Brevet FR3079499A1 — publié le 20191004

La présente invention concerne les ensembles propulsifs d'aéronef et plus particulièrement les nacelles des ensembles propulsifs d'aéronef. Un ensemble propulsif est un dispositif permettant de générer une poussée, qui constitue la force motrice de l'aéronef équipé de l'ensemble propulsif. La nacelle comporte classiquement une partie antérieure formant entrée d'air. La partie antérieure a pour rôle de capter l'air de façon à assurer un écoulement régulier vers la soufflante. La partie antérieure est fixée au reste de la nacelle, ou partie principale de la nacelle, dans laquelle se trouve la partie moteur de l'ensemble propulsif. L'ensemble propulsif s'étend autour d'un axe appelé par la suite axe longitudinal. Une structure classique de partie antérieure de nacelle d'ensemble propulsif d'aéronef est décrite en référence à la figure 1. La figure 1 est une vue éclatée de la partie antérieure P1 d'une nacelle d'ensemble propulsif d'aéronef telle que connue dans l'état de la technique. La partie antérieure P1 de la nacelle comprend une lèvre d'entrée d'air 1, pouvant être annulaire ou sensiblement annulaire et qui est disposée à son extrémité avant. Dans l'ensemble du présent document, les notions d'« avant » et d'« arrière », d'« antérieur » et de « postérieur » ainsi que d'« amont » et d'« aval » se comprennent selon la direction du flux d'air dans l'ensemble propulsif. Ainsi, l'air rentre par l'avant de l'ensemble propulsif, c'est-à-dire par la partie antérieure P1 de la nacelle et ressort (après qu'une partie de l'air ait servi en tant que comburant) par l'arrière de l'ensemble propulsif, c'est-à-dire par l'extrémité arrière de la partie principale de la nacelle. Dans la structure classique d'une partie antérieure P1 de l'ensemble propulsif, un cadre avant 2 est disposé à l'arrière de la lèvre d'entrée d'air 1. Une 2 structure interne 3 comportant un panneau insonorisant, prolonge vers l'arrière une surface intérieure 11 de la lèvre d'entrée d'air 1. Un panneau externe 4 prolonge vers l'arrière une surface externe 12 de la lèvre d'entrée d'air 1. Un cadre de rigidification 5, également appelé cadre arrière est par ailleurs disposé 5 à une extrémité arrière de la partie antérieure P1 de nacelle et relie le panneau externe 4 à la structure interne 3. Le cadre de rigidification 5 définit ainsi la limite entre la partie antérieure P1 et la partie principale de la nacelle. Généralement, le cadre avant 2 et le cadre de rigidification 5 sont tous 10 les deux disposés selon une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal A de l'ensemble propulsif. L'axe longitudinal A peut être ainsi confondu avec un axe de révolution du cadre avant 2 ou du cadre de rigidification 5. Dans l'état de la technique, le cadre de rigidification 5 est formé de 15 portions de cadre, généralement au nombre de trois à six, fixées entre elles au moyen d'éclisses 50 comme cela est visible à la figure 1. Il en résulte que de manière générale, le nombre de fixations utilisées pour le cadre de rigidification d'une partie antérieure d'une nacelle est très important. Or, l'utilisation d'un grand nombre de fixations a non seulement des 20 conséquences négatives sur le poids mais aussi sur le coût de fabrication, de maintenance et de réparation des cadres de rigidification. En particulier, lorsqu'une ou plusieurs portions du cadre de rigidification sont endommagées, tout le cadre de rigidification 5 ou du moins une grande partie du cadre de rigidification doit être changé. 25 La présente invention a pour but de résoudre au moins l'un des inconvénients précités. Pour cela, l'invention propose une partie antérieure de nacelle d'un ensemble propulsif d'aéronef présentant une structure optimisée. Ainsi, l'invention porte sur une partie antérieure de nacelle d'un 30 ensemble propulsif d'aéronef, la partie antérieure ayant une extrémité avant permettant l'entrée d'air et une extrémité arrière destinée à être lié au reste de la nacelle, la partie antérieure comprenant à son extrémité arrière un cadre de 3 rigidification annulaire. La partie antérieure de nacelle comprend un premier anneau et un deuxième anneau fixés dans la nacelle, le premier anneau, le deuxième anneau et le cadre de rigidification étant disposés autour d'un axe de révolution. Le cadre de rigidification est constitué d'éléments comportant chacun 5 un bord avant, un bord arrière, une première extrémité latérale et une deuxième extrémité latérale. Le bord avant est fixé au premier anneau, le bord arrière étant fixé au deuxième anneau, la première extrémité latérale étant assemblée à la deuxième extrémité latérale d'un premier élément adjacent et la deuxième extrémité latérale étant assemblée à la première extrémité latérale d'un 10 deuxième élément adjacent, de sorte à former le cadre de rigidification annulaire. Le cadre de rigidification ainsi constitué peut être monté et démonté plus simplement qu'un cadre de rigidification selon l'état de la technique. Cela permet de réduire le temps passé lors du montage du cadre de rigidification et de son démontage pour réparation ou maintenance mais également les coûts 15 relatifs à ces opérations. Le démontage partiel du cadre de rigidification est également facilité, par exemple afin de ne remplacer que les éléments endommagés du cadre. La première extrémité latérale peut être assemblée à la deuxième extrémité latérale du premier élément adjacent et la deuxième extrémité latérale 20 peut être assemblée à la première extrémité latérale du deuxième élément adjacent par emboîtement. La première extrémité latérale de chaque élément peut comprendre une cavité de réception adaptée à recevoir la deuxième extrémité latérale du premier élément adjacent, la deuxième extrémité latérale étant introduite dans la 25 cavité de réception sur une profondeur d'emboîtement prédéfinie. La cavité de réception peut avoir une profondeur supérieure à la profondeur d'emboitement de la deuxième extrémité latérale de l'élément adjacent. 30 Chaque élément peut comprendre un patin dans sa cavité de réception, le patin étant conformé pour être en contact de part et d'autre de la 4 partie emboîtée de l'élément adjacent dans la cavité de réception de chaque élément. Le cadre de rigidification peut comporter au moins dix éléments, et de préférence au moins vingt éléments. 5 Tous les éléments formant le cadre de rigidification peuvent être identiques. Les éléments formant le cadre de rigidification peuvent être réalisés en matériau composite. Le premier anneau et le deuxième anneau peuvent être disposés de 10 sorte que le cadre de rigidification présente une inclinaison par rapport à l'axe de révolution, le cadre de rigidification présentant une pente ascendante orientée de l'avant vers l'arrière de la partie antérieure de nacelle. L'invention porte également sur un ensemble propulsif d'aéronef comportant une nacelle, la nacelle comportant une partie antérieure telle que 15 précédemment décrite. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs : 20 - la figure 1 représente selon une vue éclatée en trois dimensions une partie antérieure d'une nacelle d'ensemble propulsif d'aéronef conforme à l'art antérieur ; - la figure 2 représente selon une vue tridimensionnelle une partie d'un cadre de rigidification fixé à un premier anneau et un deuxième anneau, 25 conforme à un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 représente selon une vue tridimensionnelle un élément du cadre de rigidification de la figure 2 assemblé par emboîtement à deux éléments adjacents ; et - la figure 4 représente selon une vue tridimensionnelle un élément 30 d'un cadre de rigidification conforme à un autre mode de réalisation de l'invention assemblé par superposition à deux éléments adjacents. 5 La figure 1 présentant une configuration de partie antérieure de nacelle conforme à l'état de la technique a été décrite ci-avant en préambule du présent document. Les figures 2 et 3 représentent une partie du cadre de rigidification 5 5 assemblé selon un mode de réalisation conforme à l'invention. Selon l'exemple de réalisation illustré à ces figures, le cadre de rigidification 5 comprend plusieurs éléments 51 à contours sensiblement trapézoïdaux. On entend par éléments à « contours trapézoïdaux » des éléments ayant des faces trapézoïdales. 10 Chaque élément 51 comprend un bord avant 511, un bord arrière 512, formant ici les bases du contour sensiblement trapézoïdal, une première extrémité latérale 513 et une deuxième extrémité latérale 514 dont les bords forment les côtés du contour sensiblement trapézoïdal. Chaque élément 51 a deux éléments adjacents de part et d'autre de sa première extrémité latérale 513 15 et de sa deuxième extrémité latérale 514 auxquels il est assemblé. Les éléments 51 sont bombés et forment, une fois assemblés, une couronne. L'assemblage des éléments 51 entre eux est réalisé sans l'utilisation de moyens de fixation rapportés du type rivets, éclisses, etc. Le terme « assembler » doit être compris comme étant la réunion des 20 éléments 51 assurant un contact entre les extrémités latérales desdits éléments 51 de manière à former un ensemble, à savoir le cadre de rigidification 5. L'assemblage des éléments 51 est détaillé ci-après. De préférence, les éléments 51 sont en matériau composite conférant au cadre de rigidification 5 des propriétés de résistance mécanique élevées lui 25 permettant de jouer un rôle structurel dans la partie antérieure P1 de la nacelle. En effet, le cadre de rigidification 5 possède un rôle structurel et est dimensionné pour résister à diverses sollicitations mécaniques et divers évènements. Le cadre de rigidification 5 doit par exemple supporter les efforts issus de la partie principale à laquelle il est lié mais il doit également pouvoir 30 résister, autant que possible, à une rupture de pale de soufflante, à un grand différentiel de pression en cas d'éclatement de conduites présentes dans la 6 nacelle équipée du cadre de rigidification 5 ou encore à un impact d'objets tel qu'un impact aviaire. Comme le montre la figure 2, selon le mode de réalisation illustré, la partie antérieure P1 de la nacelle comprend un premier anneau 7 et un deuxième 5 anneau 8 sur lesquels est fixé le cadre de rigidification 5. Le premier anneau 7 présente un rayon plus petit que le deuxième anneau 8. Lorsque le premier anneau 7 et le deuxième anneau 8 présentent des rayons sensiblement égaux ou de valeurs proches, les éléments 51 du cadre de rigidification peuvent être sensiblement rectangulaires. 10 Une fois les éléments 51 assemblés entre eux sur les premier anneau 7 et deuxième anneau 8 afin de former le cadre de rigidification 5, les éléments 51 sont maintenus par une rangée de fixations sur le premier anneau 7 et le deuxième anneau 8. Ainsi, le bord avant 511 de chaque élément 51 est fixé au premier 15 anneau 7 et le bord arrière 512 de chaque élément 51 est fixé au deuxième anneau 8. La fixation des éléments 51 aux premier anneau 7 et deuxième anneau 8 est réalisée par des moyens de fixation tels que des rivets, ou d'autres moyens de fixation connus dans l'état de la technique. Le premier anneau 7, le deuxième anneau 8 et le cadre de rigidification 20 5 sont disposés autour de l'axe de révolution A. Dans la suite du présent document, l'assemblage des éléments 51 du cadre de rigidification 5 sera décrit en référence à un élément 51 assemblé à un élément adjacent 51' qui lui est attenant. Dans les modes de réalisation ici 25 représentés, tous les éléments constituant le cadre de rigidification 5 sont sensiblement identiques, de sorte que la description de l'assemblage de l'élément 51 à l'élément adjacent 51' est valable pour tous les éléments formant le cadre de rigidification 5. Selon le mode de réalisation illustré aux figures 2 et 3, les éléments 30 51 du cadre de rigidification 5 sont assemblés par emboîtement. Comme visible sur la figure 3, la première extrémité latérale 513 de l'élément 51 comprend une cavité de réception 6. La cavité de réception 6 est 7 adaptée à recevoir la deuxième extrémité latérale 514' de l'élément adjacent 51'. La cavité de réception 6 a une profondeur Pc correspondant à la profondeur de la rainure qu'elle forme dans l'extrémité latérale 513 de l'élément 51. La profondeur de la cavité de réception correspond à la distance entre 5 le bord de la première extrémité latérale 513 et le fond de la rainure formée par la cavité de réception 6. La deuxième extrémité 514' de l'élément adjacent 51' est introduite dans la cavité de réception 6 de l'élément 51 sur une profondeur d'emboîtement Pe. La profondeur d'emboîtement Pe est prédéfinie de sorte à être inférieure à la 10 profondeur Pc de la cavité de réception 6. Un jeu J entre la première extrémité 513 et le fond de la cavité de réception 6 est ainsi assuré lors de l'assemblage de la première extrémité 513 de l'élément 51 avec la deuxième extrémité 514' de l'élément adjacent 51'. Le jeu J permet de faciliter l'assemblage des éléments 51 du cadre de 15 rigidification 5. Cela permet notamment l'emboîtement du dernier élément 51 lorsque tous les autres éléments constituant le cadre de rigidification 5 ont été assemblés entre eux. Le jeu J permet également le démontage d'un ou plusieurs éléments du cadre de rigidification sans démonter l'ensemble dudit cadre de rigidification 5. Par ailleurs, selon l'exemple de réalisation illustré, l'élément 51 20 comprend un patin 60 dans sa cavité de réception 6. Le patin 60 assure un bon guidage de la deuxième extrémité 514' dans la cavité de réception 6. Le patin 60 est en contact de part et d'autre de la partie emboîtée de l'élément adjacent 51' dans l'élément 51 et permet ainsi d'éviter la détérioration des éléments du cadre de rigidification 5 notamment due au frottement lors de leur assemblage. 25 Selon un autre mode de réalisation, les éléments 51 sont assemblés par recouvrement. Cet exemple de réalisation est illustré à la figure 4. La première extrémité 513 de l'élément 51 est disposée sur la deuxième extrémité 514' de l'élément adjacent 51'. L'assemblage est poursuivi de cette manière pour tous les éléments du cadre de rigidification 5 jusqu'à former le cadre de 30 rigidification 5. 8 Comparativement à la structure connue dans l'état de la technique et décrite en référence à la figure 1, la structure du cadre de rigidification 5 des figures 2 à 4, correspondant à deux exemples de modes de réalisation de l'invention, est simplifiée et optimisée. 5 En effet, l'assemblage des éléments 51 du cadre de rigidification 5 sans utilisation de moyens de fixation, présente de nombreux avantages. Un premier avantage est relatif au montage du cadre de rigidification 5. L'assemblage du cadre de rigidification 5 est simplifié puisqu'aucune pièce rapportée pour assembler les éléments entre eux n'est nécessaire. Les éléments 10 51 sont simplement assemblés entre eux, par exemple par emboîtement, ou recouvrement ou par arc-boutement. De plus, le nombre de fixations utilisées dans la partie antérieure P1 de nacelle est réduit ce qui a pour conséquence de réduire son poids. Par ailleurs, suite à un évènement endommageant le cadre de 15 rigidification 5, il est parfois nécessaire de procéder à sa réparation. L'assemblage des éléments 51 selon l'invention permet de ne réparer ou de ne changer que les éléments endommagés. Cette réparation peut notamment être réalisée en retirant les fixations de l'élément concerné aux premier anneau 7 et deuxième anneau 8 puis à retirer l'élément et procéder à sa réparation ou son 20 remplacement. Cela présente un avantage en matière de coût mais également de temps, puisque la zone d'intervention est réduite. De plus, la maintenance et la réparation peuvent être réalisées plus rapidement qu'avec un cadre de rigidification selon l'état de la technique puisqu'il n'y a pas de fixations entre les éléments 51 formant le cadre de rigidification 5. 25 De préférence, les éléments 51 sont tous identiques. Cela permet de réduire le coût de fabrication du cadre de rigidification 5 en comparaison à l'état de la technique où les éléments constituant le cadre de rigidification sont en général tous différents. Ainsi, lors d'une première étape, tous les éléments 51 peuvent être par exemple fabriqués dans le même moule. Puis lors d'une étape 30 ultérieure, des connectiques ou toute autre fonction nécessaire au fonctionnement de l'ensemble propulsif peuvent être insérées aux éléments 51. 9 De préférence, le cadre de rigidification 5 comprend au moins dix éléments 51. Le cadre de rigidification 5 peut par exemple être constitué de vingt éléments 51 ou plus. Un grand nombre d'éléments 51 formant le cadre de rigidification 5 permet de réduire la zone d'intervention lors de la réparation ou de 5 la maintenance du cadre de rigidification 5. En effet, seul l'élément ou les éléments concernés sont réparés. L'invention est particulièrement adaptée à une partie antérieure de nacelle présentant de grandes dimensions, en particulier de plus grand diamètre 10 que les diamètres des ensembles propulsifs employés à ce jour sur les aéronefs commerciaux. Pour un ensemble propulsif présentant de telles caractéristiques géométriques, le cadre de rigidification 5 présente un grand diamètre. Ainsi, l'assemblage de plusieurs éléments formant le cadre de rigidification permet d'éviter la réparation de tout le cadre de rigidification ou d'une grande partie du 15 cadre de rigidification. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-avant. Tout autre système d'assemblage différent de l'emboîtement, du 20 recouvrement ou de l'arc-boutement n'utilisant pas de moyens de fixation rapportés et mettant en oeuvre un assemblage par contact entre les éléments peut être utilisé. Le cadre de rigidification 5 peut être incliné de sorte que le cadre de rigidification présente une pente ascendante orientée de l'avant vers l'arrière de 25 la partie antérieure de nacelle. L'inclinaison du cadre de rigidification 5 permet, lors d'une collision, de dévier l'objet ayant percuté le cadre de rigidification 5 vers l'extérieur de la nacelle. Ainsi, les premier anneau 7 et deuxième anneau 8 peuvent être disposés de sorte à former un cadre de rigidification 5 incliné. Les éléments 51 peuvent être réalisés au moins en partie en fibre de 30 carbone. La forme des éléments 51 formant le cadre de rigidification 5 peut être différente. 10 L'invention propose ainsi une structure de partie antérieure de nacelle d'ensemble propulsif d'aéronef optimisée, en particulier pour les nacelles de grand diamètre. 5 La fabrication et la constitution du cadre de rigidification sont simplifiées. De plus, le coût de la fabrication, REVENDICATIONS1. Partie antérieure de nacelle d'un ensemble propulsif d'aéronef, ladite partie antérieure ayant une extrémité avant permettant l'entrée d'air et une extrémité arrière destinée à être lié au reste de la nacelle, ladite partie antérieure comprenant à son extrémité arrière un cadre de rigidification (5) annulaire caractérisée en ce que ladite partie antérieure de nacelle comprend un premier anneau (7) et un deuxième anneau (8) fixés dans ladite nacelle, le premier anneau (7), le deuxième anneau (8) et le cadre de rigidification (5) étant disposés autour d'un axe de révolution (A), et en ce que le cadre de rigidification (5) est constitué d'éléments (51) comportant chacun un bord avant (511), un bord arrière (512), une première extrémité latérale (513) et une deuxième extrémité latérale (514), le bord avant (511) étant fixé au premier anneau (7), le bord arrière (512) étant fixé au deuxième anneau (8), la première extrémité latérale (513) étant assemblée à la deuxième extrémité latérale (514') d'un premier élément adjacent (51') et la deuxième extrémité latérale (514) étant assemblée à la première extrémité latérale d'un deuxième élément adjacent (51'), de sorte à former le cadre de rigidification (5) 20 annulaire. 2. Partie antérieure de nacelle selon la revendication 1, dans laquelle la première extrémité latérale (513) est assemblée à la deuxième extrémité latérale (514') du premier élément adjacent (51') et la deuxième extrémité latérale 25 (514) est assemblée à la première extrémité latérale du deuxième élément adjacent (51') par emboîtement. 3. Partie antérieure de nacelle selon la revendication 2, dans laquelle la première extrémité latérale (513) de chaque élément (51) comprend une cavité 30 de réception (6) adaptée à recevoir la deuxième extrémité latérale (514') du premier élément adjacent (51'), ladite deuxième extrémité latérale (514') étant 12 introduite dans la cavité de réception (6) sur une profondeur d'emboîtement (Pe) prédéfinie. 4. Partie antérieure de nacelle selon la revendication 3, dans laquelle 5 la cavité de réception (6) a une profondeur (Pc) supérieure à la profondeur d'emboitement (Pe) de la deuxième extrémité latérale (514') de l'élément adjacent (51'). 5. Partie antérieure de nacelle selon la revendication 3 ou la 10 revendication 4, dans laquelle chaque élément (51) comprend un patin (60) dans sa cavité de réception (6), ledit patin (60) étant conformé pour être en contact de part et d'autre de la partie emboîtée de l'élément adjacent (51') dans ladite cavité de réception (6) de chaque élément (51). 15 6. Partie antérieure de nacelle selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le cadre de rigidification (5) comporte au moins dix éléments (51), et de préférence au moins vingt éléments (51). 7. Partie antérieure de nacelle selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle tous les éléments (51) formant le cadre de rigidification (5) sont sensiblement identiques. 8. Partie antérieure de nacelle selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle les éléments (51) formant le cadre de rigidification (5) sont réalisés en matériau composite. 9. Partie antérieure de nacelle selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le premier anneau (7) et le deuxième anneau (8) sont disposés de sorte que le cadre de rigidification (5) présente une inclinaison par rapport à l'axe de révolution (A), le cadre de rigidification (5) présentant une pente ascendante orientée de l'avant vers l'arrière de ladite partie antérieure de nacelle. 13 10. Ensemble propulsif d'aéronef comportant une nacelle, ladite nacelle comportant une partie antérieure conforme à l'une des revendications précédentes.