FR3052745A1 - Mat d'aeronef comprenant au moins un cadre lateral en forme de treillis et aeronef comprenant ledit mat - Google Patents

Mat d'aeronef comprenant au moins un cadre lateral en forme de treillis et aeronef comprenant ledit mat Download PDF

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Abstract

L'invention a pour objet un mât d'aéronef comprenant une structure primaire (82) qui comporte : - un longeron supérieur (84), un longeron inférieur, - au moins un cadre transversal (88) qui relie le longeron supérieur (84) au longeron inférieur, - une paroi d'extrémité avant (90) qui relie une extrémité avant du longeron supérieur (84) à une extrémité avant du longeron inférieur, - une paroi d'extrémité arrière (92) qui relie une extrémité arrière du longeron supérieur (84) à une extrémité arrière du longeron inférieur, - deux cadres latéraux (104, 106) disposés de part et d'autre du cadre transversal (88), chaque cadre latéral (104, 106) ayant une forme en treillis. L'invention a également pour objet un aéronef qui comprend au moins un mât selon l'invention.

Description

MÂT D'AERONEF COMPRENANT AU MOINS UN CADRE LATERAL EN FORME DE TREILLIS ET
AERONEF COMPRENANT LEDIT MÂT
La présente demande se rapporte à un mât d'aéronef comprenant au moins un cadre latéral en forme de treillis ainsi qu'à un aéronef comprenant ledit mât.
Selon une configuration visible sur les figures 1 et 2, un aéronef 10 comprend plusieurs ensembles moteurs 12 qui sont positionnés sous la voilure 14 de l'aéronef 10.
Un ensemble moteur 12 comprend un moteur 16, une nacelle (non représentée sur la figure 2) positionnée autour du moteur 16 et un mât 18 qui assure la liaison entre le moteur 16 et le reste de l'aéronef 10, notamment la voilure 14.
Dans l'ensemble de la description, une direction longitudinale DL est une direction sensiblement parallèle à l'axe moteur A18. Un plan transversal est un plan perpendiculaire à l'axe moteur A18. Un plan longitudinal est un plan perpendiculaire à un plan transversal. Les notions avant et arrière font référence au sens d'écoulement des gaz, l'avant correspondant à l'admission des gaz (air) dans le moteur et l'arrière correspondant à l'échappement des gaz (gaz de combustion). La notion verticale fait référence à la direction verticale lorsque l'aéronef est au sol.
Le mât 18 comprend une structure primaire 20 rigide qui assure entre autre la transmission des efforts entre le moteur 16 et le reste de l'aéronef 10 et une structure secondaire qui enveloppe la structure primaire 20 et qui limite la traînée du mât.
La structure primaire 20 du mât 18 est reliée d'une part au moteur 16 par une liaison qui comprend une attache moteur arrière 32, une attache moteur avant 34 et un couple de bielles de poussée 36 qui assurent la reprise des efforts de poussée, et d'autre part, à la voilure 14 par au moins une attache voilure avant 38 et une attache voilure arrière 40.
Selon un mode de réalisation visible sur les figures 3A, 4A et 4B, la structure primaire 20 comprend un longeron supérieur 42, un longeron inférieur 44, des cadres transversaux 46 qui relient les longerons supérieur et inférieur 42, 44, qui sont disposés dans des plans transversaux et qui ont des sections carrées ou rectangulaires.
La structure primaire 20 comprend également une paroi d'extrémité avant 48 qui relie une extrémité avant 50 du longeron supérieur 42 et une extrémité avant 52 du longeron inférieur 44 et une paroi d'extrémité arrière 54 qui relie une extrémité arrière 56 du longeron supérieur 42 et une extrémité arrière 58 du longeron inférieur 44. Les parois d'extrémité avant et arrière 48 et 54 sont disposées dans des plans transversaux.
Dans un plan longitudinal vertical, le longeron supérieur 42 a un profil en V inversé et le longeron inférieur 44 a un profil en V. Ainsi, les cadres transversaux 46 ont des sections qui augmentent progressivement de la paroi d'extrémité avant 48 jusqu'à un cadre transversal central 60 puis qui diminuent progressivement jusqu'à la paroi d'extrémité arrière 54.
En plus des longerons supérieur et inférieur 42, 44, des cadres transversaux 46, 60 et des parois d'extrémité avant et arrière 48, 54, la structure primaire 20 comprend deux panneaux latéraux 62, 64 disposés de part et d'autre des cadres transversaux 46, 60.
Pour la suite de la description, les notions intérieur et extérieur font référence à une zone dite intérieure délimitée par les longerons supérieur et inférieur 42, 44 et les panneaux latéraux 62, 64, le reste de l'espace correspondant à une zone extérieure.
Chaque panneau latéral 62, 64 se présente sous la forme d'une plaque 62P, 64P délimitée par un bord supérieur 66 relié au longeron supérieur 42, un bord inférieur 68 relié au longeron inférieur 44, une extrémité avant 70 reliée à la paroi d'extrémité avant 48, une extrémité arrière 72 reliée à la paroi d'extrémité arrière 54. Chaque panneau 62 et 64 comprend une face intérieure 74 plaquée et reliée aux cadres transversaux 46, 60 et une face extérieure 76 opposée à la face intérieure 74.
Chaque panneau latéral 62, 64 est renforcé par un réseau de nervures disposées sur au moins une des faces intérieure et/ou extérieure 74, 76, en saillie par rapport à ladite face intérieure et/ou extérieure 74, 76.
Selon un premier mode de réalisation illustré sur la figure 3B, le réseau de nervures est de type ortho-grid et comprend deux séries de nervures 78.1, 78.2, les nervures 78.1, 78.2 d'une même série étant parallèles entre elles et les nervures 78.1 d'une première série étant perpendiculaires aux nervures 78.2 de la seconde série.
Selon un deuxième mode de réalisation visible sur la figue 4B, le réseau de nervures est de type iso-grid et comprend trois séries de nervures 80.1, 80.2, 80.3, les nervures d'une même série étant parallèles entre elles et les nervures d'une série formant un angle de 60° avec les nervures d'une autre série.
La présente invention propose une alternative aux solutions existantes permettant de réduire la masse embarquée avec des caractéristiques mécaniques équivalentes. A cet effet, l'invention a pour objet un mât d'aéronef comprenant une structure primaire qui comporte : un longeron supérieur, un longeron inférieur, au moins un cadre transversal, disposé dans un plan transversal, et qui relie le longeron supérieur au longeron inférieur, une paroi d'extrémité avant, disposée dans un plan transversal, et qui relie une extrémité avant du longeron supérieur à une extrémité avant du longeron inférieur, une paroi d'extrémité arrière disposée dans un plan transversal, et qui relie une extrémité arrière du longeron supérieur à une extrémité arrière du longeron inférieur. Selon l'invention, la structure primaire comprend deux cadres latéraux disposés de part et d'autre du cadre transversal, chaque cadre latéral ayant une forme en treillis et comprenant : une poutre supérieure reliée au longeron supérieur et qui s'étend de la paroi d'extrémité avant à la paroi d'extrémité arrière, une poutre inférieure reliée au longeron inférieur et qui s'étend de la paroi d'extrémité avant à la paroi d'extrémité arrière, des cornières qui relient la poutre supérieure et la poutre inférieure.
Cette configuration permet, à caractéristiques mécaniques équivalentes, de réduire la masse de la structure primaire et de réduire ses coûts de fabrication.
Selon une autre caractéristique, les cadres latéraux sont disposés dans des plans longitudinaux parallèles.
Selon une autre caractéristique, le longeron supérieur a un profil en V ou en U inversé dans un plan longitudinal vertical et le longeron inférieur a un profil en V ou en U dans un plan longitudinal vertical, la poutre supérieure comprend des tronçons disposés bout à bout qui forment un V ou un U inversé identique au profil en V ou en U inversé du longeron supérieur et la poutre inférieure comprend des tronçons disposés bout à bout qui forment un V ou un U identique au profil en V ou en U du longeron inférieur.
Selon une configuration, chaque cadre latéral comprend deux cornières agencées en V, des premières extrémités des deux cornières étant reliées à la poutre supérieure au niveau d'une zone de jonction des tronçons de la poutre supérieure, des secondes extrémités des deux cornières étant reliées à la poutre inférieure à distance d'une zone de jonction des tronçons de la poutre inférieure.
De préférence, chaque cadre latéral comprend au moins une cornière d'extrémité qui relie l'extrémité arrière de la poutre supérieure et l'extrémité arrière de la poutre inférieure.
Selon un mode de réalisation, chaque poutre supérieure et inférieure a une section en forme de T avec une tête disposée dans un plan longitudinal vertical avec une face intérieure orientée vers l'intérieur de la structure primaire et une jambe perpendiculaire à la tête, reliée à la face intérieure de la tête et orientée vers l'intérieur de la structure primaire.
Selon un mode de réalisation, chaque cornière a une section en forme de T avec une tête disposée dans un plan longitudinal vertical, plaquée contre la face intérieure de la tête des poutres supérieure et inférieure et une jambe perpendiculaire à la tête et orientée vers l'intérieur de la structure primaire.
Selon une autre caractéristique, la structure primaire comprend un cadre transversal central qui comporte une traverse supérieure, une traverse inférieure, deux montants latéraux et deux œillets reliés à la traverse supérieure, disposés dans des plans longitudinaux verticaux, dans le prolongement des montants latéraux et chaque cadre latéral comprend au moins un œillet disposé dans un plan longitudinal vertical et relié à la poutre supérieure, chaque œillet étant sensiblement identique aux œillets du cadre transversal central et décalé vers l'extérieur de la structure primaire par rapport aux œillets. L'invention a également pour objet un aéronef comprenant au moins un mât conforme à l'invention. 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 vue en perspective d'un aéronef,
La figure 2 est une vue latérale d'une structure primaire d'un mât qui relie un moteur à une voilure qui illustre un mode de réalisation,
La figure 3A est une vue en perspective et en éclatée d'une structure primaire d'un mât qui illustre un premier mode de réalisation de l'art antérieur,
La figure 3B est une vue en perspective d'un réseau de nervures qui illustre le premier mode de réalisation de l'art antérieur,
La figure 4A est une vue en perspective et en éclatée d'une structure primaire d'un mât qui illustre un deuxième mode de réalisation de l'art antérieur,
La figure 4B est une vue latérale de la structure primaire visible sur la figure 4A,
La figure 5 est une vue en perspective d'une structure primaire d'un mât qui illustre un mode de réalisation de l'invention depuis un premier point de vue,
La figure 6 est une vue en perspective de la structure primaire visible sur la figure 5 depuis un deuxième point de vue,
La figure 7 est une vue en perspective d'un cadre latéral de la structure primaire visible sur les figures 5 et 6.
Sur les figures 5 et 6, on a représenté une structure primaire 82 d'un mât selon l'invention. Sur les figures 5 et 6, la zone avant est référencée Av et la zone arrière Ar.
Cette structure primaire 82 comprend un longeron supérieur 84, un longeron inférieur 86, au moins un cadre transversal 88 qui relie le longeron supérieur 84 et le longeron inférieur 85, une paroi d'extrémité avant 90 qui relie une extrémité avant du longeron supérieur 84 et une extrémité avant du longeron inférieur 86 et une paroi d'extrémité arrière 92 qui relie une extrémité arrière du longeron supérieur 84 et une extrémité arrière du longeron inférieur 86. Ces éléments ne sont pas plus décrits car ils peuvent être identiques à ceux de l'art antérieur. Selon un mode de réalisation, la structure primaire 82 comprend un cadre transversal dit central 94. Ce cadre transversal central 94 comprend une traverse supérieure 96, une traverse inférieure 98, deux montants latéraux 100, 100' et deux oeillets 102, 102' reliés à la traverse supérieure 96, disposés dans des plans longitudinaux verticaux, dans le prolongement des montants latéraux 100,100'.
Selon un mode de réalisation, la structure primaire 82 comprend en plus du cadre transversal central 94, un cadre transversal 88 positionné entre le cadre transversal central 94 et la paroi d'extrémité avant 90.
Selon un mode de réalisation, le longeron supérieur 84 est une plaque avec un profil en V inversé dans un plan longitudinal vertical et le longeron inférieur 86 est une plaque avec un profil en V dans un plan longitudinal vertical. Ainsi, l'écartement entre le longeron supérieur 84 et le longeron inférieur 86 augmente de la paroi d'extrémité avant 90 jusqu'au cadre transversal central 94 puis diminue jusqu'à la paroi d'extrémité arrière 92. En variante, le longeron supérieur 84 a un profil en U inversé et le longerons inférieur 86 a un profil en U Selon l'invention, la structure primaire 82 comprend deux cadres latéraux 104 et 106 disposés de part et d'autre du cadre transversal 88 et/ou du cadre transversal central 94, dans deux plans longitudinaux verticaux et parallèles.
Chaque cadre latéral 104,106 a une forme en treillis et comprend une poutre supérieure 108 reliée au longeron supérieur 84 et qui s'étend de la paroi d'extrémité avant 90 à la paroi d'extrémité arrière 92, une poutre inférieure 110 reliée au longeron inférieur 86 et qui s'étend de la paroi d'extrémité avant 90 à la paroi d'extrémité arrière 92 et des cornières 112 qui relient la poutre supérieure 108 et la poutre inférieure 110.
La poutre supérieure 108 comprend des tronçons 108.1 et 108.2 disposés bout à bout qui forment un V ou un U inversé identique au profil du longeron supérieur 84. La poutre inférieure 110 comprend des tronçons 110.1 et 110.2 disposés bout à bout qui forment un V ou un U identique au profil du longeron inférieur 86.
La section des poutres supérieure et inférieure 108, 110, la position et la section de chaque cornière 112 sont déterminées en fonction des efforts qui transitent entre les poutres supérieure et inférieure 108, 110, et notamment de la valeur de ces efforts ainsi que des zones d'efforts dans lesquelles transitent ces efforts. A titre d'exemple, les efforts et les zones d'efforts sont déterminés par une simulation numérique.
Selon un mode de réalisation visible sur la figure 7, chaque poutre supérieure et inférieure 108, 110 a une section en forme de T avec une tête 114 disposée dans un plan longitudinal vertical avec une face, appelée face intérieure 116 et prévue pour être orientée vers l'intérieur de la structure primaire 82, après l'assemblage de la structure primaire 82, et une jambe 118 perpendiculaire à la tête 114, reliée à la face intérieure 116 de la tête 114 et prévue pour être orientée vers l'intérieur de la structure primaire 82, après l'assemblage de la structure primaire 82.
Selon un mode de réalisation, chaque cornière 112 a une section en forme de T avec une tête 120 disposée dans un plan longitudinal vertical, plaquée contre la face intérieure 116 de la tête 114 des poutres supérieure et inférieure 108, 110 et une jambe 122 perpendiculaire à la tête 120 et prévue pour être orientée vers l'intérieur de la structure primaire 82, après l'assemblage de la structure primaire 82.
Selon un mode de réalisation, chaque cadre latéral 104, 106 comprend au moins une cornière d'extrémité 112.1 qui relie l'extrémité arrière de la poutre supérieure 108 et l'extrémité arrière de la poutre inférieure 110.
Selon une configuration, chaque cadre latéral 104, 106 comprend deux cornières 112.2, 112.3 agencées en V, les premières extrémités des deux cornières 112.2 et 112.3 étant reliées à la poutre supérieure 108 au niveau de la zone de jonction des tronçons 108.1 et 108.2, les secondes extrémités des deux cornières 112.2 et 112.3 étant reliées à la poutre inférieure à distance de la zone de jonction des tronçons 110.1 et 110.2.
Selon un mode de réalisation, chaque cadre latéral 104, 106 comprend au moins un œillet 126, 126' disposé dans un plan longitudinal vertical et relié à la poutre supérieure 108. Chaque œillet 126,126' est sensiblement identique aux œillets 102, 102'du cadre transversal central 94 et décalé vers l'extérieur de la structure primaire 82 par rapport aux œillets 102, 102'. Les œillets 126, 126' des poutres supérieures 108 des cadres latéraux et les œillets 102, 102' du cadre transversal central 94 forment une attache voilure avant.
Les poutres 108, 110 et les cornières 112 peuvent être obtenues par extrusion, par soudage de plaques par faisceau laser, par usinage dans la masse ou par forgeage et peuvent être assemblées par boulonnage, par soudage, par rivetage ou autre. L'invention permet d'obtenir un gain de masse de l'ordre de 7 à 10% pour chaque cadre latéral 104, 106 par rapport à un panneau latéral de l'art antérieur, un gain en coût de fabrication de l'ordre de 20 à 30%, une meilleure accessibilité à l'intérieur de la structure primaire du fait que les cadres latéraux sont largement ajourés.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS
    1. Mât d'aéronef comprenant une structure primaire (82) qui comporte un longeron supérieur (84), un longeron inférieur (86), au moins un cadre transversal (88), disposé dans un plan transversal, et qui relie le longeron supérieur (84) au longeron inférieur (86), une paroi d'extrémité avant (90), disposée dans un plan transversal, et qui relie une extrémité avant du longeron supérieur (84) à une extrémité avant du longeron inférieur (86) et une paroi d'extrémité arrière (92) disposée dans un plan transversal, et qui relie une extrémité arrière du longeron supérieur (84) à une extrémité arrière du longeron inférieur (86), caractérisé en ce que la structure primaire (82) comprend deux cadres latéraux (104, 106) disposés de part et d'autre du cadre transversal (88), chaque cadre latéral (104, 106) ayant une forme en treillis et comprenant une poutre supérieure (108) reliée au longeron supérieur (84) et qui s'étend de la paroi d'extrémité avant (90) à la paroi d'extrémité arrière (92), une poutre inférieure (110) reliée au longeron inférieur (86) et qui s'étend de la paroi d'extrémité avant (90) à la paroi d'extrémité arrière (92) et des cornières (112) qui relient la poutre supérieure (108) et la poutre inférieure (110).
  2. 2. Mât selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les cadres latéraux (104, 106) sont disposés dans des plans longitudinaux parallèles.
  3. 3. Mât selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le longeron supérieur (84) a un profil en V ou en U inversé dans un plan longitudinal vertical et le longeron inférieur (86) a un profil en V ou en U dans un plan longitudinal vertical, en ce que la poutre supérieure (108) comprend des tronçons (108.1,108.2) disposés bout à bout qui forment un V ou un U inversé identique au profil en V ou en U inversé du longeron supérieur (84) et en ce que la poutre inférieure (110) comprend des tronçons (110.1,110.2) disposés bout à bout qui forment un V ou un U identique au profil en V en U du longeron inférieur (86).
  4. 4. Mât selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque cadre latéral (104, 106) comprend deux cornières (112.2, 112.3) agencées en V, des premières extrémités des deux cornières (112.2, 112.3) étant reliées à la poutre supérieure (108) au niveau d'une zone de jonction des tronçons (108.1, 108.2) de la poutre supérieure (108), des secondes extrémités des deux cornières (112.2 et 112.3) étant reliées à la poutre inférieure (110) à distance d'une zone de jonction des tronçons (110.1,110.2) de la poutre inférieure (110).
  5. 5. Mât selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque cadre latéral (104, 106) comprend au moins une cornière d'extrémité (112.1) qui relie l'extrémité arrière de la poutre supérieure (108) et l'extrémité arrière de la poutre inférieure (110).
  6. 6. Mât selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque poutre supérieure et inférieure (108, 110) a une section en forme de T avec une tête (114) disposée dans un plan longitudinal vertical avec une face intérieure (116) orientée vers l'intérieur de la structure primaire (82) et une jambe (118) perpendiculaire à la tête (114), reliée à la face intérieure (116) de la tête (114) et orientée vers l'intérieur de la structure primaire (82).
  7. 7. Mât selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque cornière (112) a une section en forme de T avec une tête (120) disposée dans un plan longitudinal vertical, plaquée contre la face intérieure (116) de la tête (114) des poutres supérieure et inférieure (108, 110) et une jambe (122) perpendiculaire à la tête (120) et orientée vers l'intérieur de la structure primaire (82).
  8. 8. Mât selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure primaire (82) comprend un cadre transversal central (94) qui comporte une traverse supérieure (96), une traverse inférieure (98), deux montants latéraux (100, 100') et deux oeillets (102, 102') reliés à la traverse supérieure (96), disposés dans des plans longitudinaux verticaux, dans le prolongement des montants latéraux (100,100') et en ce que chaque cadre latéral (104, 106) comprend au moins un oeillet (126, 126') disposé dans un plan longitudinal vertical et relié à la poutre supérieure (108), chaque oeillet (126, 126') étant sensiblement identique aux oeillets (102, 102') du cadre transversal central (94) et décalé vers l'extérieur de la structure primaire (82) par rapport aux oeillets (102,102').
  9. 9. Aéronef comprenant au moins un mât selon l'une des revendications précédentes.
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