Brevet FR3139553A1 — publié le 20240315

Ensemble propulsif (100) comprenant une turbomachine (8) s’étendant selon un axe longitudinal (X) comportant un carter (10) et des moyens de suspension (20) de la turbomachine à un aéronef, les moyens de suspension (20) comprenant une première partie (21) fixée rigidement à un premier organe de liaison (31) porté par une virole annulaire (11) du carter (10) et dans lequel les moyens de suspension (20) comprennent une seconde partie (22) reliée à un second organe de liaison (32) porté par la virole annulaire (11), ladite seconde partie (22) étant reliée au second organe de liaison (32) avec un jeu selon au moins une direction radiale. Fig. 2 ensemble de Propulsion La présente divulgation concerne un ensemble de propulsion comprenant une turbomachine et des moyens de suspension de la turbomachine à un aéronef. Un turboréacteur à double flux comporte classiquement une veine annulaire d’écoulement d’un flux d’air primaire ou veine annulaire primaire comprenant, d’amont en aval dans le sens de circulation du flux de gaz au sein de la turbomachine, un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression. Le turboréacteur comporte également une veine annulaire d’écoulement d’un flux d’air secondaire ou veine entourant extérieurement la veine annulaire primaire. Les veines annulaires primaire et secondaire sont coaxiales, la veine annulaire secondaire étant agencée radialement à l’extérieur de la veine d’air primaire. Les termes radial et axial sont définis par rapport à l’axe de la turbomachine. Les termes amont et aval sont définis par rapport au sens de circulation des flux de gaz au sein de la turbomachine. Le turboréacteur est généralement fixé à un pylône ou mât d’un aéronef, ledit pylône étant lui-même fixé à la structure de l’aéronef, par exemple à la voilure. Le pylône permet de transmettre les efforts générés par le turboréacteur à la structure de l’aéronef et permet également le cheminement de carburant, d’air et systèmes électriques et hydrauliques entre le turboréacteur et l’aéronef. La demande de brevet FR 2 867 155 au nom de la Demanderesse divulgue une turbomachine fixée à un pylône par l’intermédiaire d’un ensemble de suspension comportant un ensemble de suspension amont et un ensemble de suspension aval. L’ensemble de suspension amont est fixé à un carter intermédiaire solidaire d’un carter de soufflante, l’ensemble de suspension aval étant fixé à un carter d’échappement. Les deux carters sont des éléments structuraux de la turbomachine. Les dispositifs de suspension ont pour fonction d’assurer la transmission des efforts mécaniques entre la turbomachine et le pylône. Ces efforts sont notamment la poussée générée par la turbomachine, orientée selon l’axe de la turbomachine, les charges aérodynamiques latérales et le poids de la turbomachine. Dans la suite de la description, on s’intéressera à titre d’exemple à l’ensemble de suspension situé en amont. Un tel ensemble de suspension amont connu comporte classiquement une poutre destinée à être fixée à un pylône d’un aéronef, une partie cylindrique articulée sur un boîtier de rotule, le boîtier de rotule comportant un corps, une noix de rotule articulée sur le corps, la partie cylindrique étant montée pivotante autour de son axe dans la noix de rotule. Le corps du boîtier de rotule est fixé à une partie fixe du turboréacteur, par exemple un carter intermédiaire ou encore un carter inter-compresseurs, situé entre le compresseur basse pression et le compresseur haute pression de la veine primaire. Dans certaines configurations moteur, par exemple sans carénage, l’ensemble de suspension oblige une fixation radialement à l’extérieur du carter, ce qui nécessite une fixation en saillie depuis le carter, cette fixation devant répondre par ailleurs à des contraintes d’optimisation dimensionnelle. En raison des efforts importants transmis à l’ensemble de suspension, le scénario de rupture de la fixation doit être envisagé, tout en écartant l’éventualité de la séparation du turboréacteur du reste de l’aéronef. Il existe donc un besoin de sécuriser la fixation de l’ensemble de suspension à la turbomachine. Il existe également un besoin d’améliorer les dispositifs de suspension, pour une turbomachine carénée ou non-carénée. Résumé Il est ainsi proposé un ensemble propulsif comprenant une turbomachine s’étendant selon un axe longitudinal comportant un carter et des moyens de suspension de la turbomachine à un aéronef, les moyens de suspension comprenant une première partie fixée rigidement à un premier organe de liaison porté par une virole annulaire du carter et dans lequel les moyens de suspension comprennent une seconde partie reliée à un second organe de liaison porté par la virole annulaire, ladite seconde partie étant reliée au second organe de liaison avec un jeu selon au moins une direction radiale. En outre, le premier organe de liaison peut comprendre une première chape de fixation de la première partie des moyens de suspension, ladite première chape s’étendant transversalement selon un axe transversal depuis la virole annulaire. Le second organe de liaison peut en outre être formé d’un seul tenant avec le carter ou être rapporté sur le carter. La seconde partie peut en outre comprendre une tige reliée au second organe de liaison avec un jeu selon au moins la direction radiale et dans lequel la tige est solidaire de la première partie et traverse le premier organe de liaison. La tige peut en outre être traversée transversalement par un organe de blocage, ledit organe de blocage étant relié au second organe de liaison avec un jeu selon au moins la direction longitudinale. Au surplus, le deuxième organe de liaison peut comprendre deux platines radiales en vis-à-vis circonférentiel, et s’étendant radialement depuis la virole annulaire et l’organe de blocage peut comprendre des extrémités engagées dans les platines radiales avec un premier jeu annulaire. Les platines radiales peuvent être solidaires du premier organe de liaison par une zone de rupture, ladite zone de rupture étant configurée pour être rompue de sorte à mettre en contact l’organe de blocage avec les deux platines radiales. Alternativement, le second organe de liaison peut comprendre une seconde chape s’étendant transversalement selon un axe transversal depuis la virole annulaire, et la tige peut être engagée avec un deuxième jeu annulaire dans la seconde chape. En outre, l’organe de blocage peut être agencé avec un jeu longitudinal vis-à-vis de la seconde chape. Il est en outre proposé un aéronef comprenant un ensemble propulsif tel que décrit ci-avant. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : Fig. 1 la est une vue d’ensemble d’un ensemble propulsif comprenant une turbomachine s’étendant selon un axe longitudinal. Fig. 2 la est une vue de détail en perspective amont d’une partie d’un ensemble propulsif selon un premier exemple de réalisation. Fig. 3 la est une vue de détail en perspective aval de la partie de l’ensemble propulsif de la . Fig. 4 la est une vue radiale de la partie de l’ensemble propulsif des figures 2 et 3. Fig. 5 la est une vue en perspective amont d’un ensemble propulsif selon un deuxième exemple de réalisation. Fig. 6 la est une vue radiale de l’ensemble propulsif de la . La illustre une vue d’ensemble d’un ensemble propulsif 100 qui comprend notamment une turbomachine 8 s’étendant selon un axe longitudinal X, laquelle turbomachine comprend un carter 10 et une virole annulaire 11 du carter. L’ensemble propulsif comprend en outre des moyens de suspension 20 pour fixer la turbomachine à un aéronef. Dans la suite de la description, et comme illustré à titre d’exemple non limitatif à la , les moyens de suspensions 20 sont agencés vers l’amont de la turbomachine, c’est-à-dire vers la soufflante. Les moyens de suspension 20 comprennent une poutre 7, fixée à un pylône d’aéronef 9, et une partie cylindrique 14, fixée à une virole annulaire 11 d’un carter 10 de la turbomachine 8. Dans la suite de la description, les termes radial et longitudinal, amont et aval sont définis par rapport à l’axe de la turbomachine, noté X sur les figures. La direction longitudinale correspond ainsi à la direction de l'axe longitudinal X de la turbomachine. L'axe longitudinal X coïncide avec un axe de rotation des parties rotoriques de la turbomachine. Une direction radiale est une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal X. Comme visible à titre d’exemple de réalisation sur les figures 2-5, les moyens de suspension 20 comprennent une première partie 21 et une seconde partie 22. La première partie 21 est fixée à un premier organe de liaison 31 de la virole annulaire 11 et la seconde partie est reliée à un second organe de liaison 32 de la virole annulaire 11. Le premier organe de liaison 31 apporte une liaison fixe de la première partie 21 des moyens de suspensions à la virole annulaire 11. La liaison fixe est une fixation sans jeu, c’est-à-dire sans degrés de libertés, rendant solidaire la première partie 21 et la virole annulaire 11, c’est-à-dire que la première partie 21 est fixée fermement à la virole annulaire 11, par exemple par des vis traversant la première partie 21 et insérées dans la virole annulaire 11. La première partie 21 peut par exemple être une couronne annulaire agencée sur la partie cylindrique 14 des moyens de suspension. Le second organe de liaison 32 apporte une liaison avec jeu, selon au mois la direction radiale (selon l’axe Z). Le second organe peut en outre apporter un jeu selon la direction longitudinale (axe X) entre la seconde partie 22 des moyens de suspensions et la virole annulaire 11. Il n’y a donc pas de contact entre le second organe 32 et la seconde partie 22. Dans cette configuration, dans des conditions normales de fonctionnement de la turbomachine, tous les efforts générés par la turbomachine transitent par le premier organe de liaison 31 de la virole annulaire 11 à laquelle est fixée rigidement la première partie 21 des moyens de suspension 20. Du fait des fortes contraintes mécaniques appliquées, pour des raisons de sécurité, le scénario de défaillance mécanique, se traduisant par l’apparition de déformations, voire de fissures, ou criques, sur le premier organe de liaison 31 doit être envisagé, ce qui pourrait résulter par le détachement partiel ou total du premier organe de liaison 31 du reste du carter et ainsi par le détachement de l’ensemble de suspension 20 de la turbomachine. Les efforts transmis par le premier organe de liaison 31 seraient alors soit réduit (dans le cas de déformations dudit organe), soit inexistant (si le premier organe de liaison est détaché du reste du carter). Pour pallier cet inconvénient, la seconde partie 22 des moyens de suspension est reliée au second organe de liaison 32 de la virole annulaire 11 avec un jeu selon au moins la direction radiale, et par exemple selon les direction radiale et longitudinale. Ce jeu permet de créer un chemin d’effort en attente, qui sera fonctionnel uniquement en cas de défaillance mécanique du premier organe de liaison 31. Plus précisément, le second organe de liaison 32 est sollicité uniquement en cas de défaillance : le jeu présent entre le second organe de liaison 32 et la seconde partie 22 empêche le contact de ladite seconde partie 22 avec la virole 11 en condition normale de fonctionnement, et tous les efforts transitent par le premier organe de liaison 31. La défaillance de la liaison mécanique entre la première partie 21 et le premier organe de liaison 31, crée un déplacement du premier organe de liaison, ce qui met en contact la seconde partie 22 avec le second organe de liaison 32 de la virole, ceci permettant la continuité de la transmission des efforts depuis la turbomachine vers les moyens de suspension. L’ensemble formé par le second organe de liaison 32 et la seconde partie 22 des moyens de suspension représente ainsi une fixation en attente de défaillance, qui devient opérationnelle lorsque le premier organe de liaison 31 de virole sur lequel est fixé la première partie 21 ne remplit plus correctement son rôle de fixation de l’ensemble de suspension à l’élément de carter. L’ensemble formé par le second organe de liaison 32 et la seconde partie 22 des moyens de suspension présente ainsi un chemin d’effort en attente, qui devient opérationnel lorsque le premier organe de liaison perd son intégrité mécanique. La liaison avec jeu présente en outre l’avantage de permette un contrôle de défaillance de la turbomachine, par comparaison dimensionnelle du jeu à un instant donné avec le jeu connu en condition normale de fonctionnement. Comme visible à titre d’exemple sur les figures 2-5, le premier organe de liaison peut être une première chape 31. La première chape 31 s’étend transversalement selon un axe transversal Y, et est portée par la virole annulaire 11. En d’autres termes, la première chape 31 fait saillie en direction radiale depuis la surface externe de la virole annulaire 11. La première chape 31 présente une face aval 31a, sur laquelle est fixée la première partie 21 agencée en couronne sur la partie cylindrique 14 et une face amont 31b.. La première chape 31 comprend en outre une ouverture 31c, laissant traverser la partie cylindrique 14, et en particulier une tige 23 détaillée ci-après. La seconde partie 22 des moyens de fixation 20 est portée par la partie cylindrique 14. Les première et seconde parties 21, 22 sont donc solidaires l’une de l’autre. La seconde partie 22 comprend une tige 23, s’étendant longitudinalement. La tige 23 est traversée transversalement par un organe de blocage 24. L’organe de blocage 24 peut être fixé à la tige 23, par exemple par une vis 19 solidaire de l’organe de blocage 24 et de la tige 23. L’organe de blocage 24 est relié au second organe de liaison 32. Selon les exemples de réalisation, la liaison de la première partie 21 avec l’organe de blocage 24 peut comprendre un premier jeu annulaire J1 (figures 2 à 4) ou un deuxième jeu annulaire J2 (figures 5 et 6), dépendant du mode de réalisation du second organe de liaison. Selon le premier mode de réalisation (figures 2 à 4), le second organe de liaison 32 comprend deux platines 26 s’étendant longitudinalement et faisant saillie radialement depuis la virole annulaire 11. Les platines 26 sont formées d’un seul tenant avec le carter 10. Dans un autre exemple non illustré, les platines peuvent être rapportées sur le carter, par exemple par une fixation des platines 26 sur le carter. Les platines 26 présentent la forme générale d’un renfort agencé sur la face amont 31b du premier organe de liaison 31. Les platines 26 peuvent en outre être solidaires du premier organe de liaison par une zone de rupture 40, configurée pour être rompue en cas de défaillance du premier organe de liaison 31, ce qui désolidarise les platines 26 de la première chape 31. La zone de rupture 40 est agencée radialement en partie supérieure par rapport à une fente ou gorge 41, séparant la platine 26 de la première chape 31, au niveau de la surface externe de la virole annulaire 11. La gorge 41 conditionne la dimension de la zone de rupture 40 : plus la gorge s’étend radialement, plus la zone de rupture 40 a une dimension radiale faible, ce qui favorise l’apparition d’une fissure pour la rupture dans cette zone 40. La gorge 41 permet en outre de séparer le second organe de liaison 32 du premier organe de liaison 31 au niveau de la virole 11, ce qui empêche la propagation d’une fissure ou crique naissante sur la base du premier organe de liaison 31 en contact avec la virole 11. Chaque platine 26 comprend en outre une première ouverture 27 dans laquelle est engagée une extrémité 25 de l’organe de blocage 24. La première ouverture 27 et la section de l‘organe de blocage 24 sont de forme complémentaire circulaire. Néanmoins, l’organe de blocage 24 comprend un diamètre légèrement inférieur à celui de la première ouverture 27. L’organe de blocage 24 est ainsi engagé dans la première ouverture 27 de la platine 26 avec un premier jeu annulaire J1, équivalant par exemple à un dixième du diamètre de l’organe de blocage 24. En cas de défaillance mécanique de la fixation des moyens de suspension 20 au premier organe de liaison 31, le chemin d’effort en attente est activé par la mise en contact de l’extrémité 25 avec la première ouverture 27, ce qui permet un transfert des efforts longitudinaux et radiaux entre la virole et les moyens de suspension. Selon le deuxième mode de réalisation (figures 5 et 6), le second organe de liaison est une seconde chape 32. La seconde chape 32 peut comprendre une première portion 32a s’étendant transversalement et radialement et agencée en vis-à-vis et sans contact de la face amont 31b de la première chape 31, et une seconde portion 32b s’étendant longitudinalement et transversalement. La seconde chape peut en outre être rapportée sur le carter 10 et ainsi fixée à la virole annulaire 11 par des éléments de fixation radiale 33 fixant la deuxième portion 32b à la virole annulaire 11. Alternativement, la seconde chape 32 peut être formée d’un seul tenant avec le carter, et peut comprendre uniquement une première portion 32a faisant saillie radiale depuis la virole annulaire 11. La première portion 32a de la seconde chape 32 comprend une deuxième ouverture 50 dans laquelle est engagée la tige 23. La deuxième ouverture 50 et la section de tige 23 sont de forme complémentaire circulaire. Néanmoins, la tige 23 comprend un diamètre légèrement inférieur à celui de deuxième ouverture 50. La tige 23 est ainsi engagée dans deuxième ouverture 50 de la seconde chape 32 avec un deuxième jeu annulaire J2. En outre, selon la direction longitudinale, l’organe de blocage est agencé avec un jeu longitudinal J3 vis-à-vis de la seconde chape, ce jeu J3 étant non nul. En d’autres termes, l’organe de blocage est agencé à une distance D24 selon l’axe X de la seconde chape. En cas de défaillance mécanique de la fixation des moyens de suspension 20 au premier organe de liaison 31, le chemin d’effort en attente est activé d’une part par la mise en contact de la tige 23 avec la deuxième ouverture 50, ce qui permet un transfert des efforts radiaux et transverses entre la virole et les moyens de suspension et d’autre part de la mise en contact de l’organe de blocage 24 avec la première portion 32a de la seconde chape 32, ce qui permet un transfert des efforts longitudinaux entre la virole et les moyens de suspension. D’une manière commune aux différents modes de réalisation, le second organe de liaison 32 est dimensionné de sorte à résister à un niveau de charge résiduelle, dit charge limite, inférieur à la charge maximale que peut supporter le premier organe de liaison 31. Ce dimensionnement reste suffisant pour transmettre temporairement les efforts en cas de défaillance du premier organe de liaison 31, avant inspection et contrôle du ou des jeux agencés entre la seconde partie 22 et le second organe de liaison, témoins de l’absence ou de la présence d’une défaillance mécanique. Ensemble propulsif (100) comprenant une turbomachine (8) s’étendant selon un axe longitudinal (X) comportant un carter (10) et des moyens de suspension (20) de la turbomachine à un aéronef, les moyens de suspension (20) comprenant une première partie (21) fixée rigidement à un premier organe de liaison (31) porté par une virole annulaire (11) du carter (10) et dans lequel les moyens de suspension (20) comprennent une seconde partie (22) reliée à un second organe de liaison (32) porté par la virole annulaire (11), ladite seconde partie (22) étant reliée au second organe de liaison (32) avec un jeu (J1, J2) selon au moins une direction radiale. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel le premier organe de liaison (31) est une première chape de fixation de la première partie (21) des moyens de suspension (20), ladite première chape s’étendant transversalement selon un axe transversal (Y) depuis la virole annulaire (11). Ensemble selon la revendication 1 ou 2 dans lequel le second organe de liaison (32) est formé d’un seul tenant avec le carter (10) ou est rapporté sur le carter (10). Ensemble selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la seconde partie (22) comprend une tige (23) reliée au second organe de liaison (32) avec un jeu (J2) selon au moins la direction radiale et dans lequel la tige (23) est solidaire de la première partie (21) et traverse le premier organe de liaison (31). Ensemble selon la revendication 4, dans lequel la tige (23) est traversée transversalement par un organe de blocage (24), ledit organe de blocage (24) étant relié au second organe de liaison (32) avec un jeu (J3) selon au moins la direction longitudinale. Ensemble selon la revendication 5, dans lequel le second organe de liaison (32) comprend deux platines (26) radiales en vis-à-vis circonférentiel, et s’étendant radialement depuis la virole annulaire (11) et dans lequel l’organe de blocage (24) comprend des extrémités (25) engagées dans les platines radiales (26) avec un premier jeu annulaire (J1). Ensemble selon la revendication 6, dans lequel les platines radiales (26) sont solidaires du premier organe de liaison (31) par une zone de rupture (40), ladite zone de rupture étant configurée pour être rompue de sorte à mettre en contact l’organe de blocage (24) avec les deux platines radiales (26). Ensemble selon la revendication 4 ou 5, dans lequel le second organe de liaison (32) est une seconde chape s’étendant transversalement selon un axe transversal (Y) depuis la virole annulaire (11), et dans lequel la tige (23) est engagée avec un deuxième jeu annulaire (J2) dans la seconde chape (32). Ensemble selon la revendication 8 et la revendication 5, dans lequel l’organe de blocage (24) est agencé avec un jeu longitudinal (J3) vis-à-vis de la seconde chape (32). Aéronef comprenant un ensemble propulsif selon l’une quelconque des revendications précédentes.