Brevet FR2917379A1 — publié le 20081219

MAT DE FIXATION D'UN MOTEUR A UNE AILE D'AERONEF L'invention appartient au domaine de l'aéronautique. Plus précisément, l'invention concerne un mat de fixation muni de deux attaches aptes à relier un moteur à la voilure d'un aéronef en deux points distincts, c'est-à-dire en deux endroits différents du moteur et de la voilure. Le mât de fixation selon l'invention est tout particulièrement adapté aux moteurs électriques dont les systèmes d'alimentation en énergie pour les réseaux de bords sont des systèmes électriques. Actuellement les moteurs d'aéronef sont reliés à la voilure dudit aéronef par une liaison rigide. Par liaison rigide, on entend un mât fixe par rapport au moteur et à la voilure. Un tel mât de fixation rigide nécessite un renforcement de l'aéronef qui participe à une augmentation importante de la masse totale dudit aéronef. En effet, lors de sollicitations en rafale, par exemple, le moteur impose des charges verticales au mât. Pour supporter de telles charges, le mât de fixation actuelle est un mât encombrant de masse importante. Par ailleurs, le fonctionnement en moulinet de la soufflante du moteur, induit et propage dans l'aéronef des vibrations dont la fréquence est comprise entre 5 et 15 Hertz (Hz). Le fonctionnement en moulinet , désigné d'une façon générale par le terme anglo-saxon windmilling , arrive lorsque le moteur d'aéronef est arrêté en vol, suite à la rupture d'une ou plusieurs pale(s) de sa soufflante. La soufflante est alors en rotation libre ou autorotation sous l'effet d'un flux d'air pénétrant dans ledit moteur. Ces vibrations induites soumettent la structure de l'aéronef et donc l'équipage et les passagers à des efforts vibratoires importants et rendent par ailleurs difficiles les tâches de pilotage pour le pilote qui y est soumis. Pour résister à ces efforts vibratoires, il est connu de renforcer la structure de l'aéronef ainsi que les meubles, les supports, les calculateurs, les sièges et tous les composants introduits dans ledit aéronef, ce qui tend à augmenter de manière importante la masse totale de l'aéronef, ces renforcements pouvant augmenter de plusieurs tonnes le poids total de l'aéronef. Dans l'invention, on cherche à fournir un mât de fixation d'un moteur à une aile de la voilure d'un aéronef tel qu'il n'est plus nécessaire d'augmenter de manière exagérée la masse dudit aéronef. Pour cela, l'invention propose un dispositif d'attache comportant deux segments mobiles disposés en V. Plus précisément, les deux segments sont disposés côte à côte et inclinés l'un par rapport à l'autre de manière à ce que le dispositif d'attache présente une section transversale en V. Par mobile, on entend que la liaison entre l'aéronef et le moteur induite par les deux segments n'est plus figée, mais peut être modifiée notamment en hauteur. Par hauteur, on entend la dimension du dispositif d'attache s'étendant entre le moteur et la voilure à laquelle ledit moteur est destiné à être relié. La mobilité du dispositif d'attache selon l'invention peut être obtenue par des vérins actifs aptes à augmenter ou diminuer, selon les besoins, la distance entre le moteur et la voilure. Par exemple, lorsque le moteur impose une charge verticale au mât, il est possible de remonter ledit mât en direction de la voilure de manière à éviter ou du moins à diminuer la surcharge imposée audit mât. De même, dans le cas où le moteur est en rotation libre, ou windmilling , on peut modifier la position du moteur par rapport à la voilure de manière à ce que ledit mât s'oppose au balourd. Par balourd, on entend le déséquilibre du moteur dû au fait que le centre de gravité dudit moteur ne se trouve pas sur l'axe de rotation dudit moteur. Le mât s'oppose au balourd en se mettant en opposition de phases par rapport aux vibrations induites par l'autorotation du moteur. Ainsi il n'est plus nécessaire de renforcer de manière généralisée et importante la structure de l'aéronef pour résister à ces vibrations. La mobilité du mât selon l'invention peut par ailleurs être avantageusement utilisée pour augmenter les performances d'un aéronef, en munissant ledit aéronef d'un moteur ayant une soufflante de plus grand diamètre. En effet, actuellement la taille des moteurs est limitée, dans le cas des aéronefs munis d'une voilure en partie basse, d'une part par la garde au sol, c'est-à-dire la distance entre le moteur et le sol, qui doit être suffisante pour ne pas endommager le moteur et d'autre part par la distance entre le moteur et la voilure qui doit également être suffisamment importante pour éviter les risques d'interactions entre le moteur et la voilure en vol. Avec un mât mobile selon l'invention, il est possible de diminuer la distance entre le moteur et la voilure lorsque l'aéronef est au sol, de manière à augmenter la garde au sol, et d'augmenter la distance entre le moteur et la voilure une fois que l'aéronef est en vol. Il est également possible d'utiliser le mât mobile selon l'invention pour participer à la manoeuvrabilité et au décollage de l'aéronef en augmentant le jet du moteur selon les besoins. Par exemple, lors du décollage, il est possible d'orienter le jet en sortie du moteur vers le bas en orientant le nez du moteur vers le fuselage de l'aéronef, pour faire revenir par la suite le moteur en position horizontale. De même, il est possible de modifier la position du moteur par rapport à la voilure de manière à orienter le jet du moteur au niveau latéral droit et gauche, afin de participer au contrôle latéral de la trajectoire de l'aéronef. Ainsi, il est possible de réduire la taille de la dérive de l'aéronef, qui normalement permet le contrôle latéral, et ainsi de diminuer la masse totale dudit aéronef. L'invention a donc pour objet un mât de fixation destiné à relier un moteur à une aile d'aéronef, ce dispositif comportant deux attaches adjacentes, une première extrémité de chacune des attaches étant solidaire du moteur, et une deuxième extrémité de chacune des attaches étant solidaire de l'aile, caractérisé en ce que les attaches comportent des moyens de jonction articulés aptes à modifier une géométrie desdites attaches de manière à modifier une distance entre le moteur et l'aile. Par moyens de jonction articulés, on entend des moyens de jonction fixés de manière non rigide à l'aile et au moteur de manière à permettre un déplacement angulaire du moteur par rapport à l'aile de la voilure. Par géométrie des attaches, on entend la forme c'est-à-dire le contour externe des attaches, leur position par rapport à la voilure et l'orientation desdites attaches en X, Y, Z. Par attaches adjacentes, on entend qu'elles sont disposées côte à côte de manière à s'étendre dans un même plan transversal du moteur. Selon des exemples de réalisation du mât de fixation de l'invention, il est possible de prévoir tout ou partie des caractéristiques supplémentaires suivantes : - Les moyens de jonction articulés au sein d'une même attache comportent deux vérins, respectivement avant et arrière, disposés parallèlement l'un à l'autre dans une dimension de l'attache destinée à s'étendre entre le moteur et l'aile. De tels vérins permettent d'augmenter ou réduire la distance entre le moteur et l'aile selon les besoins. - Le vérin avant est destiné à être fixé par une première extrémité au moteur et par une deuxième extrémité au longeron avant de l'aile, et en ce que le vérin arrière est destiné à être fixé par une première extrémité au moteur et par une deuxième extrémité au longeron arrière de l'aile. Les deux vérins forment ainsi deux côtés opposés d'un parallélogramme dont les deux autres côtés sont formés par le moteur et l'aile. - Les moyens de jonction articulés au sein d'une même attache comportent une bielle horizontale reliant les extrémités des deux vérins fixées au moteur, formant ainsi un troisième côté du parallélogramme. -Les moyens de jonction articulés au sein d'une même attache comportent une bielle verticale reliant l'extrémité du vérin avant fixée au longeron avant de l'aile à l'extrémité du vérin arrière fixée au moteur, de manière à s'étendre dans une diagonale du parallélogramme. - Les deux attaches s'étendent dans deux plans longitudinaux distincts et inclinés l'un par rapport à l'autre, de manière à ce qu'une distance entre les premières extrémités des deux attaches soit inférieure à une distance entre les deuxièmes extrémités desdites attaches. Ainsi, le mât de fixation présente, en coupe transversale, une forme en V. - Une modification de la géométrie des attaches est commandée par un système de commande externe, par exemple en fonction de données provenant de différents capteurs. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures représentent : - figure 1 : une représentation schématique vue de derrière d'un moteur fixé à une aile d'aéronef par un mât de fixation pouvant être de l'invention ; - figure 2 : une représentation schématique vue de coté d'un moteur fixé à une voilure d'aéronef par un mât de fixation selon l'invention ; - figure 3 : l'ensemble mât/moteur/voilure de la figure 2 vu de derrière ; - figure 4 : une représentation schématique vue de côté de l'ensemble mât/moteur/voilure selon l'invention, lorsque le moteur est en position basse et en position haute ; - figure 5 : une représentation schématique de deux géométries différentes que peut avoir une attache du mât de fixation selon l'invention. Sur la figure 1 est représenté un moteur 1 fixé à l'intrados 2 d'une aile 3 de voilure d'aéronef par un mât de fixation 100 comportant deux attaches 101, 102 ou segments, distincts. Ces attaches 101, 102 permettent de fixer le moteur 1 à l'aile 3 en deux endroits différents, de manière notamment à mieux répartir la masse dudit moteur 1 sur l'aile 3. Plus précisément une première attache 101 est fixée par une première extrémité 103, ici extrémité basse, à une surface supérieure latérale droite 4 du moteur 1, tandis qu'une première extrémité 104 de la deuxième attache 102, également extrémité basse, est fixée à une surface supérieure latérale gauche 5 dudit moteur 1. De même, une seconde extrémité, ici extrémité haute 105, 106 de chacune des attaches 101, 102 du mât de fixation 100 est fixée à l'intrados 2 de la voilure en deux endroits distincts. Dans l'exemple représenté à la figure 1 et sur les figures 2, 3 et 4 suivantes, les attaches 101, 102 sont disposées par rapport au moteur 1 et à l'aile 3 de manière à avoir une section transversale en V. Autrement dit, la distance d entre les extrémités basses 103, 104 est strictement inférieure à la distance D entre les extrémités hautes 105, 106 des attaches 101, 102. Une telle disposition en V des attaches du mât de fixation selon l'invention permet une répartition du poids du moteur sur une plus large surface de l'aile. Dans l'ensemble des exemples décrits ici, le moteur 1 est situé sous l'intrados 2 de l'aile 3 d'un aéronef. Cependant, par aile d'aéronef, on peut également entendre une dérive horizontale dudit aéronef. Dans ce cas, le moteur 1 peut aussi bien être suspendu sous la dérive qu'être maintenu au dessus de ladite dérive. Dans ce cas, les premières extrémités des attaches 101, 102 reliant le mât de fixation au moteur sont les extrémités hautes, tandis que les deuxièmes extrémités 105, 106 reliant le mât de fixation à la voilure, ici la dérive, sont les extrémités basses. Sur les figures 2, 3 et 4 est représenté un exemple de réalisation du mât mobile selon l'invention. Pour être mobile, chacun des segments 101, 102 du mât de fixation 100 est muni de deux vérins 107, 108 fixés chacun au moteur 1 et à l'aile 3, et disposés l'un derrière l'autre par rapport à l'axe longitudinal A du moteur 1. Le vérin avant 107 est fixé par une extrémité haute 109 au longeron avant 6 de l'aile 3 et par une extrémité basse 110 à la soufflante 8 du moteur 1. Le vérin arrière 108 est fixé par une extrémité haute 111 au longeron arrière 7 de l'aile 3 et par une extrémité basse 112 à la tuyère 9 du moteur 1. Les extrémités 109, 110, 111, 112 des vérins 107, 108 sont fixées sur le moteur 1 et l'aile 3 par des articulations 113. Ainsi, la liaison entre le moteur 1 et l'aile 3 peut être modifiée dans la hauteur H par allongement ou raccourcissement des vérins 107, 108 et par rotation desdits vérins 107, 108 au niveau des points de liaison articulés 113 entre lesdits vérins 107, 108 et respectivement le moteur 1 et l'aile 3. Par hauteur H, on entend la dimension s'étendant entre l'axe longitudinal A du moteur 1 et l'aile 3. Par avant et arrière, on entend par rapport au sens d'écoulement du flux d'air pénétrant dans le moteur 1 dans des conditions normales d'utilisation dudit moteur 1. Chaque attache 101, 102 du dispositif d'attache 100 comporte par ailleurs une bielle horizontale 114 s'étendant entre les extrémités basses 110, 112 des vérins avant 107 et arrière 108. La bielle horizontale 114 est montée en rotation sur chacune des extrémités 110, 112 des vérins 107, 108 par une articulation 113. Chaque attache 101, 102 comporte également une bielle verticale 115. Si on considère que les vérins 107, 108 et la bielle horizontale 114 forment trois côtés d'un parallélogramme dont le quatrième coté est formé par la surface de l'intrados de l'aile 3 s'étendant entre les deux extrémités hautes 109, 111 des vérins 107, 108, la bielle verticale 115 s'étend dans une diagonale dudit parallélogramme. Le vérin 115 est fixé par une articulation 113 à l'extrémité haute 109 du vérin avant 107 et par une extrémité basse l'extrémité basse 112 du vérin arrière 108 par une articulation 113. Le parallélogramme formé par les vérins 107, 108 et les bielles 114, 115 est un parallélogramme déformable, qui peut avoir une géométrie variable depuis le carré jusqu'au losange très aplati. Comme cela est visible sur la figure 4, la géométrie des attaches 101, 102 selon l'invention est modifiable par allongement ou raccourcissement de la longueur des vérins 107, 108. En diminuant la longueur des vérins avant 107 et/ou en augmentant la longueur des vérins arrière 108 simultanément dans les deux attaches 101, 102, on diminue la hauteur H entre le moteur 1 et l'aile 3 tout en projetant vers l'avant ledit moteur 1 (en pointillé sur la figure 4). Pour déplacer le moteur 1 vers la gauche, on peut diminuer la longueur du vérin avant 107 de l'attache gauche 102 et augmenter la longueur du vérin avant 107 de l'attache droite 101, ou augmenter la longueur du vérin arrière 108 de l'attache gauche 102 et diminuer la longueur du vérin arrière 108 de l'attache droite 101. On peut procéder inversement pour faire basculer le moteur 1 sur la droite. Ainsi, on peut modifier une répartition de la masse du moteur sur la voilure en faisant porter une plus grande partie de la masse dudit moteur 1 sur une partie latérale droite ou gauche dudit moteur. Cela permet notamment de compenser le balourd lors de windmilling . Bien entendu, il est possible de modifier la géométrie d'une attache 101, 102 indépendamment de la géométrie de la seconde attache, Dans certains cas, comme pour compenser le balourd par exemple, la modification de la géométrie des attaches 101, 102 peut avantageusement être automatique, c'est-à-dire sans sollicitation d'une personne présente dans l'aéronef, par exemple en fonction de données transmises par différents capteurs. Dans le cas où la géométrie des attaches 101, 102 doit être modifiée pour permettre un décollage plus aisé, ou pour permettre une garde au sol plus importante, cette modification peut avantageusement être commandée depuis le cockpit de l'aéronef. Dans un exemple de réalisation particulier de l'invention et comme cela est représenté sur la figure 5, on peut prévoir que le carénage des segments 101, 102 du dispositif d'attache 100 selon l'invention est formé de plaques 116, 117, 118, 119 indépendantes, par exemple en tôle ou en matériau composite, aptes à glisser les unes par rapport aux autres, avec une zone de recouvrement entre les plaques de manière à éviter une traînée aérodynamique. Une première plaque 116 a un rebord fixé en deux points aux parties fixes du vérin avant, une deuxième plaque 117 a un rebord fixé en deux points à un côté gauche de la bielle horizontale, une troisième plaque 118 a un rebord fixé en deux points à un côté gauche de la partie fixe du vérin arrière, une quatrième plaque 119 a un rebord fixé en deux points à la voilure, une cinquième plaque (non visible) a un rebord fixé en deux points à un côté droit de la bielle horizontale et une sixième plaque (non visible) a un rebord fixé en deux points à un côté droit de la partie fixe du vérin arrière. Les plaques autorisent une déformation du parallélogramme par glissement et recouvrement des plaques les unes par rapport aux autres. Ainsi, sur la figure 5, on peut voir une disposition des plaques 116, 117, 118, 119 lorsque l'attache 101, 102 maintient le moteur en position haute et lorsque l'attache 101, 102 maintient le moteur en position basse (en pointillé sur la figure 5).5 REVENDICATIONS 1- Mât de fixation (100) destiné à relier un moteur (1) à une aile (3) d'aéronef, le dispositif comportant deux attaches (101, 102), une première extrémité (110, 112) de chacune des attaches étant solidaire du moteur, et une deuxième extrémité (109, 113) de chacune des attaches étant solidaire de l'aile, caractérisé en ce que les attaches comportent des moyens de jonction articulés (107, 108, 113, 114, 115) aptes à modifier une géométrie desdites attaches de manière à modifier une distance (H) entre le moteur et l'aile. 2- Mât de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de jonction articulée au sein d'une même attache comportent deux vérins (107, 108), respectivement avant et arrière, disposés parallèlement l'un à l'autre dans une dimension de l'attache destinée à s'étendre entre le moteur et l'aile. 3- Mât de fixation selon la revendication 2, caractérisé en ce que le vérin avant est destiné à être fixé par une première extrémité (110) au moteur et par une deuxième extrémité (109) au longeron avant de l'aile, et en ce que le vérin arrière est destiné à être fixé par une première extrémité (112) au moteur et par une deuxième extrémité (111) au longeron arrière de l'aile. 4- Mât de fixation selon l'une des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que les moyens de jonction articulés au sein d'une même attache comportent une bielle horizontale (114) reliant les extrémités des deux vérins fixées au moteur. 5- Mât de fixation selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les moyens de jonction articulés au sein d'une même attache comportent une bielle verticale (115) reliant l'extrémité du vérin avant fixée au longeron avant de l'aile à l'extrémité du vérin arrière fixée au moteur. 6- Mât de fixation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les attaches s'étendent dans deux plans distincts et inclinés l'un par rapport à l'autre, de manière à ce que le mât de fixation ait une section en V. 7- Mât de fixation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'une modification de la géométrie des attaches est commandée par un système de commande externe.