FR2898336A1

FR2898336A1 - Carenage aerodynamique destine a etre rapporte fixement sous une aile d'aeronef

Info

Publication number: FR2898336A1
Application number: FR0602018A
Authority: FR
Inventors: Stephanie Dantin; Thierry Fol; Philippe Jimenez
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2006-03-07
Publication date: 2007-09-14
Anticipated expiration: 2026-03-07
Also published as: FR2898336B1

Abstract

L'invention se rapporte à un carénage aérodynamique (40) destiné à être rapporté fixement sous une aile (44) d'aéronef, le carénage comprenant un premier et un second flancs latéraux (50a, 50b) espacés selon une direction transversale (Y) du carénage. Selon l'invention, le carénage présente un étranglement (54) selon la direction transversale (Y), formé à l'aide d'un premier renfoncement (56a) pratiqué sur le premier flanc latéral (50a), et également à l'aide d'un second renfoncement (56b) pratiqué sur le second flanc latéral (50b) .

Description

CARENAGE AERODYNAMIQUE DESTINE A ETRE RAPPORTE FIXEMENT SOUS UNE AILE

D'AERONEF DESCRIPTION

La présente invention se rapporte de façon générale à un carénage aérodynamique destiné à être 10 rapporté fixement sous une aile d'aéronef. A titre d'exemple non limitatif, il peut notamment s'agir d'un carénage aérodynamique d'un mât d'accrochage de moteur pour aéronef, tel qu'un turboréacteur. Ce type de mât d'accrochage, également 15 appelé EMS (de l'anglais Engine Mounting Structure ), permet de suspendre le turboréacteur au-dessous de la voilure de l'aéronef, par l'intermédiaire d'un système de montage comprenant une pluralité d'attaches moteur. Dans un tel cas, le carénage 20 aérodynamique concerné peut alors être celui dénommé carénage aérodynamique arrière, qui se trouve dans le prolongement arrière de la structure principale du mât d'accrochage et qui renferme la majeure partie des équipements hydrauliques présents au sein de ce mât. 25 En outre, il peut également s'agir d'un carénage de voie de volet, également appelé FTF (de l'anglais Flap Track Fairing ) et habituellement situé à proximité d'un bord de fuite de l'aile. Globalement, ce carénage de voie de volet permet de 30 renfermer une partie du mécanisme d'entraînement d'un volet mobile de bord de fuite.5 Dans les deux cas précités, c'est-à-dire pour le carénage aérodynamique arrière de mât d'accrochage et le carénage de voie de volet, il est noté que ceux-ci sont rapportés solidairement sous l'intrados de leur aile associée, généralement de manière à s'étendre vers l'arrière au-delà du bord de fuite de cette même aile d'aéronef. En ce qui concerne le mât d'accrochage de moteur d'aéronef, celui-ci est en effet prévu pour constituer l'interface de liaison entre un moteur tel qu'un turboréacteur et une aile de l'aéronef. Il permet de transmettre à la structure de cet aéronef les efforts générés par son turboréacteur associé, et autorise également le cheminement du carburant, des systèmes électriques, hydrauliques, et air entre le moteur et l'aéronef. Afin d'assurer la transmission des efforts, le mât comporte une structure rigide, souvent du type caisson , c'est-à-dire formée par l'assemblage de longerons supérieur et inférieur et de deux panneaux latéraux raccordés entre eux par l'intermédiaire de nervures transversales. D'autre part, le mât est muni d'un système de montage interposé entre le turboréacteur et la structure rigide du mât, ce système comportant globalement au moins deux attaches moteur, généralement une attache avant et une attache arrière, ainsi qu'un dispositif de reprise des efforts de poussée générés par le turboréacteur. De la même façon, le mât d'accrochage comporte également un second système de montage interposé entre la structure rigide de ce mât et la voilure de l'aéronef, ce second système étant habituellement composé de deux ou trois attaches. Enfin, le mât est pourvu d'une structure secondaire assurant la ségrégation et le maintien des systèmes tout en supportant des carénages aérodynamiques de ce même mât. Bien entendu, l'intégration d'un mât d'accrochage sous une aile de l'aéronef conduit inévitablement à des pertes de performance dues à des pertes de portance globale. A cet égard, il est précisé que la présence même du moteur sous l'intrados de l'aile modifie le fonctionnement de cette aile dans toute la zone du moteur, les perturbations rencontrées entraînant des répercutions sur toute l'envergure de l'aile concernée. Naturellement, les mêmes effets néfastes sont rencontrés au niveau de tous les carénages aérodynamiques présents sous une aile d'aéronef, c'est-à-dire sous l'intrados de cette aile, tels que les carénages de voie de volet. L'invention a donc pour but de proposer une solution technique permettant de compenser les pertes de performances rencontrées avec les réalisations de l'art antérieur.

Pour ce faire, l'invention a tout d'abord pour objet un carénage aérodynamique destiné à être rapporté fixement sous une aile d'aéronef et comprenant un premier et un second flancs latéraux espacés selon une direction transversale du carénage aérodynamique.

Selon l'invention, il présente un étranglement selon la direction transversale, cet étranglement étant formé à l'aide d'un premier renfoncement pratiqué sur le premier flanc latéral, et préférentiellement également à l'aide d'un second renfoncement pratiqué sur le second flanc latéral.

Avantageusement, la forme creusée du/des flancs latéraux au niveau de leurs renfoncements respectifs permet de mettre l'écoulement d'air en compression au moment de leur passage dans ce/ces renfoncements. Cela entraîne alors une diminution de la vitesse de cet écoulement, et génère des zones de compression le long du/des flancs latéraux permettant de regagner localement de la portance au niveau de l'intrados de l'aile. De préférence, lorsque l'étranglement est réalisé à l'aide des premier et second renfoncements, on prévoit naturellement que ceux-ci sont situés en regard l'un de l'autre. De façon non limitative, il est prévu que le carénage aérodynamique soit un carénage aérodynamique de mât d'accrochage de moteur pour aéronef, et de préférence un carénage aérodynamique arrière de ce mât. Alternativement, on peut prévoir que ce carénage aérodynamique soit un carénage de voie de volet. D'autre part, l'invention a également pour objet un agencement d'aile pour aéronef comprenant une aile ainsi qu'au moins un carénage aérodynamique tel que celui qui vient d'être présenté, chaque carénage étant monté fixement sous un intrados de l'aile. De cette façon, il est à comprendre qu'une même aile peut être équipée de plusieurs carénages aérodynamiques à étranglement, comme par exemple plusieurs carénages aérodynamiques arrière de mât d'accrochage dans le cas où cette aile est pourvue d'au moins deux moteurs, et/ou plusieurs carénages de voie de volet. De préférence, l'étranglement de chaque carénage aérodynamique se situe au moins en partie sous l'intrados de l'aile, et préférentiellement en intégralité sous ce même intrados afin de pouvoir bénéficier au mieux des effets avantageux liés à la formation des zones de compression au niveau de cet étranglement, se traduisant par une augmentation localisée de la portance. On peut alors prévoir que l'agencement d'aile comprend un mât d'accrochage de moteur incorporant ledit carénage aérodynamique à étranglement comme carénage aérodynamique arrière. Dans ce cas, comme cela a été évoqué précédemment, il est bien entendu envisagé que l'agencement d'aile comporte également un ou plusieurs autres carénages aérodynamiques à étranglement selon l'invention, comme carénage aérodynamique arrière d'un autre mât d'accrochage ou encore comme carénage de voie de volet. En outre, l'invention a également pour objet un mât d'accrochage de moteur pour aéronef, comportant un carénage aérodynamique arrière tel que celui décrit ci-dessus. Enfin, l'invention a pour objet un aéronef comprenant au moins un agencement d'aile tel que celui 30 décrit ci-dessus.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. Cette description sera faite au regard des 5 dessins annexés parmi lesquels ; - la figure 1 représente une vue de dessous d'un carénage aérodynamique rapporté fixement sous l'intrados d'une aile d'aéronef, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention ; 10 - la figure 2 représente une vue de côté d'un assemblage moteur pour aéronef comportant un moteur ainsi qu'un mât d'accrochage de moteur d'aéronef selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, ce mât comportant un carénage aérodynamique 15 arrière identique au carénage montré sur la figure 1 ; - la figure 3 représente une vue partielle de dessous d'un agencement d'aile selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, cet agencement comportant une aile ainsi que l'assemblage 20 moteur montré sur la figure 2 ; et - la figure 4 représente une vue partielle de dessous d'un agencement d'aile selon un autre mode de réalisation préféré de la présente invention, cet agencement comportant une aile ainsi qu'un carénage de 25 voie de volet identique ou similaire au carénage montré sur la figure 1. En référence tout d'abord à la figure 1, on voit un carénage aérodynamique 40 selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, ce 30 carénage 40 étant rapporté fixement sous l'intrados 42 7 d'une aile 44 d'aéronef, dont les bords de fuite 46 et d'attaque 48 ont été représentés schématiquement. Dans toute la description qui va suivre, par convention, on appelle X la direction longitudinale du carénage 40 qui est également assimilable à la direction longitudinale de l'aéronef et des turboréacteurs de ce dernier. D'autre part, on appelle Y la direction orientée transversalement par rapport à ce carénage 40 et également assimilable à la direction transversale de l'aéronef et des turboréacteurs de ce dernier, et enfin Z la direction verticale ou de la hauteur, ces trois directions X, Y et Z étant orthogonales entre-elles. 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 turboréacteurs, cette direction étant représentée schématiquement par la flèche 7.

Dans ce mode de réalisation préféré de la présente invention, on peut voir que le carénage aérodynamique s'étend en grande partie sous l'intrados 42, mais qu'il se prolonge vers l'arrière au-delà du bord de fuite 46 de l'aile 44. Comme cela sera décrit ultérieurement, on suppose qu'il peut indifféremment s'agir d'un carénage aérodynamique appartenant à un mât d'accrochage, d'un carénage de voie de volet, ou de tout autre carénage rapporté fixement sous l'intrados 42.

Globalement, le carénage 40 comporte deux flancs latéraux 50a, 50b espacés selon la direction transversale Y et donc disposés de part et d'autre d'un plan vertical (non représenté) passant par un axe longitudinal 52 de ce carénage 40, cet axe 52 étant bien entendu parallèle à la direction X.

Ces flancs latéraux 50a, 50b, auxquels sont généralement adjoints un longeron inférieur et un longeron supérieur (non représentés) pour fermer le carénage, ont la particularité d'être conformés de manière à ce que le carénage 40 présente un étranglement 54 selon la direction Y. En d'autres termes, le carénage 40 dispose d'une zone dite en taille de guêpe obtenue par la forme creusée vers l'intérieur selon la direction Y d'au moins l'un de ses deux flancs latéraux 50a, 50b, et de préférence des deux comme cela est montré sur la figure 1. En effet, il est prévu que le premier flanc latéral 50a comporte un premier renfoncement 56a selon la direction Y, et que le second flanc latéral 50b comporte un second renfoncement 56b toujours selon la direction Y, les deux renfoncements dirigés l'un vers l'autre et donc vers l'intérieur du carénage étant de préférence situés en regard l'un de l'autre, comme le montre la figure 1. Néanmoins, il est noté que les deux renfoncements 56a, 56b ne sont pas forcément symétriques par rapport au plan passant par l'axe 52. Effectivement, ils peuvent être creusés de façon différente, en fonction des caractéristiques d'écoulement recherchées sur les deux flancs latéraux 50a, 50b. A cet égard, il est également noté, comme cela a été évoqué ci-dessus, que seul l'un des deux flancs latéraux 50a, 50b peut être équipé d'un 9 renfoncement selon la direction Y formant l'étranglement 54, l'autre pouvant alors présenter une forme plane et/ou convexe. De préférence, afin de bénéficier de la totalité de la portance générée par les zones de compression de l'écoulement le long de l'étranglement 54, on prévoit que celui-ci se situe en intégralité sous l'intrados 42 de l'aile, à savoir sans faire saillie vers l'avant et/ou vers l'arrière de cette dernière, et donc sans dépasser les bords de fuite et d'attaque 46, 48. A ce titre, comme cela est montré sur la figure 1, les limites arrière 58 et avant 60 de cet étranglement 54 sont données par les limites avant et arrière des renfoncements 56a, 56b formant ce même étranglement et constituant chacun une zone de forme concave agencée entre deux zones de forme convexe. Pour chaque renfoncement 56a, 56b, les limites avant et arrière précitées se situent au niveau où la largeur du carénage en vue de dessous selon la direction Y commence à décroître, comme on peut clairement l'apercevoir sur la figure 1. En référence à présent à la figure 2, on voit un assemblage moteur 1 pour aéronef destiné à être fixé sous une aile de cet aéronef (non représentée), cet assemblage 1 comportant un mât d'accrochage 4 selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, ainsi qu'un moteur 6 tel qu'un turboréacteur accroché sous ce mât 4.

Globalement, le mât d'accrochage 4 comporte une structure rigide 8, également appelée structure primaire, portant des moyens d'accrochage du moteur 6, ces moyens d'accrochage disposant d'une pluralité d'attaches moteur 10, 12, ainsi que d'un dispositif de reprise des efforts de poussée 14 générés par le moteur 6. A titre indicatif, il est noté que l'assemblage 1 est destiné à être entouré d'une nacelle (non représentée), et que le mât d'accrochage 4 comporte une autre série d'attaches (non représentées) rapportées sur la structure rigide 8 et permettant d'assurer la suspension de cet assemblage 1 sous la voilure de l'aéronef. Sur cette figure 2, on peut voir que la direction X, représentant donc également la direction longitudinale du turboréacteur 6, est parallèle à un axe longitudinal 5 de ce turboréacteur. De plus, on aperçoit également les deux attaches moteur 10, 12, le dispositif de reprise des efforts de poussée 14, la structure rigide 8 du mât d'accrochage 4, ainsi qu'une pluralité de structures secondaires rapportées sur la structure rigide 8. Ces structures secondaires assurant la ségrégation et le maintien des systèmes tout en supportant des éléments de carénage aérodynamique seront décrits ci-après.

Il est indiqué que le turboréacteur 6 dispose à l'avant d'un carter de soufflante 18 de grande dimension délimitant un canal annulaire de soufflante 20, et comporte vers l'arrière un carter central 22 de plus petite dimension, renfermant le coeur de ce turboréacteur. Les carters 18 et 22 sont bien entendu solidaires l'un de l'autre.

Comme on peut l'apercevoir sur la figure 2, les attaches moteur 10, 12 du mât 4 sont prévues au nombre de deux, et respectivement dénommées attache moteur avant et attache moteur arrière.

Dans ce mode de réalisation préféré de la présente invention, la structure rigide 8 prend la forme d'un caisson s'étendant de l'arrière vers l'avant, sensiblement selon la direction X. Le caisson 8 prend alors la forme d'un mât de conception similaire à celle habituellement observée pour les mâts d'accrochage de turboréacteurs, notamment en ce sens qu'il est pourvu de nervures transversales (non représentées) prenant chacune la forme d'un rectangle orienté dans un plan YZ.

Les moyens d'accrochage de ce mode de réalisation préféré comportent tout d'abord l'attache moteur avant 10 interposée entre une extrémité avant de la structure rigide 8 également appelée pyramide, et une partie supérieure du carter de soufflante 18.

L'attache moteur avant 10 est conçue de manière classique et connue de l'homme du métier. D'autre part, l'attache moteur arrière 12, également réalisée de façon classique et connue de l'homme du métier, est quant à elle interposée entre la structure rigide 8 et le carter central 22. Toujours en référence à la figure 2, on compte parmi les structures secondaires du mât 4 une structure aérodynamique avant 24, un carénage aérodynamique arrière 40 de conception identique à celle du carénage 40 de la figure 1, un carénage de raccordement 28 des structures aérodynamiques avant et arrière, et un carénage aérodynamique arrière inférieur 30. Plus précisément, la structure aérodynamique avant 24 est placée à l'avant de l'aile et au-dessus de la structure primaire 8. Elle est montée fixement sur la structure rigide 8, et présente une fonction de profil aérodynamique entre une partie supérieure des capots de soufflante articulés sur celle-ci, et le bord d'attaque de la voilure. Cette structure aérodynamique avant 24 dispose alors non seulement d'une fonction de carénage aérodynamique, mais permet également la mise en place, la ségrégation et le cheminement de différents systèmes (air, électrique, hydraulique, carburant). De plus, la partie avant de cette structure 24 n'étant pas au contact de la structure rigide 8, il est habituellement interposé un échangeur thermique dans l'espace défini entre ces deux éléments. Directement dans le prolongement arrière de cette structure 24, monté au-dessus de la structure rigide 8 et sous l'aile de l'aéronef, se trouve le carénage de raccordement 28, également appelé karman . Ensuite, toujours vers l'arrière, le carénage de raccordement 28 est prolongé par le carénage aérodynamique arrière 40, qui contient la majeure partie des équipements hydrauliques et qui est donc équipé de l'étranglement 54 selon la direction Y. Ce carénage 40 est de préférence situé entièrement en arrière par rapport à la structure rigide 8 ainsi que sous l'intrados de l'aile, et est attaché fixement sous cette même aile. De plus, son extrémité arrière fait généralement saillie du bord de fuite de son aile associée. Enfin, sous la structure rigide 8 et le carénage aérodynamique arrière 40, se trouve le carénage aérodynamique arrière inférieur 30, également appelé bouclier ou Aft Pylon Fairing . Ses fonctions essentielles sont la formation d'une barrière anti-feu, et la formation d'une continuité aérodynamique entre la sortie du moteur et le mât d'accrochage. Naturellement, l'étranglement 54 pourrait également être défini au moins en partie par d'autres éléments du mât 4 en plus du carénage 40, comme par exemple le carénage de raccordement 28, sans sortir du cadre de l'invention. En référence à présent à la figure 3, on peut apercevoir une partie d'un agencement d'aile 100 selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, comportant une aile 44 ainsi que l'assemblage moteur 1 montré sur la figure 2. Sur cette figure, on peut voir que l'assemblage est positionné sous l'aile 44 de sorte que l'intégralité de l'étranglement 54 prévu sur le carénage aérodynamique arrière 40 du mât 4 se trouve situé sous l'intrados 42.

Une alternative de réalisation visible sur la figure 4 consiste à prévoir que l'agencement d'aile 100 comporte la même aile 44, mais en combinaison avec un ou plusieurs carénages de voie de volet 40 montés fixement sous l'intrados 42 et disposant d'un étranglement 54 selon la direction Y.

14 L'invention se rapporte également à un agencement d'aile 100 combinant les deux agencements qui viennent d'être décrits, à savoir comportant une aile, au moins un carénage aérodynamique arrière de mât d'accrochage et au moins un carénage de voie de volet, chacun de ces carénages disposant préférentiellement d'un étranglement selon la direction Y. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier aux réalisations selon l'invention qui viennent d'être décrites, uniquement à titre d'exemples non limitatifs.

Claims

REVENDICATIONS

1. Carénage aérodynamique (40) destiné à être rapporté fixement sous une aile (44) d'aéronef, ledit carénage comprenant un premier et un second flancs latéraux (50a, 50b) espacés selon une direction transversale (Y) dudit carénage aérodynamique, caractérisé en ce que ledit carénage aérodynamique (40) présente un étranglement (54) selon ladite direction transversale (Y), formé à l'aide d'un premier renfoncement (56a) pratiqué sur ledit premier flanc latéral (50a).

2. Carénage aérodynamique (40) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit étranglement (54) est également formé à l'aide d'un second renfoncement (56b) pratiqué sur ledit second flanc latéral (50b).

3. Carénage aérodynamique (40) selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits premier et second renfoncements (56a, 56b) sont situés en regard l'un de l'autre.

4. Carénage aérodynamique (40) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est un carénage aérodynamique de mât d'accrochage (4) de moteur pour aéronef. 16

5. Carénage aérodynamique (40) selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est un carénage aérodynamique arrière du mât d'accrochage.

6. Carénage aérodynamique (40) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est un carénage de voie de volet.

7. Agencement d'aile (100) pour aéronef comprenant une aile (44) ainsi qu'au moins un carénage aérodynamique (40) selon l'une quelconque des revendications précédentes, chaque carénage (40) étant monté fixement sous un intrados (42) de ladite aile.

8. Agencement d'aile (100) pour aéronef selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit étranglement (54) de chaque carénage aérodynamique (40) se situe au moins en partie sous l'intrados (42) de ladite aile.

9. Agencement d'aile (100) pour aéronef selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit étranglement (54) de chaque carénage aérodynamique (40) se situe en intégralité sous l'intrados (42) de ladite aile.

10. Agencement d'aile (100) pour aéronef selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend un mât d'accrochage (4) de moteur incorporant ledit carénage aérodynamique (40) comme carénage aérodynamique arrière.

11. Mât d'accrochage (4) de moteur pour aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte un carénage aérodynamique arrière (40) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3.

12. Aéronef caractérisé en ce qu'il comprend au moins un agencement d'aile (100) selon l'une quelconque des revendications 7 à 10.10