Brevet FR3087478A1 — publié le 20200424

SYSTEME DE SUSPENSION CONTROLEE EN TEMPERATURE D'UNE TURBOMACHINE A UN PYLONE D'UN AERONEF L'invention concerne un système de suspension d'une turbomachine à un pylône d'un aéronef. L'invention concerne plus particulièrement un système de suspension d'une turbomachine à un pylône d'un aéronef comportant au moins un plot de suspension dont la température peut être contrôlée afin d'en piloter des caractéristiques physiques. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Sur un certain nombre d'aéronefs, des systèmes de suspension sont utilisés pour relier la turbomachine à un pylône de l'aéronef situé sous l'aile de l'aéronef ou s'étendant à partir d'un fuselage de l'aéronef. Ces systèmes de suspension sont généralement agencés aux extrémités amont et aval d'une nacelle contenant la turbomachine. Ces systèmes de suspension comprennent des plots comportant des caractéristiques physiques déterminées. En particulier, ces plots procurent une certaine souplesse à ces systèmes. Ces plots sont ainsi appelés « plots souples ». Parmi les caractéristiques physiques, les propriétés mécaniques principales d'un plot souple sont sa raideur statique, sa raideur dynamique et les divers jeux qui y sont associés, comme par exemple les jeux fonctionnels au niveau de ses liaisons à la nacelle et au pylône ou des jeux internes au plot lorsque celui est composé de différents éléments assemblés les uns aux autres. Ces propriétés physiques sont directement dépendantes de la température à laquelle est soumis le plot souple et de la fréquence d'excitation à laquelle est soumis le plot. Elles varient par conséquent en fonction des différentes phases de vol ou d'utilisation de l'aéronef, puisque 2 la vitesse de rotation du moteur ainsi que la température à laquelle est soumis l'aéronef sont variables. Cette dernière dépend notamment du vent relatif dans lequel fonctionne la turbomachine et de l'altitude à laquelle évolue l'aéronef. 5 Or, la fonction première d'un système de suspension est d'amortir les vibrations causées par le fonctionnement de la turbomachine et qui sont transmises à l'aéronef. 10 En particulier, l'amortissement des vibrations a pour but de participer à la réduction du bruit dans la cabine de l'aéronef. Par conséquent, les variations de température auxquelles sont soumis les plots souples, impactent le niveau acoustique des vibrations qui sont transmises à la cabine de l'aéronef. 15 L'amortissement des vibrations a également pour but d'éviter la transmission des vibrations d'une turbomachine de l'aéronef à une autre, l'addition des amplitudes des vibrations pouvant être préjudiciable à la fiabilité de celles-ci. 20 Or, jusqu'à présent, aucun système de suspension n'a proposé de solution technique permettant de contrôler les propriétés mécaniques des plots souples. 25 EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention remédie à cette lacune en proposant un système de 30 suspension comportant des moyens de contrôle actifs de la température de chaque plot souple, afin d'en contrôler les caractéristiques physiques, et en particulier les propriétés mécaniques. 3 Dans ce but, l'invention propose un système de suspension d'une turbomachine à un pylône d'un aéronef, ledit système comportant au moins un plot de suspension fixé à une nacelle de ladite turbomachine et audit 5 pylône, ledit plot étant réalisé en au moins un matériau dont au moins une propriété mécanique dépend de la température dudit au moins un matériau, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de contrôle de la température de l'au moins un matériau dudit au moins un plot. 10 Selon d'autres caractéristiques du système : - les moyens de contrôle de la température comportent une enceinte thermiquement isolée contenant un fluide et renfermant l'au moins un plot, et des moyens de régulation de la température dudit fluide dans l'enceinte 15 en réponse à une consigne de température, - le fluide est de l'air et les moyens de régulation de la température dudit fluide comportent : - une source d'air chaud, - un moyen de mesure de la température de l'air issu de la 20 source d'air chaud, - une source d'air froid, - un moyen de mesure de la température de l'air issu de la source d'air froid, - un moyen de mesure de la température de l'air contenu dans 25 l'enceinte, - des moyens de mélange configurés pour mélanger l'air de la source d'air chaud et l'air de la source d'air froid selon un mélange d'air à température régulée conforme à la consigne de température, et aptes à alimenter l'enceinte avec ledit 30 mélange, 4 - la source d'air chaud comporte un piquage d'air dans un compresseur basse pression ou haute pression de la turbomachine, - la source d'air froid comporte au moins un prélèvement d'air froid à l'extérieur de la nacelle, 5 - les moyens de mélange comportent : - un mélangeur, préférentiellement extérieur à l'enceinte thermiquement isolée, qui est relié au prélèvement d'air froid par l'intermédiaire d'une vanne de régulation de flux froid et au piquage d'air chaud par l'intermédiaire d'une vanne de 10 régulation d'air chaud, et qui alimente l'enceinte en air à la température régulée, - un calculateur qui est configuré pour commander les vannes de régulation de flux froid et de flux chaud en réponse à la consigne de température et compte tenu des températures 15 mesurées de l'air issu de la source d'air chaud, de la source d'air froid, et de l'air contenu dans l'enceinte, pour réaliser dans le mélangeur un mélange d'air à température régulée conforme à la consigne de température, - le mélangeur alimente l'enceinte par l'intermédiaire d'une pluralité 20 d'orifices d'injection répartis de manière régulière autour du plot. L'invention concerne aussi un procédé de commande d'un système de suspension du type décrit précédemment, caractérisé en ce qu'il comporte successivement au moins : 25 - une première étape de fourniture d'une consigne de température, - une deuxième étape d'acquisition des températures mesurées de l'air issu de la source d'air chaud, de la source d'air froid, et de l'air contenu dans l'enceinte, - une troisième étape de calcul des ouvertures des vannes de 30 régulation d'air chaud et d'air froid afin de obtenir dans le mélangeur un 5 mélange d'air à température régulée conforme à la consigne de température, - une quatrième étape de commande des vannes de régulation d'air chaud et d'air froid selon les ouvertures déterminées à la troisième étape. 5 Selon d'autres caractéristiques du procédé - les deuxième à quatrième étapes sont réalisées en continu au cours du vol de l'aéronef, - la consigne de température est issue d'une base de valeurs de 10 consignes de températures qui sont associées chacune à une rigidité déterminée du plot, elle-même associée à une phase de fonctionnement déterminée de l'aéronef. DESCRIPTION DES FIGURES 15 L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, dans lesquels 20 - la figure 1 est une vue schématique d'ensemble d'un système de suspension conventionnel ; - la figure 2 est une vue schématique d'un premier mode préféré de réalisation d'un système de suspension selon 1"invention ; - la figure 3 est une vue schématique d'un second mode préféré de 25 réalisation d'un système de suspension selon 1"invention ; - la figure 4 est une vue schématique des moyens de mélange d'un système de suspension selon l'invention ; et - la figure 5 est un diagramme-bloc illustrant les étapes d'un procédé de commande d'un système de suspension selon l'invention. 30 DESCRIPTION DETAILLEE 6 Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. Les désignations "amont" et "aval" sont définies par rapport à un 5 sens d'écoulement des gaz à l'intérieur d'une turbomachine. On a représenté à la figure 1 un moteur 10 d'aéronef suspendu à un pylône 12 latéral s'étendant à partir d'un fuselage 14 d'un aéronef (non représenté). Sans limitation de l'invention, le moteur 10 pourrait être 10 suspendu à un pylône sous une aile de l'aéronef. Conventionnellement, le moteur 10 comporte une turbomachine 16 qui est protégée par une nacelle 18 et qui comporte un carter de soufflante 20 à l'avant de la nacelle 18. La nacelle 18 est, entre autres, fixée au carter de soufflante 20. 15 Le carter de soufflante 20 comporte un carter intermédiaire 21 et une virole 23 qui s'étend en avant du carter intermédiaire 21, qui entoure la soufflante (non représentée) et qui permet de retenir les aubes de la soufflante en cas de libération d'une aube. Dans le cas présent, la turbomachine 16 est maintenue dans la 20 nacelle 18 par l'intermédiaire de bielles 19, mais cette configuration ne saurait être limitative de l'invention. Le moteur 10 est fixé au pylône 12 par l'intermédiaire d'un système de suspension 22. Le système de suspension 22 comporte, à titre d'exemple et de manière non limitative de l'invention deux plots de 25 suspension souples interposés entre des extrémités amont 24 et 26 du moteur 10, à savoir un plot souple amont 28 et un plot souple aval 30. Le plot souple amont est fixé par exemple à une roue fixe extérieure du carter intermédiaire 21 du carter de soufflante 20. Pour leur liaison au pylône 12, chaque plot de suspension amont 28 30 ou aval 30 est plus particulièrement fixé à des tirants 32 amont et aval 34 du pylône 12. 7 Les plots de suspension amont 28 ou aval 30 comportent par exemple de manière connue, des éléments en matériau élastomère dans lesquels sont noyées des douilles métalliques d'accouplement (non représentées) permettant de recevoir des vis ou axes de fixation respectifs 5 à la nacelle 18 ou aux tirants 32 amont et aval 34 du pylône 12. Les propriétés mécaniques de ces matériaux dépendent de la température à laquelle ils sont soumis. Dans une conception conventionnelle de ce type, aucun moyen n'est prévu pour contrôler la souplesse des plots amont 28 ou aval 30, qu'il 10 s'agisse de contrôler la raideur du matériau élastomère ou les jeux internes entre les douilles métalliques d'accouplement et les axes qui les traversent, de sorte que les capacités d'amortissement par chaque plot amont 28 ou aval 30, des vibrations issues du moteur 10 au pylône 12 ne sont pas contrôlées. 15 En particulier, en fonction des phases de vol auxquelles est soumis l'aéronef, les plots souples amont 28 et aval 30 sont susceptibles d'être soumis à des températures différentes, qui modifient les caractéristiques physiques de ces plots, qu'il s'agisse de propriétés mécaniques telles que la raideur de ces plots 28, 30 ou des jeux fonctionnels de leurs douilles 20 internes. De ce fait, les capacités d'amortissement et par conséquent de filtration des vibrations que le moteur 10 est susceptible de transmettre à l'aéronef par l'intermédiaire de ces plots 28, 30 peuvent varier fortement en fonction des conditions de températures auxquelles ils sont soumis. Notamment, les caractéristiques de raideur du matériau élastomère 25 de ces plots 28, 30 ou les jeux fonctionnels des douilles peuvent varier fortement en fonction de la température à laquelle les plots 28, 30 sont soumis, cette température dépendant du vent relatif dans lequel baigne le moteur 10 et de l'altitude à laquelle évolue l'aéronef. Pour remédier à cet inconvénient, comme l'illustrent les figures 3 et 30 4, l'invention propose un système 18 de suspension du type décrit 8 précédemment, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de contrôle de la température de l'au moins un matériau de chaque plot 28, 30. D'une manière générale, selon le nombre de matériaux mis en oeuvre dans chaque plot 28, 30 les moyens de contrôle de la température 5 peuvent concerner tout ou seulement une partie des matériaux de chaque plot 28, 30. Ainsi, selon un mode de réalisation non préféré de l'invention, chaque plot 28, 30 peut comporter des moyens de contrôle thermique de tout ou partie de ses matériaux, comme par exemple des moyens de 10 chauffage ou de refroidissement intégrés et noyés dans son matériau élastomère, tels que par exemple un élément résistif électrique et/ou un échangeur thermique noyés dans le matériau élastomère du plot 28, 30, qui sont aptes à y apporter ou à en retirer des calories. De même des moyens de chauffage ou de refroidissement 15 analogues peuvent être prévus pour les douilles d'accouplement de ces plots. Toutefois, de manière préférée de l'invention, comme l'illustrent les figures 2 et 3, les moyens 36 de contrôle de la température comportent au moins une enceinte 38, 44 thermiquement isolée contenant un fluide 40 et 20 renfermant l'au moins un plot 28, 30 et des moyens de régulation 42 de la température dudit fluide 40 dans l'enceinte 38, 44 en réponse à une consigne de température. De préférence, le système 22 comporte une enceinte amont 38 isolée contenant le fluide 40 et renfermant le plot amont 28, et une enceinte 25 aval 44 isolée contenant le fluide 40 et renfermant le plot aval 30. Chacune des enceintes 38, 44 permet de conférer une température uniforme à tous les matériaux des plots amont 28 et aval 30. Dans un mode de réalisation non préféré de l'invention, le fluide pourrait être un liquide caloporteur tel que de l'huile ou un autre fluide apte 30 à échanger des calories avec chacun des plots 28, 30, ce liquide caloporteur pouvant être chauffé ou refroidi par des moyens de régulation 9 de la température dudit fluide comportant, à titre d'exemple et de manière non limitative de l'invention, une résistance chauffante ou un échangeur immergés dans les enceintes 38, 44. Toutefois, dans les modes de réalisation préféré de l'invention, le 5 fluide est de l'air et les moyens 42 de régulation de la température dudit fluide comportent une source d'air chaud 46, une source d'air froid 48, et des moyens de mélange 50 configurés pour mélanger l'air de la source d'air chaud 46 et l'air de la source d'air froid 48 selon un mélange d'air à température régulée conforme à la consigne de température, et aptes à 10 alimenter l'enceinte 44 avec ledit mélange. Pour ce faire, les moyens 42 de régulation de la température dudit fluide comportent aussi un moyen 52 de mesure de la température de l'air issu de la source d'air chaud 46, un moyen 54 de mesure de la température de l'air issu de la source d'air froid 48 et un moyen 56 de mesure de la température de l'air contenu dans 15 l'enceinte 38. De manière connue, la turbomachine 16 comporte, d'amont en aval selon le flux "F" d'écoulement des gaz, une soufflante 60, un compresseur basse pression 62, un compresseur haute pression 64, une chambre de combustion 66, une turbine haute pression 68 et une turbine basse 20 pression 70. Le compresseur basse pression 62, le compresseur haute pression 64, la chambre de combustion 66, la turbine haute pression 68 et la turbine basse pression 70 définissent une veine de flux primaire 72 dans laquelle circule un flux primaire P ou flux chaud, tandis qu'un carter 74 enveloppant ces éléments et la nacelle 18 délimitent entre eux une veine 25 de flux secondaire 74 dans laquelle circule un flux secondaire S ou flux froid. Le moteur 10 baigne par ailleurs dans un flux d'air extérieur E. Les sources d'air chaud 46 et d'air froid 48 pourraient être des sources indépendantes de la turbomachine 16. Toutefois, par souci de simplification, la source d'air chaud 46 comporte un piquage d'air chaud 30 dans le compresseur basse pression 62 de la turbomachine, comme 10 représenté à la figure 2, ou dans le compresseur haute pression 64 de la turbomachine16. Dans ce dernier cas, notamment, le piquage d'air chaud dans le compresseur haute pression 64 de la turbomachine 16 peut être effectué 5 conjointement avec un prélèvement d'air dans ce même piquage destiné à prélever de l'air pressurisé aux fins de pressurisation de la cabine de l'aéronef. La source d'air froid 48 comporte au moins un prélèvement d'air froid à l'extérieur de la nacelle 18, destiné à capter l'air froid dans le flux d'air 10 froid E circulant à l'extérieur de la turbomachine. Les moyens de mélange 50 pourraient être intégrés à l'enceinte 38, 44, c'est-à-dire que le piquage d'air chaud et le prélèvement d'air chaud pourraient aboutir directement dans les enceintes 38, 44. Toutefois de préférence, comme l'illustre la figure 4, les moyens de 15 mélange 50 comportent un mélangeur 76, extérieur à l'enceinte 38, 44 thermiquement isolée, qui est relié au prélèvement d'air froid par l'intermédiaire d'une vanne 78 de régulation d'air froid, et relié au piquage d'air chaud par l'intermédiaire d'une vanne 80 de régulation d'air chaud, et qui alimente l'enceinte 38, 44 en air à la température régulée TR. 20 Pour ce faire, les moyens de mélange 50 comportent un calculateur 82 qui est configuré pour commander les vannes de régulation d'air froid 78 et d'air chaud 80 en réponse une consigne de température Tc, et aussi compte tenu de la température Tmh mesurée de l'air issu de la source d'air chaud 46, par le moyen de mesure 52, de la température Tm, mesurée de 25 l'air issu de la source d'air froid 48 par le moyen de mesure 54, et de la température T' mesurée dans l'enceinte 38, 44 par le moyen de mesure 56. Le mélange d'air est alors effectué dans le mélangeur 76 et permet d'obtenir en sortie de ce mélangeur un mélange d'air à température régulée 30 TR conforme à la consigne de température Tc. 11 Sur les figures 2 et 3, on a représenté un unique conduit 82 reliant le mélangeur 76 à l'enceinte 38, 44. Il sera compris toutefois que de préférence le mélangeur 76 alimente l'enceinte par l'intermédiaire d'une pluralité d'orifices d'injection (non représentés) répartis de manière 5 régulière autour de chaque plot 28, 30, afin de favoriser une répartition uniforme de la température dans le plot 28, 30. Dans cette configuration, comme l'illustre la figure 5, un tel système 18 de suspension peut être commandé selon un procédé comportant au moins une première étape ET1 de fourniture d'une consigne de 10 température Tc. Puis le procédé comporte une deuxième étape ET2 d'acquisition des températures Tmh, Talc et Tme mesurées de l'air respectivement issu de la source d'air chaud 46, de la source d'air froid 48, et de l'air contenu dans l'enceinte 38, 44. Le procédé comporte ensuite une troisième étape ET3 de calcul des ouvertures des vannes de régulation 15 d'air chaud 78 et d'air froid 80 afin d'obtenir dans le mélangeur 76 un mélange d'air à la température régulée TR conforme à la consigne de température Tc. Ces ouvertures calculées sont alors mises en oeuvre au cours d'une quatrième étape ET4 de commande des vannes de régulation d'air chaud 80 et d'air froid 78. 20 Bien entendu, il sera compris que la régulation est effectuée tout au long des phases de vol de l'aéronef, de manière à s'adapter en continu aux changements de température de la source d'air froid 48, dans une moindre mesure de la source d'air chaud 46, de la température dans l'enceinte et de l'évolution de la température de consigne Tc. Cette régulation continue est 25 représentée à la figure 5 par la flèche illustrant la répétition des étapes ET2 à ET4. L'établissement de la température de consigne Tc permet de piloter les caractéristiques physiques des plots 28, 30 en fonction des phases de vol, et en particulier leurs propriétés mécaniques. Autrement dit il est 30 possible d'adapter la température de consigne Tc aux différentes phases de vol. S'agissant de l'amortissement procuré par les plots 28, 30 il est ainsi 12 possible de piloter l'amortissement des plots 28, 30 de manière à intégrer les caractéristiques d'amortissement des plots dans une structure globale d'amortissement de l'aéronef entre le moteur 10 et la cabine, de manière à réduire les vibrations transmises à la cabine de l'aéronef. 5 A cet effet, la consigne de température Tc est issue d'une base de valeurs de consignes de températures Tc qui sont associées chacune à une rigidité déterminée des plots 28, 30, elles-mêmes associées à une phase de fonctionnement déterminée de l'aéronef. L'invention permet donc d'améliorer sensiblement les 10 performances d'amortissement d'un système de suspension d'un REVENDICATIONS1. Système de suspension (22) d'une turbomachine (16) à un pylône (12) d'un aéronef, ledit système (22) comportant au moins un plot de suspension (28, 30) fixé à une nacelle (18) de ladite turbomachine (16) et audit pylône (12), ledit plot (28, 30) étant réalisé en un au moins un matériau dont au moins une propriété mécanique dépend de la température dudit au moins un matériau, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de contrôle de la température de l'au moins un matériau dudit au moins un plot (28, 30). 2. Système (22) de suspension selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de contrôle de la température comportent une enceinte thermiquement isolée (38, 44) contenant un fluide (40) et renfermant l'au moins un plot (28, 30), et des moyens de régulation (42) de la température dudit fluide dans l'enceinte (38, 44) en réponse à une consigne de température (Tc). 3. Système (22) de suspension selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le fluide (40) est de l'air et en ce que les moyens (42) de régulation de la température dudit fluide comportent : - une source d'air chaud (46), - un moyen de mesure (52) de la température de l'air issu de la source d'air chaud (46), - une source d'air froid (48), - un moyen (54) de mesure de la température de l'air issu de la source d'air froid, - un moyen de mesure (56) de la température de l'air contenu dans l'enceinte (38, 44), - des moyens de mélange (50) configurés pour mélanger l'air de la source d'air chaud (46) et l'air de la source d'air froid (48) selon un mélange 30 d'air à température régulée (TR) conforme à la consigne de température (Tc), et aptes à alimenter l'enceinte (38, 44) avec ledit mélange. 14 4. Système (22) de suspension selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la source d'air chaud (46) comporte un piquage d'air dans un compresseur basse pression (62) ou haute pression (64) de la turbomachine (16). 5 5. Système (22) de suspension selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la source d'air froid (48) comporte au moins un prélèvement d'air froid à l'extérieur de la nacelle (18). 6. Système (22) de suspension selon les revendications 4 et 5 prises en combinaison, caractérisé en ce que les moyens de mélange (50) 10 comportent : - un mélangeur (76), préférentiellement extérieur à l'enceinte (38, 44) thermiquement isolée, qui est relié au prélèvement d'air froid par l'intermédiaire d'une vanne (78) de régulation d'air froid et au piquage d'air chaud par l'intermédiaire d'une vanne (80) de régulation d'air chaud, et qui 15 alimente l'enceinte (38, 44) en air à la température régulée (TR), - un calculateur (82) qui est configuré pour commander les vannes de régulation de flux froid et de flux chaud (78, 80) en réponse à la consigne de température (Tc) et compte tenu de températures mesurées - (Trnh, Tnc, Tne) de l'air issu de la source d'air chaud (46), de la source d'air 20 froid (48), et de l'air contenu dans l'enceinte (38, 44), pour réaliser dans le mélangeur (76) un mélange d'air à température régulée (TR) conforme à la consigne de température (Tc). 7. Système de (22) suspension selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le mélangeur alimente l'enceinte (38, 44) par 25 l'intermédiaire d'une pluralité d'orifices d'injection répartis de manière régulière autour du plot (28, 30). 8. Procédé de commande d'un système (22) de suspension selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte successivement au moins : - une première étape (ET1) de fourniture d'une consigne de température (Tc), 15 - une deuxième étape (ET2) d'acquisition des températures (Tmh, Trie, T') mesurées de l'air issu de la source d'air chaud, de la source d'air froid, et de l'air contenu dans l'enceinte, - une troisième étape (ET3) de calcul des ouvertures des vannes 5 (78, 80) de régulation d'air chaud et d'air froid afin d'obtenir dans le mélangeur (76) un mélange d'air à température régulée (TR) conforme à la consigne de température (Tc), - une quatrième étape (ET4) de commande des vannes (78, 80) de régulation d'air chaud et d'air froid selon les ouvertures déterminées à la 10 troisième étape (ET3). 9. Procédé de commande selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les deuxième à quatrième étapes (ET2, ET3, ET4) sont réalisées en continu au cours du vol de l'aéronef. 10. Procédé de commande selon l'une des revendications 8 ou 9, 15 caractérisé en ce que la consigne de température (Tc) est issue d'une base de valeurs de consignes (Tc) de températures qui sont associées chacune à une rigidité déterminée du plot (28, 30), elle-même associée à une phase de fonctionnement déterminée de l'aéronef.