Brevet FR2868041A1 — publié le 20050930

L'invention concerne la suspension des moteurs d'avion, plus particulièrement des turboréacteurs à double flux. Sur le trajet de l'air qui le traverse, d'amont en aval, un moteur comporte une manche d'entrée, un carter de rétention des aubes de la soufflante, un carter intermédiaire, des moyens de reprise de poussée, sur lesquels on reviendra plus loin, un carter d'échappement et une tuyère, ou cône d'échappement. Un moteur est généralement accroché à l'avion par une suspension avant et une suspension arrière. Mais il peut y avoir plus de deux suspensions. La suspension i 0 avant est fixée sur le carter intermédiaire du moteur, la suspension arrière, sur un anneau de suspension relié au carter d'échappement par une série de biellettes et au carter intermédiaire, par des moyens de reprise de poussée inverse, dans le cas d'un accrochage au fuselage arrière. Quand le moteur est accroché sous l'aile de l'avion, ces moyens de reprise de poussée comprennent une pluralité de bielles. Quand le moteur est accroché au fuselage, généralement à l'arrière, la reprise de poussée inverse entre l'inverseur et le carter intermédiaire s'effectue par un carter externe structural appelé outer fan duct ou canal de flux froid. L'invention concerne surtout, mais non exclusivement, les moteurs à outer fan duct, d'une part, et la suspension avant de ces moteurs, d'autre part. Elle concerne aussi plus particulièrement la sécurité de rupture (fail safe) de cette suspension, par laquelle un moteur est relié à une poutre elle-même fixée à un élément de l'armature de l'avion, généralement un pylône. Le carter intermédiaire est fixé à la poutre de la suspension avant en trois endroits, respectivement aux deux extrémités latérales, qui sont généralement les extrémités haute et basse, de la poutre et en partie médiane, par l'intermédiaire de trois éléments de reprise des efforts. Les éléments d'extrémité de la poutre sont des biellettes, celui de la partie médiane, un groin, ou une broche, central appelé spigot . La suspension avant d'un moteur accroché latéralement à l'arrière du fuselage assure la reprise d'efforts suivant quatre degrés, trois degrés de translation l'axe vertical Z, latéral Y et suivant l'axe X de pousséeet un degré de rotation autour de l'axe X de poussée. En cas de rupture d'un des éléments de la suspension, il est souhaitable que le système de sécurité de rupture (fail safe) continue de reprendre les efforts suivant 40 le degré associé à l'élément rompu. Les moyens de sécurité de rupture sont déjà bien connus. Le document US 5 474 258 en décrit qui consistent en un doublement de l'équipement normal de reprise des efforts, avec l'inconvénient de la complexité et de la lourdeur du doublement. Le document FR 2 820 402 propose aussi un doublement de l'équipement normal par un équipement de secours. Par le document FR 2 799 432, la demanderesse a proposé un système de sécurité plus simple et surtout plus léger. Il s'agit, dans ce document, d'une suspension avant d'un moteur d'avion à carter externe structural (outer fan duct) destiné, par un carter intermédiaire, à être fixé à l'arrière d'un fuselage d'avion, la suspension étant agencée pour être fixée, d'une part par une poutre, au fuselage d'avion et, d'autre part par des éléments de reprise d'efforts latéraux et médian, au carter intermédiaire du moteur, la suspension comprenant un ensemble intégré de reprise d'efforts et de sécurité de rupture agencé pour assurer la continuité de la reprise d'efforts en cas de rupture d'un élément de reprise d'efforts et pour exercer sa fonction de sécurité de façon unitaire et concentrée dans la zone médiane de la suspension. Grâce à une telle suspension, tous efforts destinés à être repris par un élément quelconque de la suspension, après rupture de cet élément, continuent d'être repris au niveau des moyens unitaires de sécurité de rupture. Toutefois, il est prévu, dans cet art antérieur, que les efforts, destinés à être repris par les biellettes de reprise latérales, en cas de rupture, le soient par la broche centrale. Il y est encore prévu, dans une autre forme de réalisation, que les efforts des biellettes de reprise, en cas de rupture, soient repris par une collerette de manchon. La demanderesse a donc cherché, tout en préservant les avantages du caractère unitaire et intégré d'un ensemble de reprise d'efforts et de sécurité de rupture, à en accroître la robustesse, la fiabilité et surtout la visibilité de l'activation lors des visites de contrôle. C'est ainsi que l'invention concerne d'abord une suspension avant du type défini ci-dessus, caractérisée par le fait que l'ensemble de reprise d'effort et de sécurité de rupture comprend un ensemble d'une chape femelle, ä deux oreilles et d'un élément en saillie, traversant avec jeu les deux oreilles de la chape, solidaires, l'un, du carter intermédiaire du moteur, l'autre, de la poutre de suspension. 2868041 -3- Mais la demanderesse entend élargir la portée de son brevet à une suspension d'un moteur d'avion agencée pour être fixée, d'une part par une poutre, à l'avion et, d'autre part par des éléments de reprise d'efforts latéraux et médian, au moteur, la suspension comprenant un ensemble intégré de reprise d'efforts et de sécurité de rupture agencé pour assurer la continuité de la reprise d'efforts en cas de rupture d'un élément de reprise d'efforts et pour exercer sa fonction de sécurité de façon unitaire et concentrée dans la zone médiane de la suspension, suspension caractérisée par le fait que l'ensemble de reprise d'effort et de sécurité de rupture comprend un ensemble d'une chape femelle, à deux oreilles, et d'un élément en saillie, traversant avec jeu les deux oreilles de la chape, solidaires, l'un, du moteur, l'autre, de la poutre de suspension. Ainsi, la présente demande est élargie ä toute suspension de moteur, et pas seulement à une suspension avant fixée à un carter intermédiaire, ainsi qu'à tout moteur accroché aussi bien sous une aile qu'au fuselage, et donc pas seulement à un moteur à outer fan duct destiné à être fixé au fuselage. Avantageusement, celui des deux éléments du moteur, ou plus particulièrement du carter intermédiaire, et de la poutre, duquel l'élément de sécurité en saillie est solidaire, est monté avec jeu entre les deux oreilles de la chape de sécurité. Ainsi, il existe un jeu entre l'axe de sécurité de rupture et les alésages ménagés dans les oreilles de la chape de sécurité de rupture, d'une part, et entre l'élément de suspension monté entre les deux oreilles de la chape a priori la poutre- et les oreilles, d'autre part. En cas de rupture d'un élément de reprise d'efforts latéral, les efforts sont repris grâce à la consommation du jeu entre l'élément en saillie et les alésages dans les oreilles de la chape de sécurité, et ces efforts transitent donc par les oreilles, l'axe et le corps de la poutre, avant d'atteindre le pylône. En cas de rupture de l'élément de reprise d'efforts médian, les efforts verticaux sont repris comme dans les cas de rupture des éléments d'extrémité latéraux. En ce qui concerne les efforts de poussée, ils sont repris par la consommation du jeu entre la poutre (ou le moteur, ou plus particulièrement le carter intermédiaire si les rôles sont inversés) et les oreilles de la chape et ces efforts transitent donc par les oreilles et le corps de la poutre avant d'atteindre le pylône. L'invention est remarquable par sa capacité à assurer la fonction de sécurité dans tous les cas de rupture. 2868041 -4- Elle sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de la forme de réalisation préférée de la suspension, en référence au dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est une vue en perspective de la suspension et des éléments du moteur, à suspendre au fuselage de l'avion, nécessaires à la suspension; - la figure 2 est une vue de face de la poutre de suspension de l'invention, sans moteur; - la figure 3 est une vue en perspective de la poutre de suspension et du carter intermédiaire du moteur suspendu à la poutre et - la figure 4 est une vue en perspective de la chape et de l'axe de sécurité de rupture de la poutre de suspension. La suspension 1, qui est ici une suspension avant, qui va maintenant être décrite vise à fixer, ici encore à un fuselage d'avion, il s'agira le plus souvent de l'arrière du fuselage, un turboréacteur 2 comprenant notamment un carter intermédiaire 3, sur lequel est donc fixée la suspension avant 1, un anneau de suspension 4, sur lequel est fixée une suspension arrière 5 et qui est relié à un carter d'échappement, non représenté, par une série de biellettes 6. L'anneau de suspension 4 est également relié au carter intermédiaire 3 par un carter externe structural 7 de reprise de poussée inverse appelé outer fan duct . Sur une ferrure en arceau 3 solidaire du carter intermédiaire sont rapportées (figure 3), pour la fixation avant du réacteur, une chape femelle latérale haute 8 et une chape femelle latérale basse 9; entre les deux chapes, dans une zone qui peut être qualifiée de médiane, le carter intermédiaire présente en saillie radiale une plate-forme 10 de réception d'un élément de reprise d'efforts et de sécurité de rupture 11 de la suspension 1 qui va être présentée ci-après. La suspension 1 comporte une poutre 12, en forme générale de trapèze allongé et légèrement curviligne, présentant deux bras 13, 14 s'étendant de part et d'autre d'une portion médiane, ou centrale, 15 se terminant, au niveau de la petite base du trapèze, par une platine 16 en saillie latérale, de fixation à un pylône (non représenté) de la structure du fuselage de l'avion. La fixation de la poutre de suspension 12 au pylône s'effectue à l'aide de la platine 16 par l'intermédiaire de pions de cisaillement 17 et de vis 18 s'étendant aux quatre coins de la platine orthogonalement à elle. Les deux extrémités libres 21, 22 des bras 13, 14 de la poutre de suspension sont reliées aux deux chapes 8, 9 du carter intermédiaire 3 (en fait de la ferrure) par deux biellettes 19, 20 de reprise d'efforts montées tourillonnantes dans leur chape de carter ainsi qu'aux extrémités 21, 22 des bras de la poutre agencées aussi en forme de chape. On va maintenant décrire l'élément médian 11 de reprise d'efforts et de sécurité de rupture. Deux plaques radiales 31, 32 s'étendent latéralement le long de la plateforme 10 du carter intermédiaire, sensiblement dans des plans orthogonaux à l'axe de 1 o poussée 25, et se prolongent radialement au-delà pour former les deux oreilles d'une chape femelle 33. Un évidemment radial 34 est ménagé dans la plate-forme 10, depuis sa surface externe 35, pour recevoir, par l'intermédiaire d'une rotule 36, un groin, ou tourillon, ou broche ou spigot 39 de reprise d'efforts de la poutre de suspension 1 comme précisé ci-après. Dans leur portion libre externe, les oreilles de sécurité 31, 32 comportent un alésage traversant 37 de réception d'un axe 38 solidaire de la poutre 12. L'élément 38 n'est pas nécessairement un axe; il peut s'agir plus généralement d'un élément en saillie. Le spigot 39, 36 est suspendu à la portion centrale 15 du corps 12 de la poutre, du côté opposé à celui de la platine 16. La rotule 36 est un élément qui est donc reçu dans le logement 34 cylindrique de la chape de sécurité 33 du carter du réacteur, formant boîtier de rotule. Le spigot 39, 36 se solidarise encore à la plate-forme 10 du carter 3 par une plaque 40, montée autour du groin 39, entre la rotule et la poutre. La plaque 40 est vissée sur la plate-forme 10 par quatre vis 41. La portion centrale 15 du corps de poutre 12 est montée entre les deux oreilles 31, 32 de la chape 33, l'axe 38, chassé à travers le corps de poutre, s'étendant à travers les alésages 37 des oreilles avec un jeu de sécurité de rupture. La poutre, de laquelle est solidaire l'axe 38, est fixée en translation entre les faces internes des deux oreilles, avec un jeu de sécurité de part et d'autre, par l'emboîtement de la rotule 36 du spigot dans son logement de réception 34 de la chape 33. Les trois chapes de suspension 8, 9, 33 qui viennent d'être décrites sont solidaires du carter intermédiaire 3 du réacteur. Naturellement, les dispositions pourraient être inversées, avec des chapes solidaires de la poutre. La chape 33, le spigot 39, 36 et l'axe 38 forment un ensemble 11 de reprise 40 d'efforts et de sécurité de rupture qui a la particularité avantageuse d'être unitaire et concentré dans la zone médiane de la poutre de suspension 1. 2868041 -6- En cas de rupture d'une des biellettes 19, 20 le carter intermédiaire 3 bascule très légèrement jusqu'à ce que soit consommé le jeu entre l'axe 38 et les alésages 37 des oreilles 31, 32, les efforts transitant donc par ces oreilles 31, 32, l'axe 38 et le corps de poutre 12, avant d'atteindre le pylône à travers la platine 16, les vis 18 et les pions 17. En cas de rupture du spigot 36, 39, la poussée est reprise par la consommation du jeu entre le corps de poutre 12 et l'une ou l'autre des deux oreilles 31, 32, les lo efforts transitant par les oreilles 31, 32, l'axe 38, la platine 16, les vis 18 et les pions de cisaillement 17 avant d'atteindre le pylône. REVENDICATIONS 1. Suspension (1) d'un moteur d'avion (2) agencée pour être fixée, d'une part par une poutre (12), à l'avion et, d'autre part par des éléments de 5 reprise d'efforts latéraux (19, 20) et médian (36), au moteur (2, 3), la suspension comprenant un ensemble intégré de reprise d'efforts et de sécurité de rupture (11) agencé pour assurer la continuité de la reprise d'efforts en cas de rupture d'un élément de reprise d'efforts et pour exercer sa fonction de sécurité de façon unitaire et concentrée dans la zone io médiane (15) de la suspension, suspension caractérisée par le fait que l'ensemble de reprise d'effort et de sécurité de rupture (11) comprend un ensemble d'une chape femelle (33), à deux oreilles (31, 32), et d'un élément en saillie (38), traversant avec jeu (37) les deux oreilles (31, 32) de la chape (33), solidaires, l'un (33), du moteur (2, 3), l'autre (38), de la poutre de suspension (12). is 2. 3. 4. 5. 6. 4o Suspension selon la revendication 1, dans laquelle celui des deux éléments du moteur (2, 3) et de la poutre (12), duquel l'élément de sécurité en saillie (38) est solidaire, est monté avec jeu entre les deux oreilles (31, 32) de la chape de sécurité (33). Suspension selon la revendication 2, dans laquelle l'élément de sécurité de rupture (38) en saillie est chassé à travers le corps de poutre (12) qui est monté entre les deux oreilles (31, 32) de la chape (33). Suspension selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle la chape de sécurité de rupture (33) comporte, entre ses deux oreilles (31, 32), un logement radial (34) de réception de l'élément de reprise d'efforts médian (36, 39) de la poutre (12). Suspension selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle, en cas de rupture d'un élément de reprise d'efforts latéral (19, 20), les efforts sont repris grâce à la consommation du jeu (37) entre l'élément en saillie (38) et les alésages (37) dans les oreilles (31, 32) de la chape de sécurité (33), et ces efforts transitent donc par les oreilles (31, 32) , l'élément en saillie (38) et le corps de la poutre (12). Suspension selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle, en cas de rupture de l'élément de reprise d'efforts médian (39), les efforts verticaux sont repris grâce à la consommation du jeu (37) entre l'élément en saillie (38) et les alésages (37) dans les oreilles (31, 32) de la chape de sécurité (33) et ces efforts transitent donc par les oreilles (31, 32), l'élément en saillie (38) et le corps de la poutre (12). 7. Suspension selon l'une des revendications 2 à 6, dans laquelle, en cas de rupture de l'élément de reprise d'efforts médian (36), les efforts de poussée sont repris par la consommation du jeu entre celui des deux éléments du moteur (2, 3) et de la poutre (12), duquel l'élément de sécurité en saillie (38) est solidaire, et les oreilles (31, 32) de la chape de sécurité (33) et ces efforts transitent donc par les oreilles (31, 32) et le 1n corps de la poutre (12). 8. Suspension selon l'une des revendications 1 â 7, qui est une suspension avant fixée à un carter intermédiaire (3) du moteur (2). 9. Suspension selon l'une des revendications 1 â 8, qui est une suspension d'un moteur (2), à carter externe structural (outer fan duct) (7), destiné à être fixé à un fuselage d'avion.