Brevet FR3026134A1 — publié le 20160325

L'invention concerne une entrée d'air d'une nacelle de turboréacteur d'aéronef. Plus précisément, l'invention concerne une forme particulière de la structure de l'entrée d'air pour sa fixation sur un carter de soufflante de nacelle 5 suivant une surface d'interface radiale. Un aéronef est mû par plusieurs turboréacteurs logés chacun dans une nacelle abritant un ensemble de dispositifs d'actionnement annexes liés à son fonctionnement et assurant diverses fonctions lorsque le turboréacteur est en fonctionnement ou à l'arrêt. 10 Une nacelle de turboréacteur présente généralement une structure sensiblement tubulaire qui s'étend selon un axe longitudinal d'amont en aval, suivant le sens d'écoulement du flux d'air. La nacelle comprend une entrée d'air en amont du turboréacteur, une section médiane destinée à entourer une soufflante du turboréacteur, une 15 section aval entourant la chambre de combustion du turboréacteur, destinée à canaliser le flux d'air secondaire et intégrant éventuellement des moyens d'inversion de poussée, et est généralement terminée par une tuyère d'éjection dont la sortie est située en aval du turboréacteur. L'entrée d'air comprend notamment une lèvre d'entrée annulaire 20 formant bord d'attaque qui est adaptée pour permettre la captation optimale de l'air nécessaire à l'alimentation de la soufflante et des compresseurs internes du turboréacteur. En aval de la lèvre, une structure aval acoustique canalise convenablement l'air vers les aubes de la soufflante. Cette structure aval de l'entrée d'air comprend notamment un 25 conduit annulaire dont la structure est particulièrement adaptée pour atténuer le bruit émis par le turboréacteur encore appelée virole d'entrée d'air acoustique. Pour cela la virole est principalement constituée d'une structure sandwich acoustique comprenant, une peau acoustiquement perméable faisant 30 également peau interne du conduit d'air, une peau externe étanche, et une âme alvéolaire de hauteur prédéfinie reliant les deux peaux, cette âme étant généralement de type Nid d'abeille, l'ensemble constituant un amortisseur acoustique. La virole est assemblée dans sa partie avale avec le carter de 35 soufflante suivant un plan de bridage au moyen d'un dispositif comportant des fixations reliant en vis-à-vis les bride de la virole d'entrée d'air et du carter. Pour des raisons de sécurité en cas de perte d'une aube de la soufflante, le plan de bridage doit être positionné en amont de l'aube du plan de la soufflante. De plus, il est souhaitable d'atténuer les bruits émis par le moteur 5 en amont et en aval du plan de bridage et de maximiser la surface de la veine interne efficace acoustiquement, et notamment la surface acoustique de la virole d'entrée d'air. Dans ce but, le document FR-A-2767560 décrit et représente un dispositif comportant une première bride en L solidaire du carter de soufflante 10 et une seconde bride en L dont une embase axiale est rivetée sur la peau extérieure de la virole et dont une collerette radiale est fixée à la première bride. Ce type de dispositif présente notamment l'inconvénient de devoir lier la peau interne et la peau externe de la virole pour les associer en une 15 seule à la zone de fixation de la seconde bride en L. De plus, l'emboîtement d'une portion amont du carter dans la virole est délicat à réaliser et peut provoquer une instabilité vibratoire de la portion amont du carter qui est en porte-à-faux. Il augmente également les risques d'endommagement d'extrémité des pièces lors de l'emboitement. 20 On connait aussi le document FR-A-2869360 qui propose une seconde bride en L rapportée fixée à la peau externe de la virole, ce type de dispositif présente l'inconvénient de perforer la peau externe. La qualité de pose des fixations est difficile à vérifier et la cavité acoustique entre peau externe et peau interne est altérée réduisant l'efficacité de la zone. Ce 25 document propose aussi une bride en L directement collée ou réalisée au dos de la peau externe de la virole, cependant ce dispositif présente le risque de poinçonner le matériau alvéolaire reliant la peau interne et la peau externe lors des déformations mécaniques induites par le fonctionnement du turboréacteur. On connait aussi un dispositif décrit et représenté dans le 30 document FR-A-2959726 qui comporte une première bride qui est solidaire du carter et une seconde bride qui est solidaire de la virole. Ce dispositif apporte des avantages en proposant une bride en L liée à la virole et qui est déportée au dos de la peau externe de la virole ce qui évite d'impacter le traitement acoustique de ladite virole, mais est difficile et 35 couteux à réaliser. La présente invention vise notamment à résoudre ces inconvénients et se rapporte pour ce faire à un dispositif pour la fixation d'une extrémité aval d'une entrée d'air sur un carter de soufflante d'une nacelle de turboréacteur d'aéronef, l'entrée d'air comportant une virole acoustique présentant une forme annulaire qui s'étend axialement d'amont en aval suivant un axe longitudinal et qui est délimitée radialement par une peau interne et une peau externe emprisonnant un panneau acoustique, le dispositif comportant une première bride qui est solidaire du carter, et une seconde bride de forme en L qui comprend une embase prévue pour être reliée à la virole, et une collerette prévue pour être reliée à la seconde bride, caractérisé en ce qu'il comporte une excroissance qui s'étend longitudinalement depuis un tronçon amont solidaire de la peau extérieure de la virole, jusqu'à un tronçon aval évasé qui délimite un espace radial avec la virole et qui est adapté pour être fixé sur l'embase de la seconde bride en L par des moyens de fixations sans altérer la peau extérieure de la virole. Le dispositif selon l'invention est de conception simple et propose une solution fiable et peut couteuse pour la fixation d'une virole sur un carter de soufflante. De plus, l'invention permet de ne pas altérer et de conserver 20 l'intégrité la structure acoustique de la virole formée par la peau externe, la peau interne et le panneau acoustique de la virole. De préférence, l'excroissance présente la forme d'une couronne annulaire qui s'étend autour de l'axe de la virole. De plus, le panneau acoustique de la virole s'étend 25 longitudinalement de façon continue d'amont en aval au moins jusqu'au tronçon aval de l'excroissance. La couronne et la seconde bride peuvent être réalisées chacune en un matériau distinct qui est choisi pour répondre au mieux aux sollicitations mécaniques et aux exigences de poids imposées. 30 De préférence, la seconde bride est réalisée en matériau métallique. Ce type de matériau offre une résistance élastique supérieure à un matériau composite, permettant ainsi d'encaisser des efforts importants sans rompre. Selon un exemple de réalisation préféré, la seconde bride est réalisée en une pluralité de parties indépendantes qui sont agencées en anneau autour de l'axe de la virole. De plus, la couronne est réalisée en matériau composite. Ce type de matériau offre un compromis poids/résistance adapté aux sollicitations mécaniques soumises à la couronne. Avantageusement, la couronne présente une forme ondulée qui dessine une alternance de creux et de bosses réparties autour de l'axe de la virole, lesdites bosses formant chacune une surépaisseur radiale conçue pour 10 favoriser la fixation de la seconde bride en L. Aussi, le panneau acoustique s'étend longitudinalement en aval au-delà du plan de la seconde bride en L. La conception du dispositif selon l'invention permet de ne pas perforer le panneau acoustique par des moyens de fixation, préservant ainsi 15 toutes les performances d'absorption acoustique du panneau. De plus, le dispositif comporte un coin qui est interposé radialement entre la peau extérieure de la virole et le tronçon aval évasé de la couronne. Enfin, les moyens de fixation comportent une pluralité de liens métalliques qui raccordent le tronçon aval évasé de la couronne sur l'embase 20 de la seconde bride en L. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en section longitudinale, qui 25 illustre une nacelle de turboréacteur d'aéronef ; - la figure 2 est une vue schématique en section longitudinale, qui illustre un dispositif pour la fixation de la virole d'entrée d'air sur un carter de soufflante de la nacelle de la figure 1, selon l'invention ; - la figure 3 est une vue de détail avec arrachement en perspective, 30 qui illustre la première bride et la seconde bride du dispositif de la figure 2; - la figure 4 est une vue de détail avec arrachement en perspective, qui illustre la première bride et la seconde bride du dispositif de la figure 2 selon une variante de réalisation ; - la figure 5 est une vue de détail avec arrachement en perspective, 35 qui illustre la couronne de liaison de la seconde bride sur la virole du dispositif de la figure 2; - la figure 6 est une vue de détail en section transversale, qui illustre la couronne de liaison de la seconde bride sur la virole du dispositif de la figure 2. Pour clarifier la description et les revendications, on adoptera à 5 titre non limitatif la terminologie longitudinal, vertical et transversal en référence au trièdre L, V, T indiqué aux figures, dont l'axe L est parallèle à l'axe A de la nacelle. De plus, on utilisera à titre non limitatif les expressions « supérieur », « inférieur » en référence à la partie supérieure et à la partie 10 inférieure respectivement de la figure 2, et le termes « intérieur » et « extérieur » en référence à l'intérieur de la nacelle et à l'extérieur de la nacelle respectivement. A noter également que dans la présente demande de brevet, les termes « amont » et «aval » doivent s'entendre par rapport à la circulation du 15 flux d'air à l'intérieur de l'ensemble propulsif formé par la nacelle et le turboréacteur, c'est-à-dire de la gauche vers la droite selon la figure 1. Pour les différentes variantes de réalisation, les mêmes références pourront être utilisées pour des éléments identiques ou assurant la même fonction, par souci de simplification de la description. 20 On a représenté à la figure 1 une nacelle 10 de turboréacteur 12 qui présente une structure tubulaire et qui s'étend suivant un axe A longitudinal d'amont en aval suivant le sens d'écoulement du flux d'air, de la gauche vers la droite selon la figure 1. La nacelle 10 comprend une entrée d'air 14 agencée en amont du 25 turboréacteur 12, une section médiane 16 destinée à entourer une soufflante 18 du turboréacteur 12, une section aval 20 destinée à entourer la chambre de combustion du turboréacteur 12 et intégrant éventuellement des moyens d'inversion de poussée (non représentés), et une tuyère d'éjection 22. L'entrée d'air 14 comprend notamment une lèvre 24 d'entrée 30 annulaire formant bord d'attaque, et une structure tubulaire aval formant virole 28 acoustique sur laquelle est rapportée la lèvre 24 pour canaliser l'air vers les aubes de la soufflante 18. La virole 28 acoustique est prolongée longitudinalement par un carter 30 de soufflante pour guider le flux d'air. 35 Comme on peut le voir à la figure 2, la virole 28 présente une forme annulaire d'axe A, qui s'étend axialement d'amont en aval suivant l'axe A 3026 134 6 longitudinal de la nacelle 10 et qui est délimitée radialement par une peau interne 32 et une peau externe 34 qui emprisonne un panneau acoustique 70 alvéolaire. La peau interne 32 est acoustiquement perméable et est par 5 exemple constituée d'une peau perforée permettant aux ondes sonores de la traverser. A l'inverse, la peau externe est étanche et acoustiquement imperméable. Aussi, le panneau acoustique 70 est de préférence un matériau 10 alvéolaire maintenant à distance la peau interne 32 et la peau externe 34, le panneau acoustique 70 formant une cavité conçue pour absorber et amortir les ondes sonores. La nacelle 10 est équipée d'un dispositif 36 pour la fixation de l'entrée d'air 14 sur le carter 30 de soufflante, plus particulièrement pour la 15 fixation de la virole 28 acoustique sur le carter 30. A cet effet, le dispositif 36 de fixation comporte une première bride 38 métallique qui est fixée sur une extrémité amont du carter 30, et une seconde bride 40 métallique de forme en L qui est fixée sur une extrémité aval de la virole 28. 20 La première bride 38 présente une embase 42 de forme annulaire qui s'étend globalement axialement suivant l'axe A longitudinal de la nacelle 10 et qui est fixée sur le carter 30 par un moyen de liaison mécanique (non représenté) comme un ensemble de vis et d'écrous par exemple, ou par tout autre moyen de fixation. 25 De plus, la première bride 38 présente une collerette 44 annulaire qui fait saillie radialement vers l'extérieur depuis l'embase 42 et qui délimite une première face de bridage 46 radiale agencée en regard de la seconde bride 40. De même, la seconde bride 40 présente une embase 48 de forme 30 annulaire qui s'étend globalement axialement suivant l'axe A longitudinal de la nacelle 10 et une collerette 50 annulaire. La collerette 50 de la seconde bride 40 fait saillie radialement vers l'extérieur depuis l'embase 48 associée, la collerette 50 délimitant une seconde face de bridage 52 radiale prévue pour coopérer avec la première face de 35 bridage 46 complémentaire de la première bride 38. Dans ce but, la seconde face de bridage 52 et la première face de bridage 46 sont accolées suivant un plan P radial de bridage, et elles délimitent chacune une série de trous pour le passage de moyen de fixation, comme un ensemble de vis et d'écrous 54 par exemple, ou tout autre moyen de fixation. De préférence, la seconde bride 40 est réalisée en alliage métallique, et préférentiellement en alliage d'aluminium ou de titane. Ces alliages présentent des résistances et des allongements avant rupture élevés qui sont particulièrement adaptés pour la réalisation de ce type de bride qui doit supporter des déformations importantes imposées par le 10 carter 30 dans les cas extrêmes de rupture d'une aube de la soufflante. Selon une variante de réalisation, la seconde bride 40 peut être réalisée en composites parmi des technologies de thermocompression de fibres discontinues et continues, ou de moulage RTM de textures fibreuses. Les fibres sont choisies préférentiellement parmi les fibres de 15 carbone, fibres de verre, et les matrices parmi les polymères époxydes thermodurcissables et les thermoplastiques de la famille des Polyaryletherketone. Aussi, pour réduire les défauts de planéité au droit du plan P de bridage, la collerette 50 de la seconde bride 40 et la collerette 44 de la 20 première bride 38 peuvent être usinées. Selon un exemple de réalisation préféré représenté à la figure 3, la seconde bride 40 est réalisée en une pluralité de parties 55 en forme de secteurs, qui sont indépendantes et identiques et qui sont agencées en anneau autour de l'axe de la virole 28. 25 Selon l'exemple représenté à la figure 3, chaque partie 55 délimite trois trous qui sont répartis de façon régulière autour de l'axe A et qui sont prévus pour le passage des moyens de fixation sur la première bride 38. Selon un autre exemple de réalisation représenté à la figure 4, la seconde bride 40 est réalisée d'un seul tenant de la forme d'un anneau. 30 De plus, à titre non limitatif, la seconde bride 40 peut être réalisée en une pluralité de parties qui sont reliées mécaniquement entre elles par des moyens de liaisons rapportés. Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif 36 comporte une excroissance formant couronne 56 annulaire qui s'étend autour de l'axe A de la 35 nacelle 10 et qui s'étend longitudinalement depuis un tronçon amont 58 solidaire de la peau extérieure 34 de la virole 28, jusqu'à un tronçon aval 60 qui est adapté pour être fixé sur l'embase 48 de la seconde bride 40 en L par des moyens de fixations 61. On notera que la couronne 56 est indépendante de la seconde bride 40. Le tronçon aval 60 de la couronne 56 présente une forme évasée globalement tronconique de section radiale croissante suivant une direction axiale d'amont en aval, cette forme évasée permettant au tronçon aval 60 de délimiter un espace 62 radial, ou cavité, avec la peau extérieure 34 de la virole 28. De plus, la couronne 56 est réalisée en matériau composite. Selon un exemple de réalisation préféré, la couronne 56 est réalisée en une succession de peaux de tissu qui sont pré-imprégnées d'un liant, comme de la résine. Selon un exemple de réalisation préféré, la couronne 56 est 15 réalisée en même temps que la peau externe 34 de la virole 28, par un empilement de couches de tissu et ou de fibres pouvant faire partiellement partie de la constitution de la peau externe 34. Les couches de tissus et/ou de fibres sont imprégnées de résine et solidifiées par polymérisation. 20 Aussi, les peaux de la couronne 56 peuvent être réalisées par procédé de placement de fibres pré-imprégnées de liant ou drapage de nappes pré-imprégnées de liant. La couronne 56 peut aussi être réalisée par moulage par injection, par exemple par un procédé d'injection de résine dans une préforme fibreuse 25 agencée dans un moule, ce type de procédé est connu sous l'acronyme anglais RTM pour « resin transfer molding ». A la suite de sa fabrication, la couronne 56 peut être collée ou cocuite avec les couches de fibres de la peau externe 34 de la virole 28. A titre non limitatif, la couronne peut être réalisée par tout autre 30 type de procédé de fabrication de pièce en matériau composite. Pour constituer l'espace 62 radial formé entre le tronçon aval 60 de la couronne 56 et la peau externe 34 de la virole 28, un élément d'outillage extractible (non représenté) peut être inséré pour le drapage et la polymérisation de l'ensemble. 35 Le tronçon aval 60 de la couronne 56, qui est déporté radialement de la virole 28 acoustique, présente l'avantage de ne pas altérer la forme géométrique de l'ensemble acoustique formé par la peau externe 34, la peau interne 32 et le panneau acoustique 70 de la virole 28 qui s'étend alors axialement en aval de façon continue au-delà de la couronne 56 et peut s'étendre jusqu'au plan P de bridage, et même éventuellement au-delà à l'intérieur du carter de soufflante 30. Selon une variante de réalisation de l'invention, le dispositif 36 comprend un coin 64 de section triangulaire, représenté à la figure 4, qui est interposé radialement entre la peau externe 34 de la virole 28 et le tronçon aval 60 évase de la couronne 56. Le coin 64 est par exemple réalisé en matériau composite et permet notamment d'éviter ou de limiter la déformation du tronçon aval 60 de la couronne 56, le coin 64 pouvant présenter la forme d'un anneau fermé ou ouvert ou formés de plusieurs secteurs angulaires. En référence à la figure 2, les moyens de fixation 61 du tronçon 15 aval 60 de la couronne 56 sur l'embase 48 de la seconde bride 40 comportent une pluralité de liens métalliques, comme un ensemble de vis et d'écrous et/ou un ensemble de rivets par exemple. Ces moyens de fixation ne sont pas représentés aux figures 3 à 5. L'embase 48 de la seconde bride 40 délimite une série de trous 65 20 pour le passage des moyens de fixation 61. Pour assurer une fixation fiable de la couronne 56 sur la seconde bride 40, les trous 65 sont répartis sur deux rangés, en quinconce comme illustré à la figure 4 ou en vis-à-vis comme illustré sur la figure 3. En outre, le tronçon aval 60 de la couronne 56 peut être usiné si 25 nécessaire pour favoriser la coopération entre le tronçon aval 60 de la couronne 56 et l'embase 48 de la seconde bride 40 associée. Selon un exemple de réalisation préféré de l'invention illustré aux figures 5 et 6, le tronçon aval 60 de la couronne 56 présente une forme ondulée qui dessine une alternance de creux 66 et de bosses 68 réparties 30 autour de l'axe A de la virole 28. Les bosses 68 forment chacune une surépaisseur radiale conçue pour favoriser la fixation de la couronne 56 sur la seconde bride 40 par les moyens de fixation 61, comme on peut le voir à la figure 6. Enfin, en référence à la figure 1, le panneau acoustique 70 s'étend 35 longitudinalement au-delà du plan P de la seconde bride 40 en L. A titre non limitatif, le panneau acoustique 70 peut s'étendre seulement jusqu'au plan P de bridage, le carter 30 comportant alors un panneau acoustique supplémentaire agencé dans le prolongement. Avantageusement, le dispositif 36 de fixation selon l'invention est 5 léger, de conception simple, robuste et fiable, et il permet de relier la virole 28 sur le carter 30 sans perforer le panneau acoustique 70, préservant ainsi toutes ses capacités d'absorption du bruit. REVENDICATIONS1. Dispositif (36) pour la fixation d'une extrémité aval d'une entrée d'air (14) sur un carter (30) de soufflante (18) d'une nacelle (10) de turboréacteur (12) d'aéronef, l'entrée d'air (14) comportant une virole (28) acoustique présentant une forme annulaire qui s'étend axialement d'amont en aval suivant un axe (A) longitudinal et qui est délimitée radialement par une peau interne (32) et une peau externe (34) emprisonnant un panneau acoustique (70), le dispositif (36) comportant une première bride (38) qui est solidaire du carter (30), et une seconde bride (40) de forme en L qui comprend une embase (48) prévue pour être reliée à la virole (28), et une collerette (50) prévue pour être reliée à la seconde bride (38), caractérisé en ce qu'il comporte une excroissance (56) qui s'étend longitudinalement depuis un tronçon amont (58) solidaire de la peau extérieure (34) de la virole (28), jusqu'à un tronçon aval (60) évasé qui délimite un espace (62) radial avec la virole (28) et qui est adapté pour être fixé sur l'embase (48) de la seconde bride (40) en L par des moyens de fixations (61) sans altérer la peau extérieure (34) de la virole (28). 2. Dispositif (36) selon la revendication 1, caractérisé en ce que 20 l'excroissance (56) présente la forme d'une couronne annulaire qui s'étend autour de l'axe (A) de la virole (28). 3. Dispositif (36) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le panneau acoustique (70) de la virole (28) s'étend longitudinalement de façon continue d'amont en aval au moins jusqu'au 25 tronçon aval (60) de l'excroissance (56). 4. Dispositif (36) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde bride (40) est réalisée en matériau métallique. 5. Dispositif (36) selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes, caractérisé en ce que la seconde bride (40) est réalisée en une pluralité de parties (55) indépendantes qui sont agencées en anneau autour de l'axe (A) de la virole (28). 6. Dispositif (36) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'excroissance (56) est réalisée en matériau 35 composite. 7. Dispositif (36) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'excroissance (56) présente une forme ondulée qui dessine une alternance de creux (66) et de bosses (68) réparties autour de l'axe (A) de la virole (28), lesdites bosses (68) formant chacune une surépaisseur radiale conçue pour favoriser la fixation de la seconde bride (40) en L sur l'excroissance (56). 8. Dispositif (36) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le panneau acoustique (70) s'étend longitudinalement en aval au-delà du plan de la seconde bride (40) en L. 9. Dispositif (36) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un coin (64) qui est interposé rad ialement entre la peau extérieure (34) de la virole (28) et le tronçon aval (60) évasé de l'excroissance (56). 10. Dispositif (36) selon l'une quelconque des revendications 15 précédentes, caractérisé en ce que les moyens de fixation (61) comportent une pluralité de liens métalliques qui raccordent le tronçon aval (60) évasé de l'excroissance (56) sur l'embase (48) de la seconde bride (40). 20