Entrée d'air pour nacelle d'aéronef, et ensemble propulsif comprenant une telle entrée d'air

La présente invention se rapporte notamment à une entrée d'air pour nacelle d'aéronef.

Un avion est propulsé par un ou plusieurs ensembles propulsifs comprenant chacun un turboréacteur logeant dans une nacelle tubulaire. Chaque ensemble propulsif est rattaché à l'avion par un mât situé généralement sous une aile ou au niveau du fuselage. Une nacelle comprend en général une structure comportant une entrée d'air en amont du moteur, une section médiane destinée à entourer une soufflante du turboréacteur, une section aval abritant des moyens d'inversion de poussée et destinée à entourer la chambre de combustion du turboréacteur, et est en général terminée par une tuyère d'éjection dont la sortie est située en aval du turboréacteur.

L'entrée d'air comprend, d'une part, une lèvre d'entrée adaptée pour permettre la captation optimale vers le turboréacteur de l'air nécessaire à l'alimentation de la soufflante et des compresseurs internes du turboréacteur, et d'autre part, une structure aval sur laquelle est rapportée la lèvre et destinée à canaliser convenablement l'air vers les aubes de la soufflante. L'ensemble est rattaché en amont d'un carter de la soufflante.

La face intérieure de la structure aval de l'entrée d'air est formée par un organe tubulaire fréquemment désigné par « virole », ayant en général une fonction acoustique (structure formée par un assemblage de panneaux en nid d'abeille).

La liaison de cette virole avec le carter de soufflante est réalisée par une bride à section en « L », comprenant d'une part une partie de forme tubulaire fixée sur la virole, et d'autre part un retour de forme annulaire fixé sur le carter de soufflante : les documents FR2847304 et FR286936O montrent de tels exemples de fixation.

En cas de déformation ou de rupture d'aube de la soufflante (couramment désignée par la terminologie anglo-saxonne « FBO » pour « Fan Blade Out »), le turboréacteur engendre des vibrations et/ou des chocs très importants qui se répercutent sur l'ensemble de la nacelle, et en particulier sur l'entrée d'air.

Cette dernière, qui présente un porte-à-faux important par rapport au reste de la nacelle, est vulnérable à de tels vibrations/chocs qui peuvent entraîner des déformations locales voire la ruine de cette entrée d'air. La présente invention a notamment pour but de fournir des moyens permettant de limiter ce risque de déformation ou de ruine de l'entrée d'air en cas de déformation ou de rupture d'aube de la soufflante du turboréacteur.

On atteint ce but de l'invention avec une entrée d'air pour nacelle d'aéronef comprenant une virole apte à être montée sur le carter de soufflante d'un turboréacteur, ladite virole étant dimensionnée pour définir un jeu circonférentiel par rapport audit carter, et des moyens de liaison ponctuelle de ladite virole audit carter étant répartis de manière discrète à la périphérie cette virole. Cette liaison discrète de la virole de l'entrée d'air avec le carter de la soufflante permet des déplacements élastiques et/ou plastiques de la virole par rapport au carter de soufflante en cas de vibrations ou de chocs engendrés notamment par une perte d'aube : ces déplacements relatifs permettent d'absorber une partie de l'énergie associée à ces vibrations ou à ces chocs, et ainsi de réduire l'impact de ces vibrations ou chocs sur l'ensemble de l'entrée d'air.

On peut de la sorte réduire considérablement le risque de déformation voire de ruine de cette entrée d'air.

Suivant d'autres caractéristiques optionnelles de cette entrée d'air :

- lesdits moyens de liaison comprennent une pluralité de potences fixées de manière équidistante sur ladite virole, et de pattes montées articulées sur ces potences et aptes à être fixées sur ledit carter ;

- lesdites pattes sont adaptées pour être montées sur une bride intégrée audit carter ;

- lesdites pattes sont adaptées pour être montées directement sur la face externe dudit carter ;

- lesdits moyens de liaison comprennent une pluralité de potences fixées de manière équidistante sur ladite virole et adaptées pour être montées directement sur une bride intégrée audit carter de soufflante ;

- lesdits moyens de liaison comprennent une pluralité d'orifices formés sur le bord aval de ladite virole, aptes à être traversés par des moyens de fixation montés sur le bord amont dudit carter ;

- ladite virole comporte une gorge annulaire dans laquelle débouchent lesdits orifices ;

- ladite virole comporte un décrochement annulaire dans lequel débouchent lesdits orifices, une bavette étant prévue pour fermer ce décrochement ;

- lesdits moyens de liaison comprennent une pluralité de plots répartis sur la face externe de ladite virole, aptes à venir en prise avec des moyens de fixation montés sur le bord amont dudit carter ;

- ladite virole est une virole acoustique : une telle virole permet d'absorber une partie de l'énergie des ondes acoustiques émises par la soufflante et le turboréacteur ; - ladite virole est adaptée pour s'étendre en partie sous le bord amont dudit carter : cette disposition permet de rapprocher la virole acoustique des zones d'émission sonores de la soufflante et du turboréacteur, et ainsi d'améliorer l'atténuation acoustique.

La présente invention se rapporte également à un ensemble comprenant une entrée d'air comportant une virole conforme à ce qui précède et un turboréacteur comportant un carter de soufflante sur lequel est monté ladite virole.

Suivant des caractéristiques optionnelles de cet ensemble :

- le bord amont dudit carter comporte une bride sur laquelle sont fixées lesdites pattes ;

- le bord amont dudit carter comporte des orifices recevant lesdits moyens de fixation ;

- la face interne dudit carter comporte une marche définissant le jeu entre ladite virole et ce carter ; - ladite marche présente une rampe ;

- ledit carter comporte une languette tubulaire fermant le décrochement formé dans ladite virole ;

- le bord amont dudit carter est conformé pour définir un jeu avec ladite virole en amont et en aval desdits plots.

La présente invention se rapporte également à un ensemble propulsif pour aéronef comprenant un ensemble conforme à ce qui précède.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description qui va suivre, et à l'examen des figures ci-annexées, dans lesquelles :

- la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un ensemble propulsif selon l'invention, sur laquelle on peut voir notamment la virole acoustique de l'entrée d'air et le turboréacteur, - la figure 2 est une vue de détail de la zone de coopération de la virole de l'entrée d'air avec le carter de la soufflante du turboréacteur, correspondant à la zone II représentée sur la figure 1 ,

- les figures et 3 et 4 sont des vues d'une variante du mode de réalisation représenté à la figure 1 , et - les figures 5 à 8 représentent quatre variantes d'un autre mode de réalisation selon l'invention.

Sur l'ensemble de ces figures, des références numériques identiques ou analogues désignent des organes ou ensembles d'organes identiques ou analogues. Dans ce qui suit, les termes « amont » et « aval » s'entendent par rapport au sens de circulation de l'air et des gaz dans l'ensemble propulsif, et correspondent en l'espèce respectivement à la gauche et à la droite des figures.

En se reportant à présent sur la figure 1 , on a représenté de manière schématique un turboréacteur d'aéronef, comportant dans sa partie amont une soufflante 3 munie d'aubes 5, et dans sa partie aval le moteur 7 à proprement parler, comprenant comme cela est connu en soi ses étages de compression 9, de combustion 11 et de propulsion 13.

Autour de la soufflante 3 et de l'étage de compression 9, se trouve un carter de soufflante 15, définissant avec le moteur 1 une veine d'air froid 17.

En amont de ce carter 15, et situé dans le prolongement de celui-ci, se trouve un organe tubulaire 19, fréquemment désigné par « virole », faisant partie de la nacelle destinée à entourer le turboréacteur 1.

Plus précisément cette virole 19 constitue la face intérieure de l'entrée d'air de la nacelle, comme cela a été indiqué dans le préambule de la présente description.

Sur l'ensemble des figures de la présente invention, cette virole 19 est représentée sous la forme d'une structure ayant des propriétés d'absorption acoustique, telle qu'une structure en nid d'abeille : en effet, une telle structure est en général utilisée afin de réduire l'énergie des ondes acoustiques émises par le turboréacteur 1 et la soufflante 3.

On gardera toutefois à l'esprit que la présente invention n'est nullement limitée à une virole 19 présentant de telles propriétés acoustiques.

On notera également que, sur l'ensemble des figures de la présente invention, on a représenté un carter de soufflante 15 s'étendant jusqu'au cône d'éjection de débris 21, mais cette invention n'est nullement limitée à ce cas particulier (pour mémoire, le cône 21 , défini par un angle α par rapport aux pieds des aubes 5, correspond à la zone dans laquelle on estime que des débris provenant d'une rupture d'aube peuvent être éjectés et percuter le carter 15). Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, on peut voir que le bord amont du carter 15 définit un logement annulaire 23 situé dans la zone du cône d'éjection 21 , et recevant le bord aval de la virole 19.

Au droit de ce logement 23, ce trouve une bride sensiblement annulaire 25, intégrée à la face externe du carter 15. Une pluralité de potences 27, présentant une forme sensiblement en « L », sont fixées sur la face externe de la virole 19.

Ces potences s'étendent jusqu'à la bride 25, et comportent à leur extrémité aval une patte articulée 29 fixée (par exemple par vissage) à la bride 25. Ces potences 27 sont de préférence réparties de manière équidistante sur la circonférence de la virole 19, et la géométrie de l'ensemble est déterminée de manière qu'il existe un léger jeu J entre la face externe de la virole 19 et la face interne du bord amont du carter 15.

La variante de la figure 3 diffère de la précédente en ceci que la potence 27 est pratiquement couchée le long de la face externe du carter 15, et en ceci que cette potence est reliée directement à ce carter par l'intermédiaire d'une ferrure 31.

Outre le jeu J analogue à celui de la figure 2, un jeu J' est ménagé entre la potence 27 de la face externe du carter 15.

La figure 4 illustre une autre géométrie possible de la potence 27, reliée dans ce cas directement à la bride 25, tout en conservant les jeux J et J' analogues à ceux de la figure 3.

Dans le mode de réalisation de la figure 5, la virole 19 est reliée à la face interne du bord amont du carter 15 par l'intermédiaire d'une pluralité de moyens de fixation 33 du type vis-écrou.

Plus précisément, ces moyens de fixation 33 traversent des orifices formés dans le bord amont du carter 15 et dans le bord aval de la virole 19.

Les orifices formés dans le bord aval de la virole 19 débouchent dans une gorge annulaire 35 formée dans le bord aval de la virole 19.

Lorsque cette virole 19 est une virole acoustique en nid d'abeille, la gorge annulaire 35 peut être définie par une zone compacte (dite monolithique) de la structure en nid d'abeille.

On notera que cette variante suppose que tous les écrous 37 soient fixés dans la gorge 35 avant la mise en place des vis associées 39, la gorge 35 n'étant en effet plus accessible une fois que la virole 19 a été placée à l'intérieur du logement 23 défini dans le bord amont du carter de soufflante.

On notera également que, pour des raisons de tenue structurelle, il peut être utile de prévoir un retour annulaire 41 sur l'extrémité du bord amont du carter 15.

On notera également que, comme dans le précédent mode de réalisation, un jeu J est ménagé entre la face externe de la virole 19 et la face interne du bord amont du carter 15, un tel jeu pouvant être obtenu au moyen d'une marche 43 prévue sur la face interne de la partie amont du carter de soufflante 15.

Dans la variante représentée à la figure 6, le bord aval de la virole 19 définit non plus une gorge annulaire comme dans la variante précédente, mais un simple décrochement annulaire 45, c'est-à-dire une zone ouverte face à l'axe A du turboréacteur. Cette zone annulaire ouverte permet la mise en place des écrous

37 et des vis 39 après que la virole 19 a été insérée à l'intérieur du logement 23, une bavette sensiblement tubulaire 47 étant ensuite rapportée sur la face interne de la virole 19 est fixée par des moyens appropriés 49 de manière à fermer le décrochement 45 et à permettre ainsi la continuité aérodynamique entre la virole 19 et le carter de soufflante 15.

On notera que, dans cette variante comme dans les précédentes, une marche 43 ménage un jeu J entre la face externe de la virole 19 et la face interne du carter de soufflante 15.

Dans la variante représentée à la figure 7, le décrochement annulaire 45 de la virole 19 est fermé par une languette tubulaire 50 solidaire du carter de soufflante 15 : dans cette variante comme dans celle de la figure

5, il faut prévoir de fixer les écrous 37 sur la virole acoustique 19 avant d'insérer celle-ci à l'intérieur du carter de soufflante 15.

On notera que l'on peut avantageusement prévoir que la marche 43 présente une forme en rampe, comme cela est représenté à la figure 7, permettant de faciliter l'insertion de la virole 19 à l'intérieur du carter de soufflante 15.

Dans la variante représentée à la figure 8, des plots 51 sont fixés sur la face externe de la virole acoustique 19, de préférence de manière équidistante sur la circonférence de cette virole.

Outre le premier logement 23, le bord amont du carter de soufflante 15 présente une géométrie définissant un deuxième logement 53 permettant le positionnement des plots 51.

Des vis 39 traversent le bord amont du carter de soufflante 15, et viennent en prise avec ces plots 51.

Là encore la géométrie de l'ensemble est définie de manière à permettre un jeu J en aval des plots 51 et un jeu J" en amont de ces plots.

Comme on aura compris à la lumière de la description qui précède le point commun à l'ensemble des modes de réalisation et variantes exposés précédemment réside dans le fait que la virole 19 est reliée au carter de soufflante 15 par des moyens ponctuels, c'est-à-dire par des moyens répartis de manière discrète à la circonférence de ces éléments.

La géométrie de l'ensemble est étudiée de manière qu'il existe un jeu entre la virole 19 et le carter de soufflante 15. Grâce à l'ensemble de ces caractéristiques, en cas de déformation ou de rupture d'une ou plusieurs des aubes 5 de la soufflante 3, entraînant des vibrations ou chocs du turboréacteur 1 , la virole 19 peut se déplacer de manière élastique ou plastique par rapport au carter de soufflante 15, entraînant ainsi une dissipation de l'énergie transmise par le turboréacteur 1 et permettant d'éviter la ruine de l'entrée d'air et de la nacelle.

On notera en particulier que, dans le cas des variantes représentées sur les figures 5 et 8, c'est notamment l'élasticité propre de la virole 19 (notamment lorsqu'il s'agit d'une virole acoustique) qui permet la dissipation d'énergie.

Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation et variantes décrits et représentés, fournis à titre d'exemples.