FR2998545A1

FR2998545A1 - Nacelle d'aeronef comprenant une liaison renforcee entre une entree d'air et une motorisation

Info

Publication number: FR2998545A1
Application number: FR1261166A
Authority: FR
Inventors: Alain Porte; Matthieu Fargues; Martial Marro
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2012-11-23
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2014-05-30
Anticipated expiration: 2032-11-23
Also published as: US20140144519A1; FR2998545B1; US9567905B2

Abstract

L'objet de l'invention est une nacelle d'aéronef comprenant un premier conduit (56) solidaire d'une entrée d'air (50) et un second conduit (60) solidaire d'une motorisation (62), le premier conduit (56) comprenant une surface extérieure (58) et une extrémité (94) reliée au second conduit (60), caractérisée en ce qu'elle comprend un profilé creux (92) en contact avec la surface extérieure (58) du premier conduit (56) qui s'étend sur au moins une partie de la circonférence de l'extrémité (94) du premier conduit (56) reliée au second conduit (60).

Description

NACELLE D'AERONEF COMPRENANT UNE LIAISON RENFORCEE ENTRE UNE ENTREE D'AIR ET UNE MOTORISATION La présente invention se rapporte à une nacelle d'aéronef comprenant une liaison renforcée entre une entrée d'air et une motorisation Un ensemble propulsif d'aéronef comprend une nacelle dans laquelle est disposée de manière sensiblement concentrique une motorisation reliée par l'intermédiaire 5 d'un mât au reste de l'aéronef. Comme illustré sur la figure 1, la nacelle comprend à l'avant une entrée d'air 10 permettant de canaliser un flux d'air en direction de la motorisation 12, une première partie du flux d'air entrant, appelée flux primaire, traversant la motorisation pour participer à la combustion, la seconde partie du flux d'air, 10 appelée flux secondaire, étant entrainée par une soufflante et s'écoulant dans un conduit annulaire délimité par la paroi intérieure de la nacelle et la paroi extérieure de la motorisation. Pour la suite de la description, la direction longitudinale correspond à la direction de l'axe de pivotement de la soufflante de la motorisation. 15 L'entrée d'air 10 comprend une lèvre 14 dont la surface en contact avec les flux aérodynamiques est prolongée à l'intérieur de la nacelle par un conduit intérieur 16 de sections sensiblement circulaires et à l'extérieur de la nacelle par une paroi extérieure 18 de sections sensiblement circulaires. La motorisation comprend un conduit 20 susceptible d'être disposé dans le prolongement du 20 conduit intérieur 16. Comme illustré sur la figure 2, l'entrée d'air 10 est reliée à la motorisation 12 par une liaison qui comprend au niveau de la motorisation une première collerette annulaire 22 solidarisée à une seconde collerette annulaire 24 d'un panneau délimitant le conduit 16 ou d'une pièce intercalaire 26, appelée bride, reliée au panneau délimitant le conduit 16. Les deux collerettes 22 et 24 sont plaquées l'une contre l'autre au niveau d'un plan de jonction 28 sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale, et maintenues ainsi par des éléments de liaison 30, par exemple des boulons ou des rivets, qui traversent les collerettes 22, 24 et s'étendent parallèlement à la direction longitudinale. Sur le plan structurel, l'entrée d'air 10 comprend un premier cadre dit cadre avant 32 reliant le conduit intérieur 16 et la paroi extérieure 18 délimitant avec la lèvre 14 un conduit annulaire 34 et un second cadre dit cadre arrière 36 reliant le conduit intérieur 16 et la paroi extérieure 18 à proximité du plan de jonction 28. Concernant le cadre arrière, ce dernier assure la reprise des efforts de flexion, de rotation ou autre qui s'appliquent sur l'entrée d'air tels que par exemple, le poids de l'entrée d'air, les efforts induits par les écoulements aérodynamiques. Selon un mode de réalisation, le cadre arrière 36 est relié au conduit 16 directement ou par l'intermédiaire d'une pièce intercalaire ou bride 38 (visible en détails sur la figure 2) dont une aile est reliée au conduit 16, l'autre aile étant reliée au cadre arrière 36.

Le cadre arrière 36 est relié à la paroi extérieure 18 directement ou par l'intermédiaire d'une bride 40 (visible sur la figure 1) avec une section en T, le cadre arrière 36 étant relié au niveau du pied de la bride en T, la tête du T étant en appui contre la face interne de la paroi extérieure 18. Selon un mode de réalisation illustré dans le document FR-2.904.604, le cadre arrière comprend un premier anneau métallique, notamment en titane, qui s'étend sur toute la périphérie et qui est relié au conduit intérieur 16 et un second anneau dont le bord périphérique extérieur est relié à la paroi extérieure 18. Le premier anneau comprend au niveau de son bord périphérique extérieur une zone de chevauchement avec le bord périphérique intérieur du second anneau. Les deux anneaux sont reliés par tous moyens appropriés au niveau de cette zone de chevauchement. En cas de bris de pâles de la soufflante, le conduit 20 de la motorisation tend à se déformer de manière importante, ce dernier étant conçu pour absorber par déformation l'énergie des pâles brisées. Au niveau de l'entrée d'air, le conduit intérieur 16 est réalisé en matériau composite et ses caractéristiques mécaniques sont plus limitées que le conduit 20 de la motorisation, notamment en matière de résistance à la flexion.

Aussi, pour limiter les risques de dislocations du ou des panneaux formant le conduit intérieur 16 de l'entrée d'air, il convient de limiter la propagation des déformations provenant du conduit 20 de la motorisation vers le conduit intérieur 16 de l'entrée d'air. Une première solution consiste à concevoir un cadre arrière et/ou une liaison 15 entre l'entrée d'air et la motorisation susceptibles de se déformer pour absorber une partie de l'énergie et limiter ainsi la propagation des déformations vers le conduit intérieur 16 de l'entrée d'air. Une autre solution consiste à limiter les déformations du conduit intérieur 16 de l'entrée d'air en le rigidifiant dans la zone de liaison entre le conduit de la 20 motorisation. Des solutions ont été développées pour augmenter la rigidité du cadre arrière et/ou de la liaison entre l'entrée d'air et la motorisation. Pour augmenter la rigidité du cadre arrière, le document FR-2.960.856 propose un cadre arrière renforcé qui comprend un premier anneau métallique dont le bord intérieur est relié à la paroi intérieure de l'entrée d'air et un second anneau 25 dont le bord extérieur est relié à la paroi extérieure de l'entrée d'air, les deux anneaux étant reliés entre eux. Selon une particularité de ce cadre arrière, le second anneau comprend au moins un secteur angulaire en matériau composite avec au moins une forme en caisson et le premier anneau comprend une nervure qui s'étend sur toute la périphérie dudit anneau. Pour augmenter la rigidité de la liaison entre l'entrée d'air et la motorisation, une solution consiste à augmenter les épaisseurs des collerettes, à augmenter le nombre d'éléments de liaison ou leurs dimensions. Toutefois, cette solution n'est pas satisfaisante car elle n'empêche pas l'apparition de déformations entre la collerette 24 et le reste du conduit intérieur 16 de l'entrée d'air, un mouvement de flexion selon un axe tangent au conduit intérieur 16 apparaissant entre ladite collerette et ledit conduit.

Aussi, la présente invention vise à remédier aux inconvénients de l'art antérieur. A cet effet, l'invention a pour objet une nacelle d'aéronef comprenant un premier conduit solidaire d'une entrée d'air et un second conduit solidaire d'une motorisation, le premier conduit comprenant une surface extérieure et une extrémité reliée au second conduit, caractérisée en ce qu'elle comprend un profilé creux en contact avec la surface extérieure du premier conduit qui s'étend sur au moins une partie de la circonférence de l'extrémité du premier conduit reliée au second conduit. Cette solution permet de limiter la déformation du conduit intérieur qui est ceinturé par un élément rigide qui limite les déformations du conduit.

Avantageusement, le profilé creux est relié à la motorisation et/ou au cadre arrière. Cette configuration permet d'augmenter la rigidité de la liaison entre le conduit de l'entrée d'air et celui de la motorisation, sans augmenter le nombre de pièces, ce qui tend à réduire la masse embarquée et le temps d'assemblage. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une coupe de la partie inférieure et avant d'une nacelle d'un aéronef selon l'art antérieur, - la figure 2 est une coupe illustrant en détails une liaison entre une entrée d'air et une motorisation selon l'art antérieur, - la figure 3 est une coupe longitudinale illustrant en détails une liaison entre une entrée d'air et une motorisation selon une première variante de l'invention, - la figure 4 est une coupe transversale d'un conduit intérieur d'une entrée d'air renforcé selon la première variante de l'invention, - la figure 5 est une coupe longitudinale illustrant en détails une liaison entre une entrée d'air et une motorisation selon une deuxième variante de l'invention, - la figure 6 est une coupe longitudinale illustrant en détails une liaison entre une entrée d'air et une motorisation selon une troisième variante de l'invention, - la figure 7 est une coupe longitudinale illustrant en détails une liaison entre une entrée d'air et une motorisation selon une quatrième variante de l'invention, et - la figure 8 est une coupe longitudinale illustrant en détails une liaison entre une entrée d'air et une motorisation selon une quatrième variante de l'invention.

Sur les figures 3, 5 à 8, on a représenté une partie d'une nacelle d'un aéronef. Comme pour l'art antérieur, elle comprend à l'avant une entrée d'air 50 permettant de canaliser un flux d'air en direction d'une motorisation 52. L'entrée d'air 50 comprend une lèvre dont la surface en contact avec les flux aérodynamiques est prolongée à l'intérieur de la nacelle par un conduit intérieur 25 56. La motorisation 52 comprend un conduit 60 susceptible d'être disposé dans le prolongement du conduit intérieur 56. Selon un mode de réalisation, le conduit intérieur 56 est délimité par un panneau pour le traitement acoustique qui comprend du centre de la nacelle vers l'extérieur, une couche acoustiquement résistive, au moins une structure alvéolaire et une couche réflectrice. Quel que soit le mode de réalisation, le conduit intérieur comprend une surface extérieure 58.

Pour la présente demande, la direction longitudinale est confondue avec l'axe de la motorisation. Un plan longitudinal correspond à un plan contenant la direction longitudinale. Un plan transversal est un plan perpendiculaire à la direction longitudinale. Une direction radiale est une direction perpendiculaire à la direction longitudinale.

Une surface est dite extérieure si elle est orientée vers l'extérieur de la nacelle. L'entrée d'air 50 est reliée à la motorisation 52 par une liaison qui comprend une première collerette annulaire 62 au niveau de la motorisation et généralement une seconde collerette annulaire 64 au niveau de l'entrée d'air. Selon un premier mode de réalisation, cette seconde collerette annulaire 64 est réalisée d'un seul tenant avec une pièce formant au moins une partie du conduit intérieur 56. Comme illustré sur la figure 6, le conduit intérieur 56 comprend une paroi réflectrice sous forme d'un panneau en matériau composite dont les couches de fibres forment un angle à 90° pour constituer la collerette annulaire 64.

Selon un autre mode de réalisation illustré sur les figures 3, 5 et 8, la seconde collerette annulaire 64 est une aile d'une pièce intercalaire 66, appelée également bride, reliée à un panneau formant le conduit intérieur 56. Chaque collerette annulaire 60 ou 62 s'étend dans un plan sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale.

Le conduit intérieur 56 comprend une extrémité 94 plaquée contre une extrémité du conduit 60 de la motorisation au niveau d'un plan de jonction 68 sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale, et maintenue ainsi par des éléments de liaison 70, par exemple des boulons ou des rivets, qui s'étendent parallèlement à la direction longitudinale et qui sont répartis sur la circonférence des deux conduits 56 et 60. Selon un mode de réalisation connu, les éléments de liaison 70 traversent les collerettes annulaires 60 et 62 et les maintiennent plaquées l'une contre l'autre.

Les éléments de liaison 70 ne sont pas plus détaillés car ils peuvent être identiques à l'art antérieur et être disposés de la même manière. Sur le plan structurel, l'entrée d'air 50 comprend un premier cadre dit cadre avant (non représenté) et un second cadre dit cadre arrière 76 reliant la paroi extérieure de la nacelle et le conduit intérieur 56 au niveau d'une zone de 10 jonction 80 proche de l'extrémité 94. Selon un mode de réalisation, le cadre arrière 76 se présente sous la forme d'un anneau réalisé en une ou plusieurs pièces, du même matériau ou non. Selon les cas, le cadre arrière 76 peut se présenter sous la forme d'une plaque plane ou présentant des aspérités comme par exemple des nervures. 15 Le cadre arrière 76 comprend un bord périphérique intérieur 78 relié directement ou non au conduit intérieur 56 et un bord périphérique extérieur relié directement ou non à la paroi extérieure. Selon un mode de réalisation illustré sur la figure 8, le cadre arrière 76 est relié directement au conduit 56. bans ce cas, le cadre arrière comprend un rebord 20 intérieur 82 offrant une surface d'appui 84 plaquée contre la surface extérieure 58 du conduit intérieur 56. Le rebord intérieur 82 est relié au conduit intérieur 56 par des moyens de liaison appropriés, par exemple des boulons, des goujons, des rivets ou autres. Selon un autre mode de réalisation illustré sur les figures 3 et 7, le cadre 25 arrière 76 est relié au conduit intérieur 56 par une pièce intercalaire 86, appelée bride. Cette dernière comprend une première aile 88 plaquée et fixée contre le conduit intérieur 56 par des moyens de liaison appropriés, par exemple des boulons, des goujons, des rivets ou autres, et une seconde aile 90 plaquée et fixée contre le cadre arrière 76 par des moyens de liaison appropriés, par exemple des boulons, des goujons, des rivets ou autres. La liaison entre le cadre arrière 76 et la paroi extérieure n'est pas plus détaillée car elle peut être identique à l'art antérieur.

Selon l'invention, la nacelle comprend un profilé creux 92 en contact avec la surface extérieure 58 du conduit intérieur 56 qui s'étend sur au moins une partie de la circonférence de l'extrémité 94 du conduit intérieur 56. Par profilé creux, on entend un élément qui peut être constitué d'une pièce ou de différentes pièces qui forme(nt) un contour fermé dans un plan longitudinal. Ce 10 profilé creux confère un rapport moment d'inertie/masse important, ce qui à résistance mécanique égale permet de réduire la masse embarquée. Ce profilé creux 92 peut comprendre des ouvertures 96 comme illustré sur les figures 3 ou 4. Avantageusement, ce profilé creux 92 est fixé au conduit intérieur 56 par des 15 éléments de liaison 98, comme par exemple des rivets aveugles. Les ouvertures 96 sont disposées à l'aplomb des éléments de liaison 98 et permettent la mise en place desdits éléments de liaison 98. Selon un mode de réalisation préféré et illustré sur la figure 4, le profilé creux 92 s'étend sur toute la circonférence du conduit intérieur 56 de manière à le 20 ceinturer. bans ce cas, le profilé creux 92 peut être constitué de plusieurs profilés creux mis bout à bout et reliés entre eux. En variante, le profilé creux peut être d'un seul tenant. Avantageusement, les éléments de liaison 98 sont répartis de manière homogène sur toute la circonférence du conduit intérieur 56. 25 Le profilé creux est intercalé entre l'extrémité 94 du conduit intérieur et la zone de jonction 80 du cadre arrière 76 et du conduit intérieur 56.

Selon un mode de réalisation, le profilé creux 92 a une section carrée ou rectangulaire, dont un côté est plaqué et fixé contre la surface extérieure 58 du conduit intérieur 56. Avantageusement, le profilé creux 92 est plaqué et fixé contre la collerette 5 annulaire 64 ou la collerette 62, comme illustré sur les figures 5 et 6. Cette solution permet de limiter les déformations par flexion entre d'une part le conduit intérieur 56 et la liaison entre l'entrée d'air et la motorisation. Les éléments de liaison 70 utilisés pour assurer la liaison entre l'entrée d'air et la motorisation peuvent être utilisés pour relier le profilé creux 92 à l'une des 10 collerettes ou aux deux. Selon des variantes illustrées sur les figures 6 et 7, le profilé creux 92 est plaqué contre la collerette annulaire 64. Cette solution est plus particulièrement adaptée lorsque la paroi réflectrice du conduit intérieur est réalisée à partir de couches de fibres. bans ce cas, le profilé creux 92 présente des angles arrondis. 15 Ainsi, les couches de fibres suivent le profil arrondi du profilé creux 92. Cette configuration permet de limiter la flexion des couches de fibre. Selon d'autres variantes illustrées sur les figures 5 et 8, le profilé creux 92 peut remplacer la collerette annulaire de l'entrée d'air. bans ce cas, la collerette annulaire 62 de la motorisation est fixée grâce aux éléments de liaison 70 20 directement au profilé creux 92 qui est lui-même relié au conduit intérieur 56 grâce aux élément de liaison 98. Avantageusement, le cadre arrière 76 est relié au profilé creux 92 grâce à des éléments de liaison 100, comme illustré sur les figures 5 et 6. Selon cette variante, le profilé creux 92 peut être ou non plaqué contre la collerette 25 annulaire 64 ou la collerette annulaire 62. Lorsque le profilé creux 92 est plaqué contre une collerette annulaire et relié au cadre arrière 76, les ouvertures 96 permettent la mise en place des éléments de liaison 70, 98 et 100.

Selon des variantes simplifiées illustrées sur les figures 3, 5 et 6, le profilé creux 92 a des sections dans des plans longitudinaux obtenues d'un seul tenant. Selon d'autres variantes illustrées sur les figures 7 et 8, le profilé creux 92 a des sections dans des plans longitudinaux obtenues à partir de plusieurs pièces reliées entre elles. Selon ces variantes, la nacelle comprend un renfort 102 qui relie le cadre arrière 76 et la zone de liaison entre l'entrée et la motorisation. Selon une variante illustrée sur la figure 7, le renfort 102 est disjoint de la collerette annulaire 64 et a un profil en Z. bans des plans longitudinaux, il comprend une première partie 104 qui est plaquée contre la seconde collerette annulaire 64 et reliée à cette dernière grâce aux éléments de liaison 70, une deuxième partie intermédiaire 106 qui est distante du conduit intérieur 56 et sensiblement parallèle à la direction longitudinale, et une troisième partie 108 qui est plaquée contre le cadre arrière 76 et reliée à ce dernier par tous moyens de liaison appropriés. Selon cette variante, le profilé creux 92 est formé par le renfort 102, la bride 66 qui forme la collerette annulaire 64, le conduit intérieur 56, la bride 88 qui assure la jonction entre le cadre arrière 76 et le conduit intérieur 56 et le cadre arrière 76. Selon un autre mode de réalisation, le conduit intérieur 56 comprend une paroi réflectrice sous forme d'un panneau en matériau composite dont les couches de fibres forment un angle à 90° pour constituer la collerette annulaire 64. Selon une autre variante illustrée sur la figure 8, le renfort 102' assure la fonction de la bride 66 de la variante précédente. bans ce cas, le renfort 102' comprend une première partie 110 fixée au conduit intérieur 56, une deuxième partie 112 qui assure la fonction de collerette annulaire et qui est reliée à la collerette annulaire 62 de la motorisation grâce aux éléments de liaison 70, une troisième partie 114 distante de la première partie 110 et sensiblement parallèle à la direction longitudinale, et une quatrième partie 116 plaquée contre le cadre arrière 76 et reliée à ce dernier par tous moyens de liaison appropriés. Selon cette variante, le profilé creux 92 est formé par le renfort 102', le conduit intérieur 56 et le cadre arrière 76.

Claims

REVENDICATIONS1. Nacelle d'aéronef comprenant un premier conduit (56) solidaire d'une entrée d'air (50) et un second conduit (60) solidaire d'une motorisation (62), le premier conduit (56) comprenant une surface extérieure (58) et une extrémité (94) reliée au second conduit (60), caractérisée en ce qu'elle comprend un profilé creux (92) en contact avec la surface extérieure (58) du premier conduit (56) qui s'étend sur au moins une partie de la circonférence de l'extrémité (94) du premier conduit (56) reliée au second conduit (60).
2. Nacelle d'aéronef selon la revendication 1, ladite nacelle comprenant un cadre arrière (76) qui relie une paroi extérieure de la nacelle et le premier conduit (56) au niveau d'une zone de jonction (80) proche de l'extrémité (94), caractérisée en ce que le profilé creux (92) est intercalé entre la zone de jonction (80) et l'extrémité (94) du premier conduit (56).
3. Nacelle d'aéronef selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le profilé creux (92) est fixé au premier conduit (56) par des éléments de liaison 15 (98).
4. Nacelle d'aéronef selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le profilé creux (92) s'étend sur toute la circonférence du premier conduit (56) de manière à le ceinturer.
5. Nacelle d'aéronef selon l'une des revendications précédentes, ladite 20 nacelle comprenant une collerette annulaire (62) au niveau de la motorisation solidaire du second conduit (60), caractérisée en ce que le profilé creux (92) est plaqué contre la collerette annulaire (62) de la motorisation et fixé à cette dernière par des éléments de liaison (70).
6. Nacelle d'aéronef selon l'une des revendications 1 à 4, ladite nacelle 25 comprenant une collerette annulaire (64) au niveau de l'entrée d'air solidaire du premier conduit (56) et une collerette annulaire (62) au niveau de la motorisationsolidaire du second conduit (60), lesdites collerettes annulaires s'étendant dans des plans transversaux et étant maintenues plaquées l'une contre l'autre grâce à des éléments de liaison (70), caractérisée en ce que le profilé creux (92) est plaqué contre la collerette annulaire (64) de l'entrée d'air et fixé à cette dernière.
7. Nacelle d'aéronef selon l'une des revendications précédentes, ladite nacelle comprenant un cadre arrière (76), caractérisée en ce que le cadre arrière (76) est relié au profilé creux (92).
8. Nacelle d'aéronef selon l'une des revendications précédentes, 10 caractérisée en ce que le profilé creux (92) a des sections dans des plans longitudinaux d'un seul tenant.
9. Nacelle d'aéronef selon la revendication 8, caractérisée en ce que le profilé creux (92) a une section carrée ou rectangulaire.
10. Nacelle d'aéronef selon la revendication 9, caractérisée en ce que le 15 profilé creux (92) comprend des angles arrondis.
11. Nacelle d'aéronef selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le profilé creux (92) a des sections dans des plans longitudinaux obtenues à partir de plusieurs pièces reliées entre elles.
12. Nacelle d'aéronef selon la revendication 11, ladite nacelle comprenant 20 un cadre arrière (76), caractérisée en ce qu'elle comprend un renfort (102, 102') qui relie le cadre arrière (76) et une zone de liaison entre l'entrée d'air et la motorisation de manière à former un profilé creux (92).
13. Nacelle d'aéronef selon la revendication 12, ladite nacelle comprenant une collerette annulaire (64) au niveau de l'entrée d'air solidaire du premier 25 conduit (56), caractérisée en ce que le renfort (102) a un profil en Z et comprend une première partie (104) qui est plaquée contre la collerette annulaire (64) de l'entrée d'air et reliée à cette dernière, une deuxième partie intermédiaire (106) qui est distante du premier conduit (56) et sensiblementparallèle à la direction longitudinale et une troisième partie (108) qui est plaquée contre le cadre arrière (76) et reliée à ce dernier.
14. Nacelle d'aéronef selon la revendication 12, ladite nacelle comprenant une collerette annulaire (62) au niveau de la motorisation solidaire du second conduit (60), caractérisée en ce que le renfort (102') comprend une première partie (110) fixée au premier conduit (56), une deuxième partie (112) qui est reliée à la collerette annulaire (62) de la motorisation grâce à des éléments de liaison (70), une troisième partie (114) distante de la première partie (110) et sensiblement parallèle à la direction longitudinale, et une quatrième partie (116) plaquée contre le cadre arrière (76) et reliée à ce dernier.