Brevet FR2986211A1 — publié le 20130802

PYLONE D'ACCROCHAGE POUR TURBOMACHINE DOMAINE DE L'INVENTION Le présent exposé concerne un pylône (ou mât) d'accrochage pour turbomachine et un dispositif pour aéronef comprenant un tel pylône. Plus particulièrement, un tel pylône peut servir à accrocher un turboréacteur à l'aile d'un avion. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE De façon connue, les moteurs d'avion, plus particulièrement les turboréacteurs, sont fixés sous les ailes des avions au moyen de pylônes d'accrochage. Chaque pylône relie mécaniquement un moteur à l'aile. En termes d'acoustique, il a été constaté que la présence d'un tel pylône avait une influence sur le bruit de jet (i.e. le bruit lié aux turbulences dans la zone où les gaz chauds à haute pression éjectés du moteur se mélangent à l'air ambiant). Or, le bruit de jet, surtout au décollage de l'avion, est un paramètre critique, contrôlé selon certaines normes et ne devant pas dépasser un certain seuil. En outre, de manière plus générale, limiter les nuisances sonores générées par le moteur, auxquelles le bruit de jet participe, est une préoccupation constante. PRESENTATION DE L'INVENTION Le présent exposé concerne un pylône d'accrochage pour turbomachine, configuré pour relier une turbomachine à un élément de structure d'un aéronef, le pylône ayant un profil aérodynamique défini par deux faces opposées et délimité longitudinalement entre un bord d'attaque et un bord de fuite, dans lequel au moins une partie du bord de fuite présente des chevrons. Le terme "chevrons" est employé dans le domaine de l'aéronautique et dans la présente demande pour désigner des zigzags ou équivalents réalisés sur le bord d'un élément et définissant une succession de creux et de saillies. En section, le contour des chevrons peut, par exemple, être constitué par une succession de "V", de "U" ou d'autres formes. Un bord à chevrons n'est donc pas un bord lisse. Au contraire, un bord à chevrons presente des creux et des saillies. La présence de chevrons sur le bord de fuite du pylône permet d'homogénéiser plus rapidement l'écoulement d'air en aval du pylône en mélangeant plus efficacement les couches de gaz de vitesses différentes dans la zone d'éjection de la turbomachine, ce qui se traduit par une diminution significative du bruit de jet dans les basses fréquences et par une augmentation du bruit de jet dans les hautes fréquences. Dans le cas particulier d'un moteur d'avion, à l'échelle du bruit global généré par le moteur (appelé "bruit moteur"), la diminution du bruit de jet dans les basses fréquences contribue à la diminution du bruit moteur dans les basses fréquences, tandis que l'augmentation du bruit de jet dans les hautes fréquences a peu d'incidence sur le bruit moteur dans les hautes fréquences, du fait que d'autres bruits comme les bruits internes au moteur (e.g. les bruits du rotor) sont prépondérants dans les hautes fréquences. Par conséquent, au global et comparativement à un pylône avec bord de fuite lisse, un pylône avec bord de fuite à chevrons permet de diminuer les nuisances sonores générées par le moteur. Dans le présent exposé, les adjectifs "longitudinal" et "transversal" (adverbes "longitudinalement" et "transversalement") sont utilisés en référence aux directions longitudinale et transversale du pylône. La direction longitudinale du pylône est une direction parallèle à l'axe moteur de la turbomachine (i.e. l'axe de rotation du rotor de la turbomachine), lorsque cette dernière est fixée au pylône. Cette direction longitudinale correspond par conséquent à la direction générale du flux d'air circulant autour du pylône dans des conditions normales d'utilisation. La direction transversale est la direction perpendiculaire à la direction longitudinale, qui passe par la turbomachine. Le pylône est délimité transversalement entre une extrémité distale destinée à être fixée à la turbomachine et une extrémité proximale destinée à être fixée à l'élément de structure de l'aéronef. Les adjectifs "proximal" et "distal" sont utilisés en référence au raccordement du pylône à l'élément de structure de l'aéronef. Le présent exposé concerne également un dispositif pour aéronef, comprenant une turbomachine et un pylône du type précité, au moyen duquel la turbomachine peut être reliée à un élément de structure de l'aéronef. Ladite turbomachine peut être une turbomachine aéronautique comme un moteur d'avion, en particulier un turboréacteur ou un turbopropulseur. Par ailleurs, ledit élément de structure peut être un élément de voilure ou de fuselage de l'aéronef. L'aéronef peut être un avion. Bien entendu, l'invention ne se limite pas à ces exemples. Dans certains modes de réalisation, la turbomachine est un moteur d'avion et l'élément de structure est une aile d'avion. Dans certains modes de réalisation, la turbomachine est un turboréacteur à flux séparés. Il peut s'agir d'un turboréacteur double ou triple flux. 20 Dans certains modes de réalisation, le turboréacteur est traversé par un flux primaire et un flux secondaire, et au moins un chevron pénètre la couche de cisaillement entre le flux primaire (le plus proche de l'axe moteur du turboréacteur et le plus rapide) et le flux secondaire (plus éloigné de l'axe moteur et plus lent que le flux primaire). Ainsi, ce ou ces chevrons 25 permettent de créer des turbulences dans cette couche du cisaillement. Ces turbulences favorisent le mélange des deux flux à proximité du turboréacteur, ce qui se traduit en aval par une diminution du phénomène de cisaillement entraînant une diminution du bruit de jet dans les basses fréquences. Dans certains modes de réalisation, au moins un chevron pénètre la couche de cisaillement entre le flux secondaire et le flux d'air extérieur au turboréacteur (le flux d'air extérieur étant plus éloigné de l'axe moteur et plus lent que le flux secondaire). Ainsi, ce ou ces chevrons permettent de créer des turbulences dans cette couche du cisaillement. Ces turbulences favorisent le mélange des deux flux à proximité du turboréacteur, ce qui se traduit en aval par une diminution du phénomène de cisaillement entraînant une diminution du bruit de jet dans les basses fréquences. Bien entendu, des chevrons peuvent être prévus dans les deux couches de cisaillement précitées, de manière à cumuler les effets précités. Dans certains modes de réalisation, au moins la partie distale du bord de fuite présente des chevrons. Ces chevrons servent à pénétrer la couche de cisaillement entre le flux primaire et le flux secondaire. Dans certains modes de réalisation, les chevrons présentent, en section longitudinale, une extrémité pointue. Les extrémités pointues des chevrons peuvent être reliées entre elles par des lignes brisées ou un (des) courbe(s) (e.g. une parabole). Comparativement à des extrémités arrondies, les extrémités pointues favorisent la création de turbulences dans les écoulements, ce qui est recherché. Dans certains modes de réalisation, les chevrons s'étendent longitudinalement, sans déviation dans les sens de l'épaisseur du pylône. Ceci permet de limiter l'impact négatif des chevrons sur l'aérodynamisme du pylône. Les caractéristiques et avantages précités, ainsi que d'autres, apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, d'exemples de réalisation du pylône d'accrochage et du dispositif proposés. Cette description détaillée fait référence aux dessins annexés. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Les dessins annexés sont schématiques et ne sont pas à l'échelle, ils visent avant tout à illustrer les principes de l'invention. 2 9 8 6 2 1 1 Sur ces dessins, d'une figure (FIG) à l'autre, des éléments (ou parties d'élément) identiques sont repérés par les mêmes signes de référence. En outre, des éléments (ou parties d'élément) appartenant à des exemples de réalisation différents mais ayant une fonction analogue sont repérés sur les 5 figures par des références numériques espacées de 100, 200, etc. La FIG 1 représente, en vue de côté, un exemple de pylône d'accrochage reliant un turboréacteur à une aile d'avion. La FIG 2 est une vue de dessus selon la flèche II du pylône et du turboréacteur de la FIG 1. 10 La FIG 3 est une vue arrière selon la flèche III du pylône de la FIG 1. La FIG 4 est une vue de côté, analogue à celle de la FIG 1, montrant un autre exemple de pylône d'accrochage. La FIG 5 représente différents motifs à chevrons réalisables sur le bord de fuite du pylône de la FIG 1. 15 DESCRIPTION DETAILLEE D'EXEMPLES DE REALISATION Des exemples de réalisation sont décrits en détail ci-après, en référence aux dessins annexés. Ces exemples illustrent les caractéristiques et les avantages de l'invention. Il est toutefois rappelé que l'invention ne se limite pas à ces exemples. En particulier, bien que l'invention soit décrite ci-après 20 dans le cadre de son application à un turboréacteur double flux, à flux séparés, fixé sous une aile d'avion, l'invention ne se limite pas à cette application. La FIG 1 représente un turboréacteur 10 double flux, à flux séparés, fixé sous une aile d'avion 20 au moyen d'un pylône d'accrochage 30. L'axe 25 moteur A du turboréacteur 10 est représenté en traits mixtes sur les figures. Le pylône 30 a un profil aérodynamique défini par deux faces opposées 36, 38 et délimité longitudinalement (i.e. parallèlement à l'axe moteur A) entre un bord d'attaque 31 et un bord de fuite 33. Le pylône 30 est délimité transversalement entre une extrémité distale 35 fixée au turboréacteur 10 et 30 une extrémité proximale 34 fixée à l'aile 20 de l'avion. Les directions 2 9 8 6 2 1 1 6 longitudinale et transversale sont respectivement repérées X et Y sur les FIGS. La direction Z, repérée sur la FIG 2 est la direction de l'épaisseur du pylône 30. Sur la FIG 1 est représentée la couche de cisaillement Z1 entre le flux 5 primaire et le flux secondaire sortant du turboréacteur 10. Le flux primaire est le flux de gaz chauds sortant de la tuyère primaire 11 du turboréacteur 10 à très haute vitesse. Le flux secondaire est le flux d'air sortant de la tuyère secondaire 12 qui entoure la tuyère primaire 11. Suivant l'axe moteur A, la tuyère primaire 11 s'étend en aval de la tuyère secondaire 12 de sorte 10 que les flux primaire et secondaire sont séparés lorsqu'ils sortent du turboréacteur 10. Lors du décollage de l'avion ou en vol, l'air du flux secondaire est moins chaud et circule moins vite que les gaz du flux primaire. La rencontre de ces deux flux donne naissance à un phénomène de cisaillement dans la première zone Z1 hachurée sur la FIG 1. 15 Dans la présente demande, l'amont et l'aval sont définis par rapport au sens d'écoulement normal du flux gazeux au décollage ou en vol. Sur la FIG 1 est également représentée la couche de cisaillement Z2 entre le flux secondaire sortant du turboréacteur et le flux extérieur au turboréacteur. Le flux extérieur est le flux d'air passant entre le 20 turboréacteur 10 et l'aile 20. Lors du décollage de l'avion ou en vol, cet air extérieur circule moins vite que l'air du flux secondaire. La rencontre de ces deux flux donne naissance à un phénomène de cisaillement dans la deuxième zone Z2 hachurée sur la FIG 1. Les premières et deuxièmes zones Z1, Z2 s'intersectent dans une zone 25 d'intersection Z12. Comme représenté sur la FIG 1, le bord de fuite 33 présente des chevrons 40. Dans cet exemple, le bord de fuite 33 présente deux chevrons et ces chevrons 40, en section longitudinale, i.e. dans le plan de section (X, Y), ont une extrémité pointue 41A, 41B. Ces deux extrémités 41A, 41B sont 30 reliées entre elles et au turboréacteur 10 ou à l'aile 20 par des segments 42 2 9 8 6 2 1 1 7 en creux définissant, en section longitudinale, des courbes concaves vers l'extérieur. Comme représenté sur les FIGS 2-3, les chevrons 40 s'étendent longitudinalement, sans déviation dans les sens de l'épaisseur (direction Z) 5 du pylône. En d'autres termes, les chevrons 40 ne s'écartent pas du plan longitudinal médian du pylône 30 et restent dans le sillage du corps du pylône 30 de manière à avoir le moins d'impact possible sur l'aérodynamique du pylône 30. Dans l'exemple des FIGS 1 à 3, les chevrons 40 sont présents dans la 10 portion distale du bord de fuite 33, i.e. la portion du bord de fuite la plus proche du turboréacteur et la moins inclinée par rapport à l'axe moteur A. Un des deux chevrons 40 pénètre la première zone (aussi appelée "couche") de cisaillement Z1, en ce sens que son extrémité 41A est située dans cette zone Z1. L'autre des deux chevrons 40 pénètre à la fois la première zone de 15 cisaillement Z1 et la deuxième zone (aussi appelée "couche") de cisaillement Z2, en ce sens que son extrémité 41B est située dans la zone d'intersection Z12. La présence des chevrons 40 sur le bord de fuite 33 du pylône permet d'homogénéiser plus rapidement l'écoulement d'air en aval du pylône 30 en 20 mélangeant plus efficacement les couches de cisaillement dans la zone d'éjection du turboréacteur 10, ce qui se traduit par une diminution significative du bruit de jet dans les basses fréquences et par une diminution des nuisances sonores du turboréacteur 10. L'effet d'homogénéisation est renforcé lorsque les chevrons 30 pénètrent les deux zones de cisaillement 25 Z1, Z2, comme c'est le cas ici. Un autre exemple de pylône 130 est représenté sur la FIG 4, ce pylône 130 diffère de celui de la FIG 1 uniquement par la forme du bord de fuite 133. Dans l'exemple de la FIG 4, le bord de fuite présente quatre chevrons 140 dont trois dans la portion distale du bord de fuite 133 et un dans la 30 portion proximale. Les deux premiers chevrons (les plus proches du 2 9 8 6 2 1 1 turboréacteur 10) pénètrent la première zone de cisaillement Z1, en ce sens que leurs extrémités 141A, 141B sont situées dans cette zone Zl. Le troisième chevron pénètre à la fois la première zone de cisaillement Z1 et la deuxième zone de cisaillement Z2, en ce sens que son extrémité 141C est 5 située dans la zone d'intersection Z12. Le quatrième chevron (le plus proche de l'aile 20) pénètre la deuxième zone de cisaillement Z2, en ce sens que son extrémité 141D est située dans cette zone Z2. Bien entendu, le nombre de chevrons présents sur le bord de fuite du pylône et la forme de ces chevrons, ne sont pas limités aux nombres et aux 10 formes des exemples de réalisation des FIGS 1 et 4. En particulier, d'autres formes de chevrons sont réalisables sur le bord de fuite. A titre illustratif, des exemples de motifs à chevrons dont il est possible de s'inspirer pour réaliser le contour du bord de fuite du pylône sont représentés sur la FIG 5. L'exemple A de la FIG 5 est un motif à chevrons en "V". Chaque 15 chevron présente une extrémité pointue et les extrémités des chevrons sont reliées entre elles par des lignes brisées. L'exemple B de la FIG 5 est un motif à chevrons en "U". Chaque chevron présente une extrémité pointue et les extrémités des chevrons sont reliées entre elles par courbes paraboliques. Les contours des chevrons des 20 FIGS 1 et 4 sont inspirés de ce motif. L'exemple C de la FIG 5 est un motif à chevrons constitué par une succession de "V" de tailles différentes. L'exemple D de la FIG 5 est un motif à chevrons de forme générale sinusoïdale. Chaque chevron présente une extrémité arrondie et les 25 extrémités des chevrons sont reliées entre elles par courbes concaves. Les modes ou exemples de réalisation décrits dans le présent exposé sont donnés à titre illustratif et non limitatif, une personne du métier pouvant facilement, au vu de cet exposé, modifier ces modes ou exemples de réalisation, ou en envisager d'autres, tout en restant dans la portée de 30 l'invention. De plus, les différentes caractéristiques de ces modes ou exemples de réalisation peuvent être utilisées seules ou être combinées entre elles. Lorsqu'elles sont combinées, ces caractéristiques peuvent l'être comme décrit ci-dessus ou différemment, l'invention ne se limitant pas aux combinaisons spécifiques décrites dans le présent exposé. En particulier, sauf précision contraire, une caractéristique décrite en relation avec un mode ou exemple de réalisation peut être appliquée de manière analogue à un autre mode ou exemple de réalisation.