Structure de suspension d'un turbopropulseur à double hélices non carénées sur un élément structurel d'un aéronef à fixation rigide de la structure d'entrée d'air

Arrière-plan de l'invention

La présente invention se rapporte au domaine général des turbopropulseurs d'aéronef à double hélices non carénées. Elle vise plus précisément l'accrochage d'un tel turbopropulseur sur un élément structurel de l'aéronef, tel que le fuselage ou une aile d'un avion.

De façon connue, un turbopropulseur d'aéronef à double hélices est une turbomachine aéronautique dont la poussée principale est générée par deux hélices contrarotatives et non carénées qui sont positionnées à l'arrière du moteur.

Un tel turbopropulseur peut par exemple être accroché sur le fuselage d'un aéronef par l'intermédiaire d'un pylône relié à une structure de suspension, cette dernière étant directement fixée sur le moteur.

Des simulations du comportement en dynamique de l'ensemble composé du turbopropulseur et de sa structure de suspension ont montré la présence d'un mode de suspension de la structure d'entrée d'air du turbopropulseur qui se situe dans la plage de fonctionnement du moteur. Or, la présence d'un tel mode dans la plage de fonctionnement du moteur a pour conséquence de multiplier les charges dynamiques au niveau de certains paliers du turbopropulseur.

A moins d'une rigidification entraînant une augmentation importante de l'inertie d'une partie de la ligne du carter, ces moteurs ne sont pas tous capables de tenir de tels efforts. Aussi, il est nécessaire d'éloigner le mode de suspension de la plage de fonctionnement du moteur. Pour ce faire, l'une des solutions consiste à réduire la masse de l'ensemble. Toutefois, la réduction de masse s'avère le plus souvent inatteignable. Une autre solution consiste à modifier l'attache de l'entrée d'air sur le moteur, par exemple par l'ajout d'une cloison supplémentaire. Cependant, aucune des structures d'attache de l'entrée sur le moteur testées à ce jour ne s'est avérée efficace pour palier un tel inconvénient. Objet et résumé de l'invention

La présente invention a donc pour but principal de proposer une structure de suspension permettant d'éviter les inconvénients liés à la présence en dynamique de modes de suspension anormaux.

Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce à une structure de suspension d'un turbopropulseur à double hélices non carénées sur un élément structurel d'un aéronef, comprenant un cadre de suspension destiné à être fixé sur un élément structurel de l'aéronef et ayant une poutre principale s'étendant parallèlement à un axe longitudinal du turbopropulseur, le cadre de suspension étant fixé sur une structure d'entrée d'air du turbopropulseur par l'intermédiaire d'un cadre d'accrochage.

La structure de suspension selon l'invention est remarquable en ce qu'elle permet de réaliser un accrochage rigide de la structure d'entrée d'air du turbopropulseur sur le cadre de suspension. Ainsi, les efforts générés par le support de la structure d'entrée d'air sont essentiellement repris par la structure de suspension. De la sorte, les inconvénients liés à la présence en dynamique de modes de suspension anormaux sont évités.

De préférence, la structure de suspension comprend en outre une liaison souple entre la structure d'entrée d'air du turbopropulseur et un carter de compresseur dudit turbopropulseur.

De préférence également, le cadre d'accrochage est fixé sur la structure d'entrée d'air du turbopropulseur par une liaison ayant un degré de réglage dans un plan transversal par rapport à l'axe longitudinal du turbopropulseur. Un tel réglage permet de pouvoir limiter les jeux de montage et les phénomènes de déplacements relatifs entre la structure d'entrée d'air et la veine de cette structure d'entrée d'air.

Dans ce cas, le cadre d'accrochage peut être fixé sur la structure d'entrée d'air du turbopropulseur par l'intermédiaire de systèmes boulonnés traversant des trous de forme oblongue pratiqués dans le cadre d'accrochage de sorte à conférer un degré de réglage dans un plan transversal par rapport à l'axe longitudinal du turbopropulseur à la liaison entre le cadre d'accrochage et la structure d'entrée d'air.

Le cadre d'accrochage peut comprendre deux bras longitudinaux reliés entre eux, d'une part par un cadre avant fixé sur la structure d'entrée d'air du turbopropulseur, et d'autre part par un cadre arrière fixé sur le cadre de suspension.

Selon une disposition avantageuse, la liaison entre le cadre d'accrochage et la structure d'entrée d'air du turbopropulseur comprend au moins une liaison à pivot glissant permettant d'ouvrir la structure d'entrée d'air. L'ouverture de la structure d'entrée d'air est particulièrement utile pour accéder facilement à certains équipements situés à l'avant du turbopropulseur, notamment dans le cadre d'une opération de maintenance.

Dans ce cas, la structure d'entrée d'air du turbopropulseur peut comprendre deux chapes coopérant chacune avec un axe solidaire du cadre d'accrochage pour former une liaison à pivot glissant.

Toujours dans ce cas, la structure de suspension peut comprendre en outre un loquet de fermeture entre la structure d'entrée d'air du turbopropulseur et un capot fixe de soufflante du turbopropulseur de façon à éviter toute ouverture intempestive de la structure d'entrée d'air. Ce loquet de fermeture et la liaison à pivot glissant sont de préférence diamétralement opposés.

Selon un autre mode de réalisation, le cadre de suspension comprend en outre deux bielles de reprise de poussée destinées à relier la poutre principale à un carter moteur et une bielle de suspension aval et une bielle de suspension amont par lesquelles le cadre de suspension est destinée à être relié à ses deux extrémités longitudinales au carter moteur.

Brève description des dessins

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les figures :

- la figure 1 est une vue schématique et en perspective d'une structure de suspension selon un mode de réalisation de l'invention ;

- la figure 2 est une vue en perspective du cadre d'accrochage de la structure de suspension de la figure 1 ; - les figures 3 à 5 sont des vues schématiques et en perspective d'une structure de suspension selon un autre mode de réalisation de l'invention ; et

- les figures 6 et 7 sont des vues schématiques d'une structure de suspension selon encore un autre mode de réalisation de l'invention.

Description détaillée de l'invention

La figure 1 représente de façon schématique un turbopropulseur 10 du type ayant deux hélices contra rotatives qui sont non carénées et qui sont montées à l'arrière du moteur.

De façon plus précise, ces hélices (non représentées sur les figures) sont montées autour d'un carter 12 annulaire centré sur l'axe longitudinal 14 du turbopropulseur et disposé à l'arrière de celui-ci.

Ce carter 12 se prolonge vers l'avant du turbopropulseur par un carter moteur 16 entourant un générateur de gaz (non représenté) du turbopropulseur. Ce carter moteur 16 se prolonge par un carter de compresseur 18 disposé à l'avant du turbopropulseur et entourant un compresseur (non représenté) de celui-ci.

Le carter de compresseur 18 est quant à lui destiné à être raccordé à une structure annulaire d'entrée d'air 20 permettant de canaliser le flux d'air entrant dans le turbopropulseur.

Le turbopropulseur 10 est fixé sur un élément structurel d'un aéronef, par exemple sur le fuselage d'un avion, par l'intermédiaire d'une structure de suspension 100.

Plus précisément, le turbopropulseur 10 est relié à une structure de suspension sur laquelle une extrémité d'un pylône (ou mât) d'accrochage est fixée, l'extrémité opposée du pylône d'accrochage étant fixée sur le fuselage de l'avion.

De façon connue en soi/le pylône d'accrochage (non représenté sur les figures) comprend plusieurs poutres reliant la structure de suspension au fuselage de l'avion et un carénage aérodynamique.

Dans les modes de réalisation de l'invention illustrés par les figures 1 à 5, la structure de suspension 100 comprend notamment un cadre de suspension 102 formé par une poutre (ou longeron) principale 104 et par deux poutres latérales 106 reliées à la poutre principale, ces poutres latérales ayant par exemple chacune une forme de triangle. Le cadre de suspension présente ainsi une structure en forme de V.

La poutre principale 104 du cadre de suspension s'étend parallèlement à l'axe longitudinal 14 du turbopropulseur et est disposée « à douze heures » par rapport à celui-ci. Les différentes poutres du pylône d'accrochage sont destinées à être montés sur cette poutre principale du cadre de suspension.

Le cadre de suspension 102 est fixé sur le turbopropulseur, et plus précisément sur le carter 12 portant les hélices de celui-ci, par des fixations 108 positionnées au niveau de chaque extrémité libre des poutres latérales 106.

La structure de suspension 100 comprend également un cadre d'accrochage 110 reliant le cadre de suspension 102 à la structure d'entrée d'air 20 du turbopropulseur.

Comme représenté sur la figure 2, le cadre d'accrochage 110 peut être formé de deux bras longitudinaux 112 reliés entre eux, d'une part par un cadre avant 114 fixé sur la structure d'entrée d'air 20 du turbopropulseur, et d'autre part par un cadre arrière 116 fixé sur le cadre de suspension 102.

Comme représenté notamment sur les figures 4 et 5, une telle architecture pour le cadre d'accrochage 110 permet d'y faire passer d'éventuelles canalisations 22 du turbopropulseur, ces canalisations étant destinées à traverser une partie non structurante du pylône d'accrochage.

Dans cet exemple de réalisation, le cadre arrière 116 est plus précisément fixé sur le cadre de suspension 102 par simple encastrement. Quant au cadre avant 114, il est de préférence fixé sur la structure d'entrée d'air 20 du turbopropulseur par l'intermédiaire de systèmes boulonnés 118 (par exemple des vis/écrous) traversant des trous 120 de forme oblongue pratiqués dans le cadre avant.

La forme oblongue des trous 120 du cadre avant 114 permet de conférer à la liaison entre le cadre d'accrochage 110 et la structure d'entrée d'air 20 du turbopropulseur un degré de réglage dans un plan transversal (c'est-à-dire dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal 14 du turbopropulseur).

Par ailleurs, la structure de suspension 100 comprend en outre une liaison souple entre la structure d'entrée d'air 20 du turbopropulseur et le carter de compresseur 18 de celui-ci. Par exemple, cette liaison souple peut prendre la forme d'un joint annulaire 122 de type à soufflet ou du type labyrinthe (figure 1).

En liant rigidement la structure d'entrée d'air 20 du turbopropulseur au cadre de suspension 102 et en installant une liaison souple au niveau de la liaison entre la structure d'entrée d'air 20 et le carter de compresseur 18, tout problème dynamique engendré par la liaison entre la structure d'entrée d'air et le carter de compresseur est évité.

Les figures 3 à 5 montrent une variante de réalisation de la structure de suspension selon l'invention dans laquelle la liaison entre le cadre d'accrochage 110 et la structure d'entrée d'air 20 du turbopropulseur comprend au moins une liaison à pivot glissant 124 permettant d'ouvrir la structure d'entrée d'air.

Plus précisément, comme représenté sur la figure 3, la structure d'entrée d'air 20 du turbopropulseur peut comprendre deux chapes 124a coopérant chacune avec un axe 124b solidaire du cadre d'accrochage 110 pour former deux liaisons à pivot glissant 124.

Ainsi, la structure d'entrée d'air 20 est libre de pouvoir pivoter autour d'un axe horizontal 126 passant par les axes 124b et perpendiculaire à Taxe longitudinal 14 du turbopropulseur. L'ouverture de la structure d'entrée d'air 20 du turbopropulseur est particulièrement utile, notamment dans le cadre d'une opération de maintenance, pour pouvoir accéder facilement par l'avant de la nacelle à différents équipements du turbopropulseur qui sont situés à l'avant de celui-ci.

De plus, afin d'éviter toute ouverture intempestive de la structure d'entrée d'air 20 du turbopropulseur, il est avantageusement prévu un loquet de fermeture 128 (figures 4 et 5) qui est interposé entre la structure d'entrée d'air et un capot fixe de soufflante 22 du turbopropulseur.

On notera que, dans l'exemple de réalisation des figures 3 à 5, le loquet de fermeture 128 et les liaisons à pivot glissant 124 sont diamétralement opposés.

On notera également que le capot de soufflante n'étant pas toujours fixe, le loquet de fermeture pourrait être installé directement sur la nacelle du turbopropulseur. Les figures 6 et 7 illustrent encore un autre mode de réalisation d'une structure de suspension 100' selon l'invention dans laquelle le cadre de suspension 102' comprend une poutre principale 104' s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal 14 du turbopropulseur, ainsi que deux bielles de reprise de poussée 130 reliant la poutre principale 104' au carter moteur 16, une bielle de suspension aval 132 et une bielle de suspension amont 134 par lesquelles le cadre de suspension est relié à ses deux extrémités longitudinales au carter moteur.

Le cadre d'accrochage 110 est quant à lui strictement identique à celui décrit en liaison avec les figures 1 à 5 et permet de relier le cadre de suspension 102' à la structure d'entrée d'air 20.