FR3039204A1

FR3039204A1 - Ensemble de montage d'une turbomachine

Info

Publication number: FR3039204A1
Application number: FR1557103A
Authority: FR
Inventors: Francois Bernard Christian Lepescheux; Nicolas Marc Florent; Thomas Gerard Daniel Riviere
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2015-07-24
Filing date: 2015-07-24
Publication date: 2017-01-27
Anticipated expiration: 2035-07-24
Also published as: FR3039204B1

Abstract

Ensemble de montage d'une turbomachine, comprenant un berceau (1) de turbomachine, d'orientation longitudinale, un pylône (33), présentant une face d'extrémité avant (331a), une face d'extrémité arrière (331b), et une face d'extrémité longitudinale (331c), ainsi qu'un dispositif de montage du berceau (1) au pylône (33), caractérisé en ce que ledit dispositif de montage comprend une interface avant (2a) et une interface arrière (2b), fixées indépendamment sur le pylône (33), l'interface avant (2a) étant en appui sur la face d'extrémité avant (331a) du pylône (33) et sur sa face d'extrémité longitudinale (331c), l'interface arrière (2b) étant en appui sur la face d'extrémité arrière (331b) du pylône et sur sa face d'extrémité longitudinale (331c), l'interface avant (2a) et l'interface arrière (2b) étant en outre montées en liaison pivot glissant sur le berceau (1), l'axe de chaque liaison pivot glissant étant parallèle à l'orientation longitudinale du berceau (1).

Description

Ensemble de montage d’une turbomachine

DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention concerne le domaine des turbomoteurs, tels que les turboréacteurs ou turbopropulseurs et vise leur montage sur un avion. Elle s’applique tout particulièrement au montage d’un moteur sur un pylône solidaire de l’avion. Elle concerne à cet effet un ensemble de montage d’une turbomachine, comprenant un dispositif de montage d’un berceau de turbomoteur à un pylône. Elle a également pour objet un procédé de montage du berceau au pylône mettant en oeuvre l’ensemble de montage d’une turbomachine.

ETAT DE L’ART

La figure 1 est une représentation schématique d'un moteur 30 d'aéronef fixé à un pylône 33, selon un moyen de fixation généralement pratiqué dans l'art antérieur. Dans la description qui suit, on appelle X la direction longitudinale du moteur 30, la direction X étant parallèle à un axe longitudinal 38 du moteur 30. D'autre part, on appelle Y la direction orientée transversalement par rapport au pylône 33 et également assimilable à la direction transversale du moteur 30, et Z la direction verticale, ces trois directions X, Y et Z étant orthogonales entre elles. D'autre part, les termes «avant» et «arrière» sont à considérer par rapport au sens d'avancement de l'aéronef suite à une poussée exercée par le moteur 30, cette direction étant représentée schématiquement par une flèche 39. Le moteur 30 dispose à l'avant d'un carter de soufflante 31 de grande dimension, et comporte vers l'arrière un carter de turbine 32 de plus petite dimension. Le carter de soufflante 31 et le carter de turbine 32 sont solidaires l'un de l'autre. Le carter de soufflante 31 est de forme cylindrique, ledit cylindre s'étendant selon l'axe X. Le pylône 33, également appelé mât d'accrochage, permet selon un mode de fixation à l’aéronef de suspendre le moteur 30 au-dessous d'une voilure 34 de l'aéronef. Le pylône 33 constitue en effet l'interface entre le moteur 30 et la voilure 34. Le pylône 33 permet également de transmettre à la structure de l'aéronef les efforts générés par le moteur 30, et autorise le cheminement de carburant, de systèmes électriques, hydrauliques, et pneumatiques entre le moteur 30 et l'aéronef. Le moteur 30 est muni d'un système de fixation du moteur 30 au pylône 33, interposé entre le moteur 30 et une face d’extrémité 35 du pylône 33.

Le système de fixation comporte dans cet exemple une attache moteur avant 36 et une attache moteur arrière 37. L'attache moteur avant 36 lie le carter de soufflante 31 à la face d’extrémité 35 du pylône 33, et l'attache moteur arrière 37 lie le carter de turbine 32 à la face d’extrémité 35 du pylône 33.

Il existe également un mode de fixation dans lequel un berceau forme une interface entre le moteur et le pylône. L’invention concerne ce mode de fixation.

La présente invention vise à perfectionner les dispositifs de l’état de la technique et propose un ensemble de montage d’une turbomachine qui est robuste, prenant peu de place, et dans lequel les chemins de contraintes sont particulièrement courts.

EXPOSE DE L’INVENTION L’invention a ainsi pour objet un ensemble de montage d’une turbomachine, comprenant un berceau de turbomachine, d’orientation longitudinale, un pylône, présentant une face d’extrémité avant, une face d’extrémité arrière, et une face d’extrémité longitudinale, ainsi qu’un dispositif de montage du berceau au pylône. Les termes «avant» et «arrière» sont à considérer par rapport au sens d'avancement de l'ensemble suite à une poussée exercée par la turbomachine, le long de ladite orientation longitudinale.

Dans l’ensemble selon l’invention, le dispositif de montage comprend une interface avant et une interface arrière, fixées indépendamment sur le pylône, l’interface avant étant en appui sur la face d’extrémité avant du pylône et sur sa face d’extrémité longitudinale, l’interface arrière étant en appui sur la face d’extrémité arrière du pylône et sur sa face d’extrémité longitudinale, l’interface avant et l’interface arrière étant en outre montées en liaison pivot glissant sur le berceau, l’axe de chaque liaison pivot glissant étant parallèle à l’orientation longitudinale du berceau.

Ainsi, avantageusement, l’interface avant et l’interface arrière permettent à la fois de transmettre et supporter des efforts importants de la turbomachine au pylône, via le berceau, et d’assurer un maintien de la turbomachine à l’avion. Le montage en liaison pivot glissant permet à l’ensemble de reprendre les efforts contenus dans le plan perpendiculaire à l’orientation longitudinale du berceau, dont le poids de la turbomachine. L’ensemble est robuste, intégrable dans un volume restreint, et permet de réaliser des chemins de contraintes courts.

La face d’extrémité avant et la face d’extrémité arrière du pylône peuvent être sensiblement orthogonales à l’orientation longitudinale du berceau, et la face d’extrémité longitudinale du pylône peut être sensiblement parallèle à l’orientation longitudinale du berceau. L’interface avant et l’interface arrière peuvent être des équerres comprenant deux surfaces d’appui sensiblement orthogonales. L’interface avant et l’interface arrière peuvent être munies chacune d’un élément de rotation, en particulier cylindrique, les deux éléments de rotation étant sensiblement alignés.

Chaque élément cylindrique de rotation est avantageusement muni d’un chanfrein à une de ses extrémités. L’élément (cylindrique) de rotation de l’interface avant peut s’étendre longitudinalement vers l’avant de l’ensemble, et l’élément (cylindrique) de rotation de l’interface arrière peut s’étendre longitudinalement vers l’arrière de l’ensemble.

Chaque élément cylindrique de rotation peut être monté en liaison pivot glissant dans un logement cylindrique du berceau. L’ensemble peut comprendre en outre des moyens de transmission de poussée du berceau au pylône. Ces moyens de transmission de poussée sont avantageusement distincts de l’interface avant et de l’interface arrière.

Les moyens de transmission de poussée peuvent comprendre au moins une bielle articulée en liaison pivot à l’une de ses extrémités avec le berceau, par exemple au niveau d’une zone avant du berceau, et articulée en liaison pivot à l’autre de ses extrémités avec l’interface arrière. Les moyens de transmission de poussée peuvent ainsi comprendre deux bielles disposées latéralement de part et d’autre des liaisons pivot glissant.

Le berceau peut comprendre des moyens empêchant une rotation du pylône autour de l’axe passant par lesdits deux éléments (cylindriques) de rotation. L’invention a également pour objet un procédé de montage d’un berceau de turbomoteur à un pylône, mettant en oeuvre un ensemble décrit ci-dessus.

Le procédé peut comprendre: - une étape de positionnement de l’interface avant sur la face d’extrémité avant et sur la face d’extrémité longitudinale du pylône, et de positionnement de l’interface arrière sur la face d’extrémité arrière et sur la face d’extrémité longitudinale du pylône, - une étape de fixation de l’interface avant et de l’interface arrière sur le pylône, - une étape de montage en liaison pivot glissant de l’interface avant et de l’interface arrière sur le berceau, par exemple à l’aide d’un élément cylindrique de rotation de chaque interface coopérant avec un logement cylindrique du berceau, et - une étape de montage de moyens de transmission de poussée entre le berceau et l’interface arrière.

DESCRIPTION DES FIGURES L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1, déjà décrite, illustre schématiquement un dispositif de montage d’un moteur d’aéronef à un pylône de l’état de la technique, - la figure 2 illustre un ensemble de montage d’un berceau de turbomachine à un pylône selon l’invention, - la figure 3 est une vue en perspective de l’ensemble de la figure 2, - la figure 4 est une vue en perspective de dessus des deux interfaces de l’ensemble, - la figure 5 est une vue en perspective de dessous des deux interfaces, - la figure 6 est une vue de dessous des deux interfaces, - la figure 7 est une vue de dessus des deux interfaces, - la figure 8 est une vue de côté des deux interfaces, et - la figure 9 est un schéma cinématique de la liaison du berceau au pylône dans l’ensemble selon l’invention.

DESCRIPTION DETAILLEE

La figure 2 illustre un ensemble de turbomachine selon l’invention, permettant le montage d’un berceau 1 de turbomoteur sur un pylône 33. Le pylône 33 comprend des ouvertures 332 destinées au passage de carburant, de systèmes électriques, hydrauliques, et pneumatiques entre le moteur et l'aéronef. Le berceau 1 est orienté longitudinalement selon l’axe X, dirigé vers l’avant du moteur. On peut définir l’axe longitudinal du berceau 1 comme étant l’axe du moteur sur lequel le berceau 1 est monté.

Tel qu’illustré aux figures 2 à 8, et conformément à l’invention, le dispositif de montage de l’ensemble comprend deux interfaces 2a, 2b, dont une interface avant 2a montée à l’avant du berceau 1 et une interface arrière 2b montée à l’arrière du berceau 1. Dans la suite de la description, chaque interface 2a, 2b se présente avantageusement sous la forme d’une équerre. L’équerre avant 2a est montée en liaison pivot glissant sur le berceau 1 et est en appui sur deux faces adjacentes sensiblement orthogonales du pylône 33. L’équerre avant 2a comprend ainsi une partie avant 21a qui s’appuie sur une face d’extrémité avant 331a du pylône 33, la face d’extrémité avant 331a étant sensiblement parallèle au plan Y, Z, ainsi qu’une partie longitudinale 22a qui s’appuie sur la face d’extrémité longitudinale 331c du pylône 33 située du côté du berceau 1, la face d’extrémité longitudinale 331c étant sensiblement parallèle au plan X, Y.

De la même façon, l’équerre arrière 2b est montée en liaison pivot glissant sur le berceau 1 et est en appui sur deux faces adjacentes sensiblement orthogonales du pylône 33. L’équerre arrière 2b comprend ainsi une partie arrière 21b qui s’appuie sur une face d’extrémité arrière 331b du pylône 33, la face d’extrémité arrière 331b étant sensiblement parallèle au plan Y, Z et orthogonale à l’axe X, ainsi qu’une partie longitudinale 22b qui s’appuie sur la face d’extrémité longitudinale 331c du pylône 33, la face d’extrémité longitudinale 331c étant sensiblement parallèle au plan X, Y et orthogonale à l’axe Z.

Les équerres 2a, 2b sont fixées sur le pylône 33 à l’aide d’ensembles vis-écrou 4. Les deux parties orthogonales 21a, 22a ; 21b, 22b de chaque équerre 2a, 2b comprennent de préférence chacune au moins un ensemble vis-écrou 4, et de préférence deux ensembles vis-écrou 4. Ainsi, à titre d’exemple, tel qu’illustré sur les figures 4 à 8, la partie avant 21a de l’équerre avant 2a comprend deux vis-écrou 4 et la partie longitudinale 22a de l’équerre avant 2a comprend deux vis-écrous 4, tandis que la partie arrière 21 b de l’équerre arrière 2b comprend deux vis-écrous 4 et la partie longitudinale 22b de l’équerre arrière 2b comprend quatre vis-écrous 4.

Dans chaque équerre avant 2a et arrière 2b, la liaison pivot glissant est réalisée à l’aide d’un élément cylindrique de rotation 23a, 23b, également appelé groin, en saillie de la partie 21a, 21b de l’équerre 2a, 2b qui s’appuie sur la surface avant/arrière du pylône 33. Chaque élément cylindrique 23a, 23b est inséré dans un logement cylindrique 11a, 11b du berceau 1. Chaque logement cylindrique 11a, 11b comprend un alésage cylindrique de dimensions légèrement supérieures à celle du groin 23a, 23b. Les logements cylindriques 11a, 11b peuvent être des plots cylindriques souples comprenant un élastomère. Les logements cylindriques 11a, 11 b sont avantageusement pré-intégrés au berceau 1. Pour permettre un meilleur guidage de chaque élément cylindrique 23a, 23b dans son logement cylindrique 11a, 11b, l’extrémité de chaque élément cylindrique 23a, 23b peut être chanfreinée. La formation d’un chanfrein a pour avantage d’être simple à réaliser et de permettre de guider l’élément cylindrique 23a, 23b dans son logement cylindrique 11a, 11b lors du montage sans introduire d’efforts axiaux.

Les logements cylindriques 11a, 11b peuvent être disposés dans des plaques radiales 12a, 12b du berceau 1, à savoir une plaque radiale avant 12a et une plaque radiale arrière 12b. Chaque plaque radiale s’étend dans un plan sensiblement parallèle au plan Y, Z.

Le berceau 1 présente ainsi une plaque radiale avant 12a destinée à recevoir l’élément cylindrique 23a de l’équerre avant 2a, et une plaque radiale arrière 12b destinée à recevoir l’élément cylindrique 23b de l’équerre arrière 2b. Chaque élément cylindrique 23a, 23b est ainsi orienté longitudinalement selon une direction sensiblement parallèle à l’axe X. La plaque de support radiale avant 12a est avantageusement un élément initialement désassemblé du berceau 1, de manière à faciliter le montage.

Le berceau 1 présente en outre une surface d’extrémité longitudinale 13 située du côté du pylône 33 et sensiblement parallèle au plan X, Y. Les équerres 2a, 2b sont de préférence disposées à distance de la surface longitudinale 13.

Ainsi, les deux équerres 2a, 2b constituent chacune une double surface d’appui sur le pylône 33 et forment une charnière à double élément cylindrique 23a, 23b, ce qui permet de transmettre quatre degrés de liberté de liaison entre le berceau 1 et le pylône 33.

Le dispositif de montage comprend également au moins une bielle 5 reliée à l’équerre arrière 2b au berceau 1, via une plaque de liaison 14 en saillie de la surface longitudinale 13 du berceau 1 et sensiblement parallèle au plan X, Z. Le dispositif comprend avantageusement deux bielles 5, disposées de part et d’autre de l’axe reliant les éléments cylindriques 23a, 23b des équerres 2a, 2b (figure 3). Chaque bielle 5 est munie de deux articulations 51,52, une à chaque extrémité de la bielle 5. Chaque bielle 5 forme ainsi une liaison pivot d’axe parallèle à l’axe Y avec l’équerre arrière 2b et une liaison pivot d’axe parallèle à l’axe Y avec le berceau 1, en particulier avec la plaque de liaison 14 du berceau 1. On peut également envisager que chaque bielle 5 forme une liaison rotule avec l’équerre arrière 2b et avec le berceau 1. Les bielles 5, qui travaillent en traction, assurent la transmission de la poussée depuis le berceau 1 vers le pylône 33, par le biais de l’équerre arrière 2b.

Enfin, la plaque radiale arrière 12b forme avantageusement un bras anti basculement qui empêche le pylône 33 de basculer autour de l’axe reliant les éléments cylindriques 23a, 23b des équerres 2a, 2b.

Il va maintenant être décrit un procédé de montage du berceau 1 au pylône 33. Dans une première étape, les équerres avant 2a et arrière 2b sont positionnées sur le pylône 33. Ainsi, la partie avant 21a de l’équerre avant 2a est placée contre la face d’extrémité avant 331a du pylône 33, tandis que la partie longitudinale 22a de l’équerre avant 2a est placée contre la face d’extrémité longitudinale 331c du pylône 33. De la même façon, la partie arrière 21b de l’équerre arrière 2b est placée contre la face d’extrémité arrière 331b du pylône 33, tandis que la partie longitudinale 22b de l’équerre arrière 2b est placée contre la face d’extrémité longitudinale 331c du pylône 33. Les deux équerres 2a, 2b sont ensuite vissées sur le pylône 33 à l’aide des ensembles vis-écrou 4. L’élément cylindrique 23b de l’équerre arrière 2b, qui est avantageusement chanfreiné à son extrémité, est alors positionné dans l’alésage du plot arrière 11b. La surface cylindrique de l’élément cylindrique 23b permet de transmettre les efforts dans le plan du logement cylindrique arrière 11b. La plaque de support radiale avant 12a du berceau 1 est une plaque initialement non assemblée au berceau 1. La plaque 12a est assemblée par vissage sur le corps du berceau 1. Lors de l’assemblage de la plaque 12a, l’élément cylindrique 23a de l’équerre avant 2a est guidé dans le logement cylindrique avant 11a.

Le procédé s’achève par le montage des bielles 5 de transmission de poussée sur l’équerre arrière 2b. Ces deux bielles réglables 5 peuvent être ajustées lors du montage.

La cinématique de la suspension du berceau 1 au pylône 33 est résumée à la figure 9. On retrouve les éléments associés au dispositif de montage, à savoir le berceau 1, les bielles 5 de reprise de poussée et l’ensemble constitué par les éléments cylindriques 23a, 23b et le pylône 33. Les liaisons a sont des liaisons pivot glissant réalisées par les éléments cylindriques 23a, 23b dans les logements cylindriques. Les liaisons b sont des liaisons pivot (ou rotule) entre le berceau 1 et le pylône 33. Quant à la liaison c, un amortisseur empêche un basculement du pylône 33 autour de l’axe de suspension Z. L’ensemble de montage selon l’invention présente ainsi de nombreux avantages. L’ensemble est isostatique, et il présente un encombrement moindre par rapport à des architectures classiques. Les différentes pièces constituant la suspension peuvent être des pièces mécano-soudées simples et facilement fabricables. En outre, grâce à la présence des deux éléments cylindriques des équerres, l’ensemble est particulièrement robuste.

Claims

REVENDICATIONS

1. Ensemble de montage d’une turbomachine, comprenant un berceau (1) de turbomachine, d’orientation longitudinale, un pylône (33), présentant une face d’extrémité avant (331a), une face d’extrémité arrière (331b), et une face d’extrémité longitudinale (331c), ainsi qu’un dispositif de montage du berceau (1) au pylône (33), caractérisé en ce que ledit dispositif de montage comprend une interface avant (2a) et une interface arrière (2b), fixées indépendamment sur le pylône (33), l’interface avant (2a) étant en appui sur la face d’extrémité avant (331a) du pylône (33) et sur sa face d’extrémité longitudinale (331c), l’interface arrière (2b) étant en appui sur la face d’extrémité arrière (331b) du pylône et sur sa face d’extrémité longitudinale (331c), l’interface avant (2a) et l’interface arrière (2b) étant en outre montées en liaison pivot glissant sur le berceau (1), l’axe de chaque liaison pivot glissant étant parallèle à l’orientation longitudinale du berceau (1).
2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face d’extrémité avant (331a) et la face d’extrémité arrière (331b) du pylône (33) sont sensiblement orthogonales à l’orientation longitudinale du berceau (1), et en ce que la face d’extrémité longitudinale (331c) du pylône (33) est sensiblement parallèle à l’orientation longitudinale du berceau (1).
3. Ensemble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l’interface avant (2a) et l’interface arrière (2b) sont des équerres comprenant deux surfaces d’appui (21a, 22a; 21b, 22b) sensiblement orthogonales.
4. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’interface (2a) avant et l’interface arrière (2b) sont munies chacune d’un élément cylindrique de rotation (23a, 23b), les deux éléments cylindriques de rotation (23a, 23b) étant sensiblement alignés.
5. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce chaque élément cylindrique de rotation (23a, 23b) est muni d’un chanfrein à une de ses extrémités.
6. Ensemble selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l’élément cylindrique de rotation (23a, 23b) de l’interface avant (2a) s’étend longitudinalement vers l’avant de l’ensemble, et en ce que l’élément cylindrique de rotation (23b) de l’interface arrière (2b) s’étend longitudinalement vers l’arrière de l’ensemble.
7. Ensemble selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que chaque élément cylindrique de rotation (23a, 23b) est monté en liaison pivot glissant dans un logement cylindrique (11a, 11b) du berceau (1 ).
8. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’il comprend en outre des moyens de transmission de poussée (5) du berceau (1) au pylône (33).
9. Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de transmission de poussée (5) comprennent au moins une bielle articulée en liaison pivot à l’une de ses extrémités avec le berceau (1) et articulée en liaison pivot à l’autre de ses extrémités avec l’interface arrière (2b).
10. Ensemble selon l’une des revendications 1 à 9, en liaison avec la revendication 4, caractérisé en ce que le berceau (1) comprend des moyens empêchant une rotation du pylône (33) autour de l’axe passant par lesdits deux éléments cylindriques de rotation (23a, 23b).
11. Procédé de montage d’un berceau (1) de turbomachine à un pylône (33), caractérisé en ce qu’il met en œuvre un ensemble selon l’une des revendications 1 à 10.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu’il comprend: - une étape de positionnement de l’interface avant (2a) sur la face d’extrémité avant (331a) et sur la face d’extrémité longitudinale (331c) du pylône (33), et de positionnement de l’interface arrière (2b) sur la face d’extrémité arrière (331 b) et sur la face d’extrémité longitudinale (331c) du pylône (33), - une étape de fixation de l’interface avant (2a) et de l’interface arrière (2b) sur le pylône (33), - une étape de montage en liaison pivot glissant de l’interface avant (2a) et de l’interface arrière (2b) sur le berceau (1), et - une étape de montage de moyens de transmission de poussée (5) entre le berceau (1) et l’interface arrière (2b).