Brevet FR2983172A1 — publié le 20130531

Carénage arrière pour mât d'accrochage d'un moteur La présente invention se rapporte à un carénage arrière pour un mât d'accrochage d'un moteur destiné à être interposé entre une portion de structure d'aéronef et le moteur concerné, ce carénage arrière étant également appelé APF (de l'anglais « Aft Pylon Fairing »). Il est connu des documents EP2190739 et US2011155847 un tel type de carénage arrière pour mât d'accrochage d'un moteur. Ce carénage arrière participe à la performance aérodynamique de l'aéronef, en particulier contribue à réduire la traînée du mât d'accrochage. Le carénage arrière procure également une protection thermique pour le mât d'accrochage par rapport aux gaz brulés sortant d'une tuyère. Dans les documents mentionnés ci-dessus, le carénage supporte des températures très élevées. Cependant un tel carénage arrière est très complexe à fabriquer et est par conséquent couteux. L'invention a pour but de remédier au moins partiellement aux inconvénients mentionnés ci-dessus, relatifs aux réalisations de l'art antérieur. Pour ce faire, l'invention a pour objet un ensemble de propulsion pour aéronef comprenant un mât support moteur et un moteur supporté par ledit mât support moteur, le moteur ayant une tuyère d'éjection des gaz chauds, ledit mât support moteur comprenant un carénage arrière protégeant thermiquement au moins ledit mât support moteur par rapport à la tuyère et contribuant à la performance aérodynamique de l'aéronef, caractérisé en ce que le carénage arrière comprend : - une structure fixe, fixée audit mât support moteur, et - une structure mobile, comprenant un écran de protection thermique, la structure mobile étant montée mobile par rapport à ladite structure fixe entre une première position et une seconde position, et dans lequel l'écran de protection thermique se trouve plus éloigné de la tuyère dans la seconde position que dans la première position. Grâce à ces dispositions, on peut diminuer la charge thermique supportée par l'écran de protection thermique dans la seconde position de la structure mobile. De ce fait, cette seconde position est adoptée dans certaines phases de fonctionnement, en particulier lors des phases de fonctionnement au sol, comme les roulages sur taxiways ou les stationnements au contact des aérogares, phases dans lesquelles les gaz brulés sortant de la tuyère sont plus chauds. On préserve aussi la performance aérodynamique globale de l'aéronef, grâce à la première position de la structure mobile, favorable du point de vue aérodynamique, utilisée principalement en phase de vol. Dans divers modes de réalisation de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une au moins des dispositions qui suivent. Selon un aspect, le carénage arrière peut être formé comme un caisson déformable ; de sorte que le carénage arrière présente une solidité structurelle satisfaisante. Selon un autre aspect, la structure mobile peut être montée pivotante selon un axe de rotation par rapport à la structure fixe ; ce qui est une solution très simple pour obtenir un mouvement de la structure mobile par rapport à la structure fixe pour le déplacement de la première position à la seconde position et vice versa. Selon un autre aspect, la structure mobile peut être montée coulissante par rapport à la structure fixe. Selon un autre aspect, l'ensemble de propulsion peut comprendre en outre un actuateur et un système de transmission pour déplacer la structure mobile de la première position à la seconde position et vice versa, de sorte que la position souhaitée du carénage arrière peut être commandée à tout moment par des moyens appropriés, y compris pendant le déplacement de l'aéronef. Selon un autre aspect, le carénage arrière comprend en outre un joint d'étanchéité déformable reliant la structure mobile à la structure fixe pour former un espace intérieur de carénage substantiellement clos. On évite ainsi que des corps étrangers puissent pénétrer à l'intérieur du carénage arrière. Selon un autre aspect, le moteur est de type turboréacteur double flux avec un flux primaire et un flux secondaire, et l'écran de protection thermique peut être refroidi par au moins une partie de flux secondaire lorsque la structure mobile est en seconde position. Ainsi on utilise avantageusement le flux secondaire moins chaud pour refroidir l'écran de protection thermique. Selon un autre aspect, le moteur peut être agencé sous une aile de voilure et le carénage arrière peut être agencé en partie inférieure arrière du mât, au dessus de la tuyère du moteur; ce qui est une configuration particulièrement pertinente pour les avions de ligne. Selon un autre aspect, la structure fixe du carénage arrière peut comprendre au moins deux parois latérales qui se raccordent à la structure mobile quand celle-ci est dans la première position ; de sorte que la performance aérodynamique du carénage arrière est améliorée. L'invention vise aussi de manière auxiliaire un mât support moteur tel que défini ci-dessus, ledit mât support moteur comprenant au moins un carénage arrière tel que défini ci-dessus. L'invention vise enfin un aéronef comprenant une structure, et au moins un ensemble de propulsion tel que décrit ci-dessus. D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante de modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs. L'invention sera également mieux comprise en regard des dessins joints sur lesquels : - la figure 1 représente une vue schématique en coupe partielle de côté d'un ensemble de propulsion pour aéronef comprenant un mât d'accrochage avec un carénage arrière selon un mode de réalisation de la présente invention, - la figure 2 représente une vue arrière de l'ensemble de propulsion montré sur la figure 1, - la figure 3A représente une vue agrandie analogue à la Figure 1, une structure mobile du carénage arrière étant dans une première position, - la figure 3B représente une vue analogue à la Figure 3A, la structure mobile du carénage arrière étant dans une seconde position, - la figure 4A représente une vue schématique du carénage arrière avec son système de motorisation, dans la première position de la structure mobile, - la figure 4B représente une vue analogue à la Figure 4A, dans la seconde position de la structure mobile. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. Dans toute la description qui va suivre, par convention, on appelle X la direction longitudinale de l'aéronef. D'autre part, on appelle Y la direction orientée transversalement par rapport à la direction longitudinale X dans le plan de l'aéronef, et Z la direction orthogonale à ce plan, ces trois directions X, Y et Z formant un repère orthonormé. X,Y et Z sont habituellement dénommés axes de roulis, de tangage et de lacet respectivement. D'autre part, les termes « avant » et « arrière » sont à considérer par rapport à une direction d'avancement de l'aéronef rencontrée suite à la poussée exercée par ses moteurs, cette direction correspondant aux X croissants (X+). La figure 1 représente une vue schématique en coupe partielle de côté d'un ensemble de propulsion pour un aéronef agencé à proximité d'une portion de structure 9 de l'aéronef. Dans l'exemple illustré, cette portion de structure 9 est une aile de la voilure de l'aéronef. Cet ensemble de propulsion comprend un turbomoteur 6 et un mât d'accrochage 5 (aussi appelé ici ensemble de mât support moteur 5) lequel est prévu pour constituer l'interface de liaison entre le turbomoteur et une portion de structure de l'aéronef, par exemple la voilure. Le mât d'accrochage 5 comporte une structure rigide 12 également dénommée structure primaire. Cette structure est généralement souvent du type caisson, c'est-à-dire formée par l'assemblage de longerons supérieurs et inférieurs et de panneaux latéraux raccordés entre eux par l'intermédiaire de nervures transversales de renfort. Le mât d'accrochage 5 est fixé à la portion de structure de l'aéronef (ici la partie inférieure de l'aile) par des moyens de liaison non détaillés ici. De plus le turbomoteur 6 est relié au mât d'accrochage 5 par des moyens de liaison non détaillés ici. Par ailleurs, le mât d'accrochage 5 est pourvu d'une pluralité de structures secondaires assurant la ségrégation et le maintien des systèmes électriques, hydrauliques, et pneumatiques entre le moteur et l'aéronef tout en supportant des éléments de carénage aérodynamique, ces derniers prenant généralement la forme d'assemblages de panneaux rapportés sur les structures secondaires. Parmi les structures secondaires, on compte le carénage aérodynamique arrière 4 également dénommé APF (de l'anglais « Aft Pylon Fairing »). Dans l'exemple illustré, cet APF comporte une partie supérieure 29 de raccordement à l'aile (ou à la portion de structure respectivement) et une partie plus proche du turbomoteur, désignée ici carénage arrière inférieur 1. Ce carénage arrière inférieur 1 possède une pluralité de fonctions parmi lesquelles la protection thermique (par la formation d'une barrière thermique ou 'anti-feu' vis-à-vis du turbomoteur), et la formation d'une continuité aérodynamique entre la sortie du moteur et le mât d'accrochage qui contribue à la performance aérodynamique de l'aéronef, notamment en phase de vol. Le carénage aérodynamique arrière inférieur 1 comprend en particulier un écran de protection thermique 31, qui se trouve en vis-à-vis d'une zone d'éjection des gaz brûlés, aussi appelé tuyère 41 d'éjection des gaz chauds. La tuyère 41 d'éjection des gaz peut être une tuyère d'éjection d'un turbomoteur à simple flux, avec hélice interne ou externe. Dans le cas illustré ici, en référence en outre aux figures 1 et 2, le turbomoteur est du type turboréacteur à double flux. En effet, un premier flux dit `primaire' F1 passe au travers d'un premier canal annulaire 61, d'axe X1 sensiblement parallèle à l'axe longitudinal X de l'aéronef. Ce flux primaire F1 comprend un flux d'air en entrée qui traverse plusieurs étages de compression, après quoi une injection de carburant est opérée dans une chambre de combustion 43. La combustion génère des gaz brulés qui sont éjectés vers l'arrière à grande vitesse et à haute température par la tuyère 41. D'autre part, une enveloppe du turbomoteur appelé nacelle 60 définit un second canal annulaire 62 dans lequel s'écoule un second flux, dit flux `secondaire' F2, qui est accéléré par une hélice appelée 'soufflante' 42 disposée à l'intérieur de la partie avant de nacelle. Ce flux secondaire F2 circule dans ce second canal annulaire d'axe X1 agencé de manière périphérique par rapport au premier canal annulaire. Il est à noter que le flux d'air du flux secondaire F2 ne passe pas dans la chambre de combustion 43 et ne subit donc pas d'échauffement significatif. Le flux de gaz s'écoulant vers l'arrière du turbomoteur comprend donc un flux primaire F1 très chaud et un flux relativement froid F2. L'écran de protection thermique 31 est baigné principalement par le flux primaire F1 très chaud. L'écran 31 procure une protection thermique pour les autres parties du mât d'accrochage 5 ainsi que pour les structures de l'aile qui sont les plus proches de la tuyère 41 d'éjection des gaz chauds. Avantageusement, le carénage arrière 1 comprend une structure fixe 2, fixée au mât moteur, et adjacente à la partie supérieure 29 du carénage arrière. 2 983 172 6 Cette structure fixe 2 comprend deux parois latérales 22,23 qui assurent le raccordement avec la partie supérieure 29 du carénage arrière, ces deux parois latérales 22,23 s'étendant substantiellement dans un plan XZ défini par les axes X et Z, et étant baignées principalement par le flux secondaire F2. 5 Le carénage arrière inférieur 1 comprend aussi une structure mobile 3, comprenant l'écran de protection thermique 31 susmentionné. Comme il est illustré aux figures 3A et 3B, la structure mobile 3 est montée mobile par rapport à la structure fixe 2 entre une première position P1 (Fig. 3A) dans laquelle la performance aérodynamique de mât moteur est 10 favorable voire optimisée, et une seconde position P2 (Fig. 3B) dans laquelle l'écran de protection thermique 31 est plus éloigné de la tuyère que dans la première position Pl. Dans l'exemple illustré ici, la structure mobile 3 est montée pivotante par rapport à un axe de rotation noté A sensiblement parallèle à l'axe Y. De plus 15 ledit axe A est agencé vers la zone du bord de fuite 18 du carénage arrière. Toutefois, des montages différents permettant d'éloigner la structure mobile 3 de la tuyère 41 sont aussi envisageables (bien que non représentés ici). Par exemple un montage translatif essentiellement orienté selon l'axe vertical Z, peut permettre de soulever la structure mobile 3 sensiblement 20 parallèlement à l'axe Z. La portion avant 38 du carénage arrière 4 forme un raccord aérodynamique avec le reste du carénage du mât support moteur 5. Dans la première position P1, la structure mobile 3 est dans une position favorisant la performance aérodynamique de l'appareil et en particulier celle de 25 l'ensemble mât support moteur 5. Pour ce faire, l'écran de protection thermique 31 épouse sensiblement le cône d'éjection des gaz de la tuyère, ce qui permet de diminuer la traînée aérodynamique de l'ensemble de propulsion. Cette position est particulièrement intéressante dès lors que l'aéronef est en vol, car cela minimise la consommation de carburant et le bruit. 30 II est à noter que cette première position P1 peut être dénommée position `rapprochée' par opposition à la seconde position P2. En revanche, dans cette première position, l'écran de protection thermique 31 est principalement baigné par le flux primaire Fl des gaz chauds et très peu par le flux d'air froid F2. Dans certaines phases d'utilisation de 35 l'aéronef, notamment dans les phases au sol, la charge thermique peut être supérieure à la charge thermique en vol, de sorte que même avec des matériaux connus pour leur résistance thermique comme le titane, l'écran de protection thermique 31 pourrait être endommagé ou fragilisé. Cette charge thermique supérieure peut être due au régime de fonctionnement des réacteurs dans ces phases 'sol', en combinaison une faible convection extérieure. C'est pourquoi, avantageusement, pour certaines phases d'utilisation de l'aéronef, notamment certaines phases au sol, la structure mobile 3 peut être amenée dans la seconde position P2. Dans cette seconde position, comme l'écran de protection thermique 31 est éloigné de la tuyère, un filet d'air F2a appartenant aux flux d'air froid F2 passe sous ledit l'écran de protection thermique 31 et le refroidit. La dégradation de la performance aérodynamique de l'aéronef et en particulier de l'ensemble mât support moteur 5 n'a quasiment pas d'incidence jusqu'à des vitesses sol de l'ordre de 60 noeuds. En référence aux figures 4A et 4B, la cinématique du mouvement entre les première et seconde positions P1 et P2, ainsi que le système de motorisation associé va être maintenant décrit, dans une configuration de mouvement pivotant autour de l'axe A. Dans cette configuration, la structure mobile 3 comprend deux joues mobiles 32,33 agencées de part et d'autre de l'écran de protection thermique 31. La première joue 32 s'étend sensiblement vers le haut dans un plan voisin du plan XZ à partir d'un bord 31a de l'écran de protection thermique 31, et est reliée audit écran par une articulation à rotation 32a d'axe longitudinal. Symétriquement, la seconde joue 33 s'étend sensiblement vers le haut dans un plan voisin du plan XZ à partir d'un bord 31b opposé de l'écran 31, et est reliée audit écran 31 par une autre articulation à rotation 33a d'axe longitudinal. Dans des modes de réalisation de l'invention, on dispose en outre un actuateur 8 et un système de transmission 7 pour déplacer la structure mobile 3 de la première position P1 vers la seconde position P2 et vice versa. L'actuateur 8 peut être un vérin hydraulique ou pneumatique, un vérin électrique, un motoréducteur ou tout type adapté pour avoir une sortie sensiblement linéaire, connu et donc non décrit en détails ici. Par ailleurs, la première joue 32 est reliée à une première biellette 71 grâce à une articulation 76 à rotation. Symétriquement la seconde joue 33 est reliée à une seconde biellette 72 grâce à une articulation 77 à rotation. Les extrémités opposées des biellettes 71 et 72 sont reliées à leur tour à une extrémité d'une troisième biellette (ou tige) 73 grâce à une articulation centrale 75. La tige 73 est reliée à la sortie de l'actuateur 8. Dans la première position P1 (Fig. 3A et 4A), la tige 73 est en position sortie, de sorte que les première et seconde bielles 71,72 sont sensiblement horizontales. Par conséquent, les joues mobiles 32 et 33 sont alignées avec les parois latérales 22 et 23 respectivement de la structure fixe 2 et l'écran de protection thermique 31 est en position basse. Ainsi la performance aérodynamique de l'ensemble mât support moteur 5 est optimisée. Dans la seconde position P2 (Fig. 3B et 4B), la tige 73 est en position rentrée, de sorte que les première et seconde bielles 71 et 72 sont sensiblement obliques, ce qui provoque un pivotement vers l'intérieur des joues mobiles 32 et 33 et un soulèvement des articulations 32a et 33a. L'écran de protection thermique 31 est alors en position haute, ce qui permet de laisser passer le flux d'air froid F2a en dessous. Le refroidissement provoqué par le flux d'air froid F2a soulage la charge thermique infligée à l'écran de protection thermique 31 et permet de conserver un écran relativement simple en titane malgré l'augmentation des températures des gaz expulsés vers l'arrière au niveau de la tuyère. Avantageusement, la structure fixe 2 peut être fermée par une paroi supérieure 20, reliant les deux parois latérales 22,23 pour ainsi former un caisson déformable avec la structure mobile 3. Par le fait, ledit caisson ainsi formé procure une solidité satisfaisante au carénage arrière inférieur 1. Il est à noter que l'actuateur 8 est de préférence positionné dans une zone thermiquement moins sollicitée comme la partie supérieure 29 du carénage arrière. L'actuateur 8 se trouve ainsi lui-même protégé. De plus, selon un aspect avantageux de l'invention, le carénage arrière 1 peut comprendre en outre un joint d'étanchéité déformable 28 reliant la structure mobile 3 à la structure fixe 2 pour former un espace intérieur de carénage 10 sensiblement clos. Le joint d'étanchéité déformable 28 s'étend longitudinalement selon l'axe X de chaque coté du caisson. D'un coté, il joint la joue mobile 32 à la paroi latérale 22 et de l'autre coté il joint la joue mobile 33 à la paroi latérale 23. Ce joint d'étanchéité déformable 28 peut par exemple être fabriqué en matériau élastomère haute performance ou en matériau complexe silicone/tissu. Son épaisseur peut être comprise entre 3 mm et 10 mm. Grâce au joint d'étanchéité déformable 28, on évite que des corps étrangers pénètrent à l'intérieur de l'espace intérieur de carénage 10 du carénage arrière inférieur 1. La présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs. Ainsi, par exemple, l'ensemble de propulsion pourrait être agencé latéralement sur un côté du fuselage, ou pourrait être agencé au dessus d'une aile de la voilure. REVENDICATIONS1. Ensemble de propulsion pour aéronef comprenant un mât support moteur (5) et un moteur (6) supporté par ledit mât support moteur (5), le moteur (6) ayant une tuyère (41) d'éjection des gaz chauds, ledit mât support moteur (5) comprenant un carénage arrière (1) protégeant thermiquement au moins ledit mât support moteur (5) par rapport à la tuyère (41) et contribuant à la performance aérodynamique de l'aéronef, caractérisé en ce que le carénage arrière comprend : - une structure fixe (2), fixée audit mât support moteur (5), et - une structure mobile (3), comprenant un écran de protection thermique (31), la structure mobile (3) étant montée mobile par rapport à ladite structure fixe (2) entre une première position (P1) et une seconde position (P2), et en ce que l'écran de protection thermique (31) se trouve plus éloigné de la tuyère (41) dans la seconde position (P2) que dans la première position (P1). 2. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel le carénage arrière forme un caisson déformable. 3. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel la structure mobile (3) est montée pivotante selon un axe de rotation (A) par rapport à la structure fixe (2). 4. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel la structure mobile (3) est montée coulissante par rapport à la structure fixe (2). 5. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant en outre un actuateur (8) et un système de transmission (7) pour déplacer la structure mobile (3) de la première position (P1) à la seconde position (P2) et vice versa. 6. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le carénage arrière comprend en outre un joint d'étanchéité déformable (28) reliant la structure mobile (3) à la structure fixe (2) pour former un espace intérieur decarénage substantiellement clos. 7. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le moteur est de type turboréacteur double flux avec un flux primaire (F1) et un flux secondaire (F2), dans lequel l'écran de protection thermique (31) est refroidi par au moins une partie de flux secondaire (F2a) lorsque la structure mobile est en seconde position (P2). 8. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le moteur est agencé sous une aile de voilure et dans lequel le carénage arrière (1) est agencé en partie inférieure arrière du mât support moteur (5), au dessus de la tuyère (41) du moteur. 9. Aéronef comprenant une structure (9) et au moins un ensemble de propulsion selon l'une des revendications précédentes.