FR2930235A1

FR2930235A1 - Mat de suspension pour turbomoteur.

Info

Publication number: FR2930235A1
Application number: FR0802211A
Authority: FR
Inventors: Cyril Bonnaud; Florent Laporte; Steve Bedoin
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2008-04-21
Filing date: 2008-04-21
Publication date: 2009-10-23
Anticipated expiration: 2028-04-21
Also published as: US8146868B2; US20090261198A1; FR2930235B1

Abstract

Selon l'invention, le carénage arrière basculant (6) dudit mât (4) porte au moins un élément aérodynamique (14) générateur de tourbillons.

Description

La présente invention concerne un mât de suspension pour turbo-moteur à double flux. On sait que, sur certains avions, notamment de transport civil, le mât de suspension qui assure la liaison entre un turbomoteur et l'aile correspondante se prolonge par un carénage en arrière du bord de fuite de ladite aile. Un tel carénage arrière est destiné, soit à enfermer un actionneur, par exemple pour un volet, soit à envelopper une pièce structurale dudit mât.

Quelle que soit son utilisation, un tel carénage arrière est généralement proche d'au moins un volet, ce qui entraîne qu'il doit être déployable comme celui-ci. Toutefois, dans sa position déployée (basculée vers le bas), il est fréquent que ledit carénage arrière pénètre en partie dans le flux froid du turbomoteur. Il en résulte que, notamment lorsque la poussée du turbomoteur est élevée et que la vitesse de l'avion est faible, le flux froid (dont la vitesse est élevée et peut même être supersonique) engendre des vibrations dans ledit carénage arrière, lesdites vibrations pouvant endommager gravement la structure de ce dernier.

On remarquera que la prédiction du niveau de vibration du carénage arrière de mât, lorsqu'il est déployé et plongé dans le flux proche du moteur, n'est aujourd'hui que très difficilement réalisable avec les outils de conception disponibles. La découverte d'un tel problème intervient alors durant les essais en vol de l'avion, c'est-à-dire très tardivement dans le cycle de développement de l'avion. Afin de résoudre ce problème, l'état de l'art consiste à : ne pas supprimer les vibrations, mais à renforcer la structure du carénage arrière afin qu'il résiste aux vibrations. Cette solution conduit à une augmentation de la masse de l'avion, ce qui est défavorable à la consommation en carburant ; et/ou û redéfinir la forme aérodynamique du carénage arrière, ce qui est : industriellement coûteux et potentiellement générateur de retard dans le programme de mise en service de l'avion, car il faut redéfinir les outillages de fabrication du carénage arrière à un stade très avancé du développement de l'avion, et • généralement source d'une augmentation de traînée (et donc de consommation de carburant) en croisière, car cette modification de forme conduit à s'éloigner de l'optimum qui avait été initialement identifié. La présente invention a pour objet d'éliminer, ou à tout le moins 15 réduire, lesdites vibrations du carénage arrière en remédiant aux inconvénients précités. A cette fin, selon l'invention, le mât pour la suspension d'un turbomoteur à double flux sous une aile d'un aéronef, ladite aile étant munie d'au moins un volet et ledit mât comportant un carénage arrière qui fait 20 saillie vers l'arrière par rapport au bord de fuite de ladite aile et qui est monté basculant pour pouvoir se déployer vers le bas comme ledit volet, ledit carénage arrière pénétrant dans le flux froid dudit turbomoteur lors-qu'il est en position déployée, de sorte qu'il est alors soumis à des vibrations, est remarquable en ce que ledit carénage arrière porte au moins un 25 élément aérodynamique générateur de tourbillons aptes à réduire, sinon éliminer, lesdites vibrations. Ainsi, grâce à la présente invention, les tourbillons, qui sont engendrés par ledit élément aérodynamique et qui sont très énergétiques du fait de la vitesse élevée du flux froid, agissent sur la couche limite dudit carénage arrière et permettent de réduire et/ou éliminer les phénomènes instationnaires qui s'exercent normalement sur ce dernier et qui engendrent lesdites vibrations aptes à endommager ledit carénage arrière. De préférence, ledit carénage arrière porte deux éléments aérody- namiques générateurs de tourbillons, disposés latéralement, de part et d'autre dudit carénage arrière. Ainsi, dans le cas où ces deux éléments ne détruisent pas complètement lesdits phénomènes instationnaires, ceux-ci peuvent être cantonnés à la partie supérieure dudit carénage arrière. Chaque élément aérodynamique générateur de tourbillons peut présenter la forme d'une ailette allongée, de préférence pourvue d'un bord d'attaque en biseau. Afin de ne pas engendrer de traînée lorsque le carénage arrière et les volets sont repliés, ladite ailette est alors au moins approximativement alignée avec l'écoulement aérodynamique local. En revanche, afin d'en- gendrer les tourbillons destructeurs de phénomènes instationnaires, ladite ailette forme, avec ledit flux froid, un angle d'au moins 10 degrés, de préférence compris entre 10 et 30 degrés, lorsque ledit carénage arrière est en position déployée. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 montre schématiquement, en vue en plan, la moitié droite d'un avion auquel peut s'appliquer la présente invention. La moitié gauche dudit avion, non représentée sur la figure 1, est bien entendu sy- métrique de ladite moitié droite par rapport au plan longitudinal médian P-P dudit avion. La figure 2 est une coupe partielle, schématique et agrandie, selon la ligne II-II de la figure 1 . Elle montre la partie arrière du mât de suspension d'un turbomoteur à double flux à une aile, le volet de celle-ci et le carénage arrière dudit mât étant en position repliée correspondant, par exemple, au vol de croisière. La figure 3 est semblable à la figure 2, à la différence près que le-dit volet et ledit carénage arrière sont alors en position déployée, corres- pondant, par exemple, à une phase de décollage ou d'atterrissage. La figure 4, qui correspond à la partie arrière agrandie de la figure 3, illustre la formation de phénomènes instationnaires localisés sur ledit carénage arrière, lorsque celui-ci pénètre dans le flux froid du turbomoteur correspondant.

La figure 5 est une vue de dessus, selon la flèche V de la figure 4, du carénage arrière en position déployée, cette figure illustrant également la formation desdits phénomènes instationnaires. La figure 6 illustre, en vue semblable à la figure 2, l'arrière dudit mât de suspension dont le carénage arrière est perfectionné conformé- ment à la présente invention. La figure 7 montre, en perspective, un générateur de tourbillons permettant de perfectionner le carénage arrière de la figure 6. La figure 8 illustre, en vue semblable à la figure 4, la formation de tourbillons par des générateurs de tourbillons disposés latéralement sur ledit carénage arrière de la figure 6, lesdits tourbillons détruisant lesdits phénomènes instationnaires. La figure 9 est une vue en plan, selon la flèche IX de la figure 8, dudit carénage arrière pourvu desdits générateurs de tourbillons latéraux. L'avion AC montré schématiquement et partiellement sur la figure 1 comporte un fuselage 1 et des ailes 2. Des turboréacteurs à double flux 3 sont suspendus sous les ailes 2, chacun par l'intermédiaire d'un mât de suspension 4 prolongé vers l'aval, au-delà du bord de fuite 5 des ailes 2, par un carénage arrière saillant 6. De plus, le bord de fuite 5 est pourvu d'au moins un volet mobile 7.

Comme le montrent les figures 2 et 3, le mât 4 est solidaire de la tuyère de flux froid 8 et de la tuyère de flux chaud 9 du moteur 3. De plus, ces figures montrent, d'une part, que le carénage arrière 6 est articulé autour d'un axe 10 parallèle au bord de fuite 5, de façon à pouvoir basculer vers le bas lorsque le volet 7 est déployé (voir la figure 3) et, d'autre part, que, dans sa position basculée vers le bas, ledit carénage saillant 6 pénètre dans le flux froid 1 1 engendré par la tuyère 8. De ce fait, pour certaines conditions de forte poussée du turbomoteur 3 et de faible vitesse de l'avion AC, l'écoulement aérodynamique à l'arrière du carénage arrière 6 peut se décoller de celui--ci, engendrant des phénomènes instationnaires localisés sur les parties latérales et/ou supérieure dudit carénage arrière et représentés schématiquement par les lignes tortueuses portant la référence 12 sur les figures 4 et 5. De tels phénomènes instationnaires engendrent des vibrations dans ledit carénage arrière 6, pouvant endommager ce dernier. Pour remédier à cet inconvénient, comme le montrent les figures 6, 8 et 9, au moins un élément aérodynamique 14 générateur de tourbillons est monté sur ledit carénage arrière 6, conformément à la présente invention.

L'élément aérodynamique 14, montré par la figure 7, présente la forme d'une cornière comportant une ailette allongée 15, solidaire d'une plaquette 16 destinée à la fixation de celle-ci sur ledit carénage arrière 6, de façon à ce que ladite ailette fasse saillie par rapport à ce dernier. La largeur .e de l'ailette 15 (qui correspond à la saillie par rapport au carénage arrière 6) peut être de l'ordre de quelques centimètres à quelques décimètres. De préférence, la longueur L de ladite ailette 15 est au moins égale à trois fois la largeur t. Le bord d'attaque 17 de l'ailette 15 est de préférence en biseau, l'angle a qu'il fait avec la direction de la longueur L étant de préférence inférieur à 90°, mais supérieur à 20°.

Dans l'exemple de réalisation des figures 6, 8 et 9, le carénage arrière 6 porte deux éléments aérodynamiques 14 générateurs de tourbillons, portés latéralement de part et d'autre dudit carénage. Les tourbillons très énergétiques engendrés par ces deux éléments aérodynamiques 14 et illustrés par les lignes tortueuses 18 permettent de confiner la zone de décollement 19, éventuellement non entièrement éliminée, sur le dessus du carénage 6. Lorsque le carénage arrière 6 est déployé (figure 8), l'angle b entre l'ailette 15 et la direction du flux froid 11 est avantageusement comprise 1 o entre 10 et 30 degrés. En revanche, lorsque le carénage arrière 6 est replié (figure 6), l'ailette 15 est pratiquement alignée avec l'écoulement aérodynamique local 20. Sur les figures 6 et 8, on a représenté les éléments aérodynamiques 14 dans une position relativement haute par rapport audit carénage 15 arrière 6. Cependant, ces éléments pourraient occuper une position plus basse, comme représenté en 14b sur la figure 6.

Claims

REVENDICATIONS1. Mât pour la suspension d'un turbomoteur à double flux (3) sous une aile (2) d'un aéronef (AC), ladite aile étant munie cl'au moins un volet (7) et ledit mât comportant un carénage arrière (6) qui fait saillie vers l'ar- rière par rapport au bord de fuite (5) de ladite aile (2) et qui est monté basculant pour pouvoir se déployer vers le bas comme ledit volet (7), ledit carénage arrière (6) pénétrant dans le flux froid (Il) dudit turbomoteur (3) lorsqu'il est en position déployée, de sorte qu'il est alors soumis à des vibrations, caractérisé en ce que ledit carénage arrière (6) porte au moins un élément aérodynamique (14) générateur de tourbillons (18) aptes à réduire, sinon éliminer, lesdites vibrations.
2. Mât selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit carénage arrière (6) porte deux éléments aéro- dynamiques (14) générateurs de tourbillons, disposés latéralement de part et d'autre dudit carénage arrière (6).
3. Mât selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque élément aérodynamique (14) générateur de tourbillons (18) présente la forme d'une ailette allongée (15).
4. Mât selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite ailette (15) est pourvue d'un bord d'attaque (17) en biseau.
5. Mât selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit bord d'attaque (17) forme, avec la direction parallèle à la longueur (L) de ladite ailette (15), un angle (a) au moins égal à 20 degrés.
6. Mât selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que, en position repliée dudit carénage arrière (6), ladite ailette (15) est au moins approximativement alignée avec l'écoulement aérodynamique local (20).
7. Mât selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que, en position déployée dudit carénage arrière (6), la-dite ailette (15) forme un angle (b) d'au moins 10 degrés avec ledit flux froid (1 1).
8. Mât selon la revendication 7, caractérisé en ce que, en position déployée dudit carénage arrière (6), la-dite ailette forme, avec ledit flux froid (Il), un angle compris entre 1,D et 30 degrés.