FR2949754A1 - Attachment pylon for fixing dual prop jet engine of airplane, has airfoil longitudinally defined between leading edge and trailing edge, and modification unit modifying incidence angle of part of trailing edge - Google Patents
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Abstract
Description
Arrière-plan de l'invention La présente invention concerne un pylône (ou mât) d'accrochage d'un turbopropulseur, et plus particulièrement d'un turbopropulseur d'avion à double hélice. BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a pylon (or mast) for attaching a turboprop, and more particularly to a twin-propeller airplane turboprop.
De façon connue, un turbopropulseur d'avion à double hélice comprend une turbine à deux rotors contrarotatifs entraînant chacun un ensemble de pales de soufflante qui sont non carénées. L'invention s'applique plus particulièrement aux turbopropulseurs dont les hélices sont montées à l'arrière du moteur. In a known manner, a twin-propeller airplane turboprop comprises a turbine with two counter-rotating rotors each driving a set of fan blades that are not careened. The invention applies more particularly to turboprop engines whose propellers are mounted at the rear of the engine.
Un tel turbopropulseur d'avion peut être soit suspendu à un pylône fixé sous un élément de voilure de l'avion, soit accroché latéralement à un pylône fixé sur un élément de fuselage de l'avion. Quelque soit l'élément de structure de l'avion auquel est fixé le turbopropulseur, le pylône d'accrochage est nécessairement positionné en avant des hélices (par rapport au sens de déplacement de l'avion) du fait de l'emplacement de celles-ci à l'arrière du moteur. Il résulte du positionnement du pylône par rapport aux hélices du turbopropulseur qu'en fonctionnement, le pylône engendre un sillage qui vient interagir avec les hélices situées derrière. La présence de ce sillage a plusieurs conséquences néfastes. En particulier, il dégrade le rendement ù et donc les performances - du turbopropulseur. En outre, il est une source de bruit supplémentaire, ce qui contribue à augmenter le niveau acoustique du turbopropulseur. Enfin, il est à l'origine de la création d'une source d'excitation engendrant un impact mécanique et vibratoire. Such an airplane turboprop may be either suspended from a fixed pylon under a wing element of the aircraft, or hung laterally to a pylon fixed on a fuselage element of the aircraft. Whatever the structural element of the aircraft to which the turboprop is attached, the attachment pylon is necessarily positioned in front of the propellers (with respect to the direction of movement of the aircraft) because of the location of these aircraft. this on the back of the engine. It results from the positioning of the pylon with respect to the turboprop propellers that in operation, the pylon generates a wake that comes to interact with the propellers behind. The presence of this wake has several harmful consequences. In particular, it degrades the performance - and therefore the performance - of the turboprop engine. In addition, it is a source of additional noise, which contributes to increase the acoustic level of the turboprop. Finally, it is at the origin of the creation of a source of excitation generating a mechanical and vibratory impact.
Objet et résumé de l'invention La présente invention a donc pour but principal de pallier de tels inconvénients en proposant de minimiser l'impact du sillage induit par le pylône d'accrochage sur les pales du turbopropulseur placées en aval. Ce but est atteint grâce à un pylône d'accrochage pour turbopropulseur destiné à être fixé à un élément de structure d'un aéronef, comportant un profil aérodynamique délimité longitudinalement entre un bord d'attaque et un bord de fuite, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens pour modifier l'angle de calage d'une partie au moins du bord de fuite du pylône. OBJECT AND SUMMARY OF THE INVENTION The main purpose of the present invention is therefore to overcome such disadvantages by proposing to minimize the impact of the wake induced by the attachment pylon on the blades of the turboprop engine placed downstream. This object is achieved by means of a turbo-propeller attachment pylon designed to be fixed to a structural element of an aircraft, comprising an aerodynamic profile delimited longitudinally between a leading edge and a trailing edge, characterized in that it further comprises means for modifying the wedging angle of at least a portion of the trailing edge of the pylon.
L'invention prévoit ainsi la possibilité de faire varier angulairement une partie du bord de fuite du pylône de manière à optimiser l'orientation du sillage induit par celui-ci. Cette optimisation pourra notamment tenir compte de différents paramètres tels que le calage des pales du turbopropulseur, leurs vitesses de rotation et la vitesse de l'avion. De la sorte, le pylône d'accrochage selon l'invention permet de minimiser l'impact du sillage sur les pales du turbopropulseur placées en aval. De préférence, au moins une partie du bord de fuite du pylône est mobile en rotation autour d'un axe transversal. Dans ce cas, la partie mobile du bord de fuite du pylône s'étend selon une direction transversale sur une hauteur correspondant avantageusement au moins à la distance séparant le pied du sommet des hélices du turbopropulseur. Le pylône peut comporter un arbre à came entraînant en rotation la partie mobile du bord de fuite du pylône sous l'actionnement d'un actionneur, et l'actionneur peut être commandé par un système de régulation automatique à pleine autorité du turbopropulseur. Le bord de fuite du pylône peut comporter une pluralité de portions qui sont mobiles en rotation autour de l'axe transversal 20 indépendamment les unes des autres. L'invention concerne également un turbopropulseur à double hélice, comportant une turbine à deux rotors contrarotatifs et deux ensembles de pales de soufflante à orientation réglable entraînés en rotation par les rotors, caractérisé en ce qu'il est fixé à une structure d'un 25 aéronef au moyen d'un pylône d'accrochage tel que défini précédemment. The invention thus provides the possibility of angularly varying a portion of the trailing edge of the pylon so as to optimize the orientation of the wake induced by it. This optimization may in particular take into account various parameters such as the pitch of the turboprop blades, their rotational speeds and the speed of the aircraft. In this way, the attachment pylon according to the invention makes it possible to minimize the impact of the wake on the blades of the turboprop engine placed downstream. Preferably, at least a portion of the trailing edge of the pylon is rotatable about a transverse axis. In this case, the mobile part of the trailing edge of the pylon extends in a transverse direction on a height advantageously corresponding to at least the distance separating the foot from the top of the turboprop propellers. The tower may comprise a camshaft rotating the moving part of the trailing edge of the pylon under the actuation of an actuator, and the actuator can be controlled by a fully automatic control system of the turboprop engine. The trailing edge of the pylon may include a plurality of portions that are rotatable about the transverse axis 20 independently of one another. The invention also relates to a twin-propeller turboprop, comprising a turbine with two counter-rotating rotors and two sets of adjustable-orientation blower blades driven in rotation by the rotors, characterized in that it is attached to a structure of a rotor. aircraft by means of an attachment pylon as defined above.
Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins 30 annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures : - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un turbopropulseur à double hélice ; - la figure 2 est une vue en perspective du turbopropulseur de la 35 figure 1 fixé à une aile d'avion au moyen d'un pylône d'accrochage selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une vue en coupe selon III-III de la figure 2 ; et - la figure 4 est une vue en perspective du turbopropulseur de la figure 1 fixé à une aile d'avion au moyen d'un pylône d'accrochage selon un autre mode de réalisation de l'invention. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other features and advantages of the present invention will emerge from the description given below, with reference to the accompanying drawings which illustrate an embodiment having no limiting character. In the figures: - Figure 1 is a schematic longitudinal sectional view of a turboprop turboprop; FIG. 2 is a perspective view of the turboprop engine of FIG. 1 attached to an aircraft wing by means of an attachment pylon according to one embodiment of the invention; - Figure 3 is a sectional view along III-III of Figure 2; and FIG. 4 is a perspective view of the turboprop engine of FIG. 1 attached to an aircraft wing by means of an attachment pylon according to another embodiment of the invention.
Description détaillée de modes de réalisation La figure 1 représente de façon très schématique un exemple de réalisation d'un turbopropulseur d'avion du type à double hélice. Un tel turbopropulseur 10 est connu et ne sera donc pas décrit en détails. Typiquement, celui-ci comprend notamment un axe longitudinal 12 et une nacelle annulaire 14 disposée coaxialement autour de cet axe. Il comprend en outre, d'amont en aval, un compresseur 16, une chambre de combustion 18 et une turbine 20 à deux rotors contrarotatifs 22a, 22b. Le turbopropulseur 10 comprend encore un ensemble amont (ou avant) 24a et un ensemble aval (ou arrière) 24b de pales de soufflante 26 à orientation réglable qui sont situées à l'arrière du turbopropulseur. Ces pales de soufflante 26 présentent chacune un pied 26a et un sommet 26b et sont entraînées en rotation, respectivement par le rotor 22a et le rotor 22b. DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS FIG. 1 very schematically represents an exemplary embodiment of an aircraft turboprop propeller of the double helix type. Such a turboprop engine 10 is known and will not be described in detail. Typically, it comprises in particular a longitudinal axis 12 and an annular nacelle 14 disposed coaxially around this axis. It further comprises, from upstream to downstream, a compressor 16, a combustion chamber 18 and a turbine 20 with two counter-rotating rotors 22a, 22b. The turboprop engine 10 further comprises an upstream (or forward) assembly 24a and a downstream (or rear) assembly 24b of controllably adjustable fan blades 26 located at the rear of the turboprop. These fan blades 26 each have a foot 26a and a top 26b and are rotated respectively by the rotor 22a and the rotor 22b.
Comme représenté sur la figure 2, ce turbopropulseur 10 est suspendu à un pylône 28 fixé sous une aile 30 de l'avion. Bien entendu, le turbopropulseur pourrait alternativement être accroché latéralement à un pylône fixé sur un élément de fuselage de l'avion. Le pylône 28 comporte un profil aérodynamique 32 délimité, d'une part longitudinalement (c'est-à-dire selon l'axe longitudinal 12 du turbopropulseur) entre un bord d'attaque 34 et un bord de fuite 36, et d'autre part transversalement entre un pied 40 et un sommet 42. Le pied 40 et le sommet 42 du pylône sont chacun équipés d'une pluralité d'attaches (non représentées sur les figures) permettant d'assurer une fixation, d'une part du pylône sous l'aile 30 de l'avion (au niveau du sommet 42), et d'autre part de la nacelle 14 du turbopropulseur 10 sur le pylône (au niveau du pied 40). Ces attaches sont bien connues en soi et ne sont donc pas décrites en détails. Par exemple, il peut s'agir d'un montage par chape ou par liaisons boulonnées. As shown in Figure 2, this turboprop 10 is suspended from a pylon 28 fixed under a wing 30 of the aircraft. Of course, the turboprop could alternatively be hung laterally to a pylon fixed on a fuselage element of the aircraft. The pylon 28 has an aerodynamic profile 32 delimited, on the one hand longitudinally (that is to say along the longitudinal axis 12 of the turboprop) between a leading edge 34 and a trailing edge 36, and other transversely between a foot 40 and a top 42. The foot 40 and the top 42 of the pylon are each equipped with a plurality of fasteners (not shown in the figures) to ensure a fixation, on the one hand of the pylon under the wing 30 of the aircraft (at the top 42), and secondly the nacelle 14 of the turboprop 10 on the pylon (at the foot 40). These fasteners are well known per se and are therefore not described in detail. For example, it may be a screed or bolted connection.
Compte tenu de la présence des ensembles 24a, 24b de pales de soufflante à l'arrière du turbopropulseur, le pylône 28 est fixé à l'avant de la nacelle 14. Il en résulte que le pylône engendre en fonctionnement un sillage qui vient interagir avec les pales 26 du turbopropulseur, et plus particulièrement avec celles de l'ensemble amont 24a. Pour optimiser cette interaction entre le sillage induit par le pylône et les pales 26 situées en arrière de celui-ci, il est prévu, selon l'invention, de pouvoir modifier l'angle de calage e d'une partie 44 au moins du bord de fuite 36 du pylône. Par angle de calage 8 d'une partie du bord de fuite du pylône, on entend l'angle entre la ligne de référence 45 de cette partie du bord de fuite du pylône et l'axe longitudinal 12 du turbopropulseur (la ligne de référence 45 relie le bord d'attaque au bord de fuite de la partie du bord de fuite du pylône û voir la figure 3). A cet effet, au moins une partie 44 du bord de fuite 36 du pylône 28 est mobile en rotation autour d'un axe sensiblement transversal 46. De préférence, cette partie mobile 44 du bord de fuite du pylône s'étend transversalement sur une hauteur h correspondant au moins à la distance séparant le pied 26a du sommet 26b des pales 26 de l'ensemble amont 24a du turbopropulseur. Par ailleurs, cette partie mobile 44 du bord de fuite 36 du pylône peut par exemple s'étendre longitudinalement sur une largeur I correspondant par exemple à 20% de la distance séparant le bord d'attaque 34 du bord de fuite 36 du profil aérodynamique 32 du pylône. Comme représenté sur la figure 3, la partie mobile 44 du bord de fuite du pylône peut ainsi former un angle de calage 8 par rapport à l'axe longitudinal 12 du turbopropulseur de façon à optimiser l'orientation du sillage induit par le pylône en fonction de différents paramètres tels que le calage des pales du turbopropulseur, leurs vitesses de rotation et l'altitude de l'avion. Par exemple, l'angle de calage pourra être choisi pour correspondre à l'angle de calage des pales 26 de l'ensemble amont 24a. Dans le mode de réalisation des figures 2 et 3, un arbre à came 48 actionné par un actionneur 50 permet d'entraîner en rotation la partie mobile 44 du bord de fuite du pylône autour de l'axe transversal 46, cet actionneur 50 étant commandé par exemple par le système de régulation automatique à pleine autorité du turbopropulseur (non représenté sur les figures). Given the presence of the blower blade assemblies 24a, 24b at the rear of the turboprop, the pylon 28 is fixed to the front of the nacelle 14. As a result, the pylon generates in operation a wake which comes to interact with the blades 26 of the turboprop, and more particularly with those of the upstream assembly 24a. To optimize this interaction between the wake induced by the pylon and the blades 26 located behind it, it is provided, according to the invention, to be able to modify the wedging angle e of at least part 44 of the edge leakage 36 of the pylon. By wedge angle 8 of a part of the trailing edge of the pylon means the angle between the reference line 45 of this part of the trailing edge of the pylon and the longitudinal axis 12 of the turboprop (the reference line 45 connects the leading edge to the trailing edge of the trailing edge portion of the pylon - see Figure 3). For this purpose, at least one portion 44 of the trailing edge 36 of the pylon 28 is rotatable about a substantially transverse axis 46. Preferably, this mobile part 44 of the trailing edge of the pylon extends transversely over a height h corresponding at least to the distance separating the foot 26a from the top 26b of the blades 26 of the upstream assembly 24a of the turboprop. Moreover, this mobile part 44 of the trailing edge 36 of the pylon may for example extend longitudinally over a width I corresponding for example to 20% of the distance separating the leading edge 34 from the trailing edge 36 of the aerodynamic profile 32 of the pylon. As shown in FIG. 3, the mobile part 44 of the trailing edge of the pylon can thus form a stall angle 8 with respect to the longitudinal axis 12 of the turboprop engine so as to optimize the orientation of the wake induced by the pylon in function different parameters such as the pitch of the turboprop blades, their rotational speeds and the altitude of the aircraft. For example, the wedging angle may be chosen to correspond to the wedging angle of the blades 26 of the upstream assembly 24a. In the embodiment of FIGS. 2 and 3, a camshaft 48 actuated by an actuator 50 makes it possible to rotate the mobile part 44 of the trailing edge of the pylon around the transverse axis 46, this actuator 50 being controlled for example by the automatic control system at full authority of the turboprop (not shown in the figures).
Bien entendu, on pourrait imaginer d'autres solutions pour mettre en rotation la partie mobile 44 du bord de fuite du pylône autour de l'axe transversal 46 telles que par exemple le recours à des alliages à mémoire de forme, à la dilatation différentielle, à la déformation de structure élastique, à des systèmes piézo-électriques, etc. De même, comme représenté sur le mode de réalisation de la figure 4, la partie mobile du bord de fuite 36 du pylône 28' peut être constituée d'une pluralité de portions 44a qui sont mobiles en rotation autour de l'axe transversal 46 indépendamment les unes des autres. Of course, one could imagine other solutions for rotating the mobile part 44 of the trailing edge of the pylon around the transverse axis 46 such as for example the use of shape memory alloys, differential expansion, elastic structure deformation, piezoelectric systems, etc. Likewise, as shown in the embodiment of FIG. 4, the movable portion of the trailing edge 36 of the pylon 28 'may consist of a plurality of portions 44a which are rotatable about the transverse axis 46 independently each other.
Dans ce cas, ces différentes portions 44a peuvent être chacune reliées à un arbre 48' mobile en rotation autour de l'axe transversal 46 sous l'actionnement d'un actionneur 50'. In this case, these different portions 44a may each be connected to a shaft 48 'rotatable about the transverse axis 46 under the actuation of an actuator 50'.
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