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FR3005033A1 - Structure de suspension d'un turbopropulseur a double helices non carenees sur un element structurel d'un aeronef - Google Patents

Structure de suspension d'un turbopropulseur a double helices non carenees sur un element structurel d'un aeronef Download PDF

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Abstract

L'invention concerne une structure de suspension d'un turbopropulseur (10) à double hélices non carénées sur un élément structurel d'un aéronef, comprenant un berceau (18) destiné à être fixé sur un élément structurel de l'aéronef et ayant deux poutres latérales (22) reliées à une poutre principale (20) s'étendant parallèlement à un axe longitudinal (14) du turbopropulseur de façon à former une structure du berceau en forme de V, le berceau étant fixé sur le turbopropulseur par l'intermédiaire de deux équerres (24) reliant chaque extrémité libre des poutres latérales du berceau au turbopropulseur, d'une bielle axiale (28) reliant une extrémité de la poutre principale du berceau au turbopropulseur, et d'au moins une bielle transversale située dans un plan transversal par rapport à l'axe longitudinal du turbopropulseur et reliant le berceau au turbopropulseur.

Description

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. La structure de suspension d'un tel turbopropulseur doit notamment supporter les efforts de poussée du moteur et du couple de rotation des hélices. A cet effet, son architecture doit lui permettre de réduire les charges et les accélérations transmises à l'aéronef, ainsi que les effets de distorsions de carcasse pour améliorer ses performances. De plus, la structure de suspension doit être optimisée pour limiter les charges statiques et dynamiques vues par le moteur afin d'en limiter la masse. Enfin, l'architecture de la structure de suspension doit permettre de conserver un espace suffisant pour permettre l'installation de la configuration externe du moteur (à savoir les équipements, canalisations et harnais). Ainsi, l'accrochage d'un turbopropulseur sur un élément structurel d'un aéronef influe directement sur le comportement et les 30 performances du moteur et, à ce titre, constitue un axe de recherche et de progrès pour les motoristes. Par ailleurs, cette influence de l'accrochage du turbopropulseur est d'autant plus importante pour les architectures de turbopropulseur du type à double hélices contrarotatives et non carénées pour lesquelles des 35 difficultés additionnelles sont présentes. Notamment, ces moteurs présentent un porte-à-faux conséquent, ce qui engendre d'importants phénomènes de distorsions de carcasse du moteur. De mêmes, les charges moteur sont plus élevées du fait que ces moteurs sont généralement montés en arrière de fuselage par des pylônes de grandes dimensions. En outre, l'installation d'équipements sur ces moteurs peut poser des problèmes avec des pylônes conventionnels. Objet et résumé de l'invention Il existe donc un besoin de pouvoir disposer d'une structure de suspension de turbopropulseur à double hélices non carénées, qui 10 permette d'améliorer le comportement dynamique du moteur, de diminuer les effets de distorsion de carcasse et de faciliter l'installation du moteur. 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 berceau 15 destiné à être fixé sur un élément structurel de l'aéronef et ayant deux poutres latérales reliées à une poutre principale s'étendant parallèlement à un axe longitudinal du turbopropulseur de façon à former une structure du berceau en forme de V, le berceau étant fixé sur le turbopropulseur par l'intermédiaire de deux équerres reliant chaque extrémité libre des poutres 20 latérales du berceau au turbopropulseur, d'une bielle axiale reliant une extrémité de la poutre principale du berceau au turbopropulseur, et d'au moins une bielle transversale située dans un plan transversal par rapport à l'axe longitudinal du turbopropulseur et reliant le berceau au turbopropulseur. 25 La structure de suspension selon l'invention permet au moteur de pouvoir se dilater librement. De plus, l'accrochage du berceau de la structure de suspension par deux équerres limite la distorsion de carcasse du moteur en permettant une reprise des efforts de poussée suivant l'axe longitudinal du turbopropulseur. Quant au tangage du moteur créé par la 30 liaison entre les équerres et le berceau, il est repris par la bielle axiale reliant le berceau au turbopropulseur. Enfin, la ou les bielles transversales ont pour fonction de bloquer la cinématique de mouvement du berceau et d'assurer que cette cinématique soit principalement reprise par ce ou ces bielles en ne générant pas d'effet de bras de levier sur les autres liaisons. 35 De préférence, la structure de suspension comprend en outre des moyens pour atténuer les vibrations générées par le turbopropulseur et transmises à l'aéronef. Des plots souples peuvent ainsi être montés sur une surface extérieure de la poutre principale du berceau pour atténuer les vibrations générées par le turbopropulseur et transmises à l'aéronef. De préférence également, les équerres et la bielle axiale sont reliées à un carter du turbopropulseur portant les hélices. Ainsi, les efforts mécaniques dus au porte-à-faux des hélices transitent directement du carter portant ces hélices vers le berceau sans impacter le générateur de gaz du turbopropulseur. De la sorte, le fonctionnement et la performance du turbopropulseur s'en trouvent améliorés tout en bénéficiant d'une masse limitée. A l'inverse, la bielle transversale peut être reliée à un carter moteur du turbopropulseur entourant un générateur de gaz. La structure de suspension peut comprendre deux bielles transversales reliant chaque poutre latérale du berceau au turbopropulseur.
De préférence encore, les équerres sont positionnées sur un même diamètre de façon à ne pas générer de décalage dans la reprise de poussée. De préférence encore, la bielle axiale est positionnée à égale distance angulaire des deux équerres de sorte à assurer une reprise du 20 tangage créé par la liaison des équerres avec le berceau. Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins 25 annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les figures : - les figures 1 et 2 sont des vues schématiques et en perspective d'une structure de suspension selon un mode de réalisation de l'invention ; et 30 - la figure 3 est une vue en coupe transversale d'une structure de suspension selon un autre mode de réalisation de l'invention. Description détaillée de l'invention Les figures 1 et 2 représentent de façon schématique un 35 turbopropulseur 10 du type ayant deux hélices contrarotatives 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 5 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. 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 10 structure de suspension. 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 étant fixée sur le fuselage de l'avion. 15 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. Conformément à l'invention, la structure de suspension comprend un berceau 18 formé par une poutre (ou longeron) principale 20 20 et par deux poutres latérales 22 reliées à la poutre principale, ces poutres latérales ayant par exemple chacune une forme de triangle. Le berceau forme ainsi une structure en forme de V. La poutre principale 20 s'étend parallèlement à l'axe longitudinal 14 du turbopropulseur et est disposée « à douze heures » par rapport à 25 celui-ci. Les différentes poutres du pylône d'accrochage sont destinées à être montés sur cette poutre principale du berceau. La structure de suspension selon l'invention comprend également différentes liaisons entre le berceau 18 et le turbopropulseur. En particulier, la structure de suspension comprend deux 30 équerres 24 reliant chaque extrémité libre des poutres latérales 22 du berceau 18 au turbopropulseur. Plus précisément, ces équerres 24 permettent d'assurer une fixation de l'extrémité arrière du berceau sur le carter 12 du turbopropulseur portant les hélices. Les équerres 24 peuvent être des platines de fixation en forme 35 de V dont l'une des ailes est fixée sur le carter 12 du turbopropulseur. Comme représenté sur les figures 2 et 3, l'axe 26 reliant les ailes des deux équerres fixées sur le carter 12 passe avantageusement par l'axe longitudinal 14 de celui-ci de façon à ne pas générer de décalage dans la reprise de poussée (en d'autres termes, les équerres sont positionnées sur un même diamètre).
La distorsion de carcasse est un phénomène lié aux déformations en flexion du corps du turbopropulseur qui provoquent elles-mêmes des déformations du carter autour du rotor, induisant une ovalisation du carter, de nature à augmenter les jeux de fonctionnement et donc à dégrader les performances du moteur. La position particulière des équerres 24 sur le même diamètre permet d'en limiter les effets. Comme représenté sur les figures 1 et 2, la structure de suspension comprend également une bielle axiale 28 qui relie l'extrémité arrière de la poutre principale 20 du berceau 18 au turbopropulseur. Plus précisément, cette bielle axiale 28 peut être positionnée « à 15 douze heures » par rapport au turbopropulseur et à égale distance angulaire des deux équerres 24. La bielle axiale permet ainsi d'assurer une reprise du tangage créé par la liaison des équerres 24 avec le berceau 18. Comme pour les équerres 24, la bielle axiale 28 est fixée au niveau du carter 12 du turbopropulseur portant les hélices. De la sorte, les 20 efforts mécaniques dus au porte-à-faux des hélices passent directement de ce carter 12 vers le berceau 18 sans transiter par le générateur de gaz du turbopropulseur, ce qui améliore son fonctionnement et sa performance sans impacter sa masse. La structure de suspension comprend encore au moins une 25 bielle transversale 30 située dans un plan transversal par rapport à l'axe longitudinal 14 du turbopropulseur et reliant le berceau 18 au turbopropulseur pour bloquer la cinématique créée par les liaisons équerres 24 / turbopropulseur 10 et bielle axiale 28 / turbopropulseur. Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, il est ainsi prévu 30 une unique bielle transversale 30 fixée par des liaisons rotules, d'une part sur la surface intérieure de l'une des poutres latérales 22 du berceau, et d'autre part sur le carter moteur 16 du turbopropulseur. Par ailleurs, cette bielle transversale 30 s'étend selon une direction sensiblement tangentielle par rapport au carter moteur 16. 35 Alternativement, dans le mode de réalisation de la figure 3, il est prévu deux bielles transversales 30' qui sont fixées par des liaisons rotules, d'une part sur la surface intérieure de l'une des poutres latérales 22 du berceau, et d'autre part sur le carter moteur 16 du turbopropulseur. Par ailleurs, ces deux bielles transversales 30' s'étendent selon des directions sensiblement radiales par rapport au carter moteur 16.
La présence de ces bielles transversales 30, 30' permet de reprendre la cinématique créée par les liaisons équerres 24 / turbopropulseur 10 et bielle axiale 28 / turbopropulseur tout en ne générant pas d'effet de bras de levier sur ces liaisons. Les charges transmises au turbopropulseur s'en trouvent ainsi limitées.
Selon une disposition avantageuse, la structure de suspension comprend en outre des moyens pour atténuer les vibrations générées par le turbopropulseur et transmises à l'avion. Par exemple, ces moyens peuvent se présenter sous la forme de plots souples 32 montés sur une surface extérieure de la poutre principale 15 20 du berceau 18 au niveau de l'emplacement du raccordement avec les poutres du pylône d'accrochage.

Claims (8)

  1. REVENDICATIONS1. Structure de suspension d'un turbopropulseur (10) à double hélices non carénées sur un élément structurel d'un aéronef, comprenant un berceau (18) destiné à être fixé sur un élément structurel de l'aéronef et ayant deux poutres latérales (22) reliées à une poutre principale (20) s'étendant parallèlement à un axe longitudinal (14) du turbopropulseur de façon à former une structure du berceau en forme de V, le berceau étant fixé sur le turbopropulseur par l'intermédiaire de deux équerres (24) reliant chaque extrémité libre des poutres latérales du berceau au turbopropulseur, d'une bielle axiale (28) reliant une extrémité de la poutre principale du berceau au turbopropulseur, et d'au moins une bielle transversale (30, 30') située dans un plan transversal par rapport à l'axe longitudinal du turbopropulseur et reliant le berceau au turbopropulseur.
  2. 2. Structure selon la revendication 1, comprenant en outre des moyens (32) pour atténuer les vibrations générées par le turbopropulseur et transmises à l'aéronef.
  3. 3. Structure selon la revendication 2, comprenant des plots souples (32) montés sur une surface extérieure de la poutre principale du berceau pour atténuer les vibrations générées par le turbopropulseur et transmises à l'aéronef.
  4. 4. Structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle les équerres (24) et la bielle axiale (28) sont reliées à un carter (12) du turbopropulseur portant les hélices.
  5. 5. Structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle la bielle transversale (30, 30') est reliée à un carter moteur (16) du turbopropulseur entourant un générateur de gaz.
  6. 6. Structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant deux bielles transversales (30, 30') reliant chaque poutre latérale du berceau au turbopropulseur.
  7. 7. Structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans les équerres (24) sont positionnées sur un même diamètre.
  8. 8. Structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle la bielle axiale (28) est positionnée à égale distance angulaire des deux équerres (24).
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