FR3031360A1

FR3031360A1 - Ensemble propulsif pour aeronef

Info

Publication number: FR3031360A1
Application number: FR1550122A
Authority: FR
Inventors: Pierre Caruel; Herve Hurlin
Original assignee: Aircelle SA
Current assignee: Safran Nacelles SAS
Priority date: 2015-01-07
Filing date: 2015-01-07
Publication date: 2016-07-08
Anticipated expiration: 2035-01-07
Also published as: FR3031360B1

Abstract

La présente invention concerne un ensemble propulsif (100) pour aéronef, comprenant une nacelle (101) et un turboréacteur (103) logé à l'intérieur de la nacelle, ladite nacelle comprenant : - une entrée d'air (105) comprenant : ○ une paroi externe (115), ○ une paroi interne (119), radialement à l'intérieur de la paroi externe par rapport à un axe (121) sensiblement longitudinal de la nacelle, ○ une lèvre d'entrée d'air (117) formant bord d'attaque de la nacelle et s'étendant entre les parois externe et interne, - une cloison arrière (125) en aval de l'entrée d'air (105), reliant la paroi externe à la paroi interne, ledit turboréacteur (103) comprenant un carter de soufflante (111), conçu pour entourer des aubes (113) d'une soufflante du turboréacteur, s'étendant dans le prolongement de la paroi interne (119) de l'entrée d'air de la nacelle, L'ensemble propulsif selon l'invention est remarquable en ce que la cloison arrière (125) de la nacelle présente au moins une extension (131) définissant une zone de recouvrement (135) d'au moins une portion de la paroi interne (119) de l'entrée d'air (105) et d'au moins une portion du carter de soufflante (111), lesdites portions de la paroi interne de l'entrée d'air et du carter de soufflante étant reliées à ladite extension (131).

Description

La présente invention concerne un ensemble propulsif pour aéronef, comprenant une nacelle et un turboréacteur. Un aéronef est mû par plusieurs ensembles propulsifs constitués par des turboréacteurs logés chacun dans une nacelle. Une nacelle présente généralement une structure tubulaire comprenant une entrée d'air en amont du turboréacteur, une section médiane destinée à entourer une soufflante du turboréacteur, une section aval pouvant abriter un dispositif d'inversion de poussée et destinée à entourer la chambre de combustion du turboréacteur, et est généralement terminée par une tuyère d'éjection dont la sortie est située en aval du turboréacteur.

Cette nacelle est par exemple destinée à abriter un turboréacteur double flux apte à générer par l'intermédiaire des aubes de la soufflante en rotation un flux d'air chaud (également appelé flux primaire), issu de la chambre de combustion du turboréacteur, et un flux d'air froid (flux secondaire) qui circule à l'extérieur du turboréacteur à travers un canal annulaire, également appelé veine, formé entre un carénage du turboréacteur et une paroi interne de la nacelle. Les deux flux d'air sont éjectés du turboréacteur par l'arrière de la nacelle. Le dispositif d'inversion de poussée est, lors de l'atterrissage de l'aéronef, destiné à améliorer la capacité de freinage de celui-ci en redirigeant vers l'avant au moins une partie de la poussée générée par le turboréacteur.

Dans la présente demande, l'amont et l'aval sont définis par rapport au sens d'écoulement de l'air dans l'ensemble propulsif en fonctionnement jet direct, l'entrée d'air étant située en amont par rapport à la tuyère d'éjection, située en aval de la nacelle. Parmi les nacelles de l'art antérieur, on connaît celle décrite dans le 25 document US 2011/0197973, dont une coupe longitudinale de l'entrée d'air est représentée à la figure 1. Une telle entrée d'air 1 comprend une paroi externe 3, une paroi interne 5 comprenant des moyens de traitement acoustique 6 et une lèvre d'entrée d'air 7 formant bord d'attaque de la nacelle, s'étendant entre les parois externe 3 et interne 30 5. L'entrée d'air 1 comprend en sa partie aval une cloison arrière 9, reliant la paroi interne 5 à la paroi externe 3. L'entrée d'air 1 est destinée à être rattachée en sa partie aval à un carter de soufflante (non représenté à la figure 1) d'un turboréacteur, conçu pour entourer 35 des aubes d'une soufflante d'un turboréacteur, et s'étendant dans le prolongement de la paroi interne 5 de l'entrée d'air.

Pour réaliser ce rattachement, la cloison arrière 9 présente une extension 11 recouvrant une portion 13 de paroi interne 5 de l'entrée d'air 1, sur laquelle est montée une première bride de liaison 15, sensiblement en forme de « U », rattachée au niveau de sa paroi 17 à une deuxième bride de liaison (non représentée), montée sur le carter de soufflante. L'entrée d'air de la nacelle est fixée en porte-à-faux sur le carter de soufflante, au niveau des brides de liaison. Lorsque l'ensemble propulsif subit une rupture d'aube de soufflante, des débris d'aubes sont projetés en direction du carter de soufflante ou de la paroi interne de l'entrée d'air de la nacelle.

La perte de l'aube crée, par déséquilibre des parties tournantes du moteur, un balourd qui se transmet à l'ensemble des parties de l'ensemble propulsif. L'entrée d'air, de par sa position en porte-à-faux par rapport au carter de soufflante est fortement soumise à cet effort de balourd. Cela a pour effet d'entraîner des efforts d'inertie importants de l'entrée d'air vers le carter de soufflante. Ceux-ci sont alors transmis sous forme de flexion aux brides de liaison assurant le rattachement de l'entrée d'air sur le carter de soufflante, entraînant des contraintes importantes au niveau de la paroi interne de l'entrée d'air et au niveau du carter de soufflante, à proximité de la zone d'attache. La présente invention vise à résoudre les inconvénients de l'art antérieur, 20 et se rapporte à cet effet à un ensemble propulsif pour aéronef, comprenant une nacelle et un turboréacteur logé à l'intérieur de la nacelle, ladite nacelle comprenant : - une entrée d'air comprenant : o une paroi externe, 25 o une paroi interne, radialement à l'intérieur de la paroi externe par rapport à un axe sensiblement longitudinal de la nacelle, o une lèvre d'entrée d'air formant bord d'attaque de la nacelle et s'étendant entre les parois externe et interne, - une cloison arrière en aval de l'entrée d'air, reliant la paroi externe à la 30 paroi interne, ledit turboréacteur comprenant un carter de soufflante, conçu pour entourer des aubes d'une soufflante du turboréacteur, s'étendant dans le prolongement de la paroi interne de l'entrée d'air de la nacelle, ledit ensemble étant remarquable en ce que la cloison arrière de la nacelle présente 35 au moins une extension définissant une zone de recouvrement d'au moins une portion de la paroi interne de l'entrée d'air et d'au moins une portion du carter de soufflante, lesdites portions de la paroi interne de l'entrée d'air et du carter de soufflante étant reliées à ladite extension. Ainsi, en prévoyant une cloison arrière reliant les parois externe et interne de l'entrée d'air, et présentant une extension définissant une zone de recouvrement d'une portion de la paroi interne de l'entrée d'air de la nacelle et d'une portion du carter de soufflante du turboréacteur, et en prévoyant de relier lesdites portions de la paroi interne de l'entrée d'air et du carter de soufflante à ladite extension, l'entrée d'air forme un caisson fermé avec le carter de soufflante, ce qui permet de contribuer au raidissement du carter de soufflante.

Ainsi, les déformations du carter de soufflante engendrées lors d'une rupture d'aubes de soufflante et lors des efforts de balourd générés par l'entrée d'air en porte-à-faux avec le carter de soufflante sont sensiblement réduits par rapport à l'art antérieur. Les efforts transmis au reste de l'ensemble propulsif, c'est-à-dire au moyeu de la soufflante et aux capots entourant le carter de soufflante s'en trouvent également réduits par rapport à l'art antérieur. Selon des caractéristiques toutes optionnelles de l'ensemble propulsif selon l'invention : - la nacelle comprend un capot de soufflante entourant le carter de soufflante et s'étendant dans le prolongement de la paroi externe de l'entrée d'air, et la cloison arrière présente une extension définissant une zone de recouvrement d'au moins une portion de la paroi externe de l'entrée d'air et d'au moins une portion dudit capot de soufflante, lesdites portions de la paroi externe de l'entrée d'air et du capot de soufflante étant reliées à ladite extension. En prévoyant une extension de la cloison arrière, définissant une zone de recouvrement d'une portion de la paroi externe de l'entrée d'air et d'une portion du capot de soufflante, et en prévoyant de relier lesdites portions de la paroi externe de l'entrée d'air et du capot de soufflante à ladite extension, la paroi externe de l'entrée d'air contribue également à raidir le carter de soufflante, ce qui permet de réduire encore les déformations du carter de soufflante ; - les extensions de la cloison arrière s'étendent sur toute la circonférence de la nacelle ; - les extensions de la cloison arrière sont sensiblement parallèles à la paroi interne de l'entrée d'air de la nacelle ; - la paroi interne de l'entrée d'air de la nacelle est pourvue de moyens de 35 traitement acoustique, et la cloison arrière comprend une paroi annulaire non-parallèle à la paroi interne de l'entrée d'air et l'extension définissant une zone de recouvrement d'au moins une portion de la paroi interne de l'entrée d'air et d'au moins une portion du carter de soufflante s'étend en amont de ladite paroi annulaire. Le fait de prévoir une extension de la cloison arrière vers l'amont de la nacelle permet de contribuer à la rétention des débris d'aubes éjectés par le moteur en cas de perte d'une aube, ce qui permet de déplacer vers l'aval de la nacelle la zone de jonction entre la paroi interne de l'entrée d'air et le carter de soufflante. Ainsi, on peut réduire la longueur du carter de soufflante et augmenter la surface de traitement acoustique de la paroi interne de l'entrée d'air, tout en satisfaisant aux normes aérodynamiques régissant les situations de rupture d'aubes de soufflante. En d'autres termes, la surface de traitement acoustique de la paroi interne de l'entrée d'air commence au plus près des aubes de la soufflante du turboréacteur ; - la cloison arrière comprend une paroi annulaire non-parallèle à la paroi interne de l'entrée d'air de la nacelle et l'extension définissant une zone de recouvrement d'au moins une portion de la paroi externe de l'entrée d'air et d'au moins une portion du capot de soufflante s'étend en aval de ladite paroi annulaire ; - la cloison arrière présente une section longitudinale sensiblement en forme de « S aplati » ; - la cloison arrière est en forme d'omega et possède une seconde extension (131b) et une seconde interface avec le carter de soufflante (111) ; - la cloison arrière est reliée : o à l'entrée d'air de la nacelle et o au carter de soufflante, ou au carter de soufflante et au capot de soufflante, par l'intermédiaire de moyens de liaison ponctuels répartis de manière discrète sur la circonférence de la nacelle ; - la paroi interne de l'entrée d'air de la nacelle présente en sa partie aval un bord de recouvrement s'étendant sur une portion du carter de soufflante du turboréacteur, ce qui permet au carter de soufflante de reprendre les efforts perpendiculaires à la paroi interne de l'entrée d'air, et en conséquence de limiter les efforts de traction perpendiculaires dans la paroi interne de l'entrée d'air, efforts qui entraînent dans l'art antérieur une mauvaise tenue du collage des moyens de traitement acoustiques ; - alternativement, la paroi interne de l'entrée d'air de la nacelle présente en sa partie aval un bord échancré et le carter de soufflante du turboréacteur 35 présente en sa partie amont une extension pénétrant au moins partiellement ledit bord échancré, ce qui facilite la transmission des efforts radiaux depuis la paroi interne de l'entrée vers le carter de soufflante. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des figures ci-5 annexées dans lesquelles : - la figure 1 illustre une entrée d'air de l'art antérieur ; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un ensemble propulsif réalisé selon un premier mode de réalisation de l'invention, centrée sur l'entrée d'air de la nacelle et sur la section médiane de la nacelle ; 10 - la figure 3 est une vue de détail de la figure 2, illustrant la jonction entre l'entrée d'air de la nacelle et le carter de soufflante du turboréacteur ; - la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 3, l'ensemble propulsif étant réalisé conformément à un deuxième mode de réalisation de l'invention ; 15 - la figure 5 est une vue similaire à celle de la figure 3, l'ensemble propulsif étant réalisé conformément à un troisième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 6 est une vue similaire à celle de la figure 2, l'ensemble propulsif étant réalisé selon un autre mode de réalisation de l'invention. 20 Sur l'ensemble des figures, des références identiques ou analogues représentent des organes ou ensembles d'organes identiques ou analogues. On se réfère à la figure 2, illustrant un ensemble propulsif 100 pour aéronef, réalisé selon un premier mode de réalisation de l'invention. L'ensemble propulsif 100 comprend une nacelle 101 dans laquelle est 25 logé un turboréacteur 103. Parmi les éléments constituant le turboréacteur 103, seuls le carter de soufflante 111 et une aube 113 d'une soufflante du turboréacteur sont représentés à la figure 2. La nacelle 101 présente une structure tubulaire comprenant une entrée d'air 105, une section médiane 107 entourant une soufflante du turboréacteur, une 30 section aval 109 pouvant abriter un dispositif d'inversion de poussée et entourant le générateur de gaz du turboréacteur, et une tuyère d'éjection (non visible sur la figure 2), dont la sortie est située en aval du turboréacteur. L'entrée d'air 105 de la nacelle 101 comprend une paroi externe 115 pouvant être réalisée en matériau composite ou en métal, en contact avec un flux 35 d'air extérieur s'écoulant autour de la nacelle.

La paroi externe 115 de l'entrée d'air 105 est reliée en sa partie amont à une lèvre d'entrée d'air 117 formant bord d'attaque de la nacelle, et est prolongée en sa partie aval par un capot 118 de soufflante, entourant le carter de soufflante 111. La lèvre d'entrée d'air 117 s'étend depuis la paroi externe 115 de l'entrée d'air jusqu'à une paroi interne 119 de l'entrée d'air 105, située radialement à l'intérieur de la paroi externe 115 par rapport à un axe 121 sensiblement longitudinal de la nacelle. La paroi interne 119 est pourvue, de préférence mais non limitativement, des moyens de traitement acoustique, moyens par exemple constitués par un 10 panneau acoustique 123 connu de l'art antérieur, du type comprenant une structure en nids d'abeilles, prise en sandwich entre une peau acoustique et une peau pleine. Dans le prolongement de la paroi interne 119 de l'entrée d'air 105 s'étend le carter de soufflante 111, entourant les aubes de la soufflante du turboréacteur. 15 La nacelle 101 comprend une cloison arrière 125 en aval de l'entrée d'air 105, reliant la paroi externe 115 à la paroi interne 119. La cloison arrière 125 présente une section longitudinale sensiblement en forme générale de « S aplati », défini par une paroi annulaire 127 aux extrémités 129, 130 de laquelle sont respectivement agencées deux extensions 131, 133. 20 La paroi annulaire 127 est de préférence non-parallèle à la paroi interne 119 de l'entrée d'air 105. Plus précisément, la paroi annulaire 127 s'étend de manière préférée depuis la paroi externe 115 vers la paroi interne 119 de l'entrée d'air, depuis l'aval vers l'amont de la nacelle. L'extension 131 de la cloison arrière 125 s'étend en amont de la paroi 25 annulaire 127, c'est-à-dire vers l'amont de la nacelle, et définit une zone de recouvrement 135 d'une portion de la paroi interne 119 et d'une portion du carter de soufflante 111. L'extension 133 de la cloison arrière 125 s'étend quant à elle en aval de la paroi annulaire 127, c'est-à-dire vers l'aval de la nacelle, et définit une zone de 30 recouvrement 137 d'une portion de la paroi externe 115 et d'une portion du capot 109 de soufflante. Les extensions 131, 133 de la cloison arrière 125 sont orientées de façon sensiblement parallèle aux parois interne 119 et externe 115 de la nacelle, et s'étendent de manière préférée sur toute la circonférence de la nacelle.

Les portions de la paroi interne 119 de l'entrée d'air 105 et du carter de soufflante 111 qui sont recouvertes par la zone de recouvrement 135 sont reliées à l'extension 131 par l'intermédiaire de moyens de liaison ponctuels. De la même manière, les portions de la paroi externe 115 de l'entrée 5 d'air 105 et du capot 109 de soufflante qui sont recouvertes par la zone de recouvrement 137 sont reliées à l'extension 133 par l'intermédiaire de moyens de liaison ponctuels. Les moyens de liaison ponctuels sont de préférence répartis de manière discrète sur la circonférence de la nacelle.

10 Les moyens de liaison ponctuels sont par exemple constitués par un ensemble de boulons et d'inserts filetés, comme représenté à la figure 3 représentant en vue de détail la jonction entre la paroi interne 119 de l'entrée d'air et le carter de soufflante 111. L'extension 131 est fixée sur la paroi interne 119 de l'entrée d'air par 15 l'intermédiaire d'une plaque de liaison 139 qui s'interpose entre l'extension 131 et la portion de la paroi interne 119 de l'entrée d'air recouverte par la zone de recouvrement 135. La plaque de liaison 141 est fixée sur la paroi interne 119 de l'entrée d'air, par exemple grâce à des boulons 141 aveugles, ce qui permet de limiter la perte de surface acoustique efficace de la paroi interne de l'entrée d'air. Le 20 maintien de l'extension 131 sur la plaque de liaison 139 est par exemple assuré par l'intermédiaire de boulons 143. L'extension 131 est en outre directement fixée sur le carter de soufflante 111, par exemple grâce à des inserts filetés 145 ou des fixations traversantes. Comme visible à la figure 3, la partie aval 147 de la paroi interne 119 de 25 l'entrée d'air 105 se trouve sensiblement en contact bord à bord avec la partie amont 149 du carter de soufflante 111. Selon un deuxième mode de réalisation représenté à la figure 4, la paroi interne 119 de l'entrée d'air 105 présente en sa partie aval 147 un bord de recouvrement 151 s'étendant sur une portion de la partie amont 149 du carter de 30 soufflante du turboréacteur. Plus précisément, le bord de recouvrement 151 est réalisé sur une peau interne 153 de la paroi interne 119, peau venant au contact d'un flux d'air circulant à l'intérieur de la nacelle, et recouvre une extension 155 du carter de soufflante 111, extension définie dans la paroi du carter de soufflante au contact du flux d'air traversant la nacelle. Le bord de recouvrement 151 et l'extension 155 35 s'étendent de préférence sur toute la circonférence de la nacelle. Cette disposition est avantageuse en ce qu'elle permet au carter de soufflante 111 de reprendre les efforts perpendiculaires à la paroi interne 119 de l'entrée d'air. Selon un troisième mode de réalisation illustré à la figure 5, la paroi interne 119 de l'entrée d'air 105 présente en sa partie aval 147 un bord échancré 157 et le carter de soufflante 111 du turboréacteur présente en sa partie amont 149 une extension 159 pénétrant en partie ou totalement le bord échancré 157. Le bord échancré 157 et l'extension 159 du carter de soufflante s'étendent de préférence sur toute la circonférence de la nacelle. Ce mode de réalisation est avantageux en ce qu'il facilite la transmission 10 des efforts radiaux depuis la paroi interne de l'entrée d'air vers le carter de soufflante. Dans un troisième mode de réalisation illustré à la figure 6, la cloison arrière 125 a la forme d'un omega et possède une seconde extension 131b et une seconde interface avec le carter de soufflante. Cette configuration permet d'améliorer 15 le transfert des efforts venant de la paroi externe 115 vers le carter de soufflante. Comme il va de soi, la présente invention ne se limite pas aux seules formes de réalisation de cet ensemble propulsif, décrites ci-dessus uniquement à titre d'exemples illustratifs, mais elle embrasse au contraire toutes les variantes faisant intervenir les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons 20 si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS1. Ensemble propulsif (100) pour aéronef, comprenant une nacelle (101) et un turboréacteur (103) logé à l'intérieur de la nacelle, ladite nacelle comprenant : une entrée d'air (105) comprenant : o une paroi externe (115), o une paroi interne (119), radialement à l'intérieur de la paroi externe par rapport à un axe (121) sensiblement longitudinal de la nacelle, o une lèvre d'entrée d'air (117) formant bord d'attaque de la nacelle et s'étendant entre les parois externe et interne, une cloison arrière (125) en aval de l'entrée d'air (105), reliant la paroi externe à la paroi interne, ledit turboréacteur (103) comprenant un carter de soufflante (111), conçu pour entourer des aubes (113) d'une soufflante du turboréacteur, s'étendant dans le prolongement de la paroi interne (119) de l'entrée d'air de la nacelle, ledit ensemble étant caractérisé en ce que la cloison arrière (125) de la nacelle présente au moins une extension (131) définissant une zone de recouvrement (135) d'au moins une portion de la paroi interne (119) de l'entrée d'air (105) et d'au moins une portion du carter de soufflante (111), lesdites portions de la paroi interne de l'entrée d'air et du carter de soufflante étant reliées à ladite extension (131).
2. Ensemble propulsif (100) selon la revendication 1, dans lequel la nacelle (101) comprend un capot (118) de soufflante entourant le carter de soufflante (111) et s'étendant dans le prolongement de la paroi externe (115) de l'entrée d'air (105), caractérisé en ce que la cloison arrière (125) présente une extension (133) définissant une zone de recouvrement (137) d'au moins une portion de la paroi externe (115) de l'entrée d'air et d'au moins une portion dudit capot (118) de soufflante, lesdites portions de la paroi externe de l'entrée d'air et du capot de soufflante étant reliées à ladite extension (133).
3. Ensemble propulsif (100) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les extensions (131, 133) de la cloison arrière (125) s'étendent sur toute la circonférence de la nacelle (101).
4. Ensemble propulsif (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les extensions (131, 133) de la cloison arrière (125) sont sensiblement parallèles à la paroi interne (119) de l'entrée d'air (105) de la nacelle.
5. Ensemble propulsif (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la paroi interne (119) de l'entrée d'air (105) de la nacelle est pourvue de moyens de traitement acoustique, caractérisé en ce que la cloison arrière (125) comprend une paroi annulaire (127) non-parallèle à la paroi interne de l'entrée d'air et en ce que l'extension (131) définissant une zone de recouvrement (135) d'au moins une portion de la paroi interne (119) de l'entrée d'air et d'au moins une portion du carter de soufflante (111) s'étend en amont de ladite paroi annulaire (127).
6. Ensemble propulsif (100) selon la revendication 2 ou selon l'une des 15 revendications 3 à 5 prise en combinaison avec la revendication 2, caractérisé en ce que la cloison arrière (125) comprend une paroi annulaire (127) non-parallèle à la paroi interne de l'entrée d'air de la nacelle et en ce que l'extension (133) définissant une zone de recouvrement (137) d'au moins une portion de la paroi externe (115) de l'entrée d'air et d'au moins une portion du capot (118) de soufflante s'étend en aval 20 de ladite paroi annulaire.
7. Ensemble propulsif (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la cloison arrière (125) présente une section longitudinale sensiblement en forme de « S aplati ». 25
8. Ensemble propulsif (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la cloison arrière (125) est en forme d'omega et possède une seconde extension (131b) et une seconde interface avec le carter de soufflante (111). 30
9. Ensemble propulsif (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la cloison arrière (125) est reliée : - à l'entrée d'air (105) de la nacelle et au carter de soufflante (111), ou au carter de soufflante et au capot (118) 35 de soufflante, par l'intermédiaire de moyens de liaison ponctuels répartis de manière discrète sur la circonférence de la nacelle.
10. Ensemble propulsif (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la paroi interne (119) de l'entrée d'air (105) de la nacelle présente en sa partie aval (147) un bord de recouvrement (151) s'étendant sur une portion du carter de soufflante (111) du turboréacteur.
11. Ensemble propulsif (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la paroi interne (119) de l'entrée d'air (105) de la nacelle présente en sa partie aval (147) un bord échancré (157) et en ce que le carter de soufflante du turboréacteur présente en sa partie amont (149) une extension (159) pénétrant au moins partiellement ledit bord échancré (157).