FR3061149A1 - Structure primaire d'un mat pour groupe propulseur d'aeronef comportant une partie pyramidale a montants convergents - Google Patents
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Abstract
L'invention porte sur une structure primaire (1) d'un mât de support d'un groupe propulseur d'aéronef. La structure primaire (1) comporte une partie pyramidale (2), la partie pyramidale (2) comportant une nervure unique (21), la nervure unique (21) formant la base de ladite partie pyramidale (2), et des montants (22) droits convergents vers un point de sommet (23) de ladite partie pyramidale (2), une interface de fixation (15) étant ménagée au sommet de ladite partie pyramidale (2). Une partie pyramidale (2) basée sur des montants (22) convergents vers le sommet (23) de la pyramide permet une répartition des efforts dans les montants (22), via une structure simple. Cette structure permet en outre l'intégration de composants dans la partie pyramidale (2).
Description
(® Mandataire(s) : SANTARELLI.
FR 3 061 149 - A1 (54) STRUCTURE PRIMAIRE D'UN MAT POUR GROUPE PYRAMIDALE A MONTANTS CONVERGENTS.
@) L'invention porte sur une structure primaire (1) d'un mât de support d'un groupe propulseur d'aéronef. La structure primaire (1) comporte une partie pyramidale (2), la partie pyramidale (2) comportant une nervure unique (21), la nervure unique (21 ) formant la base de ladite partie pyramidale (2), et des montants (22) droits convergents vers un point de sommet (23) de ladite partie pyramidale (2), une interface de fixation (15) étant ménagée au sommet de ladite partie pyramidale (2). Une partie pyramidale (2) basée sur des montants (22) convergents vers le sommet (23) de la pyramide permet une répartition des efforts dans les montants (22), via une structure simple. Cette structure permet en outre l'intégration de composants dans la partie pyramidale (2).
PROPULSEUR D'AERONEF COMPORTANT UNE PARTIE
La présente invention concerne le domaine des mâts de support d’un groupe propulseur d’aéronef.
Dans un aéronef, un mât est un élément qui constitue la liaison entre un ensemble de propulsion ou groupe propulseur, et la structure de l’aéronef, par exemple au niveau de sa voilure ou de son fuselage.
Le mât comprend une structure primaire qui permet la reprise et la transmission des efforts auxquels est soumis le mât, et une structure secondaire correspondant essentiellement à un carénage aérodynamique qui n’a pas de rôle structural. Le carénage ou structure secondaire permet d’accueillir les câblages et tuyauteries reliant un groupe propulseur au reste de l’aéronef.
La structure primaire comporte de manière connue une structure générale en caisson. Elle présente en particulier un certain nombre de nervures sensiblement parallèles. Pour former la structure primaire, des longerons (supérieur et inférieur) et des plaques latérales sont fixées sur les nervures, ce qui permet d’obtenir une structure en caisson. Une telle structure en caisson de la structure primaire confère au mât une grande raideur et une grande résistance, nécessaires à la transmission des efforts entre le groupe propulseur et la structure de l’aéronef, tout en garantissant une masse faible.
La structure primaire du mât comporte en outre des attaches destinées à la liaison du mât à la structure de l'aéronef d'une part, et au groupe propulseur d'autre part.
La structure primaire d’un mât pour aéronef peut présenter une forme complexe comportant deux troncs de pyramide caissonnés, tel que représenté à la figure 1 ci-annexée.
Cette structure classique est néanmoins complexe, et offre peu de possibilités pour l’intégration de fonctions additionnelles dans la structure primaire, du fait de sa subdivision par les nervures.
Le document EP1928741 divulgue une structure primaire de mât pour groupe propulseur d’aéronef à l’architecture simplifiée par l’emploi d’un cadre monolithique. L’industrialisation d’une telle structure primaire est cependant complexe. En outre, cette structure peut être améliorée plus encore afin d’offrir des possibilités d’optimisation de l’architecture de l’aéronef.
L’invention vise ainsi à proposer une structure alternative, simple et offrant des possibilités d’optimisation architecturales, pour une structure primaire de mât de support d’un groupe propulseur d’aéronef.
Ainsi, l’invention porte sur une structure primaire d’un mât de support d’un groupe propulseur d’aéronef, comportant des interfaces de fixation au groupe propulseur d’aéronef d’une part, et à une structure de support de l’aéronef d’autre part. La structure primaire comporte une partie pyramidale, la partie pyramidale comportant une nervure unique, la nervure unique formant la base de ladite partie pyramidale, et des montants droits convergents vers un point de sommet de ladite partie pyramidale, une interface de fixation étant ménagée au sommet de ladite partie pyramidale.
Une partie pyramidale basée sur des montants convergents vers le sommet de la pyramide, où est ménagée une interface de connexion permet une répartition des efforts dans les montants, via une structure simple. Par la configuration géométrique précitée, les efforts dans les montants sont essentiellement des efforts de traction et compression, ce qui permet la reprise d’efforts importants dans une structure légère.
La partie pyramidale peut être ouverte sur deux faces au moins.
La partie pyramidale peut par exemple comporter quatre montants.
Dans un mode de réalisation, les montants de la partie pyramidale sont tubulaires.
Les montants tubulaires peuvent par exemple être de section circulaire, carrée, rectangulaire ou triangulaire.
Les montants peuvent notamment être en titane ou en alliage de titane.
Dans un autre mode de réalisation, les montants comportent un profilé renforcé par une structure alvéolaire. Les montants peuvent comporter un profilé à section en « C >>, la structure alvéolaire étant disposée à l’intérieur du « C >> formé par le profilé.
Deux montants peuvent comporter une ailette formant une extension plate de leur section, ladite ailette étant adaptée à la fixation d’une âme de cisaillement entre lesdits deux montants. L’âme de cisaillement peut être par exemple en composite ou en titane.
L’interface au sommet de la partie pyramidale peut être une interface de liaison avec la structure de l’aéronef. L’interface de liaison peut par exemple former un alésage pour palier ou roulement.
La structure primaire peut comporter à une extrémité de chaque montant opposé au sommet de la partie pyramidale, une pièce de raccord liée au montant et déterminant l’orientation dudit montant vis-à-vis du reste de la structure primaire, et configurée pour être liée rigidement audit reste de la structure primaire.
La structure primaire d’un mât de support d’un groupe propulseur d’aéronef peut comporter outre la partie pyramidale, une structure caissonnée à laquelle est liée la partie pyramidale au niveau de sa base.
L’invention porte également sur un mât de support d’un groupe propulseur d’aéronef comportant une structure primaire telle que précédemment décrite.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après.
- la figure 1 représente schématiquement selon une vue en trois dimensions une structure primaire de mât de groupe propulseur d’aéronef conforme à l’état de la technique ;
- la figure 2 représente selon une vue schématique de profil une structure primaire de mât conforme à un mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 3 représente schématiquement selon une vue partielle en trois dimensions une partie pyramidale mise en oeuvre dans la structure primaire de mât de groupe propulseur d’aéronef de la figure 2 ;
- la figure 4 représente selon une première vue partielle schématique en coupe une structure primaire de mât de groupe propulseur d’aéronef conforme à un mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 5 représente selon une deuxième vue partielle schématique en coupe la structure primaire de mât de groupe propulseur d’aéronef de la figure 4 ;
- la figure 6 représente un premier exemple de section de montant pouvant être mise en oeuvre dans l’invention ;
- la figure 7 représente un deuxième exemple de section de montant pouvant être mise en oeuvre dans l’invention ;
- la figure 8 représente un troisième exemple de section de montant pouvant être mise en oeuvre dans l’invention ;
- la figure 9 représente selon une vue partielle schématique en coupe similaire à celle de la figure 4 la structure primaire de mât de groupe propulseur mettant en oeuvre des montants ayant la section présentée à la figure 8 ;
- la figure 10 représente selon une deuxième vue partielle schématique en coupe la structure primaire de mât de groupe propulseur d’aéronef de la figure 9 ;
- la figure 11 représente selon une troisième vue partielle schématique en coupe la structure primaire de mât de groupe propulseur d’aéronef de la figure 9.
La figure 1 représente une structure primaire de mât de groupe propulseur d’aéronef telle que connue dans l’état de la technique.
Dans un aéronef, un mât est un élément qui constitue la liaison entre un ensemble de propulsion ou groupe propulseur, comportant un moteur et une nacelle, et une structure de l’aéronef, généralement au niveau de sa voilure ou de son fuselage.
Le mât comprend une structure primaire qui permet la reprise et la transmission des efforts auxquels est soumis le mât, et une structure secondaire correspondant essentiellement à un carénage aérodynamique qui n’a pas de rôle structural.
La structure primaire 1 comporte un certain nombre de nervures 11 sensiblement parallèles. Pour former la structure primaire, un longeron supérieur 12, un longeron inférieur 13 et des plaques latérales 14 sont fixés sur les nervures 11, ce qui permet d’obtenir une structure en caisson. Sur la figure 1, certaines plaques latérales 14 des côtés du longeron ne sont pas représentées pour laisser apparente la structure interne de ladite structure primaire 1. Une telle structure en caisson procure à la structure primaire, et donc au mât, une grande raideur et une grande résistance, nécessaires à la transmission des efforts entre le groupe propulseur et la structure de l’aéronef.
La structure primaire du mât comporte en outre des attaches destinées à la liaison du mât à la structure de l'aéronef d'une part, et au groupe propulseur d'autre part. Plus précisément, la structure primaire comporte des interfaces de fixation à l’aéronef 15, et des interfaces de fixation au groupe propulseur 16. Afin de s’affranchir de l’emploi de certaines nervures, notamment dans la partie de la structure primaire entre les interfaces de fixation à l’aéronef 15, des plaques latérales 14 alvéolaires, par exemple du type ISOGRID (marque déposée) peuvent être employées.
Une structure alvéolaire de type ISOGRID désigne une structure comportant une plaque renforcée sur une face par des nervures formant avec la surface de la plaque des alvéoles, à savoir des cavités. Une structure alvéolaire de type ISOGRID est une structure dans laquelle les nervures forment un motif régulier de triangles avec la surface de la plaque. Une telle structure présente une rigidité importante, pour une masse modérée.
La figure 2 représente une structure primaire d’un mât pour groupe propulseur d’aéronef conforme à un mode de réalisation de l’invention. La structure primaire 1 de la figure 2 diffère essentiellement de l’art antérieur en ce qu’elle comporte une partie pyramidale 2 particulière qui est montrée plus en détail à la figure 3. Cette partie pyramidale 2 est sans nervure, à l’exception d’une nervure unique 21 formant la base de la pyramide. La nervure unique peut être constituée d’une plaque en titane, éventuellement ajourée. En outre, la partie pyramidale 2 est délimitée par des montants 22, au nombre de quatre dans l’exemple de mode de réalisation ici représenté. Les montants 22 forment les arêtes de la partie pyramidale 2. Les montants 22 sont droits, et s’étendent chacun selon une direction d’extension respective. Les montants 22, ou plus précisément les directions d’extension des montants convergent vers un point qui est le sommet 23 de la pyramide formée par la partie pyramidale 2.
Une interface de fixation, en l’occurrence une interface de fixation à l’aéronef 15, est ménagée au sommet de la partie pyramidale 2. L’interface de fixation est ici un alésage pour l’introduction d’un palier ou d’un roulement de fixation. L’alésage est centré sur le sommet 23 de la pyramide.
Sur la partie pyramidale 2, une âme de cisaillement 24 relie deux montants 22, et permet la reprise des efforts de cisaillement auxquels est soumise ladite partie pyramidale 2. L’âme de cisaillement 24 peut être constituée d’une plaque rigide reliant les deux montants 22, en partie inférieure de la partie pyramidale 2.
Comme le montrent les figures 2 et 3, cette partie pyramidale 2 a une configuration simple. En outre, la partie pyramidale 2 dégage un volume intérieur pouvant être affecté à diverses fonctions (par exemple pour y loger des cartouches d’extincteur automatique. Cela est en outre facilité par le fait que la partie pyramidale 2 peut rester ouverte, comme illustré aux figures 2 et 3, sur au moins deux de ses faces.
A une extrémité de chaque montant opposée au sommet de la partie pyramidale, une pièce de raccord 25 liée au montant et déterminant l’orientation dudit montant vis-à-vis du reste de la structure primaire est configurée pour être liée rigidement audit reste de la structure primaire.
La partie pyramidale 2 mise en oeuvre peut être réalisée selon de nombreuses variantes et modes de réalisation. Notamment, la section et la constitution des montants 22 peuvent varier selon le mode de réalisation.
La figure 4 présente une vue partielle d’une structure primaire de support d’un groupe propulseur d’aéronef conforme à un mode de réalisation de l’invention, comportant une partie pyramidale 2 essentiellement identique à celle de la figure 3 mais dans laquelle les montants 22 sont des tubes ronds, c’est-à-dire de section circulaire.
La figure 4 est une vue en coupe, de côté, le plan de coupe étant déterminé par les axes principaux d’extension de deux des montants 22. En d’autres termes, le plan de coupe traverse diamétralement deux des montants
22.
Les montants 22 sont creux, et liés, par exemple par soudage, à la pièce de raccord 25 au niveau de leur extrémité opposée au sommet de la pyramide. Au niveau de l’extrémité opposée, du côté du sommet de la pyramide, les montants sont liés à l’interface de fixation à l’aéronef 15.
Dans l’exemple ici représenté, tant la pièce de raccord 25 que l’interface de fixation à l’aéronef 15 sont conformés pour permettre une liaison à un montant comportant une extrémité droite, dans un plan perpendiculaire à sa direction générale d’extension. Ainsi, la pièce de raccord 25 détermine, par sa conformation, notamment au niveau d’interfaces de raccord 26, la direction d’extension des montants 22 vers le sommet 23. L’interface de raccord 26 correspond à une extrémité de la pièce de raccord 25, destinée à être liée à un montant 22. Elle présente donc une correspondance de forme avec l’extrémité d’un montant 22, par exemple pour en permettre le soudage. L’interface de raccord 26 peut présenter une correspondance de forme avec l’extrémité du montant 22 qui lui est lié, que celui-ci présente une extrémité droite, biseautée, ou autre. Une telle conformation de la pièce 25 est applicable à tout mode de réalisation de l’invention, notamment quelle que soit la section des montants 22.
De manière analogue, l’interface de fixation à l’aéronef 15 peut être dotée d’interfaces de raccord 26 avec les montants 22 ayant une orientation adaptée et une correspondance de forme avec l’extrémité du montant 22 qui lui est lié de sorte à permettre son raccordement par exemple par soudage.
La pièce de raccord 25 peut également présenter, dans tous les modes de réalisation, des languettes 29 permettant une liaison aisée de la partie pyramidale 2 au reste de la structure primaire 1.
La pièce de raccord 25, tout comme l’interface de fixation avec l’aéronef 15, peut être obtenue par divers procédés de fabrication, notamment par moulage, notamment en fonderie, par impression tridimensionnelle, ou par usinage d’une ébauche forgée. La pièce de raccord, et/ou le cas échéant l’interface de fixation avec l’aéronef 15, peuvent être réalisées en plusieurs parties et assemblées par soudage. De manière générale, la partie pyramidale 2 peut être constituée de parties assemblées par soudage.
Les montants 22 peuvent être obtenus selon divers procédés de fabrication, par exemple par extrusion.
La figure 5 est une vue en coupe partielle selon le plan de coupe CICI, tel que défini à la figure 4. Ainsi, les interfaces de fixation à l’aéronef 15 et pièce de raccord 25 sont représentées en coupe. Les montants 22 sont représentés en coupe, et présentent de manière remarquable des ailettes 27. Les ailettes 27 renforcent les montants 22. Les ailettes 27 permettent aussi la fixation sur la partie pyramidale d’une âme de cisaillement 24. A cette fin, les ailettes 27 sont dotées d’orifices 28 adaptés au rivetage ou à la fixation par vis de l’âme de cisaillement 24.
La figure 6 représente la section d’un montant 22, selon un premier exemple.
La section est circulaire, et creuse s’agissant d’un tube. L’ailette 27 forme une extension plate de la section du montant 22.
La figure 7 représente, selon une vue en coupe similaire à celle de la figure 5, la section d’un montant 22, selon un deuxième exemple.
La section est carrée, et creuse s’agissant d’un tube. L’ailette 27 forme une extension plate de la section du montant 22.
Dans les exemples de sections présentés aux figures 6 et 7, l’ailette 27 peut être rapportée par soudage à la section du montant 22. L’ailette 27 peut être présente sur une partie seulement de la longueur du montant 22. La largeur de l’ailette 27 évolue le long du montant 22 de sorte que les ailettes 27 de deux montants 22 en vis-à-vis présentent un écartement constant. L’écartement entre les ailettes 27 des deux montants en vis-à-vis est de préférence faible, pour maximiser la surface des ailettes 27.
La figure 8 représente, selon une vue en coupe similaire à celle de la figure 5, la section d’un montant 22, selon un troisième exemple. Dans cet exemple, le montant est un profilé ouvert. Il s’agit en l’occurrence d’un profilé en forme de « C >>. Le profilé est renforcé par adjonction dans l’espace défini par le « C >> du profilé d’une structure alvéolaire 3. Préférentiellement, la structure alvéolaire 3 est du type ISOGRID (marque déposée).
L’ailette 27 peut être formée directement par la section du profilé.
La figure 9 représente, selon une vue partielle similaire à celle de la figure 4, la structure primaire de mât de groupe propulseur mettant en oeuvre des montants ayant la section présentée à la figure 8. La figure 10 représente la structure primaire de la figure 9 selon une coupe similaire à celle de la figure 5, c’est-à-dire selon le plan de coupe C2-C2 défini sur la figure 9.
Ce mode de réalisation est essentiellement identique à celui des figures 4 et 5, mais présente des montants 22 renforcés par une structure alvéolaire 3 du type ISOGRID (marque déposée), visible selon le plan de coupe de la figure 8. Les interfaces de raccord 26 sont adaptées à la forme et à la configuration des montants 22. L’ailette 27 d’un montant 22 peut s’étendre sur toute la longueur du montant 22. L’ailette 27 peut notamment être formée directement, d’un seul tenant, avec le montant 22. L’interface de raccord 26, au niveau de l’interface de fixation à l’aéronef 15 et/ou de l’interface de raccord 26 au niveau de pièce de raccord 25 peut être conformée pour permettre la fixation, notamment par soudage, de l’ailette 27.
La largeur de l’ailette 27 évolue le long du montant 22 de sorte que les ailettes 27 des deux montants 22 en vis-à-vis présentent un écartement constant. L’écartement entre les ailettes 27 des deux montants en vis-à-vis est de préférence faible, pour maximiser la surface des ailettes 27. Une surface est ainsi formée permettant la fixation d’une âme de cisaillement, par exemple par vissage ou rivetage via les orifices 28.
La figure 11 représente la structure primaire de la figure 9 selon une vue en coupe selon le plan de coupe C3-C3 défini sur la figure 9. Les montants 22 se rapprochent et convergent vers le sommet 23, et présentent une forme effilée à proximité dudit sommet 23. Cette évolution de la section des montants évite leur interférence mécanique à proximité du sommet 23. Sur les montants 22, un longeron supérieur 12 est fixé.
L’invention ainsi développée dans laquelle une structure primaire d’un mât de groupe propulseur d’aéronef comporte une partie pyramidale basée sur des montants convergeant vers le sommet de la pyramide, où est ménagée une interface de connexion, permet une répartition des efforts dans les montants, via une structure simple. Selon diverses configurations de l’invention, la structure peut offrir un volume intérieur, potentiellement ouvert, pouvant être 10 employé pour accueillir des fonctions généralement implantées dans le carénage du mât, en dehors de la structure primaire. Cela permet par exemple de limiter le volume du carénage, et sa traînée aérodynamique. L’invention permet de manière générale une simplification et un allègement de la structure primaire d’un mât de groupe propulseur d’aéronef.
Claims (15)
- REVENDICATIONS1. Structure primaire (1) d’un mât de support d’un groupe propulseur d’aéronef, comportant des interfaces de fixation (15,16) au groupe propulseur d’aéronef d’une part, et à une structure de support de l’aéronef d’autre part, caractérisée en ce que ladite structure primaire (1) comporte une partie pyramidale (2), la partie pyramidale (2) comportant une nervure unique (21), la nervure unique (21) formant la base de ladite partie pyramidale (2), et des montants (22) droits convergents vers un point de sommet (23) de ladite partie pyramidale (2), une interface de fixation (15,16) étant ménagée au sommet de ladite partie pyramidale (2).
- 2. Structure primaire (1) d’un mât de support d’un groupe propulseur d’aéronef selon la revendication 1, dans laquelle la partie pyramidale (2) est ouverte sur deux faces au moins.
- 3. Structure primaire (1) d’un mât de support d’un groupe propulseur d’aéronef selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle la partie pyramidale (2) comporte quatre montants (22).
- 4. Structure primaire (1) d’un mât de support d’un groupe propulseur d’aéronef selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle les montants (22) sont tubulaires.
- 5. Structure primaire (1) d’un mât de support d’un groupe propulseur d’aéronef selon la revendication 4, dans laquelle les montants (22) tubulaires sont de section circulaire, carrée, rectangulaire ou triangulaire.
- 6. Structure primaire (1) d’un mât de support d’un groupe propulseur d’aéronef selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle les montants (22) sont en titane ou en alliage de titane
- 7. Structure primaire (1) d’un mât de support d’un groupe propulseur d’aéronef selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle les montants (22) comportent un profilé renforcé par une structure alvéolaire.
- 8. Structure primaire (1) d’un mât de support d’un groupe propulseur d’aéronef selon la revendication 7, dans laquelle les montants (22) comportent un profilé à section en « C », la structure alvéolaire (3) étant disposée à l’intérieur du « C >> formé par le profilé.
- 9. Structure primaire (1) d’un mât de support d’un groupe propulseur d’aéronef selon l’une des revendications précédentes, dans lequel deux montants (22) comportent une ailette (27) formant une extension plate de leur section, ladite ailette (27) étant adaptée à la fixation d’une âme de cisaillement (24) entre lesdits deux montants (22).
- 10. Structure primaire (1) d’un mât de support d’un groupe propulseur d’aéronef selon la revendication 9, dans laquelle l’âme de cisaillement (24) est en composite ou en titane.
- 11. Structure primaire (1) d’un mât de support d’un groupe propulseur d’aéronef selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle l’interface au sommet (23) de la partie pyramidale (2) est une interface de liaison avec la structure de l’aéronef (15).
- 12. Structure primaire (1) d’un mât de support d’un groupe propulseur d’aéronef selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle l’interface de liaison (15,16) forme un alésage pour palier ou roulement.
- 13. Structure primaire (1) d’un mât de support d’un groupe propulseur d’aéronef selon l’une des revendications précédentes comportant, à une extrémité de chaque montant (22) opposé au sommet (23) de la partie pyramidale (2), une pièce de raccord (25) liée au montant (22) et déterminant l’orientation dudit montant (22) vis-à-vis du reste de la structure primaire (1), et configurée pour être liée rigidement audit reste de la structure primaire (1).
- 14. Structure primaire (1) d’un mât de support d’un groupe5 propulseur d’aéronef selon l’une des revendications précédentes comportant, outre la partie pyramidale (2), une structure caissonnée à laquelle est liée la partie pyramidale (2) au niveau de sa base.
- 15. Mât de support d’un groupe propulseur d’aéronef comportant une10 structure primaire (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes.1/42/4
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