Brevet FR3012174A1 — publié le 20150424

DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un turbopropulseur du type comportant une hélice rotative en amont d'un moteur et une entrée d'air non coaxiale à l'hélice. ETAT DE L'ART L'entrée d'air de ce type de turbopropulseur est généralement située sous l'hélice ou plus précisément à 6h (six heures) par analogie avec le cadran d'une horloge. L'hélice et l'entrée d'air ne sont ainsi pas coaxiales. Cette entrée d'air définit un conduit d'alimentation en air du moteur et comprend à son extrémité amont une lèvre. Le conduit défini par l'entrée d'air est en communication fluidique avec une veine définie par un carter du moteur. La sortie du conduit est donc alignée avec l'entrée de cette veine. La lèvre de l'entrée d'air est carénée pour que sa périphérie soit alignée avec des capots de la nacelle du turbopropulseur, cette nacelle entourant l'entrée d'air et le moteur du turbopropulseur. L'hélice est en général portée par une boîte de vitesses, appelée PGB (acronyme de power gear box), qui est, avec le moteur, suspendue à un support métallique, appelé berceau, du turbopropulseur par des moyens élastiquement déformables formant une liaison souple. Les capots de la nacelle sont portés par le berceau. En fonctionnement, des déplacements relatifs entre le moteur et la nacelle apparaissent du fait de la liaison souple précitée. Dans la technique actuelle, l'entrée d'air est solidaire d'une partie de la nacelle et n'est pas solidaire du moteur. Un joint d'étanchéité est monté entre la sortie du conduit de l'entrée d'air et l'entrée de la veine du carter moteur, pour éviter les fuites d'air dans cette zone. Les déplacements relatifs entre le moteur et la nacelle entraînent donc des déplacements relatifs entre l'entrée d'air et le moteur, ce qui peut perturber l'écoulement d'air d'alimentation du ou des compresseurs du moteur et donc dégrader les performances du turbopropulseur. Cette dégradation peut être décomposée d'une part en une dégradation du rendement aérodynamique de l'entrée d'air, et d'autre part en une dégradation du rendement du ou des compresseurs du moteur. Dans certains cas, le désalignement entre l'entrée d'air et le carter moteur peut être tel que l'opérabilité moteur peut également être remise en cause. Par ailleurs, la masse de l'entrée d'air doit être supportée par la nacelle qui doit donc être conçue pour assurer cette fonction. La présente invention apporte notamment une solution simple, efficace et économique à ces problèmes. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention propose un turbopropulseur, comportant une hélice rotative en amont d'un moteur et une entrée d'air non coaxiale à l'hélice, cette entrée d'air définissant un conduit d'alimentation en air du moteur, le turbopropulseur comportant en outre une nacelle entourant le moteur et l'entrée d'air, caractérisé en ce que l'entrée d'air est fixée à un carter du moteur et est non solidaire de la nacelle. Par opposition à la technique antérieure dans laquelle l'entrée d'air est solidaire de la nacelle et non solidaire du moteur, l'entrée d'air selon l'invention est solidaire du moteur et non solidaire de la nacelle. Les déplacements relatifs entre le moteur et la nacelle n'entraînent donc pas de déplacements relatifs entre l'entrée d'air et le moteur, et n'affectent donc plus l'alimentation en air du moteur. L'écoulement entre l'entrée d'air et le moteur est aérodynamiquement plus stable, ce qui permet d'améliorer les performances du ou des compresseurs du moteur et l'opérabilité moteur. Par ailleurs, la masse de l'entrée d'air est désormais supportée par le moteur. Il est donc envisageable d'alléger la nacelle qui ne doit donc plus supporter cette masse. Sur les moteurs de l'état de la technique, les montage/démontages pour maintenance finissent par créer un jeu important au niveau du joint ce qui peut se traduire dans les cas extrêmes des phénomènes de pompage du moteur. Un autre avantage de l'invention est de permettre la gestion de l'architecture de l'entrée d'air au niveau du moteur (la nacelle étant réalisée par un nacelliste). L'interface entrée d'air/nacelle a donc été déplacée à un endroit moins dommageable pour les performances du moteur en cas de désalignement. Ainsi le motoriste peut mieux maitriser les performances de son moteur. Dans la présente demande, on entend par deux éléments solidaires, deux éléments qui sont fixés l'un à l'autre, par exemple par une liaison mécanique, ou qui peuvent être formés d'une seule pièce. Au contraire, deux éléments non solidaires sont indépendants l'un de l'autre de sorte qu'un déplacement de l'un des éléments n'entraîne pas un déplacement de l'autre élément. Deux éléments non solidaires peuvent toutefois être reliés ensemble par une liaison souple, formée par exemple par un joint d'étanchéité. Avantageusement, l'entrée d'air est fixée par une extrémité aval sur le carter, le conduit défini par l'entrée d'air débouchant par cette extrémité aval dans une veine définie par ledit carter. De préférence, l'entrée d'air comprend une bride de fixation par des boulons ou un collier de serrage au carter du moteur. L'entrée d'air comprend à son extrémité amont une lèvre. Un joint d'étanchéité peut être monté entre cette lèvre et la nacelle. Ceci permet d'établir une liaison souple entre la lèvre de l'entrée d'air et la nacelle et de garantir une étanchéité de cette liaison, autorisant des déplacements relatifs entre l'entrée d'air et la nacelle. Un système de dégivrage (air chaud, pneumatique, électrique, etc.) peut être monté dans la lèvre de l'entrée d'air et être porté par cette lèvre. La masse du système de dégivrage est ainsi supportée par le moteur du turbopropulseur. L'entrée d'air peut définir une dérivation dudit conduit, la sortie de cette dérivation alimentant un échangeur air-huile (du type ACOC par exemple) porté par la nacelle. Un joint d'étanchéité peut être monté entre la sortie de la dérivation et l'échangeur. Le turbopropulseur comprend de préférence des moyens de suspension de l'entrée d'air à un carter d'une boîte de vitesses, et en particulier à la boîte de vitesses PGB du turbopropulseur. Comme expliqué dans ce qui précède, la boîte de vitesses PGB est suspendue au berceau du turbopropulseur par des moyens élastiquement déformables formant une liaison souple. L'entrée d'air selon l'invention est ainsi reliée au moteur par deux plans d'attache, respectivement amont et aval. En effet, une difficulté à surmonter pour changer l'architecture selon l'état de la technique est donc de trouver un deuxième plan d'attache pour cette entrée d'air. La solution mise en oeuvre permet ceci de manière simple et efficace. Les moyens de suspension de l'entrée d'air peuvent comprendre des bielles articulées à leurs deux extrémités, au moins une partie de ces bielles étant éventuellement associée à des moyens d'amortissement des vibrations. Ces moyens de suspension permettent de limiter les contraintes appliquées au carter moteur en fonctionnement en laissant des degrés de liberté à l'entrée d'air. L'entrée d'air peut être suspendue au carter de la boîte de vitesses par l'intermédiaire d'une barre de reprise de couple ou de torsion, en particulier du type tube de couple. Cette barre s'étend sensiblement perpendiculairement à l'axe longitudinal du turbopropulseur et comprend à ses extrémités longitudinales des moyens de fixation au carter de la boîte de vitesses et au berceau. La barre permet de transmettre au berceau le couple moteur de l'hélice sans passer par la liaison souple entre le moteur et le berceau, afin de protéger cette liaison. La raideur en torsion de la barre est déterminée pour reprendre le couple moteur. Ce type de barre est bien connu de l'homme du métier (voir par exemple EP-B1-0 761 945). La présente invention concerne également une entrée d'air pour un turbopropulseur tel que décrit ci-dessus, définissant un conduit d'alimentation en air du moteur, caractérisée en ce qu'elle comprend à une extrémité aval une bride de fixation à un carter du moteur du turbopropulseur. L'entrée d'air peut comprendre à son extrémité amont une lèvre portant un joint d'étanchéité destiné à coopérer avec la nacelle du turbopropulseur. L'entrée peut définir une dérivation dudit conduit, la sortie de cette dérivation portant un joint d'étanchéité destiné à coopérer avec un échangeur air-huile porté par la nacelle du turbopropulseur. L'entrée d'air peut comprendre des moyens d'attache, tels que des chapes, à des moyens de suspension à un carter d'une boîte de vitesses. L'entrée d'air selon l'invention peut être réalisée en matériau composite. Dans ce cas, la bride de fixation et/ou les chapes peuvent être métalliques et fixées sur l'entrée d'air par des moyens tels que des rivets, ou être en partie insérées dans le matériau composite. DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique partielle d'un turbopropulseur d'aéronef selon la technique antérieure, - la figure 2 est une vue schématique en perspective de l'entrée d'air du turbopropulseur de la figure 1, - la figure 3 est une vue schématique partielle en perspective du turbopropulseur de la figure 1, - la figure 4 est une vue schématique partielle d'un turbopropulseur selon l'invention, - la figure 5 est une vue schématique en perspective de l'entrée d'air et du carter moteur du turbopropulseur de la figure 4, - la figure 6 est une vue schématique en perspective de l'entrée d'air du turbopropulseur de la figure 4, - la figure 7 est une vue schématique en perspective d'un capot de nacelle du turbopropulseur de la figure 4, - les figures 8 et 9 sont des vues très schématiques des moyens de suspension de l'entrée d'air selon l'invention à une boîte de vitesses du turbopropulseur, - la figure 8a est une vue agrandie et plus détaillée de la partie I de la figure 8, et - les figures 10 et 11 sont des vues très schématiques d'une variante de réalisation des moyens de suspension de l'entrée d'air. DESCRIPTION DETAILLEE On se réfère d'abord aux figures 1 à 3 qui représentent un turbopropulseur 10 d'aéronef selon la technique antérieure à la présente invention. Le turbopropulseur 10 comprend une hélice 12 montée rotative en amont d'un moteur 14 qui comprend typiquement d'amont en aval (de gauche à droite sur le dessin), dans le sens d'écoulement des gaz dans le turbopropulseur, des étages de compression, une chambre de combustion, des étages de turbine, et une tuyère d'échappement des gaz de combustion. L'hélice 12 est entraînée en rotation par une boîte de vitesses 15 appelée PGB. Le moteur 14 est alimenté en air par une entrée d'air 16 qui est ici située sous l'hélice 12 ou plus précisément à 6h (six heures) par analogie avec le cadran d'une horloge. L'entrée d'air 16 comprend à son extrémité amont une lèvre 18 et définit un conduit principal 19 d'alimentation en air du moteur, la sortie aval 20 de ce conduit 19 débouchant dans une entrée amont 22 d'une veine définie par un carter 23 du moteur 14. La lèvre 18 de l'entrée d'air définit une ouverture qui débouche axialement vers l'amont et dont l'axe B est parallèle et écarté de l'axe A de rotation de l'hélice. Le conduit 19 défini par l'entrée d'air 16 a une forme légèrement coudé, sa sortie étant orientée radialement vers l'intérieur et vers l'aval (par rapport à l'axe A). Il est clairement visible dans les dessins que l'hélice 12 et l'entrée d'air 16 ne sont pas coaxiales. L'entrée d'air 16 définit en outre une dérivation 24 au conduit 19 principal, cette dérivation comportant une sortie 26 orientée sensiblement axialement vers l'aval et débouchant dans une entrée d'un circuit d'air d'un échanger air-huile 28, 10 du type ACOC par exemple (figure 3). Le turbopropulseur 10 comprend en outre une nacelle 30, partiellement représentée, qui enveloppe le moteur 14 et l'entrée d'air 16. La nacelle 30 est portée par un berceau 32, qui sert à fixer le turbopropulseur à l'aéronef, et la boîte de vitesses 15 et le moteur sont reliés à ce berceau 32 par l'intermédiaire de 15 moyens élastiquement déformables, tels que des plots souples, qui autorisent des déplacements relatifs entre le moteur et la nacelle en fonctionnement. Dans la technique antérieure représentée dans les dessins, l'entrée d'air 16 est solidaire de la nacelle 30. Les déplacements relatifs entre le moteur 14 et la nacelle 30 entraînent donc des déplacements relatifs entre le carter 23 du moteur 20 et l'entrée d'air 16, ce qui perturbe l'écoulement de l'air de l'entrée d'air vers le moteur et réduit les performances du turbopropulseur. Selon l'invention, l'entrée d'air n'est plus solidaire de la nacelle mais est au contraire rendue solidaire du carter moteur. Les figures 4 à 7 représentent un premier mode de réalisation de l'invention dans lequel les éléments déjà décrits 25 dans ce qui précède sont référencés par les mêmes chiffres augmentés d'une centaine. Comme dans le cas précité, le turbopropulseur 110 représenté aux figures 4 à 7 comprend une hélice rotative amont 112, un moteur 114 alimenté en air par une entrée d'air 116 non coaxiale à l'hélice, et une nacelle 130 entourant le 30 moteur et l'entrée d'air. Le conduit principal 119 défini par l'entrée d'air 116 comprend ici à son extrémité aval, c'est-à-dire au niveau de sa sortie 120, une bride périphérique 121 de fixation à une bride correspondante de l'entrée du carter moteur 123. La dérivation 124 de l'entrée d'air 116 comprend à son extrémité aval, au niveau de sa sortie 126, un joint d'étanchéité 140 destiné à coopérer avec l'entrée 142 du circuit d'air de l'échangeur air-huile 128, qui est ici porté par un capot de la nacelle 130 (figure 7). La lèvre 118 de l'entrée d'air 116 comprend à son extrémité aval un joint d'étanchéité 144 destiné à coopérer avec une partie correspondante de la nacelle 130. Comme cela est visible en figure 4, un système de dégivrage 146, connu en soi de l'homme du métier, est monté dans la lèvre 118 de l'entrée d'air 116 et est ici porté par cette lèvre. En fonctionnement, des déplacements relatifs peuvent intervenir entre l'entrée d'air 116 et la nacelle 130 du fait que l'entrée d'air est solidaire du moteur 114. Les joints 140 et 144 forment des liaisons souples et assurent une étanchéité d'une part entre l'entrée d'air 116 et l'échangeur 128 et d'autre part entre la lèvre 118 de l'entrée d'air et la nacelle 130. Les joints d'étanchéité 140, 144 peuvent être du type à soufflet. Pour éviter que l'entrée d'air 116 ne soit fixée qu'en porte à faux sur le carter moteur 123 qui supporterait alors la masse de l'entrée d'air et du système de dégivrage 146, il est avantageux de prévoir une autre attache ou liaison entre l'entrée d'air et le moteur. Dans les modes de réalisation des figures 8 à 11, l'entrée d'air 116 est suspendue à la boîte de vitesses 115 (PGB) du turbopropulseur, par l'intermédiaire de bielles 148 articulées, de préférence par des rotules. Dans le premier mode de réalisation représenté aux figures 8 et 9, l'entrée d'air 116 est suspendue directement à la boîte 115 par l'intermédiaire de deux bielles 148, qui s'étendent sensiblement dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du turbopropulseur. Les bielles 148 sont disposées de manière symétrique par rapport à un plan passant par l'axe du turbopropulseur. Chaque bielle 148 comprend une première extrémité 149 rotulée sur une chape solidaire 150 de l'entrée d'air (figures 4-6) et une deuxième extrémité 151 opposée rotulée sur une chape solidaire du carter de la boîte 115. Dans la variante de réalisation représentée aux figures 10 et 11, l'entrée d'air 116 est suspendue à la boîte de vitesses 115 par l'intermédiaire d'une barre de torsion 152, qui s'étend dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal du turbopropulseur. L'entrée d'air est reliée et suspendue par deux bielles 154 aux extrémités longitudinales de la barre 152 et est elle-même reliée et suspendue à la boîte par deux autres bielles 156 voire par des plaques de fixation. Chaque paire de bielles 154, 156 est disposée de manière symétrique par rapport à un plan passant par l'axe du turbopropulseur. Chaque bielle 154, 156 peut être articulée par une rotule à chacune de ses extrémités. Au moins certaines des bielles 148, 154, 156 peuvent être équipées de moyens 158 d'amortissement des vibrations transmises par la boîte de vitesses 115 en fonctionnement (figure 8a). Selon d'autres variantes de réalisation non représentées des moyens de suspension, ceux-ci pourraient comprendre une seule bielle ou plus de deux bielles, des supports de fixation boulonnées, un collier de serrage, des plots souples, etc.15 REVENDICATIONS1. Turbopropulseur (110), comportant une hélice rotative (112) en amont d'un moteur (114) et une entrée d'air (116) non coaxiale à l'hélice, cette entrée d'air définissant un conduit (119) d'alimentation en air du moteur, le turbopropulseur comportant en outre une nacelle (130) entourant le moteur et l'entrée d'air, caractérisé en ce que l'entrée d'air est fixée à un carter (123) du moteur et est non solidaire de la nacelle. 2. Turbopropulseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'entrée d'air (116) est fixée par une extrémité aval sur ledit carter (123), le conduit (119) défini par l'entrée d'air débouchant par cette extrémité aval dans une veine définie par ledit carter. 3. Turbopropulseur (110) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'entrée d'air (116) comprend une bride (121) de fixation par des boulons au carter (123) du moteur. 4. Turbopropulseur (110) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'entrée d'air (116) comprend à son extrémité amont une lèvre (118), un joint d'étanchéité (144) étant monté entre cette lèvre et la nacelle (130). 5. Turbopropulseur (110) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (148, 152-156) de suspension de l'entrée d'air (116) à un carter d'une boîte de vitesses (115). 6. Turbopropulseur (110) selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens de suspension comprennent des bielles (148, 154, 156) articulées à leurs deux extrémités, au moins une partie de ces bielles étant éventuellement associée à des moyens (158) d'amortissement des vibrations. 7. Turbopropulseur (110) selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'entrée d'air (116) est suspendue au carter de la boîte de vitesses (115) par l'intermédiaire d'une barre (152) de reprise de couple. 8. Entrée d'air (116) pour un turbopropulseur selon l'une des revendications précédentes, définissant un conduit (119) d'alimentation en air du moteur (114), caractérisée en ce qu'elle comprend à une extrémité aval une bride (121) de fixation à un carter (123) du moteur du turbopropulseur. 3012 174 10 9. Entrée d'air (116) selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle comprend à son extrémité amont une lèvre (118) portant un joint d'étanchéité (144) destiné à coopérer avec la nacelle (130) du turbopropulseur. 10. Entrée d'air (116) selon la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce qu'elle 5 comprend des moyens d'attache, tels que des chapes (150), à des moyens (148, 152-156) de suspension à un carter d'une boîte de vitesses (115).