
est une vue schématique en coupe transversale d’un turboréacteur pour aéronef comprenant une nacelle équipée de deux capots mobiles représentés en position fermée ;
illustre les capots mobiles de la en position ouverte ;
est une vue en perspective dans une direction longitudinale de la nacelle d’une tôle métallique fermant un espace fonctionnel entre un capot fixe et un capot mobile selon l’art antérieur ;
à illustrent une cale disposée entre la tôle métallique et des panneaux selon un mode de réalisation de l’invention ; et
à illustrent des clinquants disposés sur la surface de chaque panneau selon un autre mode de réalisation de l’invention.
Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation
La représente un ensemble moteur 1 pour aéronef destiné à être fixé sous une aile de l’aéronef, cet ensemble 1 comportant un mât d’accrochage 2, un turboréacteur 3 à double flux, ainsi qu’une nacelle 4 entourant le turboréacteur d’axe longitudinal 5. La nacelle 4 comprend un capot fixe 6 situé autour du mât d’accrochage 2 et deux capots mobiles 7 articulés et situés de part et d’autre du capot fixe 6.
En phase d’opération, les capots mobiles 7 sont fermés.
En phase de maintenance, les capots mobiles 7 peuvent être ouverts ( ) afin de permettre l’accès à l’intérieur de la nacelle, notamment au turboréacteur 3.
Afin d’autoriser la cinématique d’ouverture des capots mobiles 7, un espace fonctionnel 8 longitudinal est ménagé entre chaque capot mobile 7 et le capot fixe 6.
La représente une vue en perspective dans la direction longitudinale 5 de la nacelle 4 d’une tôle 9 servant d’appui à un joint 10 de type barrière feu d’un inverseur de poussée (TRU ou « Thrust Reverser Unit » en anglais) selon l’art antérieur. Le joint 10 constitue une barrière étanche au feu entre un compartiment feu représenté par une première zone d’une section médiane de nacelle 4 et un compartiment non feu représenté par une deuxième zone adjacente à la première, située à son aval et contenant les systèmes d’activation des inverseurs de poussée (TRAS ou « Thrust Reverse Activation System » en anglais).
Classiquement, afin de permettre au joint 10 de type barrière feu du TRU de passer de la zone du capot fixe 6 à la zone du capot mobile 7, une tôle 9 métallique est insérée au-dessus de l’espace fonctionnel 8 du côté intérieur de la nacelle 4. La tôle 9 métallique constitue un appui élastique du joint 10 et permet à l’ensemble de fermer la triple interface TRU – capot mobile – capot fixe. Généralement, la tôle 9 métallique est réalisée en titane et peut par exemple présenter une épaisseur d’environ 0,4mm.
L’intérieur de la nacelle 4 constitue un compartiment feu alors que l’extérieur de la nacelle est un compartiment non feu.
Il est donc nécessaire de prévoir une barrière anti-feu au niveau de l’espace fonctionnel séparant les capots mobiles 7 et le capot fixe 6.
Bien que la tôle métallique 9 constitue une barrière au passage d’une flamme, il subsiste un risque d’inflammation en face non feu.
En effet, comme indiqué précédemment, les nacelles modernes comprennent des structures en matériau composite généralement à matrice organique. Notamment le capot fixe 6 et les capots mobiles 7 peuvent émettre des gaz inflammables lorsqu’ils sont soumis à des températures dépassant une température critique.
Ces gaz inflammables sont susceptibles d’entrer en contact avec la tôle 9 métallique.
Or, les températures atteintes par la tôle 9 métallique peuvent être supérieures à la température d’auto-inflammation des gaz inflammables émis par le capot fixe 6 et les capots mobiles 7, avec un risque d’inflammation en face non feu.
L’invention vise à empêcher la création d’un feu en face non feu en utilisant un ensemble d’étanchéité perfectionné comprenant des moyens de séparation 11 qui empêchent le contact entre les gaz inflammables pouvant être émis par les capots 6 et 7 en cas d’événement feu, et la tôle 9 métallique.
De manière la plus générale, l’invention est applicable à deux panneaux séparés par un espace fonctionnel. Chacun des panneaux peut être fixe, mobile ou amovible, indépendamment de l’autre panneau.
Tel qu’illustré dans l’exemple représenté sur les figures 1 et 2, l’un des deux panneaux peut constituer un capot mobile, tandis que l’autre panneau peut constituer un capot fixe.
D’autres variantes peuvent être envisagées, sans nuire à la généralité de l’invention.
Par exemple, dans une autre variante les deux panneaux pourraient constituer des capots fixes.
Par exemple, dans une autre variante, l’un des panneaux peut constituer un capot amovible, prévu pour la maintenance de la nacelle par exemple, alors que l’autre panneau peut constituer un capot fixe.
Dans un premier mode de réalisation illustré en figures 4 à 6, les moyens de séparation comprennent au moins une cale 12 disposée entre la tôle 9 métallique et les panneaux 6 et 7. Dans les figures, les éléments identiques portent les mêmes références.
La cale 12 est disposée de manière à empêcher le contact à proximité de l’espace fonctionnel 8 entre la tôle 9 métallique et les gaz inflammables pouvant être dégagés par les panneaux 6 et 7 en cas d’un événement feu.
Selon le mode de réalisation illustré en figures 4 à 6, la cale 12 recouvre la face extérieure de la tôle 9 métallique sur l’entière étendue de l’espace fonctionnel 8. De préférence, la cale 12 est disposée de manière à être en contact avec chaque panneau 6 et 7 sur une longueur minimale L de contact prédéfinie, au moins égale à 50mm pour un côté fixe et au moins égale à 10mm pour un côté d’accostage.
La cale 12 peut être fixée sur l’un des panneaux 6 ou 7 ou sur la tôle 9 métallique.
De préférence, la cale 12 présente des propriétés d’isolation thermique nécessaires à maintenir la face susceptible d’entrer en contact avec les gaz inflammables à une température inférieure à la température d’auto-inflammation desdits gaz inflammables. De préférence, la cale 12 présente des caractéristiques mécaniques élastiques permettant un contact souple avec les panneaux 6, 7, afin d’éviter l’endommagement desdits panneaux 6, 7.
Dans un mode de réalisation préférentiel, la cale 12 isolante est réalisée en silicone.
Dans d’autres modes de réalisation alternatifs, la réalisation de la cale 12 isolante peut être envisagée en d’autres matériaux isolants thermiques élastiques. Par exemple, la cale 12 isolante peut comprendre un empilement de couches de tissus céramiques renforcé par un grillage métallique pour atteindre l’élasticité désirée afin d’éviter l’endommagement desdits panneaux 6, 7.
Dans un deuxième mode de réalisation illustré en figures 7 et 8, les moyens de séparation 11 comportent des clinquants 13 disposés sur la surface de chaque panneau 6, 7 afin de contenir les gaz inflammables susceptibles d’être émis par les panneaux 6, 7 et d’empêcher le contact desdits gaz inflammables avec la tôle 9 disposée au niveau de l’espace fonctionnel 8.
Les clinquants 13 peuvent avoir une forme en L ( ) recouvrant chaque panneau 6, 7 sur deux côtés adjacents, à savoir un premier côté disposé à l’extérieur de la nacelle 4 et un deuxième côté délimitant l’espace fonctionnel 8.
Alternativement, les clinquants 13 peuvent avoir une forme en U ( ) recouvrant chaque panneau 6, 7 sur trois côtés adjacents, à savoir un premier côté disposé à l’extérieur de la nacelle 4, un deuxième côté délimitant l’espace fonctionnel 8, et un troisième côté disposé à l’intérieur de la nacelle 4 et opposé au premier côté.
Dans toutes les variantes de ce mode de réalisation, la distance de recouvrement entre un clinquant 13 et le côté disposé à l’extérieur de la nacelle 4 d’un panneau 6,7 est d’au moins 25mm.
De préférence, les clinquants 13 ont une faible épaisseur pour limiter la quantité de chaleur transmise vers le côté non feu. Les clinquants 13 peuvent être métalliques ou réalisés dans tout autre matériau étanche aux gaz inflammables susceptibles d’être émis par les panneaux 6, 7.

Claims (12)

  1. Ensemble d’étanchéité pour nacelle (4) de turbomachine, ladite nacelle (4) comprenant un premier panneau (7) séparé par un espace fonctionnel (8) d’un deuxième panneau (6), lesdits panneaux (6, 7) étant réalisés en matériaux composites à matrice organique, ledit ensemble d’étanchéité comprenant une tôle (9) métallique disposée à l’intérieur de la nacelle (4) et constituant une barrière au passage d’une flamme par ledit espace fonctionnel (8), caractérisé en ce que ledit ensemble d’étanchéité comprend en outre des moyens de séparation (11) empêchant le contact entre ladite tôle (9) métallique et des gaz inflammables susceptibles d’être dégagés par lesdits panneaux (6, 7) en cas d’un feu.
  2. Ensemble d’étanchéité selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de séparation (11) comprennent au moins une cale (12) recouvrant la face extérieure de la tôle métallique sur l’entière étendue de l’espace fonctionnel.
  3. Ensemble d’étanchéité selon la revendication 2, dans lequel la cale (12) est en contact avec chaque panneau (6, 7) sur une longueur minimale (L) de contact prédéfinie, au moins égale à 50mm pour un côté fixe et au moins égale à 10mm pour un côté d’accostage.
  4. Ensemble d’étanchéité selon la revendication 2 ou 3, dans lequel ladite cale (12) a des propriétés d’isolation thermique visant à maintenir la face susceptible d’entrer en contact avec les gaz inflammables à une température inférieure à la température d’auto-inflammation desdits gaz inflammables.
  5. Ensemble d’étanchéité selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel ladite cale (12) a des caractéristiques mécaniques élastiques permettant un contact souple avec lesdits panneaux (6, 7).
  6. Ensemble d’étanchéité selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel ladite cale (12) comprend un empilement de couches de tissus céramiques renforcé par un grillage métallique.
  7. Ensemble d’étanchéité selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de séparation comprennent des clinquants (13) étanches auxdits gaz inflammables et disposés sur la surface de chaque panneau (6, 7).
  8. Ensemble d’étanchéité selon la revendication 7, dans lequel lesdits clinquants (13) recouvrent chaque panneau (6, 7) sur deux côtés adjacents, à savoir un premier côté disposé à l’extérieur de la nacelle (4) et un deuxième côté délimitant l’espace fonctionnel (8).
  9. Ensemble d’étanchéité selon la revendication 7, dans lequel lesdits clinquants (13) recouvrent chaque panneau (6, 7) sur trois côtés adjacents, à savoir un premier côté disposé à l’extérieur de la nacelle (4), un deuxième côté délimitant l’espace fonctionnel (8), et un troisième côté disposé à l’intérieur de la nacelle (4) et opposé au premier côté.
  10. Ensemble d’étanchéité selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel les clinquants sont métalliques collés ou rivetés ou montés en force.
  11. Ensemble d’étanchéité selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel chaque clinquant est constitué par un pli de carbone ou de céramique, sec ou préimprégné.
  12. Nacelle (4) de turbomachine comprenant au moins un ensemble d’étanchéité selon l’une quelconque des revendications 1 à 11.
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