Brevet FR2467776A1 — publié le 19810430

La présente invention concerne le montage d'un fuseau porteur de moteur à turbine à gaz d'aéronef. Le type de fuseau dans lequel se trouve monté le moteur à turbine à gaz proprement dit d'un aéronef peut avoir un effet décisif sur le rendement et la durée de service du moteur. C'est ainsi qu'en dehors de toutes considé- rations aérodynamiques, par elles-mêmes évidemment très importantes, la structure de ces fuseaux doit être lé- gère et, si possible, éviter de provoquer, dans le mo- teur, les distorsions qui modifieraient les jeux exis- tants et autres facteurs semblables et auraient un ef- fet néfaste sur le rendement du moteur lui-même. Les auteurs de la présente invention ont découvert une combinaison de structures pour le montage du fuseau porteur d'un moteur à turbine à gaz d'aéronef pouvant constituer un ensemble raisonnablement léger et par- faitement rigide tout en assurant un support extrême- ment efficace au moteur lui-même. Le montage de fuseau porteur de moteur à turbine à gaz d'aéronef selon la présente invention comporte un élé- ment moteur central possédant une entrée d'air et une tuyère d'échappement, une soufflante entraînée depuis cet élément moteur central et agissant à l'intérieur d'un conduit de soufflante défini par un carter de soufflante et s'étendant depuis une entrée d'air de soufflante située en amont de ladite entrée d'air de moteur jusqu'à une sortie d'air de soufflante située en aval de ladite tuyère d'échappement de moteur, les courants de fluide traversant ledit élément moteur central et ladite soufflante pouvant se mélanger dans la zone située entre la tuyère du moteur et la sortie d'air de la soufflante, des organes de montage sur la carcasse dudit élément moteur central appropriés à porter ce dernier depuis un mât de liaison, et des organes de support avants et arrières s'étendant de, puis ledit élément moteur central jusqu'audit carter de soufflante au voisinage immédiat de ladite entrée d'air de moteur et de ladite tuyère de moteur, respec- tivement, en sorte que ladite carcasse d'élément mo- teur central, lesdits organes de support, et ledit carter de soufflante entre lesdits organes de support avants et arrières, forment une structure circulaire- rigide supportant laditecarcasse De préférence, le carter de soufflante sera fait d'une matière composite renforcée de fibres telle qu'une ré- sine époxy renforcée de fibres de carbone Les organes de montage pourront être placés au voisi- nage immédiat des organes de support et pourront por- ter l'élément moteur central par l'intermédiaire des panneaux portant les paliers de roulement de ce der- nier. Un inverseur de poussée pourra être inclus dans le carter de soufflante entre les organes de support avants et arrières. L'invention est décrite ci-après en détail en se ré- férant à un exemple préféré, non limitatif, de réali- sation représenté sur le dessin annexé dont la figure unique est une vue de coté d'un fuseau contenant un turboréacteur d'aéronef à soufflante canalisée, dont la moitié supérieure est représentée en coupe axiale L'élément moteur central représenté sur le dessin com- porte une carcasse rigide 10 formant, à son extrémité amont (sur la gauche du dessin), une entrée d'air de moteur 11 et portant, à son extrémité aval, une tuyère mélangeuse 12 constituant la tuyère d'échappement du mo-teiur. La tuyère mélangeuse 12 est du type à inter- calation, tel que décrit, par exemple, dans la Demande de Brevet Britannique au môme nom ng 2002303 (Demande de Brevet aux Etats-Unis d'Amérique nô 954921) La carcasse 10 porte des panneaux internes 14, 15, 16 et 17 supportant les paliers de roulements du moteur les trois premiers panneaux portent des ensembles ro- tatifs d'éléments moyenne pression et basse pression C'est ainsi que le compresseur moyenne pression 18, l'arbre 19, et la turbine moyenne pression 20 sont portés par les paliers 21, 22 et 23 des panneaux 14, et 16, respectivement. De même, le compresseur haute pression, l'arbre 25 et la turbine haute pres- sion 26 sont portés par les paliers 27 et 28 des pan- neaux 15 et 16, respectivement * L'élément moteur central entraîne une soufflante 29 par le procédé usuel dans lequel une turbine basse pression 30 entraîne un arbre de soufflante basse pres- sion 31 entratnant lui-même la soufflante 29. Dans ce cas également, ces ensembles rotatifs sont portés par la carcasse de moteur 10 par l'intermédiaire des panneaux de paliers; dans l'exemple représenté, le palier 32 porte l'arbre 31 par le panneau 14 tandis que le palier 33 porte l'ensemble rotatif par le pan- neau 17. La soufflante 29 agit sur l'air parcourant un conduit de soufflante défini à l'intérieur d'un carter de souf- flante 34. On voit que l'entrée d'air 35 du carter de soufflante est situé en amont de la soufflante 29 et de l'entrée d'air de moteur 11, et que ce carter forme un-canal d'éjection 36 situé en aval de la tuyère mé- langeuse 12. Le support du carter de soufflante 34 à l'avant et à l'arrière est assuré par des organes ayant la forme, à l'avant, d'une couronne d'aubes de guidage 37 s'étendant entre la carcasse de moteur et le carter de soufflante près de l'entrée d'air de mo- teur 11 et, à l'arrière, par un groupe d'entretoises 38 s'étendant entre la carcasse de moteur et le carter de soufflante près de la tuyère mélangeuse 12. Le carter de soufflante 34 est fait, en général, d'une matière composite renforcée de fibres; dans l'exemple représenté, on a utilisé des fibres de carbone enrou- lées filamentairement et noyées dans une matrice de résine époxy Pour permettre de monter, sur la cellule de l'aéronef à propulser, le fuseau constitué par l'élément moteur central et le carter de soufflante, un mat de liaison 39, partant de cette cellule, traverse le carter de soufflante 34 et aboutit au voisinage de la carcasse de moteur 10. Cette dernière est fixée au màt par des joints 40 et 41. On remarquera que ces derniers sont, respectivement, très proches des organes porteurs 37 et 38. Une caractéristique supplémentaire représentée sur les dessins consiste en un inverseur de poussée du courant d'air de la soufflante. Cette caractéristique, étant de type classique, n'est pas représentée en détail, mais on voit qu'elle comporte une cascade d'aubes 42 et un élément coulissant intermédiaire 43 agissant, par des biellettes 44, sur des panneaux déflecteurs 45. Lorsque la poussée est utilisée à propulser l'aéronef, l'élément intermédiaire 43 occupe la position représen- tée sur la moitié inférieure du dessin, mais lorsqu'on doit utiliser l'inversion de poussée, cet élément in- termédiaire 43 est ramené en arrière à la position représentée sur la moitié supérieure du dessin Au point de vue aérodynamique, le fonctionnement de l'élément moteur central est classique. L'air am- biant accède, par l'entrée d'air 35, à la soufflante 29 qui en augmente la pression. Une fraction de cet air s'écoule ensuite dans le conduit de soufflante, entre l'élément moteur central et le carter de souf- flante, pour atteindre la tuyère mélangeuse 12. Le reste de l'air pénètre dans l'élément moteur cen- tral par l'entrée d'air de moteur 11, est comprimé en deux étages par les compresseurs de moyenne pres- sion 18 et de haute pression 24, et se mélange au carburant et brûle dans la chambre de combustion 46 Les produits de la combustion, se détendant dans les turbines 26, 20 et 30, entraînent, respectivement, les compresseurs haute pression et moyenne pression et la soufflante. Les gaz d'échappement résiduels sortant de la turbine 30 traversent la tuyère mélan- geuse 12 o ils se mélangent avec le courant d'air provenant de la soufflante, ce mélange de gaz et d'air s'échappant enfin par le canal d'éjection 36. C'est un fait bien connu que le rendement de l'élément moteur central est fortement affecté par les jeux ex- istant entre les divers systèmes d'aubes mobiles du moteur et la structure fixe associée. Il est donc extrêmement important d'éviter toutes distorsions des composants du moteur et tous déplacements relatifs entre ses parties tournantes et ses parties fixes Dans le mode de réalisation représenté, la carcasse 10 n'est pas seulement, par elle-même, un élément rigide mais elle fait en outre partie, avec les aubes 37, les entretoises 38, et le carter 34, d'un ensemble circu- laire formant un manchon d'une extrême rigidité. La carcasse du moteur est donc fermement supportée et, comme elle porte les diverses parties tournantes par l'intermédiaire des panneaux portepaliers, il est possible de maintenir la concentricité parfaite de tous les composants et, par conséquent, de maintenir les jeux aussi faibles que possible. On voit également que, dans ce mode de réalisation, le carter aérodynamique externe 47 de l'élément moteur central définit entre luimême et la carcasse 10 un espace annulaire considérable dans lequel on pourra monter les accessoires du moteur, à l'endroit indiqué par les traits interrompus 48, les arbres moteurs pou- vant traverser le-panneau porte-palier 15. Il sera également.possible de monter ces accessoires autour du carter de soufflante, en 49. Des permutations d'emplacements seront possibles, les commandes de vol étant placées en 49 et les accessoires de moteur en 48, ou les deux groupes d'accessoires étant placées à l'un ou l'autre emplacement. On notera que, du fait que l'inverseur de poussée fait partie du manchon de rigidité constituant une caracté- ristique importante de l'invention, il est indispensa- ble qu'il puisse transmettre des charges par lui-même Il est également souhaitable que cet inverseur de pous- sée soit capable de s'ouvrir complètement pour per- mettre d'accéder au moteur. Ce résultat pourra être - obtenu, soit au moyen de capots pouvant s'ouvrir, soit en fractionnant l'inverseur et la section du conduit de soufflante lui correspondant en deux parties cir- conférentielles montées à charnière pour pouvoir s'ou- vrir. On notera également que l'absence d'éléments de montage immédiatement en aval des aubes 37 permet de monter l'inverseur très en amont, donc de réduire le porte-à-faux du fuseau au delà du bord d'attaque de l'aile de l'aéronef sur lequel il est monté. Il doit être bien entendu que le mode de réalisation de l'invention représenté et décrit est susceptible de diverses modifications. C'est ainsi que les dé- tails aérodynamiques de la soufflante et du moteur pourront être modifiés de façon,,par exemple, que les deux éléments ne forment qu'un ensemble unique, de même qu'il sera possible d'appliquer l'invention à un moteur à soufflantes multiples. REVENDICATIONS 1. Montage de fuseau porteur de moteur à turbine à gaz d'aéronef, comportant un élément moteur central possédant une entrée d'air et une tuyère d'échappe- ment, une soufflante entraînée depuis cet élément moteur central et agissant à l'intérieur d'un con- duit défini par un carter de soufflante et s'éten- dant depuis une entrée d'air de soufflante située en amont de ladite entrée d'air de moteur jusqu'à une sortie d'air de soufflante située en aval de ladite tuyère d'échappement de moteur, et une tuy- ère mélangeuse appropriée à produire le mélange des courants de fluide parcourant l'élément moteur -cen- tral et la soufflante dans la zone située entre la tuyère d'échappement de moteur et la sortie d'air de soufflante, caractérisé en ce qu'il comporte des organes de montage (40, 41) sur la carcasse (10) dudit élément moteur central appropriée à porter ce dernier depuis un mftt de liaison (39), et des organes de support avants et arrières (37, 38) s'étendant depuis ledit carter de soufflante (34) jusqu'à ladite carcasse (l0)-d'élément moteur cen- tral au voisinage immédiat de ladite entrée d'air de moteur (11) et de ladite tuyère d'échappement de moteur (12), respectivement, en sorte que ladite carcasse (10) d'élément moteur central, lesdits organes de support (37, 38), et ledit carter de soufflante (34) entre lesdits organes de support avants et arrières forment une structure circulaire rigide supportant et rigidifiant ladite carcasse d'élément moteur central. 2. Montage de fuseau porteur de moteur à turbine à gaz selon la Revendication 1, caractérisé en ce que le- dit carter de soufflante (34) est fait, en grande partie, d'une matière renforcée de fibres. 3. Montage de fuseau porteur de moteur à turbine à gaz selon la Revendication 2, caractérisé en ce que la- dite matière renforcée de fibres est constituée par des fibres de carbone enroulées filamentairement et noyées dans une résine époxy. 4. Montage de fuseau porteur de moteur à turbine à gaz selon la Revendication 1, caractérisé en ce que lesdits organes de montage (40, 41) sont situés au voisinage immédiat desdits organes de support (37, 38). 5. Montage de fuseau porteur de moteur à turbine à gaz selon la Revendication 1, caractérisé en ce que lesdits organes de montage (40, 41) portent ledit élément moteur central par l'intermédiaire des pan- neaux (1.4, 17) portant les paliers de roulement de l'élément moteur central 6. Montage de fuseau porteur de moteur à turbine à gaz selon la Revendication 1, caractérisé en ce que les accessoires (48) de l'élément moteur central sont montés sur la carcasse 10 dudit élément moteur.