FR3000721A1 - Ensemble propulsif d'aeronef comprenant un carenage aerodynamique arriere de mat d'accrochage a parois laterales profilees pour l'injection d'air frais le long d'un plancher de protection thermique - Google Patents

Abstract

L'invention propose de protéger une partie arrière d'un plancher de carénage aérodynamique arrière (30) de mât d'accrochage (14) d'un turboréacteur à double flux (10) d'aéronef, au moyen d'un film d'air frais formé d'une partie d'un flux secondaire du turboréacteur guidée sous le plancher (62) au moyen de deux portions de parois latérales (58) de ce carénage profilées à cet effet. Pour cela, ces deux portions de parois latérales (58) délimitent des espaces de passages d'air respectifs (60), ménagés entre une partie avant (62) du plancher et une tuyère d'éjection (45) du turboréacteur, et ouverts latéralement et vers l'arrière.

Description

ENSEMBLE PROPULSIF D'AÉRONEF COMPRENANT UN CARÉNAGE AÉRODYNAMIQUE ARRIÈRE DE MAT D'ACCROCHAGE À PAROIS LATÉRALES PROFILÉES POUR L'INJECTION D'AIR FRAIS LE LONG D'UN PLANCHER DE PROTECTION THERMIQUE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte au domaine des ensembles propulsifs pour aéronefs et concerne plus précisément la protection thermique d'un mât d'accrochage de turboréacteur à double flux. D'une manière générale, un mât d'accrochage, également dénommé « EMS » (de l'anglais « En gifle Mounting Structure »), permet de suspendre un moteur au-dessous de la voilure d'un aéronef, de monter ce moteur au-dessus de cette même voilure, ou encore de rapporter ce moteur en partie arrière du fuselage de l'aéronef. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Comme l'illustre schématiquement la figure 1, la liaison entre un turboréacteur 10 à double flux et une cellule 12 d'un aéronef est assurée par un mât d'accrochage 14. Ce dernier permet de transmettre à la structure de l'aéronef les efforts générés par son turboréacteur associé, et autorise également le cheminement du carburant, des systèmes électriques, hydrauliques, et air entre le turboréacteur et la cellule de l'aéronef. Dans l'exemple illustré, l'élément de la cellule de l'aéronef auquel le turboréacteur est accroché est une aile 15. Le turboréacteur 10 et le mât d'accrochage 14 forment un ensemble propulsif 8.

Dans la description qui suit, l'avant et l'arrière sont définis relativement à une direction d'avancement F de l'aéronef. De plus, par convention, on appelle X la direction longitudinale du mât d'accrochage 14 qui est également assimilable à la direction longitudinale du turboréacteur 10, cette direction X étant parallèle à un axe longitudinal du turboréacteur.

D'autre part, on appelle Y la direction orientée transversalement par rapport au mât d'accrochage 14 et également assimilable à la direction transversale du turboréacteur 10, et Z la direction verticale ou de la hauteur, ces trois directions X, Y et Z étant orthogonales entre-elles. Afin d'assurer la transmission des efforts, le mât d'accrochage 14 comporte une structure rigide 16, également dénommée structure primaire, habituellement du type « caisson », c'est-à-dire formée par l'assemblage de longerons supérieurs et inférieurs et de panneaux latéraux raccordés entre eux par l'intermédiaire de nervures transversales de rigidification. Le mât d'accrochage est muni de moyens d'accrochage tels que des attaches moteur 18, 20 et des bielles 22 de reprise des efforts de poussée, ces moyens d'accrochage étant interposés entre le turboréacteur 10 et la structure rigide 16 du mât d'accrochage pour assurer la liaison entre ces éléments. Par ailleurs, le mât d'accrochage 14 est pourvu d'une pluralité de structures secondaires assurant la ségrégation et le maintien des systèmes tout en supportant des éléments de carénage aérodynamique, ces derniers prenant généralement la forme d'assemblages de panneaux rapportés sur les structures. De façon connue de l'homme du métier, les structures secondaires se différencient de la structure rigide par le fait qu'elles ne sont pas destinées à assurer le transfert des efforts provenant du turboréacteur et devant être transmis vers la cellule de l'aéronef. Parmi les structures secondaires, on compte en général une structure aérodynamique avant 24, une structure aérodynamique arrière 26 parfois dénommée RSS (de l'anglais « Rear Secondary Structure »), un carénage de raccordement 28 des structures aérodynamiques avant et arrière, également appelé « karman », et un carénage aérodynamique arrière 30. Le carénage aérodynamique arrière 30, également dénommé « APF» (de l'anglais « Aft Pylon Fairing »), assure une pluralité de fonctions parmi lesquelles on note la formation d'une barrière thermique ou anti-feu, et la formation d'une continuité aérodynamique entre la sortie du turboréacteur et le mât d'accrochage. Ce carénage adopte une position inférieure lorsque le turboréacteur est destiné à être placé sous une aile, et adopte une position supérieure lorsque le turboréacteur est destiné à être placé au-dessus d'une aile. Un exemple de carénage aérodynamique arrière connu de l'art antérieur est divulgué dans le document EP 2 190 739. Le carénage aérodynamique arrière 30 prend généralement la forme d'un caisson comprenant deux parois latérales 32 assemblées entre elles par des nervures intérieures transversales 34 de rigidification espacées les unes des autres selon une direction longitudinale X du carénage, ainsi qu'un plancher 36 pour la protection thermique, parfois dénommé « bouclier thermique ». Les parois latérales 32 du carénage aérodynamique arrière sont prévues pour être épousées extérieurement par un flux secondaire 38 du turboréacteur, en raison de leur implantation dans le canal annulaire 40 de flux secondaire du turboréacteur et/ou en sortie de ce canal. Le plancher 36 du carénage aérodynamique arrière 30 présente une face externe prévue pour être épousée par un flux primaire 42 du turboréacteur constitué de gaz d'échappement. Comme le montre la figure 2, une partie arrière 44 de ce plancher 36 s'étend sensiblement dans le prolongement d'une tuyère d'éjection 45 qui sépare le flux primaire 42 du flux secondaire 38 et qui est disposée dans le prolongement d'un capot annulaire interne 46 délimitant intérieurement le flux secondaire 38. Une partie avant 48 du plancher 36 s'étend au droit de la tuyère d'éjection 45. Les parties avant 48 et arrière 44 du plancher 36 sont raccordées l'une à l'autre par un soyage 47 (figure 2). De plus, la tuyère d'éjection 45 s'étend autour d'un nez d'éjection 49 destiné à guider le flux primaire 42 d'une manière bien connue. La figure 3 illustre schématiquement l'ensemble propulsif 8 vu en perspective et en coupe selon le plan III-Ill de la figure 2. Ce plan III-Ill s'étend transversalement, c'est-à-dire orthogonalement à un axe longitudinal 50 du turboréacteur 10, et se situe au niveau de l'extrémité arrière de la tuyère d'éjection 45. Sur la figure 3 apparaît un capot annulaire externe 51 (non visible sur les figures 1 et 2) qui délimite extérieurement le canal annulaire 40 de flux secondaire du turboréacteur autour du capot annulaire interne 46, et qui est relié à ce dernier par une paroi longitudinale 52, couramment dénommée paroi de bifurcation.

Comme l'illustre la figure 3, un espace 53 est en général ménagé entre la partie avant 48 du plancher 36 et la tuyère d'éjection 45 pour autoriser des déplacements relatifs entre le turboréacteur 10 et le mât d'accrochage 14, auquel cas des joints latéraux 54 sont prévus de chaque côté du carénage aérodynamique arrière 30 afin de fermer latéralement l'espace 53, d'une manière bien connue. La figure 4 illustre les flux primaire 42 et secondaire 38 en sortie de leurs canaux d'écoulement respectifs, vus de dessus, et représente en particulier la partie arrière 44 du plancher 36 du carénage aérodynamique arrière 30 en contact avec le flux primaire 42.

La température des gaz d'échappement constituant le flux primaire 42 en sortie du turboréacteur 10 peut dépasser 600 °C. Cette température tend de surcroît à augmenter avec les récents développements des techniques mises en oeuvre dans les turboréacteurs. Or, l'augmentation de température du flux primaire accroît les exigences en termes de résistance thermique des matériaux formant le carénage aérodynamique arrière. Les niveaux et les gradients de température élevés subis par le carénage aérodynamique arrière imposent ainsi l'utilisation de matériaux lourds et coûteux tels que l'acier afin d'éviter l'apparition de criques ou la perte de rivets. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, économique et efficace à ce problème. Elle propose à cet effet un ensemble propulsif pour aéronef, comportant un turboréacteur à double flux ainsi qu'un mât d'accrochage destiné à l'accrochage de ce turboréacteur à la cellule d'un aéronef, ledit mât d'accrochage comprenant un carénage aérodynamique arrière comportant deux parois latérales ainsi qu'un plancher pour protéger ledit mât d'accrochage de la chaleur d'un flux primaire canalisé par une tuyère d'éjection dudit turboréacteur. Selon l'invention, ledit plancher présente deux portions latérales de plancher disposées de part et d'autre d'un plan médian dudit carénage aérodynamique arrière et écartées de ladite tuyère d'éjection de sorte que lesdites portions latérales de plancher délimitent avec ladite tuyère d'éjection respectivement deux espaces de passage d'air ouverts latéralement et vers l'arrière dudit ensemble propulsif. De plus, chacune desdites parois latérales dudit carénage aérodynamique arrière comporte, à son extrémité en regard de ladite tuyère d'éjection, une portion de paroi latérale qui s'étend vers l'arrière en se rapprochant dudit plan médian et qui délimite l'un desdits espaces de passage d'air. L'invention propose ainsi deux portions profilées à la base de chaque paroi latérale du carénage aérodynamique arrière, en regard de la tuyère d'éjection, de manière à injecter une partie du flux secondaire du turboréacteur sous le plancher du carénage aérodynamique arrière et former ainsi un film d'air frais de nature à protéger ledit plancher vis-à-vis de la chaleur du flux primaire. Préférentiellement, chacune desdites portions de paroi latérale est incurvée et présente une convexité orientée vers l'extérieur dudit carénage aérodynamique arrière, lorsque ce dernier est vu en coupe selon un plan orthogonal audit plan médian et parallèle à un axe longitudinal dudit turboréacteur à double flux. Cela permet d'optimiser le guidage du flux secondaire le long desdites portions de parois latérales, et en particulier de limiter les risques de décollement de ce flux secondaire.

Par ailleurs, l'écartement entre chacune desdites portions latérales de plancher et ladite tuyère d'éjection, au niveau d'une extrémité arrière de la portion de paroi latérale correspondante, est de préférence compris entre 2% et 15% d'une largeur maximale dudit carénage aérodynamique arrière au niveau d'un bord de fuite, c'est-à-dire une extrémité arrière, de ladite tuyère d'éjection.

Un tel écartement permet d'optimiser le débit de la partie du flux secondaire s'écoulant dans lesdits espaces de passage d'air. Par ailleurs, ladite tuyère d'éjection comporte avantageusement une extension s'étendant en saillie vers l'arrière et en regard dudit plancher dudit carénage aérodynamique arrière.

Une telle extension permet de prolonger vers l'arrière le guidage de la partie du flux secondaire issue desdits espaces de passage d'air le long dudit plancher. Préférentiellement, lesdites deux parois latérales dudit carénage aérodynamique arrière s'étendent respectivement dans le prolongement de deux parois 5 de bifurcation reliant mutuellement deux capots annulaires qui délimitent, respectivement intérieurement et extérieurement, un espace annulaire d'écoulement d'un flux secondaire dans ledit turboréacteur. L'invention concerne également un aéronef comprenant au moins un 10 ensemble propulsif du type décrit ci-dessus. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise, et d'autres détails, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : 15 la figure 1, déjà décrite, est une vue schématique partielle de côté d'un ensemble propulsif pour aéronef de type connu ; la figure 2, déjà décrite, est une vue schématique partielle de côté et à plus grande échelle de l'ensemble propulsif de la figure 1; la figure 3, déjà décrite, est une vue schématique partielle en perspective, et en 20 coupe selon le plan III-Ill de la figure 2, de l'ensemble propulsif de la figure 1; la figure 4, déjà décrite, est une vue schématique partielle de l'ensemble propulsif de la figure len coupe selon le plan IV-IV de la figure 2; la figure 5 est une vue semblable à la figure 2, illustrant un ensemble propulsif selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention ; 25 la figure 6 est une vue semblable à la figure 3, illustrant l'ensemble propulsif de la figure 5; la figure 7 est une vue semblable à la figure 4, illustrant l'ensemble propulsif de la figure 5; la figure 8 est une vue semblable à la figure 4, illustrant un ensemble propulsif selon un deuxième mode de réalisation préféré de l'invention ; la figure 9 est une vue semblable à la figure 3, illustrant l'ensemble propulsif de la figure 8.

Dans l'ensemble de ces figures, des références identiques peuvent désigner des éléments identiques ou analogues. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS Les figures 5 à 7 illustrent un ensemble propulsif 8 selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention.

Cet ensemble propulsif se distingue de l'ensemble propulsif des figures 1 à 4 par la configuration du carénage aérodynamique arrière 30. Ce dernier présente deux parois latérales opposées 32 s'étendant de part et d'autre d'un plan médian P du carénage aérodynamique arrière 30 (figure 6) et comportant chacune une portion de paroi latérale 58 qui forme une extrémité arrière inférieure de la paroi latérale et qui s'étend vers l'arrière en se rapprochant du plan médian P. Chaque portion de paroi latérale 58 forme ainsi un décroché par rapport à la paroi latérale 32 correspondante. Chaque portion de paroi latérale 58 s'étend au droit de la tuyère d'éjection 45 et délimite ainsi un espace de passage d'air 60 ménagé entre une portion latérale de plancher 62 correspondante et la tuyère d'éjection 45.

Chacun des deux espaces de passage d'air 60 ainsi défini est ouvert latéralement (figures 6 et 7). De plus, les deux portions de paroi latérale 58 délimitent en elles un culot 64 du carénage aérodynamique arrière 30, c'est-à-dire une structure en saillie vers le bas depuis la partie arrière 48 du plancher 36 et séparant l'un de l'autre les deux espaces de passage d'air 60. Le culot 64 peut être formé d'une structure pleine ou creuse. Dans ce dernier cas, les portions de parois latérales 58 peuvent prendre la forme de joints coulissants, fonctionnant par exemple selon le même principe bien connu que les joints 54 de la figure 3, de manière à autoriser un débattement vertical du carénage aérodynamique arrière 30 par rapport à la tuyère d'éjection 45. Comme cela apparaît plus clairement sur la figure 7 qui montre une vue en coupe selon le plan VII-VII de la figure 5, chaque portion de paroi latérale 58 est incurvée, et présente une convexité orientée vers l'extérieur du carénage aérodynamique arrière 30. Il est à noter que le plan VII-VII précité s'étend orthogonalement au plan médian P (figure 6) et parallèlement à l'axe 50 du turboréacteur 10 (figure 5). De plus, chaque portion latérale de plancher 62 est de préférence conformée pour s'étendre vers l'arrière en se rapprochant de la tuyère d'éjection 45 (figure 5). Ainsi, l'écartement dl entre chaque portion latérale de plancher 62 et la tuyère d'éjection 45 au niveau de l'extrémité avant de la portion de paroi latérale 58 correspondante est supérieur à l'écartement d2 entre chaque portion latérale de plancher 62 et la tuyère d'éjection 45 au niveau de l'extrémité arrière de la portion de paroi latérale 58 correspondante (figure 6).

En variante, les écartements dl et d2 précités peuvent être égaux sans sortir du cadre de l'invention. De plus, l'écartement d2 entre chaque portion latérale de plancher 62 et la tuyère d'éjection 45, au niveau d'une extrémité arrière de la portion de paroi latérale 58 correspondante, est compris entre 2% et 15% d'une largeur maximale d3 du carénage aérodynamique arrière 30 au niveau d'un bord de fuite 65 de la tuyère d'éjection 45. Il faut comprendre par là que la largeur maximale d3 est mesurée dans un plan transversal défini par le bord de fuite 65. Dans l'exemple illustré, le carénage 30 présente une section transversale sensiblement rectangulaire, de sorte que sa largeur d3 est sensiblement constante selon la direction de la hauteur Z. En variante, le carénage 30 peut avoir une section transversale différente, auquel cas la largeur maximale d3 considérée est la largeur mesurée à une hauteur Z à laquelle le carénage 30 présente un maximum de largeur. En fonctionnement, une partie 66 du flux secondaire 38 (figure 7) pénètre dans chacun des deux espaces de passage d'air 60 en circulant le long des deux portions de parois latérales 58, et débouche vers l'arrière sous la partie arrière 44 du plancher 36 du carénage aérodynamique arrière 30. Ladite partie 66 du flux secondaire forme ainsi un film d'air relativement frais entre le plancher 36 et une partie 42' du flux primaire 42 formé de gaz d'échappement canalisés par la tuyère d'éjection 45. Ladite partie 66 du flux secondaire permet de protéger la partie arrière 44 du plancher 36 ainsi que les parois latérales 32 vis-à-vis de la chaleur du flux primaire 42, d'une manière simple et efficace. Comme le montre la figure 5, le plancher 36 du carénage aérodynamique arrière 30 est dépourvu de soyage, ce qui permet de limiter les perturbations de l'écoulement de ladite partie 66 du flux secondaire et de favoriser ainsi le maintien de ce flux au contact de la partie arrière 44 du plancher 36. Les figures 8 et 9 illustrent un ensemble propulsif 8 selon un deuxième mode de réalisation préféré de l'invention, qui diffère de l'ensemble propulsif des figures 5 à 7 du fait que la tuyère d'éjection 45 présente une extension 68 s'étendant vers l'arrière depuis la base du culot 64. Dans l'exemple illustré, l'extension 68 est centrée par rapport au plan médian P du carénage aérodynamique arrière 30, et présente une forme de courbe gaussienne, c'est-à-dire de chevron arrondi.

La longueur de l'extension 68 est de préférence comprise entre 5% et 30% de la longueur de la partie arrière 44 du plancher 36 du carénage aérodynamique arrière 30. Par définition, cette partie arrière 44 s'étend à partir de l'extrémité arrière de la tuyère d'éjection 45. L'extension 68 permet d'améliorer le guidage de la partie 66 du flux secondaire le long de la partie arrière 44 du plancher 36. D'autres formes sont possibles en ce qui concerne l'extension 68, comme par exemple une forme de trapèze, de triangle, ou encore de rectangle. De plus, l'extension 68 peut présenter une courbure orientée vers l'axe 50 du turboréacteur 10, c'est-à-dire vers le bas dans l'exemple illustré.30

Claims (6)

1. REVENDICATIONS1. Ensemble propulsif (8) pour aéronef, comportant un turboréacteur à double flux (10) ainsi qu'un mât d'accrochage (14) destiné à l'accrochage de ce turboréacteur à la cellule d'un aéronef, ledit mât d'accrochage comprenant un carénage aérodynamique arrière (30) comportant deux parois latérales (32) ainsi qu'un plancher (36) pour protéger ledit mât d'accrochage de la chaleur d'un flux primaire (42) canalisé par une tuyère d'éjection (45) dudit turboréacteur, caractérisé en ce que ledit plancher (36) présente deux portions latérales de plancher (62) disposées de part et d'autre d'un plan médian (P) dudit carénage aérodynamique arrière et écartées de ladite tuyère d'éjection (45) de sorte que lesdites portions latérales de plancher (62) délimitent avec ladite tuyère d'éjection respectivement deux espaces de passage d'air (60) ouverts latéralement et vers l'arrière dudit ensemble propulsif, et en ce que chacune desdites parois latérales (32) dudit carénage aérodynamique arrière comporte, à son extrémité en regard de ladite tuyère d'éjection, une portion de paroi latérale (58) qui s'étend vers l'arrière en se rapprochant dudit plan médian (P) et qui délimite l'un desdits espaces de passage d'air (60).
2. 2. Ensemble propulsif selon la revendication 1, dans lequel chacune desdites portions de parois latérales (58) est incurvée et présente une convexité orientée vers l'extérieur dudit carénage aérodynamique arrière (30), lorsque ce dernier est vu en coupe selon un plan (VII-VII) orthogonal audit plan médian (P) et parallèle à un axe (50) dudit turboréacteur à double flux (10).
3. 3. Ensemble propulsif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'écartement (d2) entre chacune desdites portions latérales de plancher (62) et ladite tuyère d'éjection (45), au niveau d'une extrémité arrière de la portion de paroi latérale (58) correspondante, est compris entre 2% et 15% d'une largeur maximale (d3) dudit carénage aérodynamique arrière (30) au niveau d'un bord de fuite (65) de ladite tuyère d'éjection (45).
4. 4. Ensemble propulsif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ladite tuyère d'éjection (45) comporte une extension (68) s'étendant en saillie vers l'arrière et en regard dudit plancher (36) dudit carénage aérodynamique arrière.
5. 5. Ensemble propulsif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel lesdites deux parois latérales (32) dudit carénage aérodynamique arrière s'étendent respectivement dans le prolongement de deux parois de bifurcation (52) reliant mutuellement deux capots annulaires (46, 51) qui délimitent, respectivement intérieurement et extérieurement, un espace annulaire (40) d'écoulement d'un flux secondaire (38) dans ledit turboréacteur.
6. 6. Aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un ensemble propulsif (8) selon l'une quelconque des revendications là 5.