MAT D'ACCROCHAGE DE MOTEUR D'AERONEF COMPRENANT UN CAISSON DE SECTION EN FORME DE CERCLE OU D'ELLIPSE

DESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention se rapporte de façon générale à un mât d'accrochage de moteur pour aéronef, tel qu'un turboréacteur. Ce type de mât d'accrochage, également appelé « EMS » (de l'anglais « Engine Mounting Structure ») , permet par exemple de suspendre le turboréacteur au-dessous de la voilure de l'aéronef, par l'intermédiaire d'un système de montage comprenant une pluralité d'attaches moteur.

éTAT DE LA TECHNIQUE ANTéRIEURE

Un tel mât d' accrochage est en effet prévu pour constituer l'interface de liaison entre un moteur tel qu'un turboréacteur et une voilure de l'aéronef. Il permet de transmettre à la structure de cet aéronef les efforts générés par son turboréacteur associé, et autorise également le cheminement du carburant, des systèmes électriques, hydrauliques, et air entre le moteur et l'aéronef. Afin d'assurer la transmission des efforts, le mât comporte une structure rigide, également dite structure primaire, souvent du type « caisson », formé par l'assemblage de longerons supérieur et inférieur et de deux panneaux latéraux, de préférence par l'intermédiaire de moyens de fixation du type boulons,

les reliant à des nervures transversales agencées dans un espace intérieur de caisson. En section transversale, ce caisson présente donc habituellement une forme carrée ou rectangulaire. L'inconvénient d'une telle solution réside dans la difficulté d'obtenir un compromis satisfaisant entre un dimensionnement du caisson suffisamment faible pour limiter la traînée générée au sein du flux secondaire dans lequel il baigne, et un dimensionnement de caisson suffisamment important pour assurer la transmission des efforts du moteur vers le fuselage de 1' aéronef .

EXPOSé DE L'INVENTION

L' invention a donc pour but de proposer un mât d'accrochage de moteur pour aéronef remédiant au moins partiellement à l'inconvénient mentionné ci- dessus relatif aux réalisations de l'art antérieur, et également de présenter un ensemble moteur pour aéronef disposant d'au moins un tel mât. Pour ce faire, l'invention a pour objet un mât d'accrochage de moteur pour aéronef, ledit mât comportant une structure rigide pourvue d'un caisson formé à l'aide d'un ou plusieurs tronçons creux. Selon l'invention, au moins un tronçon creux présente une section en forme d'ellipse ou de cercle.

Ainsi, l'invention propose une conception radicalement différente de celle habituellement retenue pour les structures rigides de mât d'accrochage, puisqu'il est à présent prévu une forme arrondie, et plus spécifiquement de section en forme de cercle ou d'ellipse. Cette forme a été retenue pour le faible

encombrement qu'elle procure, ainsi que pour les très bonnes propriétés mécaniques qu'elle présente, dues en particulier à un module d' inertie élevé dans les trois directions principales orthogonales entre elles, ces trois directions principales correspondant aux modes de sollicitation principaux que sont la flexion verticale, la flexion latérale et la torsion. Par conséquent, cette solution originale permet avantageusement d'offrir un compromis satisfaisant entre un dimensionnement du caisson suffisamment faible pour limiter la traînée générée au sein du flux secondaire dans lequel baigne ce caisson, et un dimensionnement de caisson suffisamment important pour assurer la transmission des efforts du moteur vers le fuselage de l'aéronef.

De préférence, au moins un tronçon creux est de forme sensiblement tronconique ou de forme sensiblement cylindrique, de section transversale en forme d'ellipse ou de cercle. Ce type de tronçon pourrait naturellement être prévu en combinaison avec un autre tronçon, de section quelconque.

De préférence, le mât comprend plusieurs tronçons creux raccordés entre eux à leurs extrémités avant et arrière. Dans ce cas là, au moins un tronçon creux présente au moins l'une de ses extrémités avant et arrière en forme de bride de fixation faisant saillie extérieurement par rapport à un espace intérieur de caisson. Bien entendu, cette bride est de préférence destinée à être raccordée à une bride sensiblement

similaire, agencée en regard sur le tronçon directement consécutif du caisson.

En effet, de manière préférentielle, deux tronçons creux directement consécutifs sont assemblés l'un à l'autre par l'intermédiaire de leurs deux brides de fixation en regard, en appui l'une sur l'autre, et fixées par des moyens de fixation agencés extérieurement par rapport audit espace intérieur de caisson . Cette solution contraste encore davantage avec les solutions de l'art antérieur à caisson de section rectangulaire ou carrée, dans lesquelles il est généralement prévu plusieurs accès à l'intérieur du caisson pour assurer la mise en place et l'assemblage des moyens de fixation des éléments constitutifs de ce caisson. Ces accès peuvent par exemple prendre la forme de « portes » ou « d' ouvertures » pratiquées sur les longerons et les panneaux. Néanmoins, quelle que soit la conception retenue, l'accès reste toujours difficile pour l'opérateur, ce qui impacte négativement les temps d'assemblage et de fabrication.

En revanche, la conception retenue ne requiert plus l'accès à l'intérieur du caisson pour assurer la mise en place desdits moyens de fixation, les portions à assembler se trouvant en effet agencées extérieurement par rapport à l'espace intérieur du caisson. Le temps d'assemblage est de ce fait avantageusement diminué, en particulier en raison de la facilité d'intervention offerte à l'opérateur effectuant une telle tâche.

II est noté que le caisson est de préférence dépourvu de nervures intérieures, même si de telles nervures peuvent être prévues, sans sortir du cadre de l'invention. Cependant, il peut classiquement être mis en œuvre des nervures avant et arrière de fermeture du caisson, disposées respectivement aux extrémités longitudinales opposées de ce caisson, donc restant facilement accessibles pour l'opérateur assurant leur fixation. De préférence, lesdits moyens de fixation sont des boulons ou des rivets.

Toujours de manière préférentielle, le mât comprend un tronçon creux avant de forme sensiblement tronconique et de section transversale en forme de cercle, ainsi qu'un tronçon creux central portant ledit tronçon avant, le tronçon creux central étant de forme sensiblement cylindrique de section en forme d'ellipse, d'axe incliné et sécant par rapport à l'axe dudit tronçon avant. Cette configuration permet de faciliter la jonction entre les deux tronçons. De plus, elle permet de présenter une section elliptique pour le tronçon principal, et donc d'orienter le grand axe de l'ellipse selon la direction de contrainte maximale subie par le caisson, habituellement la direction de la hauteur.

Enfin, ledit espace intérieur peut prendre la forme d'un conduit pour le passage d'air comprimé, de préférence prélevé au moteur et destiné à alimenter l'intérieur de l'aéronef, par exemple pour des besoins de pressurisation de ce dernier. Alternativement, un

conduit d' air comprimé pourrait cheminer à travers l'espace intérieur de caisson.

L'invention a également pour objet un ensemble moteur pour aéronef comprenant un moteur et un mât d' accrochage du moteur tel que celui qui vient d'être présenté. Enfin, l'invention a également pour objet un aéronef comprenant au moins un tel ensemble moteur .

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous.

BRèVE DESCRIPTION DES DESSINS

Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; - la figure 1 représente une vue schématique de côté d'un ensemble moteur pour aéronef, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention ; la figure 2 représente une vue en perspective de la structure rigide du mât d'accrochage de l'ensemble moteur montré sur la figure 1 ;

- la figure 3 représente une vue en coupe longitudinale de la structure rigide du mât d' accrochage montrée sur la figure 2 ; - les figures 4a à 4c sont des vues en coupe prises selon les lignes IVa-IVa à IVc-IVc de la figure 3, respectivement ;

- la figure 5 représente une vue similaire à celle montrée sur la figure 3, la structure rigide se présentant sous la forme d'un autre mode de réalisation préféré de la présente invention ; et

les figures 6a à 6c sont des vues en coupe prises selon les lignes VIa-VIa à VIc-VIc de la figure 5, respectivement.

EXPOSé DéTAILLé DE MODES DE RéALISATION PARTICULIERS

En référence à la figure 1, on voit un ensemble moteur 1 pour aéronef destiné à être fixé sous une aile 3 de cet aéronef, cet ensemble 1, pourvu d'un mât d'accrochage 4, se présentant sous la forme d'un mode de réalisation préféré de la présente invention. Globalement, l'ensemble moteur 1 comporte un moteur tel qu'un turboréacteur 2 et le mât d'accrochage 4, ce dernier étant notamment muni d'une structure rigide 10 et d'un système de montage 11 composé d'une pluralité d'attaches moteur 6, 8 et d'un dispositif de reprise des efforts de poussée 9 générés par le turboréacteur 2, le système de montage 11 étant donc interposé entre le moteur et la structure rigide 10 précitée, également dénommée structure primaire. A titre indicatif, il est noté que l'ensemble 1 est destiné à être entouré d'une nacelle (non représentée), et que le mât d' accrochage 4 comporte une autre série d'attaches 13 permettant d'assurer la suspension de cet ensemble 1 sous la voilure de l'aéronef, en étant raccordée à un longeron avant (non représenté) de cette voilure.

Dans toute la description qui va suivre, par convention, on appelle X la direction longitudinale du mât 4 qui est également assimilable à la direction longitudinale du turboréacteur 2, cette direction X étant parallèle à un axe longitudinal 5 de ce turboréacteur 2. D'autre part, on appelle Y la

direction orientée transversalement par rapport au mât 4 et également assimilable à la direction transversale du turboréacteur 2, et Z la direction verticale ou de la hauteur, ces trois directions X, Y et Z étant orthogonales entre-elles.

D'autre part, les termes « avant » et « arrière » sont à considérer par rapport à une direction d'avancement de l'aéronef rencontrée suite à la poussée exercée par le turboréacteur 2, cette direction étant représentée schématiquement par la flèche 7.

Sur la figure 1, on peut voir que seuls le dispositif de reprise 9, les attaches moteur 6, 8, et la structure rigide 10 du mât d'accrochage 4 ont été représentées. Les autres éléments constitutifs de ce mât 4, tels que les moyens d'accrochage de la structure rigide 10 sous la voilure de l'aéronef, ou encore la structure secondaire assurant la ségrégation et le maintien des systèmes tout en supportant des carénages aérodynamiques, n'ont pas été représentés.

Le turboréacteur 2 dispose à l'avant d'un carter de soufflante 12 de grande dimension délimitant un canal annulaire de soufflante 14, et comporte vers l'arrière un carter central 16 de plus petite dimension, renfermant le cœur de ce turboréacteur. Enfin, le carter central 16 se prolonge vers l'arrière par un carter d'éjection 17 de plus grande dimension que celle du carter 16. Les carters 12, 16 et 17 sont bien entendu solidaires les uns des autres. Comme on peut l'apercevoir sur la figure 1, la pluralité d'attaches moteur est constituée par une

attache moteur avant 6 et une attache moteur arrière 8 formant éventuellement deux demi-attaches arrière tel que cela est connu de l'art antérieur. Le dispositif de reprise 9 comporte notamment deux bielles latérales de reprise des efforts de poussée (une seule étant visible sur la figure 1 en raison de la vue de côté) raccordées d'une part à une partie avant du carter central 16 à l'aide de leur extrémité avant, et d'autre part sur un palonnier 20 à l'aide de leur extrémité arrière, ce palonnier étant lui-même monté sur la structure rigide 10, ou bien encore sur un corps d'attache arrière comme cela a été représenté.

L'attache moteur avant 6, solidarisée au carter de soufflante 12, est conçue classiquement de manière à pouvoir reprendre uniquement des efforts générés par le turboréacteur 2 selon les directions Y et Z, et donc pas ceux s' exerçant selon la direction X. A titre indicatif, cette attache avant 6 pénètre de préférence dans une portion d'extrémité circonférentielle supérieure du carter de soufflante 12.

L'attache moteur arrière 8 est globalement interposée entre le carter d'éjection 17 et la structure rigide 10 du mât. Comme indiqué précédemment, elle est de préférence conçue de manière à pouvoir reprendre des efforts générés par le turboréacteur 2 selon les directions Y et Z, mais pas ceux s' exerçant selon la direction X.

De cette manière, avec le système de montage 11 de nature isostatique, la reprise des efforts s' exerçant selon la direction X s'effectue à

l'aide du dispositif 9, et la reprise des efforts s' exerçant selon les directions Y et Z s'effectue conjointement à l'aide de l'attache avant 6 et de l'attache arrière 8. D'autre part, la reprise du moment s' exerçant selon la direction X s'effectue verticalement à l'aide de l'attache 8, la reprise du moment s' exerçant selon la direction Y s'effectue verticalement à l'aide de l'attache arrière 8 conjointement avec l'attache 6, et la reprise du moment s' exerçant selon la direction Z s'effectue transversalement à l'aide de l'attache 8, conjointement avec l'attache 6.

En référence aux figures 2 à 4c, on peut apercevoir la conception de la structure rigide 10 du mât d'accrochage, également dénommée structure primaire. Elle est globalement constituée d'un caisson 24 s' étendant d'un bout à l'autre de la structure rigide 10, dans la direction X, et forme donc un caisson de torsion.

Le caisson est formé à l'aide de plusieurs tronçons creux, ici trois tronçons adjacents 28, 30, 32. Parmi ces tronçons, le premier 28 est de forme sensiblement tronconique, d'axe 28a correspondant à l'axe de révolution. Son extrémité avant est de préférence destinée à porter l'attache moteur avant 6. La section orthogonale à l'axe 28a prend la forme d'un cercle, tel que cela est montré sur la figure 4a. Ainsi, la taille de ce cercle diminue en allant vers l'avant, en raison du rétrécissement du tronçon tronconique dans cette direction.

Le second tronçon creux 30, dit tronçon central, est quant à lui sensiblement cylindrique, d'axe 30a de préférence confondu avec l'axe 28a. Son extrémité avant, fixée à l'extrémité arrière du premier tronçon 28, est de préférence destinée à porter l'attache moteur arrière 8. La section orthogonale à l'axe 30a prend la forme d'un cercle, tel que cela est montré sur la figure 4b. De préférence, pour des facilités d'assemblage des tronçons 28 et 30 l'un sur l'autre, le diamètre à proximité de l'extrémité avant du second tronçon 30 est sensiblement identique à celui du premier tronçon 28, à proximité de son extrémité arrière .

Enfin, le troisième tronçon 32 est de forme sensiblement tronconique, d'axe 32a identique aux axes 28a et 30a, et correspondant donc également à l'axe de révolution. La section orthogonale à l'axe 32a prend la forme d'un cercle, tel que cela est montré sur la figure 4c. Ainsi, la taille de ce cercle diminue en allant vers l'arrière, en raison du rétrécissement du tronçon tronconique dans cette direction, qui s'adapte parfaitement au rétrécissement du mât dans cette partie arrière. De préférence, pour des facilités d'assemblage des tronçons 30 et 32 l'un sur l'autre, le diamètre à proximité de l'extrémité arrière du second tronçon 30 est sensiblement identique à celui du troisième tronçon 32, à proximité de son extrémité avant.

Il est noté que si les tronçons coaxiaux ont été décrits comme disposant d'une section circulaire constante ou évolutive, à savoir de révolution, une section en forme d'ellipse reste

possible, sans sortir du cadre de l'invention, même pour les tronçons sensiblement tronconiques . De même, les tronçons pourraient ne pas être coaxiaux, tout en restant de préférence d'axes sécants, ceci en fonction des besoins rencontrés.

Chacun des tronçons peut être réalisé en matériau composite, par exemple par la technique de bobinage-composite, ou encore d'injection sous vide (de l'anglais « Resin Transfer Molding ») . La surface extérieure du caisson 24 sert ainsi de logement pour l'implantation de systèmes habituels sur le mât, tels que des systèmes hydrauliques et/ou électriques.

Comme cela a été représenté schématiquement sur la figure 3, le caisson constituant la structure rigide 10 peut présenter, accessoirement, une nervure transversale de fermeture avant 34a du caisson, ainsi qu'une nervure transversale de fermeture arrière 34b du caisson . Pour la fixation deux à deux entre les tronçons 28, 30, 32, il est prévu que ceux-ci présentent chacun leurs extrémités avant et/ou arrière en forme de bride de fixation faisant saillie extérieurement par rapport à un espace intérieur de caisson 38. De préférence, ces brides circulaires coaxiales 40 centrées sur les axes des tronçons sont donc en appui et en contact deux à deux, et font saillie radialement vers l'extérieur des tronçons. Sur les figures 2 et 3, on peut apercevoir que l'extrémité arrière en forme de bride 40 du tronçon avant 28 est fixée à l'extrémité avant en forme de bride 40 du

tronçon central 30, de même que l'extrémité arrière en forme de bride 40 du tronçon central 30 est fixée à l'extrémité avant en forme de bride 40 du tronçon arrière 32. Les moyens de fixation employés pour réaliser des tels assemblages sont des boulons 42, rivets ou similaires, agencés extérieurement par rapport à l'espace intérieur de caisson 38, de préférence en étant en orientés selon la direction X.

Selon un autre mode de réalisation préféré montré sur les figures 5 à 6c, la structure rigide 10 du mât d'accrochage est aussi globalement constituée d'un caisson 24 s'étendant d'un bout à l'autre de la structure rigide 10, dans la direction X, en formant donc un caisson de torsion. Ce caisson est formé à l'aide de plusieurs tronçons creux, ici trois tronçons adjacents 28, 30, 32. Parmi ces tronçons, le premier 28 est de forme sensiblement tronconique, d'axe 28a correspondant à l'axe de révolution. Son extrémité avant est de préférence destinée à porter l'attache moteur avant 6. La section orthogonale à l'axe 28a prend la forme d'un cercle, tel que cela est montré sur la figure 6a. Ainsi, la taille de ce cercle diminue en allant vers l'avant, en raison du rétrécissement du tronçon tronconique dans cette direction. Le second tronçon creux 30, dit tronçon central, est quant à lui sensiblement cylindrique, d'axe 30a, incliné et sécant par rapport à l'axe 28a. Plus précisément, c'est l'axe 30a du tronçon central qui est sensiblement parallèle à la direction X, l'axe 28a étant lui incliné de manière à se rapprocher de l'axe moteur 5 en allant vers l'avant. Quoi qu'il en

soit, les deux axes sécants 28a, 30a sont de préférence agencés dans un plan médian fictif vertical XZ du mât.

L'extrémité avant de ce tronçon central, fixée à l'extrémité arrière du premier tronçon 28, est de préférence destinée à porter l'attache moteur arrière 8. La section orthogonale à l'axe 30a prend la forme d'une ellipse, tel que cela est montré sur la figure 6b. L'ellipse présente son grand axe selon la direction verticale, dans laquelle le tronçon offre donc un module d'inertie très important. Cela est avantageux en ce sens que c'est dans cette même direction verticale que le mât est le plus sollicité mécaniquement lors de la reprise des efforts moteurs.

De préférence, pour des facilités d'assemblage des tronçons 28 et 30 l'un sur l'autre, l'extrémité arrière du tronçon 28 est agencée dans un plan 50 incliné par rapport au plan 52 orthogonal à l'axe 28a, de manière à présenter une section en forme d'ellipse sensiblement identique à celle du second tronçon 30. De préférence, le plan 50 concerné est sensiblement orthogonal à l'axe 30a du tronçon principal 30, et correspond également au plan dans lequel se trouve également agencée l'extrémité avant du tronçon principal 30. Enfin, le troisième tronçon 32 est de forme sensiblement tronconique, d'axe 32a identique à l'axe 30a, et formant également axe de révolution. La section orthogonale à l'axe 32a prend la forme d'une ellipse, tel que cela est montré sur la figure 6c. Ainsi, la taille de cette ellipse diminue en allant vers l'arrière, en raison du rétrécissement du tronçon

tronconique dans cette direction, qui s'adapte parfaitement au rétrécissement du mât dans cette partie arrière. Ici encore, pour des facilités d'assemblage des tronçons 30 et 32 l'un sur l'autre, la section en forme d'ellipse du second tronçon 30 est sensiblement identique à celle du troisième tronçon 32, à proximité de son extrémité avant.

Les tronçons sont bien entendu reliés entre eux à l'aide des moyens de fixation 42 décrits ci- dessus, traversant les brides 40 en appui et en contact deux à deux, et agencées extérieurement à l'espace 38.

En outre, quel que soit le mode de réalisation envisagé, cet espace intérieur 38 forme un conduit pour le passage d'air comprimé prélevé au moteur, et destiné à alimenter l'aéronef.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'ensemble 1 et au mât d'accrochage 4 pour aéronef qui viennent d'être décrits, uniquement à titre d'exemples non limitatifs. A cet égard, on peut notamment indiquer qui si le mât 4 a été présenté dans une configuration adaptée pour qu' il soit suspendu sous la voilure de l'aéronef, ce mât 4 pourrait également se présenter dans une configuration différente lui permettant d'être monté au-dessus de cette même voilure, voire en partie arrière du fuselage de l'aéronef.