Brevet FR3078950A1 — publié le 20190920

La présente invention concerne le domaine des mâts de support d'un groupe propulseur d'aéronef. Dans un aéronef, un mât est un élément qui constitue la liaison entre un ensemble de propulsion ou groupe propulseur, et la structure de l'aéronef, par exemple au niveau de sa voilure ou de son fuselage. Le mât comprend une structure primaire qui permet la reprise et la transmission des efforts auxquels est soumis le mât, et une structure secondaire correspondant essentiellement à un carénage aérodynamique qui n'a pas de rôle structural. Le carénage ou structure secondaire permet en outre de recouvrir les câblages et tuyauteries reliant un groupe propulseur au reste de l'aéronef. La structure primaire comporte de manière connue une structure générale en caisson. Une telle constitution de la structure primaire confère au mât une grande raideur et une grande résistance, nécessaires à la transmission des efforts entre le groupe propulseur et la structure de l'aéronef, tout en garantissant une masse faible. La structure primaire du mât comporte en outre des attaches destinées à la liaison du mât à la structure de l'aéronef d'une part, et au groupe propulseur d'autre part. La structure primaire d'un mât pour aéronef peut présenter une forme complexe comportant deux troncs de pyramide caissonnés, tel que représenté aux figures 1 et 2 ci-annexées. Cette structure classique est néanmoins complexe. Une structure primaire réalisée selon l'état de la technique est coûteuse à produire, du fait de la complexité d'usinage et d'assemblage des pièces qui la constituent, et des grandes dimensions de ces pièces. L'invention vise à proposer une structure primaire d'un mât d'aéronef comportant une structure optimisée, notamment pour ce qui concerne son coût d'obtention. 2 Ainsi, l'invention porte sur une structure primaire d'un mât de support d'un groupe propulseur d'aéronef comportant une partie avant destinée à être liée à un groupe propulseur d'aéronef et une partie arrière destinée à être liée à 5 une structure de l'aéronef. La partie avant est formée d'un caisson comportant un longeron supérieur, un longeron inférieur, et des panneaux latéraux. La structure primaire comporte une nervure principale située à une interface entre la partie avant et la partie arrière. La partie arrière est formée d'un ensemble de bielles, chaque bielle comportant une première extrémité et une deuxième 10 extrémité, la première extrémité de chaque bielle étant liée à la partie avant de la structure primaire et la deuxième extrémité de chaque bielle étant liée à une interface distincte de fixation à la structure de l'aéronef. La formation de la partie arrière par un ensemble de bielles offre une simplification importante de la structure primaire d'un mat de support d'un groupe 15 propulseur d'aéronef. Les dimensions de certains éléments (longerons, panneaux latéraux) sont réduites. L'invention permet ainsi une réduction importante du coût de fabrication de la structure primaire. En outre, l'intégration de la structure primaire dans un carénage aérodynamique (structure secondaire) peut être simplifiée. 20 Chaque bielle peut être liée en pivot ou en rotule à la partie avant, en des points de liaison distincts. Chaque bielle peut, sur au moins la majorité de sa longueur, être formée soit d'une barre plate, soit de deux barres plates parallèles, soit d'un tube de section triangulaire, carrée, rectangulaire ou ronde. 25 L'ensemble de bielles peut comporter des bielles dites inférieures et des bielles dites supérieures. Les bielles inférieures et les bielles supérieures peuvent respectivement présenter, sur au moins la majorité de leur longueur respective, des sections différentes. Les bielles inférieures peuvent avoir une longueur différente des bielles supérieures. 30 3 La nervure principale peut être prolongée, au-delà du longeron supérieur de la partie avant de la structure primaire, de sorte à former un plan de fixation à une structure de l'aéronef. Une intersection de la nervure principale avec un plan parallèle au 5 longeron inférieur peut présenter une inclinaison vis-à-vis d'une direction transversale, qui est orthogonale dans ce plan à une direction longitudinale correspondant à la direction d'extension de la partie avant de la structure primaire. Les bielles peuvent être au nombre de quatre. 10 L'intersection de la nervure principale avec la partie avant de la structure primaire peut former un quadrilatère comportant quatre coins, et une bielle est liée à la partie avant sensiblement à chacun desdits coins. Les panneaux latéraux de la partie avant peuvent comporter chacun une extension, au-delà de la nervure principale, chaque extension comportant au 15 moins un oeillet (20) pour la fixation d'une bielle. Chaque interface de fixation à la structure de l'aéronef liée à la deuxième extrémité d'une bielle peut comporter une liaison pivot ou rotule avec ladite deuxième extrémité de la bielle, et une platine de liaison (18) avec la structure de l'aéronef. 20 L'invention porte aussi sur un aéronef comportant au moins une aile, au moins un groupe propulseur étant installé sous ladite aile, ledit groupe propulseur étant lié à une structure de ladite aile au moyen d'un mât de support comportant une structure primaire telle que précédemment décrite. 25 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 : - la figure 1 représente selon une vue schématique en trois dimensions un premier exemple de structure primaire de mât de support de 30 groupe propulseur d'aéronef telle que connue dans l'état de la technique ; 4 - la figure 2 représente selon une vue schématique en trois dimensions un deuxième exemple de structure primaire de mât de support de groupe propulseur d'aéronef telle que connue dans l'état de la technique ; - la figure 3 représente selon une vue schématique en trois 5 dimensions une structure primaire de mât de support de groupe propulseur d'aéronef selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 représente la structure primaire de mât de support de groupe propulseur d'aéronef de la figure 3 selon un autre point de vue ; - la figure 5 représente, selon une vue schématique en trois 10 dimensions, la structure primaire de mât de support de groupe propulseur d'aéronef des figures 3 et 4 vue de dessus, avec le longeron supérieur de la structure primaire au premier plan ; - la figure 6 représente, en coupe, diverses sections pouvant être envisagées pour les bielles mises en oeuvre dans l'invention ; 15 - la figure 7 représente, selon une vue partielle en trois dimensions, un détail de la structure primaire de mât de support de groupe propulseur d'aéronef des figures 3 à 5 ; - la figure 8 représente, selon une vue analogue à celle de la figure 7, une variante de structure primaire de mât de support de groupe propulseur 20 d'aéronef selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 1 représente une structure primaire de mât de groupe propulseur d'aéronef telle que connue dans l'état de la technique. Dans un aéronef, un mât est un élément qui constitue la liaison entre 25 un ensemble de propulsion ou groupe propulseur, comportant un moteur et une nacelle, et une structure de l'aéronef, généralement au niveau de sa voilure ou de son fuselage. Le mât comprend une structure primaire qui permet la reprise et la transmission des efforts auxquels est soumis le mât, et une structure secondaire 30 correspondant essentiellement à un carénage aérodynamique qui n'a pas de rôle structural. 5 La structure primaire 1 comporte un certain nombre de nervures 2 sensiblement parallèles. Pour former la structure primaire, un longeron supérieur 3, un longeron inférieur 4 et des panneaux latéraux 5 sont fixés sur les nervures 2, ce qui permet d'obtenir une structure en caisson. Sur la figure 1, certains 5 panneaux latéraux 5 ne sont pas représentés pour laisser apparente la structure interne de ladite structure primaire 1. Une telle structure en caisson procure à la structure primaire, et donc au mât, une grande raideur et une grande résistance, nécessaires à la transmission des efforts entre le groupe propulseur et la structure de l'aéronef. 10 La structure primaire du mât comporte en outre des attaches destinées à la liaison du mât à la structure de l'aéronef d'une part, et au groupe propulseur d'autre part. Plus précisément, la structure primaire comporte des interfaces de fixation à l'aéronef 6, et des interfaces de fixation au groupe propulseur 7. 15 La structure primaire comprend deux parties. Une partie avant 8, essentiellement en lien avec le groupe propulseur, et une partie arrière 9, essentiellement en lien avec l'aéronef. Afin de s'affranchir de l'emploi de certaines nervures, des longerons 3,4 et/ou panneaux latéraux 5 renforcés par des nervures ou présentant une 20 structure alvéolaire, par exemple du type ISOGRID (marque déposée) peuvent être employés. La figure 2 représente un second exemple de structure primaire de mât de support de groupe propulseur d'aéronef selon l'état de la technique. Dans cet exemple, le longeron supérieur 3, le longeron inférieur 4, et les panneaux 25 latéraux 5 présentent une configuration alvéolaire, voire ajourée, permettant l'obtention de propriétés mécaniques importantes tout en offrant une masse contenue. La structure primaire s'étend selon une direction générale dite direction longitudinale L. Une direction transversale T est définie comme la 30 direction orthogonale à la direction longitudinale L, et qui est parallèle à une surface du longeron inférieur 4. La direction verticale V est orthogonale à la direction longitudinale L et à la direction transversale T. 6 Comparativement à la structure de la figure 1, le nombre de nervures employées dans l'exemple de la figure 2 est bien moindre. La structure primaire comporte ainsi essentiellement une nervure principale 10. La nervure principale 10 est située à l'interface entre la partie avant 8 et la partie arrière 9 de la structure 5 primaire. La nervure principale 10 présente une prolongation 11 au-delà du longeron supérieur 3, c'est-à-dire à l'extérieur du caisson formé par la structure primaire 1. La prolongation 11 de la nervure principale 10 forme un plan pour la fixation du mât à la structure de l'aéronef. Dans l'exemple représenté, la nervure 10 principale 10, et corolairement sa prolongation 11, s'étend sensiblement verticalement, et présente une inclinaison par rapport à la direction transversale T. Ainsi, la nervure principale 10 n'est pas orthogonale à la direction longitudinale L. qui correspond à la direction générale dans laquelle s'étend le mât. En d'autres termes, l'intersection de la nervure principale 10 avec un plan horizontal parallèle 15 au longeron inférieur présente une inclinaison vis-à-vis de la direction transversale, qui est orthogonale dans ce plan à la direction longitudinale d'extension de la structure primaire. En effet, un tel mât étant destiné à une fixation sous une aile de l'aéronef, l'inclinaison de la nervure principale peut correspondre à la flèche de 20 l'aile de l'aéronef, ou à tout le moins à l'angle que forme une partie structurelle de l'aile à laquelle elle est fixée (typiquement un longeron d'aile) vis-à-vis du fuselage de l'aéronef, de sorte que le mât installé s'étend parallèlement audit fuselage. L'interface de fixation à l'aéronef 6, positionnée en bout de partie 25 arrière 9 de la structure primaire, diffère de celle du mode de réalisation de la figure 1 en ce qu'elle se présente sous la forme d'une platine de liaison avec la structure de l'aéronef. La figure 3 représente une structure primaire 1 de mât conforme à un mode de réalisation de l'invention consistant en une optimisation de la structure 30 primaire présentée à la figure 2. A la figure 3, la structure primaire 1 est représentée montée sur une structure d'aéronef, partiellement représentée. 7 Dans ce mode de réalisation, la partie avant 8 de la structure primaire 1, qui s'étend jusqu'à la nervure principale 10, présente une configuration identique à la partie avant 8 de la structure primaire de la figure 2. 5 Notamment, la nervure principale 10 présente une prolongation 11 formant un plan de fixation à une structure de l'aéronef. Plus précisément, la prolongation 11 est fixée à un longeron d'aile 12. Dans l'invention, la structure en caisson de la structure primaire se limite à sa partie avant 8. La partie arrière 9 est quant à elle constituée par un 10 ensemble de bielles 13, 14. La figure 4 montre le même dispositif que la figure 3, selon un autre point de vue permettant de mieux voir la constitution de la partie arrière 9 selon l'invention. L'aile 15 de l'aéronef est partiellement représentée. Dans l'exemple de mode de réalisation ici représenté, la partie arrière 9 est essentiellement 15 constituée de quatre bielles, à savoir deux bielles inférieures 13 et deux bielles supérieures 14. Le terme bielle correspond ici à une pièce de liaison droite, adaptée à reprendre un effort en traction/compression. Chaque bielle 13,14 est liée par une première extrémité 16 à la partie 20 avant 8 de la structure primaire, et par une deuxième extrémité 17 à la structure de l'aéronef. La liaison des bielles 13,14 à la structure de l'aéronef est ici réalisée via une interface qui comporte une platine de liaison 18. La platine de liaison permet une liaison à la surface d'éléments structurels à l'intrados de l'aile 15. Chacune des deuxièmes extrémités 17 est liée à la structure de l'aéronef par une 25 liaison indépendante de la liaison des autres bielles. Ainsi, chaque bielle 13,14 est liée à l'aéronef en un point de liaison différent, via une interface de fixation distincte. La répartition des points de liaison des bielles 13, 14, à l'intrados de l'aile 15 est visible à la figure 5 qui représente le dispositif des figures 3 et 4 en 30 vue « de dessus », c'est-à-dire avec le longeron supérieur 3 vu de face. Du fait de l'inclinaison selon l'angle a de la nervure principale 10 par rapport à la direction transversale T, les bielles inférieures 13 présentant une 8 longueur sensiblement identique et les bielles supérieure 14 présentant une longueur sensiblement identique, lesdites bielles sont liées à la structure de l'aéronef en quatre points répartis longitudinalement. Cela permet une bonne répartition des efforts transmis à la structure. 5 En particulier, les bielles supérieures 14 peuvent présenter une orientation très horizontale, c'est-à-dire sensiblement parallèle à l'axe principal d'extension de la structure primaire, de sorte à pouvoir reprendre les efforts orienté dans la direction de l'axe moteur du groupe propulseur lié à la structure primaire. Les bielles inférieures servent alors essentiellement à la reprise du 10 couple induit par les efforts verticaux s'exerçant sur la structure primaire. En outre, la nervure principale 10 peut avoir, outre son rôle structurel, la fonction de fermer l'extrémité de la partie avant 8. Dans le mode de réalisation détaillé en référence aux figures 3 à 5, chaque bielle est essentiellement constituée de deux barres, à savoir deux barres 15 plates. Cette configuration permet notamment, en ménageant des orifices concentriques dans chaque barre à la première extrémité 16 de la bielle et/ou à la deuxième extrémité 17 de la bielle de former une chape permettant une liaison pivot avec respectivement la partie avant 8 de la structure primaire et/ou la structure de l'aéronef (ou l'interface de liaison avec la structure de l'aéronef). 20 En effet, chaque bielle 13, 14, est avantageusement liée par une liaison pivot ou une liaison rotule à chacune de ses extrémités. Cela garantit un travail en traction/compression de la bielle, et limite les efforts résiduels dans lesdites bielles en l'absence de sollicitation mécanique par le groupe propulseur. Outre la constitution en deux barres plates présentée aux figures 3 à 25 5, les bielles 13, 14 qui sont mises en oeuvre dans l'invention peuvent présenter diverses configurations alternatives présentées à la figure 6. Plus précisément, la figure 6 représente diverses sections transversales de bielles pouvant être employées dans l'invention. Ainsi, chaque bielle peut par exemple être formée, selon les sections présentées de gauche à droite sur la figure 6, de deux barres 30 plates, d'une barre plate, d'une barre ayant une section en croix, ou d'un tube de section rectangulaire (par exemple carrée), circulaire (ou ovale), ou triangulaire. 9 Selon les liaisons réalisées aux première et deuxième extrémités 16, 17, une bielle peut présenter l'une des sections illustrées à la figure 6 sur toute sa longueur, ou sur l'essentiel de sa longueur, et par exemple sur l'essentiel de sa longueur à l'exception desdites extrémités 16, 17 afin de former lesdites 5 liaisons. Chaque bielle peut par ailleurs présenter une section différente. Par exemple, les bielles inférieures peuvent présenter une section identique, et différente de celle des bielles supérieures. En particulier, les bielles inférieures 13 peuvent présenter une section circulaire offrant une meilleure stabilité au 10 dispositif. Ainsi, dans un mode de réalisation avantageux, les bielles supérieures 14 sont plates, tandis que les bielles inférieures sont essentiellement constituées d'un tube, de préférence de section ronde (circulaire). La figure 7 représente une vue de détail du dispositif des figures 3 à 5, au niveau de la liaison entre la partie avant 8 et la partie arrière 9 de la structure 15 primaire. L'intersection de la nervure principale 10 avec le caisson de la structure primaire (c'est-à-dire typiquement la géométrie définie par le caisson de la structure primaire de la figure 2) définit un quadrilatère aux quatre coins duquel est formée une liaison avec la première extrémité 16 d'une bielle 13, 14. Dans l'exemple ici représenté, les panneaux latéraux 5 présentent chacun au moins 20 une extension 19 longitudinale au-delà de la nervure principale 10. En partie supérieure (du côté du longeron supérieur 3) et en partie inférieure (du côté du longeron inférieur 4) l'extension 19 comporte un oeillet 20 permettant le passage d'un axe de chape 21 pour la formation d'une liaison pivot. Tel que représenté à la figure 7 par exemple, une liaison pivot de type 25 chape, similaire à la liaison formée avec la partie avant, peut être formée avec l'interface comportant une platine 18, au niveau de la deuxième extrémité 17 de chaque bielle. Le mode de réalisation de la figure 7 est basé sur une géométrie préexistante, dans l'état de la technique, de structure primaire de mat de support 30 d'un groupe propulseur d'aéronef. Le mode de réalisation représenté à la figure 8 correspond à une optimisation géométrique de la structure primaire permise par la mise en oeuvre d'une partie arrière 9 conforme à l'invention, constituée de 10 bielles. Comme représenté à la figure 7, l'inclinaison selon l'angle a de la nervure principale 10 conduit à avoir sur l'un des côtés de la partie avant 8 un panneau latéral 5 ayant une forme sensiblement en triangle ou en quadrilatère, et sur l'autre coté (représenté au premier plan de la figure 7) un panneau de forme 5 complexe. Le longeron supérieur 3 présente en outre une arête transversale, ce qui augmente son coût de fabrication. Le mode de réalisation représenté à la figure 8 est une variante optimisée, vis-à-vis des points évoqués ci-dessus. En particulier, le longeron supérieur 3 présente une forme plane, jusqu'à la nervure principale 10. En 10 correspondance, les deux panneaux latéraux 5 présentent une forme simple, en trapèze ou triangle. Les coûts de réalisation sont ainsi réduits, comparativement au mode de réalisation de la figure 7. En outre, les performances mécaniques sont améliorées. Cette amélioration est obtenue grâce au possible relèvement de la bielle supérieure 14 sur le côté modifié de la structure primaire 15 comparativement au mode de réalisation de la figure 7, ce qui a pour effet d'écarter la bielle supérieure 14 de la bielle inférieure 13. En pratique, la bielle supérieure 14 au premier plan de la figure 8 peut être positionnée dans ce mode de réalisation au même niveau que la bielle supérieure de l'autre côté, voir au-dessus de celle-ci (c'est-à-dire plus éloignée de la bielle inférieure 13). 20 L'écartement entre les bielles permet une meilleure reprise des efforts dans les bielles. Notamment, plus les bielles supérieures et inférieures sont éloignées les unes des autres, moins un couple de basculement appliqué à la partie avant 8 (par exemple une force verticale appliquée en bout de partie avant) entraînera une force importante de traction/compression dans les bielles inférieures. 25 L'invention ainsi développée permet une simplification importante de la structure primaire d'un mat de support d'un groupe propulseur d'aéronef. Cette simplification, entraînant aussi une réduction de la longueur de certains éléments (longerons, panneaux latéraux) permet une réduction importante du coût de 30 fabrication. Bien qu'illustrée sur la base d'un mode de réalisation particulier de l'art antérieur (en l'occurrence une structure primaire telle que décrite en référence à la figure 2), l'invention est applicable sur la base de structures 11 primaires comportant tout type de partie avant 8, notamment les structures primaires analogues à celle décrite en référence à la figure 1. En outre, les différentes liaisons pouvant être mises en oeuvre au niveau des extrémités des bielles peuvent être réalisées de diverses manières 5 connues par ailleurs dans l'état de la technique. La formation de la partie arrière par un ensemble de bielles offre, en plus d'un coût d'obtention réduit et une mise en oeuvre simplifiée, d'autres avantages ou opportunités. Le longeron supérieur peut être simplifié, en lui conférant une forme plate. La nervure centrale peut avoir comme fonction 10 secondaire de fermer le caisson formé par la partie avant. La partie arrière se trouve également moins contrainte par les problématiques de respect d'une forme aérodynamique, et son intégration dans une structure secondaire de mat, qui forme essentiellement un carénage aérodynamique, REVENDICATIONS1. Structure primaire (1) d'un mât de support d'un groupe propulseur d'aéronef comportant une partie avant (8) destinée à être liée à un groupe propulseur d'aéronef et une partie arrière (9) destinée à être liée à une structure de l'aéronef, la partie avant (8) étant formée d'un caisson comportant un longeron supérieur, un longeron inférieur, et des panneaux latéraux, la structure primaire comportant une nervure principale (10) située à une interface entre la partie avant (8) et la partie arrière (9) ;caractérisée en ce que la partie arrière (9) est formée d'un ensemble de bielles (13,14), chaque bielle (13, 14) comportant une première extrémité (16) et une deuxième extrémité (17), la première extrémité (16) de chaque bielle (13,14) étant liée à la partie avant (8) de la structure primaire et la deuxième extrémité (17) de chaque bielle (13,14) étant liée à une interface distincte de fixation à la structure de l'aéronef. 2. Structure primaire selon la revendication 1, dans laquelle chaque bielle (13,14) est liée en pivot ou en rotule à la partie avant (8), en des points de liaison distincts. 3. Structure primaire selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle chaque bielle (13, 14) est, sur au moins la majorité de sa longueur, formée soit d'une barre plate, soit de deux barres plates parallèles, soit d'un tube de section triangulaire, carrée, rectangulaire ou ronde. 4. Structure primaire selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle l'ensemble de bielles (13, 14) comporte des bielles dites inférieures (13) et des bielles dites supérieures (14), et dans laquelle les bielles inférieures (13) et les bielles supérieures présentent respectivement, sur au moins la majorité de leur longueur, des sections différentes. 13 5. Structure primaire selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle l'ensemble de bielles (13, 14) comporte des bielles dites inférieures (13) et des bielles dites supérieures (14), et dans laquelle les bielles inférieures (13) ont une longueur différente des bielles supérieures (14). 5 6. Structure primaire selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la nervure principale (10) est prolongée, au-delà du longeron supérieur (3) de la partie avant de la structure primaire, de sorte à former un plan de fixation à une structure de l'aéronef. 10 7. Structure primaire selon la revendication 6, dans laquelle une intersection de la nervure principale (10) avec un plan parallèle au longeron inférieur présente une inclinaison vis-à-vis d'une direction transversale, qui est orthogonale dans ce plan à une direction longitudinale correspondant à la 15 direction d'extension de la partie avant (8) de la structure primaire. 8. Structure primaire selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle les bielles (13, 14) sont au nombre de quatre. 20 9. Structure primaire selon la revendication 8, dans laquelle l'intersection de la nervure principale (10) avec la partie avant (8) de la structure primaire forme un quadrilatère comportant quatre coins, une bielle (13, 14) étant liée à la partie avant sensiblement à chacun desdits coins. 25 10. Structure primaire selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle les panneaux latéraux (5) de la partie avant (8) comportent chacun une extension (19), au-delà de la nervure principale, chaque extension comportant au moins un oeillet (20) pour la fixation d'une bielle. 30 11. Structure primaire selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle chaque interface de fixation à la structure de l'aéronef, liée à la deuxième extrémité d'une bielle, comporte une liaison pivot ou rotule avec ladite 14 deuxième extrémité (17) de la bielle (13, 14), et une platine de liaison (18) avec la structure de l'aéronef. 12. Aéronef comportant au moins une aile (15), au moins un groupe 5 propulseur étant installé sous ladite aile (15), caractérisé en ce que ledit groupe propulseur est lié à une structure mécanique de ladite aile au moyen d'un mât de support comportant une structure primaire selon l'une des revendications précédentes. 10