Brevet FR3009744A1 — publié le 20150220

ENSEMBLE COMPRENANT UNE VIROLE EQUIPEE D'UNE BRIDE, DISPOSANT D'UN ESPACE ANNULAIRE REMPLI D'UN MATERIAU DE LIAISON La présente invention concerne un ensemble comprenant une virole équipée d'une bride, en particulier pour une nacelle d'aéronef prévue pour recevoir un turboréacteur, ainsi qu'un procédé de fabrication de cette virole, et une nacelle d'aéronef comportant une telle virole. Les ensembles de motorisation pour les aéronefs comportent une nacelle 10 formant une enveloppe extérieure globalement circulaire, comprenant à l'intérieur un turboréacteur disposé suivant l'axe longitudinal de cette nacelle. Le turboréacteur reçoit de l'air frais venant du côté amont ou avant, et rejette du côté aval ou arrière les gaz chauds issus de la combustion du carburant, qui donnent une certaine poussée. Pour les turboréacteurs à double 15 flux, des aubes de soufflante disposées autour de ce turboréacteur génèrent un flux secondaire important d'air froid le long d'une veine annulaire passant entre le moteur et la nacelle, qui engendre une poussée élevée. L'avant de la nacelle comporte généralement une entrée d'air formant une virole, comprenant en coupe axiale un profil aérodynamique particulier 20 favorisant la pénétration dans l'air, ainsi que l'entrée d'air dans la nacelle pour alimenter le turboréacteur et les aubes de soufflante. La nacelle peut comporter d'autres types de viroles comprenant un contour transversal fermé, raccordées avec une structure adjacente qui est décalée axialement. Un système de liaison connu d'une virole avec une structure adjacente, 25 comporte une bride de liaison formant en coupe longitudinale sensiblement une équerre, comprenant une partie axiale fixée à l'intérieur ou à l'extérieur de cette virole, et une partie radiale présentant un plan d'appui transversal qui est vissé sur un plan d'appui complémentaire de la structure adjacente. La virole peut comporter au niveau de la fixation avec la bride, un matériau plein, ou un 30 matériau creux comprenant par exemple une structure en forme de nid d'abeilles. Un type de liaison connu de la partie axiale de la bride avec la virole, présenté notamment par les documents EP-A2-1357279 ou EP-A1-1591643, comporte des moyens de serrage radiaux comme des rivets ou des vis. Ce type de liaison pose différents problèmes, notamment une concentration des contraintes dans la région des moyens de fixation, des accidents de surface aux niveaux de ces moyens de fixation perturbant les écoulements d'air, et un temps de pose relativement long qui entraîne des coûts élevés. Un autre type de liaison connu, présenté notamment par le document GBA-2485334, présente la face radialement intérieure de la partie axiale de la bride, disposée en appui sur la virole, qui comporte une rainure transversale annulaire formant un creux. Lors de la fabrication de la virole en matériaux composites, un outillage disposé à l'intérieur de cette virole vient presser radialement vers l'extérieur sur ce matériau frais par un moyen thermique ou pneumatique, afin de repousser ce matériau dans la rainure formant une empreinte, pour réaliser après la polymérisation un ancrage important. Toutefois ce procédé nécessitant un outillage particulier, est délicat à mettre en oeuvre, et le remplissage de la gorge est aléatoire. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet un ensemble comprenant une virole équipée d'une bride, cette virole disposant d'une partie sensiblement axiale recevant de manière ajustée à l'intérieur ou à l'extérieur, une partie axiale complémentaire de la bride fixée par une zone de liaison, cet ensemble étant remarquable en ce que la zone de liaison comporte un espace transversal annulaire réalisé entre la virole et la bride, formant sensiblement un tour complet de la virole, et fermé axialement des deux côtés, qui est rempli d'un matériau de liaison injecté par au moins un perçage de la virole ou de la bride. Un avantage de cet ensemble est qu'en remplissant par au moins un perçage l'espace annulaire par un procédé d'injection facile à mettre en oeuvre 30 avec un outillage courant, on peut contrôler le flux d'injection du matériau de liaison en vérifiant par exemple avec des points de sortie que l'espace annulaire est entièrement rempli, ce qui garantit de manière simple la qualité de la liaison. L'ensemble selon l'invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, l'espace annulaire comporte une cloison de fermeture formant une barrière axiale qui ferme cet espace, le perçage d'alimentation se trouvant d'un côté et un perçage de sortie de l'autre côté. On s'assure ainsi facilement du remplissage complet de l'espace annulaire. En particulier la bride peut comporter plusieurs secteurs assemblés entre 10 eux, ce qui permet de réaliser notamment une bride en matériaux composites comprenant un contour avec une forme complexe. Dans ce cas les secteurs peuvent se terminer par des cloisons transversales de liaison entre les secteurs, disposées aux extrémités, qui forment en même temps des cloisons de fermeture. Ces cloisons regroupent 15 alors deux fonctions. Avantageusement, la zone de liaison comporte sur la virole ou la bride, des crans qui augmentent la surface de collage. En particulier au moins une extrémité axiale de la bride peut comporter un cordon circulaire d'étanchéité, pour éviter des fuites du matériau de liaison lors 20 de l'injection. La bride étant fixée à l'extérieur de la virole, cette virole peut comporter à l'intérieur une structure qui se prolonge sensiblement sur la longueur de cette bride, comprenant en particulier une structure en nid d'abeilles qui peut être densifiée par endroit. On obtient ainsi une continuité de la structure intérieure 25 sur l'ensemble de la longueur de la bride. Selon un mode de réalisation, la bride est réalisée en matériaux composites. En cas de doute lors de la fabrication sur la bonne cohésion structurale de la bride, il est possible d'éviter le rebut de l'ensemble virole par ajout de 30 fixations reformant l'intégrité structurale de la bride. L'invention a aussi pour objet un procédé de réalisation d'un ensemble comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, qui comporte les étapes suivantes, l'ajustement de la bride sur la virole, puis l'injection par le perçage d'alimentation du matériau de liaison jusqu'à ce que ce matériau ressorte par des perçages de sortie. On peut en complément mettre en oeuvre un procédé de réparation comportant les étapes suivantes, la suppression de la bride par un usinage pour reformer la surface extérieure originale de la virole, puis la fixation d'une nouvelle bride avec le procédé d'origine. On réutilise ainsi la virole, ce qui est économique. L'invention a de plus pour objet une nacelle de turboréacteur disposant 10 d'un ensemble formé par une virole équipée d'une bride, cet ensemble comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. En particulier, la virole peut former l'entrée d'air avant de cette nacelle. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à 15 titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - les figures la et 1 b sont des vues en demi-coupe axiale d'une virole pour un ensemble selon l'invention, présentant successivement le moulage en matériaux composites et l'usinage de la surface de liaison ; - la figure 2 est une vue en demi-coupe axiale d'une bride pour cet 20 ensemble ; - la figure 3 est une vue de détail de cette bride ; - les figures 4a à 4c sont des vues présentant successivement la mise en place de la bride sur la virole, l'injection du matériau de liaison et l'ensemble après un usinage de finition ; 25 - les figures 5 et 6 présentent des ensembles suivant des variantes ; - les figures 7a et 7b présentent l'assemblage d'un ensemble selon l'invention, comportant une bride en matériaux composites ; - les figures 8a et 8b présentent cette bride en matériaux composites comportant un contour circulaire interrompu ; et 30 - les figures 9a à 9d présentent différentes étapes de changement d'une bride dans le cadre d'une réparation. La figure la présente une virole 2 comportant une peau radialement intérieure 4 formant une surface intérieure sensiblement cylindrique, recevant axialement du côté appelé par convention avant indiqué par une flèche « AV », une structure en nid d'abeilles 6 dépassant vers l'extérieur. Une peau extérieure 8 recouvre la structure en nid d'abeilles 6 ainsi que la peau intérieure 4, pour former vers l'arrière une zone de liaison 10 comportant une épaisseur relativement importante comprenant les deux peaux superposées. La figure lb présente l'usinage de la zone de liaison 10, afin de réaliser une zone centrale de collage comportant une succession de crans 22, encadrée axialement par deux zones d'appui cylindriques avant et arrière 20. Les extrémités des crans 72 peuvent être alignées sur les zones d'appui 20, ou en retrait de ces zones. La figure 2 présente une bride 30 comportant une partie transversale 15 disposant d'une face arrière plane 32 recevant des perçages 34, prévue pour se serrer sur un élément adjacent se trouvant à l'arrière, et une partie axiale comprenant la surface intérieure réalisant la liaison avec la virole 2. La surface intérieure de la partie axiale comporte des formes réalisées par usinage, prévues pour s'ajuster en face des formes de la zone de liaison 10 de 20 la virole 2, comprenant de la même manière une succession de crans 22 encadrés par deux zones d'appui cylindriques avant et arrière 38. De la même manière, ces crans peuvent être alignés ou en retrait des zones d'appui 38. Les zones d'appui cylindriques avant et arrière 38 sont prévues pour s'ajuster avec précision sur les formes similaires 20 de la virole 2, de manière à 25 réaliser un bon guidage de la bride 30, ainsi qu'une certaine étanchéité de l'espace transversal annulaire créé entre les séries de crans 22 des deux pièces. La partie axiale de la bride 30 comporte de plus un perçage radial d'alimentation 40, qui débouche au milieu de la série de crans 22. En variante, 30 le perçage radial d'alimentation peut être réalisé dans la virole (2). La figure 3 présente la surface intérieure de la partie axiale de la bride 30, comprenant une cloison de fermeture 50 formant une barrière axiale qui s'ajuste sur une forme complémentaire réalisée sur la virole 2, afin d'interrompre l'espace annulaire. D'un côté de cette cloison 50 se trouve le perçage d'alimentation 40, de l'autre côté un perçage de sortie 52. On peut en variante réaliser plusieurs cloisons de fermeture 50 dans l'espace annulaire, séparant différents secteurs équipés chacun d'un perçage d'alimentation 40 à une extrémité et d'un perçage de sortie 52 à l'autre extrémité, afin de réaliser simultanément plusieurs alimentations de l'espace annulaire complet permettant au matériau de liaison de réaliser un parcours réduit. La figure 4a présente l'installation de la bride 30 sur la virole 2, qui est ajustée axialement à la position définitive que l'on souhaite obtenir. En option des cordons d'étanchéité 60 peuvent être réalisés sur la jointure circulaire de chaque extrémité axiale de la bride 30, afin d'éviter des coulées extérieures du matériau de liaison qui sera injecté sous pression dans l'espace 15 annulaire. La figure 4b présente le bridage d'une canalisation d'injection 70 qui est serrée avec étanchéité sur le perçage d'alimentation 40, puis l'injection du matériau de liaison 72 qui va partir vers le côté opposé à la cloison de fermeture 50, puis parcourir la longueur de cet espace disponible, et enfin 20 ressortir par le perçage de sortie 52 qui se trouve à l'autre extrémité de cet espace. La sortie du matériau de liaison 72 par le perçage de sortie 52 permet de s'assurer que l'espace circulaire complet a bien été entièrement rempli par ce matériau, on contrôle ainsi facilement la qualité du remplissage. 25 La figure 4c présente après la polymérisation du matériau de liaison 72, qui peut être une résine ou une colle, un usinage final 80 de l'extrémité arrière de la virole 2, permettant de dégager la face arrière plane 32 de la bride 30 pour réaliser un appui sur une surface plane complémentaire de la pièce disposée en arrière. 30 On obtient ainsi une liaison fiabilisée entre la bride 30 et la virole 2, comprenant une grande surface de collage qui est augmentée par la formation des crans 22 sur les deux pièces, donnant une surface développée plus importante par rapport aux surfaces cylindriques initiales. De plus les crans 22 constituent des obstacles qui augmentent l'adhésion du matériau de liaison 72, en particulier pour un travail en cisaillement lors d'une traction axiale sur la bride 30. On obtient aussi une surface intérieure de la virole 2 qui ne comporte aucun accident, ce qui permet dans le cas d'une application pour une nacelle d'aéronef d'éviter les perturbations aérodynamiques, ce qui augmente les performances et réduit la consommation. La figure 5 présente une virole 2 comprenant une peau extérieure 8 sensiblement cylindrique, recevant à l'intérieur une structure en nid d'abeilles 6 qui va jusqu'à l'arrière de la virole, en se terminant par une petite partie axiale 92 comprenant sur la fin des cellules une résine de remplissage, qui apporte une étanchéité de cette partie arrière. La structure en nid d'abeilles 6 reçoit une peau intérieure 90 comprenant 15 un grand nombre de perçages, afin de réaliser dans le cas d'une application pour une nacelle d'aéronef, une atténuation acoustique des bruits de fonctionnement du turboréacteur disposé à l'intérieur. La bride 30 est fixée de la même manière sur la peau extérieure 8 de la virole 2. On obtient une virole 2 équipée de sa bride 30 comportant une 20 structure en nid d'abeille 6 qui peut couvrir entièrement la surface intérieure, sans être gênée par la fixation de cette bride, ce qui optimise les performances acoustiques dans le cas d'une application pour une nacelle d'aéronef. En particulier l'épaisseur de la structure en nid d'abeilles 6 reste constante jusqu'à l'arrière de la virole 2. 25 La figure 6 présente une virole 2 recevant de la même manière la bride 30. Cette virole 2 comporte à l'intérieur successivement en partant de l'avant, la structure en nid d'abeilles 6 se terminant par une mousse de colmatage 92, puis une structure en nid d'abeille densifié 100 apportant une tenue mécanique augmentée de cette partie arrière, qui couvre axialement toute la longueur de 30 la bride. L'épaisseur de cette succession de structures reste constante. On réalise ainsi un renforcement important de la partie arrière de la virole 2, permettant d'augmenter la résistance de la fixation de cette virole par la bride 30 sur la structure adjacente arrière, qui se fait en diminuant un peu la performance acoustique avec la réduction de la structure en nid d'abeilles absorbante 6. On notera que le principe de fixation d'une bride 30 sur une virole 2 selon 5 l'invention, peut être appliqué sur des brides ou des viroles réalisées dans des matériaux quelconques, qui peuvent être métalliques ou en matériaux composites. D'une manière générale, lors de la fabrication en cas de doute sur la bonne cohésion structurale de la bride 20 et de la virole 2, il est possible de 10 récupérer cet ensemble et d'éviter son rebut par l'ajout de fixations complémentaires reformant l'intégrité structurale de la bride. La figure 7a présente une bride 30 allongée axialement, réalisée en matériaux composites, comprenant une peau intérieure 110 disposant à ses extrémités des zones d'appui intérieures cylindriques 38 axialement espacées, 15 encadrant un espace annulaire transversal. La peau intérieure 110 reçoit à l'extérieur une structure en nid d'abeilles 6 couverte par une peau extérieure 112, de manière à former une bride 30 légère et rigide. Un perçage radial d'alimentation 40 traverse l'ensemble de la bride 30, afin de déboucher axialement au milieu de l'espace annulaire. 20 La figure 7b présente l'ensemble après l'injection du matériau de liaison 72. De la même manière, la bride 30 comme la virole 2 peuvent comporter des crans qui augmentent la surface de contact du matériau de liaison 72. On notera que la virole 2 comprenant un contour transversal fermé, peut disposer d'une forme qui n'est pas circulaire. En particulier ce contour peut 25 comporter des contre-dépouilles qui ne permettent pas un démoulage simple dans le cas d'une réalisation par moulage de matériaux composites. On peut utiliser alors une bride 30 comprenant une coupe permettant de l'ouvrir, ou disposant de plusieurs éléments qui peuvent être assemblés entre eux. Les figures 8a et 8b présentent une bride 30 décrite par les figures 7, 30 comprenant plusieurs éléments formant des secteurs se terminant chacun par une cloison transversale de liaison 120 disposée à chaque extrémité, qui forme en même temps la cloison de fermeture 50 venant s'ajuster sur la surface cylindrique extérieure de la virole. Les perçages d'alimentation 40 et de sortie 52 se trouvent de chaque côté de ces cloisons 120. La partie radialement extérieure des cloisons de liaison 120 dépassant à l'extérieur de la bride 30, comporte des perçages 122 recevant des vis de serrage permettant de refermer le contour de cette bride en assemblant les éléments autour de la virole, avant l'injection du matériau de liaison. On peut ainsi réaliser un contour fermé quelconque avec ces éléments assemblés. On notera que la bride 30 peut être assemblée sur la virole 2 dans une position axiale quelconque, qui n'est pas forcément l'extrémité de cette virole. 10 On peut aussi assembler avec le même procédé plusieurs brides 30 sur la virole 2, qui sont axialement décalées. En variante la bride 30 comprenant plusieurs secteurs assemblés, peut être compacte comme présenté figure 2 et 3, et réalisée dans des matériaux composites ou métalliques. 15 La figure 9a présente une virole 2 portant une bride 30 dont la partie transversale est fissurée. La figure 9b présente la suppression de la bride 30 par un usinage avec une fraise 130 tournant sur le contour de la virole 2, afin de supprimer entièrement cette bride. 20 La figure 9c présente un usinage de la surface extérieure de la virole 2 sur un tour à l'aide d'un couteau 132, afin de reformer la succession de crans 22 sur cette surface extérieure. On retrouve ainsi la surface d'origine de la virole 2 entièrement nettoyée. La figure 9d présente une nouvelle bride 30 fixée sur la virole 2 avec le 25 procédé initial, ce qui permet d'obtenir un ensemble ayant les qualités d'origine, comprenant notamment les cotes d'origine. La réparation de ces pièces permet d'améliorer le bilan environnemental de l'ensemble. Le procédé d'assemblage selon l'invention peut s'appliquer à toutes formes de liaison, comprenant des viroles avec une forme cylindrique 30 présentant un contour fermé qui peut être circulaire ou quelconque, la bride comportant une partie axiale disposée à l'intérieur ou à l'extérieur de la virole, et la partie transversale de cette bride prévue pour la fixation avec l'élément adjacent, étant tournée radialement vers l'intérieur ou l'extérieur. Le système de virole comprenant une bride assemblée suivant l'invention, permet pour une nacelle d'aéronef, notamment pour fixer la virole acoustique 5 d'entrée d'air sur la bride amont de cette nacelle, d'obtenir des bonnes performances aérodynamiques, de réduire les coûts ainsi que les délais par un montage directement sur l'outillage d'usinage de la virole, et d'assurer un bon niveau de qualité par l'absence de fixation apparente. De plus l'absence de perçage pour réaliser l'assemblage, réduit les risques pour l'opérateur ainsi 10 que pour les pièces. REVENDICATIONS1 - Ensemble comprenant une virole (2) équipée d'une bride (30), cette virole disposant d'une partie sensiblement axiale recevant de manière ajustée 5 à l'intérieur ou à l'extérieur, une partie axiale complémentaire de la bride fixée par une zone de liaison (10), caractérisé en ce que la zone de liaison (10) comporte un espace transversal annulaire réalisé entre la virole (2) et la bride (30), formant sensiblement un tour complet de la virole, et fermé axialement des deux côtés par des zones d'appui (20, 38), qui est rempli d'un matériau de 10 liaison (72) injecté par au moins un perçage de la virole (40) ou de la bride. 2 - Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espace annulaire comporte une cloison de fermeture (50) formant une barrière axiale qui ferme cet espace, le perçage d'alimentation (40) se trouvant d'un côté et un perçage de sortie (52) de l'autre côté. 15 3 - Ensemble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la bride (30) comporte plusieurs secteurs assemblés entre eux. 4 - Ensemble selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les secteurs se terminent par des cloisons transversales de liaison entre les secteurs (120), disposées aux extrémités, qui forment en même temps des 20 cloisons de fermeture (50). - Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la zone de liaison (10) comporte sur la virole (2) ou la bride (30), des crans (22) qui augmentent la surface de collage. 6 - Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, 25 caractérisé en ce qu'au moins une extrémité axiale de la bride (30) comporte un cordon circulaire d'étanchéité (60). 7 - Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bride (30) étant fixée à l'extérieur de la virole (2), cette virole comporte à l'intérieur une structure qui se prolonge sensiblement sur la 30 longueur de la bride, comprenant en particulier une structure en nid d'abeilles (6) qui peut être densifiée par endroit (100).8 - Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bride (30) est réalisée en matériaux composites. 9 - Procédé de réalisation d'un ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes, l'ajustement de la bride (30) sur la virole (2), puis l'injection par le perçage d'alimentation (40) du matériau de liaison (72) jusqu'à ce que ce matériau ressorte par des perçages de sortie (52). - Procédé de réparation d'un ensemble réalisé avec un procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes, la 10 suppression de la bride (30) par un usinage pour reformer la surface extérieure originale de la virole (2), puis la fixation d'une nouvelle bride avec le procédé d'origine. 11 - Nacelle de turboréacteur disposant d'un ensemble formé par une virole (2) équipée d'une bride (30), caractérisée en ce que cet ensemble est 15 réalisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 12 - Nacelle de turboréacteur selon la revendication 11, caractérisée en ce que la virole (2) forme l'entrée d'air avant de cette nacelle.