Brevet FR2960856A1 — publié le 20111209

CADRE ARRIERE D'UNE NACELLE D'AERONEF La présente invention se rapporte à un cadre arrière d'une nacelle d'aéronef. Un ensemble propulsif d'aéronef comprend une nacelle dans laquelle est disposée de manière sensiblement concentrique une motorisation. Comme illustré sur la figure 1, la nacelle comprend à l'avant une entrée d'air 10 permettant de canaliser un flux d'air en direction de la motorisation 12, une première partie du flux d'air entrant, appelée flux primaire, traversant la motorisation pour participer à la combustion, la seconde partie du flux d'air, appelée flux secondaire, étant entrainée par une soufflante et s'écoulant dans un conduit annulaire délimité par la paroi intérieure de la nacelle et la paroi extérieure de la motorisation. L'entrée d'air 10 comprend une lèvre 14 dont la surface en contact avec les flux aérodynamiques est prolongée à l'intérieur de la nacelle par une paroi intérieure 16 délimitant un conduit de sections sensiblement circulaires et à l'extérieur de la nacelle par une paroi extérieure 18 de sections sensiblement circulaires. L'entrée d'air 10 est reliée à la motorisation 12 au niveau d'une surface de jonction 20 par tous moyens appropriés. La surface de jonction 20 est sensiblement plane et perpendiculaire à l'axe longitudinal d la nacelle. Sur le plan structurel, l'entrée d'air 10 comprend un premier cadre dit cadre avant 22 reliant la paroi intérieure 16 et la paroi extérieure 18 délimitant avec la lèvre 14 un conduit annulaire 24 et un second cadre dit cadre arrière 26 reliant la paroi intérieure 16 et la paroi extérieure 18 à proximité de la surface de jonction 20 de la motorisation. Ces cadres peuvent comprendre chacun au moins une ouverture pour permettre le passage d'un conduit prévu pour alimenter en air chaud un système de traitement du givre au niveau de la lèvre. Concernant le cadre arrière, ce dernier assure la reprise des efforts de flexion, de rotation ou autre qui s'appliquent sur l'entrée d'air tels que par exemple, le poids de l'entrée d'air, les efforts induits par les écoulements aérodynamiques. Un cadre arrière est notamment décrit dans le document FR-2.904.604 et illustré par les figures 1 à 4. Ce cadre arrière 26 comprend un premier anneau métallique 28, notamment en titane qui s'étend sur toute la périphérie et qui comprend au niveau de son diamètre le plus petit un rebord 30 contre lequel peut prendre appui la paroi intérieure 16 fixée audit rebord 30 par tous moyens appropriés. Le cadre arrière comprend un second anneau 32 dont le diamètre extérieur est relié par tous moyens appropriés à la paroi extérieure 18. Selon l'exemple illustré, le second anneau 32 est relié à la paroi extérieure 18 par l'intermédiaire d'une pièce intercalaire 34 périphérique avec une section en T, ledit second anneau 32 étant relié au niveau du pied de la pièce intercalaire en T, la tête du T servant d'appui à la paroi extérieure 18. Le premier anneau 28 comprend au niveau de son bord périphérique extérieur une zone de chevauchement avec le bord périphérique intérieur du second anneau 32, les deux anneaux étant reliés par tous moyens appropriés au niveau de cette zone de chevauchement 36. Selon un mode de réalisation illustré sur la figure 2, le second anneau 32 comprend plusieurs secteurs angulaires, des secteurs métalliques 32.1 en alternance avec des secteurs en matériau composite 32.2 tels que par exemple avec des renforts fibreux en carbone et une matrice en résine géopolymérique. Compte tenu de la proximité de la soufflante, le cadre arrière 26 peut être soumis à des efforts radiaux (matérialisés par la flèche 38 sur la figure 1) orientés vers l'extérieur importants, en cas par exemple de rupture d'une pale de la soufflante. Pour augmenter la rigidité du cadre arrière, des bossages 40 sont réalisés au niveau des secteurs angulaires en matériau composite 32.2 du second anneau, comme illustré en détails sur la figure 4 et en coupe sur la figure 3. Sur la figure 1, on a représenté en pointillé le cadre arrière après déformation. Selon ce mode de réalisation du cadre arrière, les déformations peuvent se propager sur toute la hauteur du cadre arrière éventuellement jusqu'à la paroi extérieure 18. Selon un autre mode de réalisation décrit dans le document US-7.721.525, un cadre arrière comprend deux anneaux, un anneau extérieur relié à la paroi extérieure comportant une pluralité de nervures radiales espacées entre elles et un anneau intérieur relié à la paroi intérieure par une bride avec une pluralité de nervures disposées selon un cercle espacées entre elles à partir desquelles s'étendent lesdites nervures radiales. Au niveau de la zone de jonction les deux anneaux sont plaqués l'un contre l'autre et reliés par tous moyens appropriés. Aussi, la présente invention propose une alternative au cadre arrière de l'art antérieur limitant la propagation des déformations en cas d'efforts radiaux orientés vers l'extérieur importants. A cet effet, l'invention a pour ob jet un cadre arrière d'une nacelle d'aéronef comportant une lèvre prolongée à l'intérieur de la nacelle par une paroi intérieure délimitant un conduit alimentant en air une motorisation et à l'extérieur de la nacelle par une paroi extérieure, ledit cadre arrière, disposé à proximité de la motorisation, comportant un premier anneau métallique dont le bord intérieur est relié à la paroi intérieure et un second anneau dont le bord extérieur est relié à la paroi extérieure, les deux anneaux étant reliés entre eux, caractérisé en ce que ledit second anneau comprend au moins un secteur angulaire en matériau composite avec au moins une forme en caisson et en ce que le premier anneau comprend une nervure qui s'étend sur toute la périphérie dudit anneau. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels : - La figure 1 est une coupe longitudinale de la partie inférieure avant d'une nacelle d'aéronef selon l'art antérieur, - La figure 2 est une vue de face d'un cadre arrière selon l'art antérieur, - La figure 3 est une coupe du cadre arrière de la figure 2, - La figure 4 est une vue de détails du cadre arrière de l'art antérieur, - La figure 5 est une coupe longitudinale de la partie inférieure avant d'une nacelle d'aéronef selon l'invention, - La figure 6 est une vue de face d'un cadre arrière selon l'invention, - La figure 7 est une coupe du cadre arrière de la figure 6, et - La figure 8 est une coupe illustrant en détails une forme en caisson du cadre arrière selon l'invention. Sur la figure 5, on a représenté en coupe la partie inférieure avant d'une nacelle formant une entrée d'air 50 avec une lèvre 52 dont la surface en contact avec les flux aérodynamiques est prolongée à l'intérieur de la nacelle par une paroi intérieure 54 délimitant un conduit de sections sensiblement circulaires et à l'extérieur de la nacelle par une paroi extérieure 56 de sections sensiblement circulaires. L'entrée d'air 50 est reliée au niveau d'une surface de jonction à une motorisation (non représentée). Sur le plan structurel, l'entrée d'air 50 comprend un premier cadre dit cadre avant 58 reliant la paroi intérieure 54 et la paroi extérieure 56 délimitant avec la lèvre 52 un conduit annulaire 60 et un second cadre dit cadre arrière 62 reliant la paroi intérieure 54 et la paroi extérieure 56 disposée à proximité de la surface de jonction de l'entrée d'air avec la motorisation. L'invention se rapporte plus précisément au cadre arrière. Les autres éléments de la nacelle connus de l'homme du métier ne sont pas plus décrits. Ce cadre arrière 62 comprend un premier anneau métallique 64 dont le bord intérieur est relié à la paroi intérieure 54 et un second anneau 66 dont le bord extérieur est relié à la paroi extérieure 56, les deux anneaux étant reliés entre eux au niveau d'une zone de chevauchement. Pour donner un ordre de grandeur, le premier anneau a une hauteur supérieure 10 à 20% de la hauteur totale du cadre arrière (distance séparant la paroi intérieure de la paroi extérieure). Selon un mode de réalisation, le premier anneau est réalisé d'un seul tenant ou comprend plusieurs secteurs angulaires reliés entre eux de manière à former un anneau. 15 Selon un mode d'assemblage, le premier anneau 64 comprend au niveau de son bord intérieur un rebord 68 recourbé contre lequel peut prendre appui la paroi intérieure 54 fixée audit rebord 68 par tous moyens appropriés. Selon un mode de réalisation, le second anneau 66 est relié à la paroi extérieure 56 par l'intermédiaire d'une pièce intercalaire 70 périphérique avec 20 une section en T, ledit second anneau 66 étant relié au niveau du pied de la pièce intercalaire en T, la tête du T servant d'appui à la paroi extérieure 56. Cependant, l'invention n'est pas limitée à ce type d'assemblage, le second anneau pouvant être relié directement à la paroi extérieure. Le second anneau 66 comprend au moins un secteur angulaire 72 en matériau 25 composite. Selon une variante, le second anneau est réalisé en matériau composite et d'un seul tenant. Selon une autre variante illustrée sur la figure 6, le second anneau 66 comprend au moins un secteur en matériau composite 72 et au moins un secteur métallique 73. De préférence, les secteurs angulaires métalliques et en matériau composite sont disposés de manière alternée. Généralement, les secteurs métalliques sont prévues notamment pour permettre de créer des ouvertures au niveau du cadre arrière ou pour assurer la liaison entre deux secteurs angulaires en matériau composite 72. Selon l'invention, le second anneau 66 comprend au moins un secteur angulaire 72 en matériau composite avec au moins une forme en caisson 74 permettant 10 d'augmenter sa rigidité et par la même celle du cadre arrière. Cette forme en caisson 74 comprend un noyau 76 sous forme d'une structure alvéolaire comme par exemple un nid d'abeilles intercalé entre deux peaux 78.1 et 78.2 plaquées l'une contre l'autre en périphérie du noyau comme illustré sur la figure 8. 15 Selon un mode de réalisation, chaque peau 78.1 et 78.2 est obtenue par l'empilage de plis de fibres de renfort noyés dans une matrice de résine. Selon un mode de réalisation, les fibres de renfort sont en carbone. Selon un mode de réalisation, la matrice est une résine géopolymérique. Selon un mode de réalisation, la peau 78.1 est dans le plan du second anneau alors 20 que la seconde peau 78.2 est écartée dudit plan au niveau du noyau 76. Cette forme en caisson permet de limiter les risques de déformation du second anneau en raison d'éventuels efforts radiaux de type centrifuge appliqués au niveau de la paroi intérieure 54. Les formes en caisson 74 sont disposées de préférence sur toute la 25 circonférence du second anneau. Selon une première variante, le second anneau 66 peut comprendre une seule forme en caisson qui s'étend sur toute la circonférence dudit second anneau. Selon une autre variante, le second anneau 66 peut comprendre plusieurs formes en caisson 74 disjointes et réparties sur la circonférence dudit second anneau. Comme illustré sur la figure 6, les formes en caisson 74 s'étendent sur la plus grande longueur possible de la circonférence et ne sont interrompues qu'au niveau des secteurs métalliques 73. Selon un mode de réalisation, la forme en caisson a une section trapézoïdale dans un plan perpendiculaire au cadre arrière 62, la grande base correspondant à la première peau 78.1. Selon la direction radiale, la forme en caisson 74 s'étend sur la plus grande 10 longueur, depuis la zone de jonction du second anneau 66 avec la paroi extérieure jusqu'à la zone de jonction entre les deux anneaux 64, 66. Selon une autre caractéristique de l'invention, le premier anneau 64 a un profil permettant d'absorber les déformations. A cet effet, le premier anneau comprend un rebord 68 recourbé avec un rayon 15 de courbure important supérieur à 20 mm dont le centre du rayon de courbure est disposé de préférence vers la motorisation. Le premier anneau comprend une nervure 80 qui s'étend sur toute la circonférence dudit premier anneau de manière à obtenir une capacité de déformation homogène sur toute la circonférence du cadre arrière. 20 Selon un mode de réalisation, la nervure 80 a un profil en U. Toutefois, d'autres profils pourraient être envisagés, comme par exemple en V, W ou Oméga. Avantageusement, le premier anneau 64 est en titane ou en un matériau métallique ayant une capacité d'allongement comparable. La combinaison du profil et du matériau du premier anneau 64 permet de générer 25 au niveau de ce dernier une zone permettant d'absorber de l'énergie produite lors d'une éventuelle déformation du cadre arrière en raison d'efforts radiaux de type centrifuge importants, générés par exemple lors du bris d'une pale de la soufflante. Ainsi, comme illustré en pointillé sur la figure 7, le fait d'augmenter la rigidité du second anneau 66 et de créer une zone d'absorption des déformations au niveau du premier anneau 64 permet de limiter la propagation des déformations au premier anneau 64. De préférence, la forme en saillie de la nervure 80 est orientée vers l'avant de la nacelle. Cette disposition permet de favoriser la déformation du premier anneau et donc l'absorption des déformations. Pour assurer la liaison entre les deux anneaux 64 et 66, ces derniers comprennent une zone de chevauchement sous forme d'anneau. Ainsi, la zone proche du bord périphérique extérieur 82 du premier anneau 64 est plaquée contre la zone proche du bord périphérique intérieur 84 du second anneau 66. Selon un mode de réalisation non représenté, le second anneau ne s'étend pas au niveau de la nervure 80. Ainsi, le second anneau 66 est plaqué contre le premier anneau 64 sur une zone délimitée par le bord extérieur 82 du premier anneau 64 et la nervure 80. Selon un mode de réalisation préféré et illustré sur la figure 7, le second anneau ou au moins certains secteurs angulaires 72, notamment ceux en matériau composite, s'étendent de part et d'autre de la nervure 80. Ainsi, au moins certains secteurs angulaires sont plaqués contre le premier anneau 64 de part et d'autre de la nervure 80 et sont reliés audit premier anneau de part et d'autre de la nervure par tous moyens appropriés. Selon un mode de réalisation, la zone 86 du second anneau 66 plaquée contre la zone 88 du premier anneau 64 s'étendant entre le bord périphérique extérieur 82 et la nervure 80 est reliée à ladite zone 88 par des premiers moyens 90 de liaison (boulons, rivets ou autre). En complément, la zone 92 du second anneau 66 plaquée contre la zone 94 du premier anneau 64 comprise entre la nervure 80 et le bord intérieur est reliée à ladite zone 94 par des seconds moyens 96 de liaison (boulons, rivets ou autre). De préférence, les seconds moyens 96 de liaison sont moins résistants que les premiers moyens 94 de liaison et tendent à rompre lors d'un effort important induit par exemple par le bris d'une pale de soufflante et donc à absorber une partie de l'énergie de déformation. Cette solution permet d'augmenter la rigidité du second anneau tout en augmentant la capacité d'absorption de l'énergie de déformation du cadre arrière. REVENDICATIONS1. Cadre arrière d'une nacelle d'aéronef comportant une lèvre (52) prolongée à l'intérieur de la nacelle par une paroi intérieure (54) délimitant un conduit alimentant en air une motorisation et à l'extérieur de la nacelle par une paroi extérieure (56), ledit cadre arrière, disposé à proximité de la motorisation, comportant un premier anneau métallique (64) dont le bord intérieur est relié à la paroi intérieure (54) et un second anneau (66) dont le bord extérieur est relié à la paroi extérieure (56), les deux anneaux étant reliés entre eux, caractérisé en ce que ledit second anneau (66) comprend au moins un secteur angulaire (72) en matériau composite avec au moins une forme en caisson (74) et en ce que le premier anneau (64) comprend une nervure (80) qui s'étend sur toute la périphérie dudit anneau (64). 2. Cadre arrière d'une nacelle d'aéronef selon la revendication 1, caractérisé en ce que la nervure (80) a un profil en U. 3. Cadre arrière d'une nacelle d'aéronef selon la revendication 1 ou 2, 15 caractérisé en ce que la forme en saillie de la nervure (80) est orientée vers l'avant de la nacelle. 4. Cadre arrière d'une nacelle d'aéronef selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second anneau (66) comprend d'une part, une zone (86) plaquée contre une zone (88) du premier 20 anneau (64) s'étendant entre le bord périphérique extérieur (82) et la nervure (80) et reliée à ladite zone (88) par des premiers moyens (90) de liaison, et d'autre part, une zone (92) plaquée contre une zone (94) du premier anneau (64) comprise entre la nervure (80) et le bord intérieur et reliée à ladite zone (94) par des seconds moyens (96) de liaison. 5. Cadre arrière d'une nacelle d'aéronef selon la revendication 4, caractérisé en ce que les seconds moyens (96) de liaison sont moins résistants que les premiers moyens (94) de liaison. 6. Cadre arrière d'une nacelle d'aéronef selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier anneau comprend un rebord (68) recourbé contre lequel est plaquée la paroi intérieure (54) avec un rayon de courbure supérieur à 20 mm. 7. Cadre arrière d'une nacelle d'aéronef selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier anneau (64) est réalisé en titane ou en un matériau ayant une capacité d'allongement comparable. 8. Cadre arrière d'une nacelle d'aéronef selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque forme en caisson (74) comprend un noyau (76) sous forme d'une structure alvéolaire, intercalé entre deux peaux (78.1, 78.2) plaquées l'une contre l'autre en périphérie dudit noyau. 9. Cadre arrière d'une nacelle d'aéronef selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les formes en caisson (74) sont réparties sur la circonférence dudit second anneau (66).