Brevet FR3079500A1 — publié le 20191004

L'invention concerne une nacelle d'aéronef. Une nacelle d'aéronef est un carénage qui entoure un moteur dans un aéronef ; elle est rattachée à un mât de moteur, et a pour principales fonctions de porter et de protéger le moteur. De façon conventionnelle, une nacelle comprend, de l'avant vers l'arrière, un premier tronçon en amont du flux aérodynamique, appelé entrée d'air, un deuxième tronçon qui recouvre le carter de la soufflante moteur, appelé capot de soufflante, et un troisième tronçon qui présente généralement une zone d'inversion de poussée qui entoure le corps de turbine du moteur à l'aval du flux aérodynamique. Le capot de soufflante remplit plusieurs fonctions, dont une fonction de protection du moteur et une fonction de continuité des formes aérodynamiques ; il vise également à faciliter la maintenance en offrant un accès au carter de soufflante et aux systèmes attachés sur celui-ci. Les capots de soufflante connus sont composés de deux demi-capots 101, 102 semi-circulaires disposés de part et d'autre du mât 104, comme illustré à la figure 1. Chaque demi-capot 101, 102 est articulé sur le mât autour d'un axe parallèle à l'axe longitudinal central de la nacelle, par l'intermédiaire d'une charnière disposée en partie haute du capot et attachée au mât 104. Chaque demi-capot est ainsi mobile entre une position fermée lorsque l'avion est en fonctionnement et une position ouverte dans laquelle un opérateur peut accéder au moteur. Les deux demi-capots de soufflante sont maintenus en position fermée par un système de verrouillage situé sur le dessous de la nacelle c'est-à-dire diamétralement opposé aux charnières reliant les demi-capots au mât de moteur. En position fermée, le bord périphérique amont de chaque demi-capot repose sur l'entrée d'air. Lors de sa fermeture, chaque demi 2 capot est positionné sur l'entrée d'air grâce à un système d'ergots prévus sur la face interne du demi-capot, associés à des trous ménagés sur l'entrée d'air. Il n'y a donc pas de fixation entre l'entrée d'air et le demi-capot mais seulement un système de positionnement. 5 Ce système de montage du capot de soufflante sur le mât de moteur est qualifié de montage à ouverture papillon. Il présente divers inconvénients illustrés à la figure 2. Du fait de ses grandes dimensions, le capot de soufflante présente une grande souplesse. 10 En vol, c'est-à-dire lorsque le capot de soufflante est en position fermée comme illustré sur la partie gauche de la figure 2, puisqu'il n'est fixé qu'en deux points diamétralement opposés, le capot (101, 102) a tendance à se déformer comme indiqué par le trait en pointillés 105 (sur la partie gauche de la figure) en raison des différences de pression existant à l'intérieur et l'extérieur de la 15 nacelle et des actions conjuguées des déformations du moteur et des déformations dues aux contraintes aérodynamiques extrêmes. Lorsque le capot de soufflante se déforme en vol se crée un phénomène d'écopage qui accentue encore la déformation. Au sol, lors des opérations de maintenance, c'est-à-dire lorsque le capot 20 de soufflante est en position ouverte comme illustré sur la partie droite de la figure 2, celui-ci présente une importante prise au vent qui, compte tenu de la souplesse du capot, peut induire les déformations indiquées par les traits en pointillés 106 (sur la partie droite de la figure). En outre, cette prise au vent limite les opérations de maintenance à des conditions de vent faible (vitesse du 25 vent inférieure à une certaine valeur). Ces problèmes sont de surcroît aggravés par la tendance actuelle à l'augmentation des diamètres de la nacelle. Plus grands, les capots de soufflante sont encore plus souples et présentent une prise au vent encore supérieure. 3 L'augmentation du diamètre des nacelles a également pour conséquence de réduire l'espace disponible entre la nacelle et le sol et donc de rendre l'accès aux systèmes de fermeture des capots de soufflante plus difficile pour l'opérateur. 5 Enfin, une difficulté supplémentaire survient dans le cas de certains types de moteur récents ou en développement, en particulier dans le cas des moteurs de type UHBR (acronyme de l'anglais "Ultra High Bypass Ratio"). Pour un moteur de type UHBR, le diamètre de la nacelle est plus important que pour un moteur classique et sa longueur est inférieure. Or la longueur de l'entrée 10 d'air doit rester sensiblement la même pour assurer ses fonctions, ce qui entraîne une diminution de la longueur du capot de soufflante. Cette diminution de longueur est incompatible avec les systèmes de montage connus à ouverture papillon. Un autre système de montage du capot de soufflante doit donc être impérativement envisagé pour ces moteurs. 15 L'invention vise à pallier les inconvénients précités en fournissant une nacelle dont le capot de soufflante est peu susceptible de se déformer tant en vol qu'à terre lors d'opérations de maintenance. Un objectif de l'invention est aussi de fournir une nouvelle nacelle adaptée aux moteurs de type UHBR. Pour ce faire, l'invention propose une nacelle d'aéronef comprenant une 20 entrée d'air et un capot de soufflante caractérisé en ce que : / le capot de soufflante est monté et articulé sur l'entrée d'air par l'intermédiaire de moyens de liaison et de guidage comprenant un rail circulaire ayant pour axe l'axe central de la nacelle et un coulisseau apte à coulisser le long du rail circulaire, de sorte que le capot de soufflante est rattaché à l'entrée 25 d'air et est mobile en rotation autour de l'axe de la nacelle relativement à l'entrée d'air, / le capot de soufflante comprend une ou plusieurs trappes permettant d'accéder à l'intérieur de la nacelle. La rotation du capot de soufflante autour de l'axe de la nacelle permet de positionner la trappe (ou l'une des trappes) en 30 regard de la zone du moteur à laquelle on souhaite accéder. 4 Selon la forme du coulisseau, le capot de soufflante est rattaché à l'entrée d'air sur toute la longueur du rail circulaire et donc sur toute la périphérie du capot ou il ne l'est qu'en un nombre donné de points, dont le nombre et la localisation à la périphérie du capot peuvent être 5 avantageusement choisis de façon à limiter les déformations subies par le capot et les risques d'écopage. Les déformations que subissent les capots de soufflante antérieurs en vol et les risques d'écopage en vol sont même supprimés si le coulisseau s'étend sur toute la périphérie du capot de soufflante, c'est-à-dire sur toute la longueur du rail circulaire. 10 Durant les opérations de maintenance, le capot de soufflante reste en place, maintenu sur toute sa périphérie ou en un certain nombre de points répartis à sa périphérie, et seule une trappe d'accès au moteur est ouverte ou déposée. Ainsi, le capot ne subit aucune déformation lors des opérations de maintenance contrairement aux capots antérieurs à ouverture papillon comme 15 expliqué en relation avec la figure 1 (partie de droite). En outre, le capot de soufflante étant porté par l'entrée d'air et étant dépourvu d'articulation au niveau de l'axe du mât, la portion de mât s'étendant dans la zone du capot de soufflante devient inutile et peut être supprimée. Cela étant, le capot de soufflante peut recevoir un bossage aérodynamique en zo continuité avec la forme aérodynamique avant du mat. Ce bossage est inutile si le mât est noyé dans la ligne de la nacelle. De préférence, le capot de soufflante est mobile en rotation relativement à l'entrée d'air sur 360°, auquel cas une seule trappe est nécessaire pour pouvoir accéder à toutes les zones du carter de soufflante, ce qui n'exclut pas 25 d'en prévoir plusieurs. Si la rotation du capot de soufflante autour de l'axe de la nacelle est limitée à un angle inférieur à 360°, il convient de prévoir plusieurs trappes (deux trappes suffisent en cas de rotation d'au moins 180°) pour pouvoir accéder de façon confortable à toute zone du carter de soufflante. A noter que le capot de soufflante selon l'invention peut couvrir 30 extérieurement entre 20 et 100% du carter de soufflante du moteur. Concernant les moyens de liaison entre l'entrée d'air et le capot de soufflante, le rail circulaire peut être fixé à l'entrée d'air, le coulisseau étant alors 5 fixé au capot de soufflante. En variante, inversement, le rail circulaire est fixé au capot de soufflante et le coulisseau est fixé à l'entrée d'air. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le coulisseau est formé par une pluralité d'organes ponctuels, répartis (de préférence de façon 5 régulière) autour de l'axe longitudinal central de la nacelle. Dans une première version de l'invention : / le rail circulaire comprend o une portion support par laquelle le rail circulaire est fixé à l'un des deux éléments parmi l'entrée d'air et le capot de soufflante, 10 o une portion de guidage ayant la forme d'une nervure. La nervure de guidage est avantageusement torique (c'est-à-dire qu'elle présente une section droite circulaire) mais d'autres sections sont possibles, / tandis que le coulisseau est formé par une pluralité d'organes comprenant 15 chacun o un pied par lequel l'organe est fixé à l'autre des deux éléments (capot de soufflante ou entrée d'air), o et un étrier ou chariot dans lequel est emboîtée la nervure de guidage du rail circulaire, l'étrier (ou chariot) ayant une section 20 complémentaire de celle de la nervure de guidage. Ainsi par exemple, si la nervure de guidage est de forme torique, l'étrier a une section droite en C ; si la nervure de guidage a une section droite parallélépipédique, l'étrier a une section droite en U. En variante, dans une deuxième version de l'invention : 25 / le rail circulaire comprend o une portion support par laquelle le rail circulaire est fixé à l'un des deux éléments parmi l'entrée d'air et le capot de soufflante, o et une portion de guidage présentant la forme d'une gouttière ayant une section en C, / tandis que le coulisseau est formé par une pluralité d'organes comprenant chacun 6 o un pied par lequel l'organe est fixé à l'autre des deux éléments (capot de soufflante ou entrée d'air) o et une rotule emboîtée dans la gouttière en C du rail circulaire. Ces rotules peuvent être réalisées en un matériau composite à base de 5 fibres, en particulier un matériau composite à base de carbone dont le caractère autolubrifiant est avantageux. L'invention n'est pas limitée aux formes précédemment définies pour le rail circulaire et le coulisseau. En particulier, le coulisseau peut s'étendre sur toute la longueur du rail circulaire au lieu d'être composé d'organes ponctuels. 10 Si elle permet de garantir un risque minimal de déformation du capot de soufflante en vol, cette variante possède toutefois une masse supérieure aux deux versions précédemment définies, ce qui n'est jamais souhaitable pour un équipement d'aéronef. La trappe permettant l'accès aux moteurs, ou au moins l'une des trappes 15 voire chaque trappe (si le capot de soufflante en compte plusieurs), est monté battante sur le capot de soufflante par l'intermédiaire d'une charnière dont l'axe peut être parallèle ou orthogonal à l'axe longitudinal de la nacelle. En variante, la trappe ou au moins l'une des trappes (si le capot de soufflante en compte plusieurs), est montée coulissante sur le capot de 20 soufflante, par exemple selon un axe parallèle à l'axe de la nacelle ou selon une direction circulaire normale à l'axe de la nacelle, par tous moyens appropriés. En variante, la trappe ou au moins l'une des trappes (si le capot de soufflante en compte plusieurs) est montée amovible sur le capot de soufflante, 25 de façon à être entièrement déposée lorsque l'on souhaite accéder au moteur. Selon une caractéristique possible de l'invention, la nacelle comprend des moyens de verrouillage en rotation du capot de soufflante. Selon une caractéristique possible, ces moyens de verrouillage sont prévus au niveau de la trappe qui permet l'accès au moteur, ou de l'une des 30 trappes voire de chaque trappe (si le capot en compte plusieurs). Par exemple, au moins une partie des moyens de verrouillage est intégrée à la trappe à l'une des trappes voire à chaque trappe (si le capot en compte plusieurs). 7 Par exemple, pour assurer la fixation de la trappe sur l'entrée d'air (et donc le verrouillage du capot de soufflante relativement à l'entrée d'air), la trappe présente une portion s'étendant vers l'amont en saillie du capot de soufflante de façon à recouvrir une zone d'un bord aval de l'entrée d'air et la 5 portion en saillie de la trappe est pourvue d'une attache, configurée pour coopérer avec une attache complémentaire fixée à un châssis de l'entrée d'air. L'invention s'étend à une nacelle d'aéronef caractérisée en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-avant et ci-après. Autrement dit, toutes les combinaisons possibles à partir des caractéristiques 10 décrites dans la présente demande sont conformes à l'invention dès lors qu'il n'y a pas d'incompatibilité entre les caractéristiques combinées. D'autres détails et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, qui se réfère aux dessins schématiques annexés et porte sur des modes de réalisation préférentiels, fournis à titre 15 d'exemples non limitatifs. Sur ces dessins : / La figure 1 est une vue en perspective d'une nacelle antérieure à ouverture papillon, / la figure 2 est une vue schématique de face de la nacelle antérieure à ouverture papillon de la figure 1, 20 / la figure 3 est une vue en perspective éclatée d'une nacelle selon l'invention à capot de soufflante rotatif, / la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'une portion d'une nacelle selon l'invention à la jonction entre l'entrée d'air et le capot de soufflante, 25 / la figure 5 est une vue en perspective de trois-quarts d'une nacelle selon invention munie d'une trappe montée battante autour d'un axe parallèle à l'axe longitudinal de la nacelle, / la figure 6 est une vue en perspective de trois-quarts d'une nacelle selon l'invention munie d'une trappe montée battante autour d'un axe 30 orthogonal à l'axe longitudinal de la nacelle, 8 / la figure 7 est une vue en perspective de trois-quarts d'une nacelle selon l'invention munie de deux trappes intégrant des moyens de verrouillage en rotation du capot de soufflante. Les figures 1 et 2 concernent des nacelles ayant un capot de soufflante à 5 ouverture papillon selon l'art antérieur. Elles ont été décrites en introduction. La figure 2 illustre en particulier les déformations que subissent les capots de soufflante antérieurs en vol lorsque le capot de soufflante est fermé (partie gauche de la figure) et au sol lorsque le capot de soufflante est ouvert (partie droite de la figure). 10 La nacelle selon l'invention illustrée sur les figures 3 et 4 comprend une entrée d'air 1, un capot de soufflante 2, et une portion aval 3 présentant une zone d'inversion de poussée. L'ensemble est porté par un mât 4. De façon usuelle (voir figure 4), l'entrée d'air 1 comprend, entre autres, une paroi externe 10 et un châssis 11, et le capot de soufflante comprend une paroi externe 21 15 dans le prolongement de la paroi externe 10 de l'entrée d'air. Selon l'invention, le capot de soufflante 2 est monté rotatif autour de l'axe central de la nacelle relativement à l'entrée d'air 1 (et à la portion aval 3). A cette fin, un rail de guidage 12 est prévu sur le bord aval de l'entrée d'air 1, et un coulisseau 22 est prévu sur le bord amont du capot de soufflante 2. 20 Dans l'exemple illustré, le rail de guidage 12 comprend une portion support 13 rigidement fixé sur le châssis 11 de l'entrée d'air, et une nervure 14 de guidage torique. Le coulisseau 22 est formé d'une pluralité d'organes 23 ponctuels comprenant chacun d'une part un pied 24 rigidement fixé à un cadre 27 et à la paroi externe 21 du capot de soufflante, et d'autre part un étrier 25 25 ayant une section en C. La nervure de guidage torique 14 du rail circulaire est emboîtée dans l'étrier 25 de chaque organe 23 du coulisseau. La liaison entre le rail circulaire 12 et le coulisseau 22 est donc ici discontinue. Afin d'assurer une bonne répartition du poids du capot de soufflante sur l'entrée d'air plusieurs organes 23 sont prévus régulièrement 9 répartis autour de l'axe central de la nacelle. Plus le nombre d'organes ponctuels 23 est élevé, plus l'aspect "isostatique" est amélioré et plus la déformée sous charge du capot de soufflante entre deux organes successifs est faible. De plus, un nombre supérieur d'organes pour le coulisseau permet 5 de faciliter le coulissement des organes sur le rail et donc la rotation du capot de soufflante par rapport à l'entrée d'air. En contrepartie, la masse de l'aéronef est augmentée. Un compromis doit donc être trouvé entre limitation de la déformée et augmentation de la masse. Le nombre d'organes 23 est de préférence compris entre quatre et dix, et il peut dépendre du diamètre du capot 10 de soufflante. Le coulisseau comprend par exemple huit organes 23 séparés les uns des autres par des angles de 45°. En variante, la liaison entre le rail circulaire et le coulisseau pourrait être continue sur l'ensemble du rail circulaire. Selon invention, le capot de soufflante 2 comprend de plus au moins une 15 trappe 5 permettant d'accéder à l'intérieur de la nacelle et donc au moteur et aux systèmes présents sur le carter de soufflante. Cette trappe 5 est visible sur la figure 3. Il s'agit ici d'une trappe complètement amovible ; elle est représentée détachée du capot de soufflante 2. Dans l'exemple illustré, la rotation du capot de soufflante relativement à 20 l'entrée d'air n'est pas limitée c'est-à-dire qu'elle peut s'effectuer sur 360°, afin que l'ouverture laissée par la trappe 5 lorsque celle-ci est déposée puisse être positionnée en regard de n'importe quelle zone du carter de soufflante. De préférence, la nacelle comprend aussi un joint 26 entre le capot de soufflante 2 et l'entrée d'air 1, lequel joint est fixé soit au capot de soufflante, 25 comme illustré sur la figure 4, soit à l'entrée d'air (variante non représentée). Ce joint 26 permet de limiter les perturbations aérodynamiques à la jonction entre l'entrée d'air 1 et le capot de soufflante 2. Il est positionné au plus proche des parois externes 10 de l'entrée d'air et 21 du capot de soufflante afin de minimiser les perturbations. A noter que les perturbations aérodynamiques sont 30 déjà réduites en l'absence de joint grâce à l'invention, en raison du fait que la 10 liaison entre l'entrée d'air et le capot de soufflante permet d'offrir un tolérancement serré entre ces deux éléments. De préférence, la nacelle comprend de plus des moyens de verrouillage en rotation du capot de soufflante par rapport à l'entrée d'air. Ces moyens de 5 verrouillage peuvent être intégrés à la trappe qui permet l'accès à l'intérieur de la nacelle. Par exemple, comme illustré sur les figures 5 à 7, la trappe (ou au moins l'une des trappes si le capot de soufflante en compte plusieurs) s'étend en saillie du bord amont du capot de soufflante de façon à recouvrir une zone du bord aval de l'entrée d'air. On peut alors prévoir des moyens d'attache 10 réversible 6 (vis ou analogue) le long du bord amont de la trappe, aptes à coopérer avec des moyens d'attache réversible complémentaires (alésages taraudés ou analogue) prévus sur la zone du bord aval de l'entrée d'air que recouvre la trappe en position fermée. Le bord amont en saillie de la trappe et les moyens d'attache réversible 6 forment les moyens de verrouillage en 15 rotation susmentionnés. La trappe peut être complètement amovible comme la trappe 5 illustrée sur la figure 3 ou les trappes 5A et 5B illustrées sur la figure 7. En variante, la trappe est montée battante (pivotante) autour d'un axe longitudinal telle la trappe 5' illustrée sur la figure 5 ou elle est montée battante (pivotante) autour 20 d'un axe compris dans un plan transversal telle la trappe 5" illustrée sur la figure 4. L'invention s'étend à toute variante accessible à l'homme du métier c'est-à-dire entrant dans le cadre délimité par les revendications annexées. A titre d'exemples : le rail circulaire peut être fixé au capot de soufflante 25 et le coulisseau fixé à l'entrée d'air ; le rail circulaire peut présenter une portion de guidage en forme de gouttière en C, REVENDICATIONS1. Nacelle d'aéronef comprenant une entrée d'air (1) et un capot de soufflante (2) caractérisé en ce que : / le capot de soufflante (2) est monté et articulé sur l'entrée d'air (1) par l'intermédiaire de moyens de liaison et de guidage comprenant un rail circulaire (12) ayant pour axe un axe longitudinal central de la nacelle et un coulisseau (22) apte à coulisser le long du rail circulaire (12), de sorte que le capot de soufflante (2) est mobile en rotation autour de l'axe de la nacelle relativement à l'entrée d'air (1) ; / le capot de soufflante (2) comprend une ou plusieurs trappes (5) permettant d'accéder à l'intérieur de la nacelle. 2. Nacelle d'aéronef selon la revendication 1, caractérisée en ce que le capot de soufflante (2) est mobile en rotation relativement à l'entrée d'air sur 15 360°. 3. Nacelle d'aéronef selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que le rail circulaire (12) est fixé à l'entrée d'air (1) et le coulisseau (22) est fixé au capot de soufflante (2). 4. Nacelle d'aéronef selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisée en 20 ce que le rail circulaire est fixé au capot de soufflante et le coulisseau est fixé à l'entrée d'air. 5. Nacelle d'aéronef selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le coulisseau est formé par une pluralité d'organes ponctuels répartis autour de l'axe longitudinal central de la nacelle. 25 6. Nacelle d'aéronef selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le rail circulaire (12) comprend o une portion support (13) par laquelle le rail circulaire est fixé à l'un des deux éléments parmi l'entrée d'air (1) et le capot de soufflante (2), 30 o une portion de guidage (14) ayant la forme d'une nervure torique, 12 et en ce que le coulisseau est formé par une pluralité d'organes (23) comprenant chacun o un pied (24) par lequel l'organe est fixé à l'autre des deux éléments (1, 2), 5 o et un étrier ou chariot (25) dans lequel est emboîtée la nervure de guidage (15) du rail circulaire, l'étrier ou chariot ayant une section en C. 7. Nacelle d'aéronef selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le rail circulaire comprend 10 o une portion support par laquelle le rail circulaire est fixé à l'un des deux éléments parmi l'entrée d'air et le capot de soufflante, o et une portion de guidage présentant la forme d'une gouttière ayant une section en C, et en ce que le coulisseau est formé par une pluralité d'organes 15 comprenant chacun o un pied par lequel l'organe est fixé à l'autre des deux éléments o et une rotule emboîtée dans la gouttière de guidage du rail circulaire. 8. Nacelle d'aéronef selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en 20 ce qu'elle comprend des moyens (6) de verrouillage en rotation du capot de soufflante. 9. Nacelle d'aéronef selon la revendication 8, caractérisée en ce que les moyens de verrouillage (6) sont prévus au niveau de l'une, au moins, des trappes (5', 5", 5A, 5B) du capot de soufflante. 25 10. Nacelle d'aéronef selon la revendication 9, caractérisée en ce que ladite trappe (5', 5", 5A, 5B) présente une portion s'étendant vers l'amont en saillie du capot de soufflante (2) de façon à recouvrir une zone d'un bord aval de l'entrée d'air (1) et la portion en saillie de la trappe est pourvue d'une attache réversible (6), configurée pour coopérer avec une attache réversible 30 complémentaire fixée à un châssis (11) de l'entrée d'air. 11. Ensemble propulsif pour aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend une nacelle selon l'une des revendications précédentes.