Brevet FR3159591A1 — publié le 20250829

L’invention concerne une attache de type spigot (1) pour opérer une fixation entre un moteur d’aéronef à un élément d’une structure primaire (P) dudit aéronef, ladite attache s’étendant longitudinalement selon une première direction (Z) et ladite attache comprenant : - une première partie (1a) cylindrique présentant un premier diamètre (d1), - une deuxième partie (1b) cylindrique présentant un deuxième diamètre (d2), et, ladite attache (1) étant caractérisée en ce qu’elle comprend en outre une partie centrale (1c) agencée entre ladite première partie (1a) et ladite deuxième partie (1b) et présentant au moins un méplat (1f) s’étendant sensiblement parallèlement à la première direction (Z). Ainsi, il est avantageusement possible de positionner une jauge de contraintes (100) directement sur l’attache spigot (1) et de mesurer une déformation en flexion de celle-ci, représentative de la poussée moteur du moteur soutenu par cette attache (1). Fig. 1 ATTACHE INSTRUMENTEE DE MOTEUR D’AERONEF ET AERONEF COMPRENANT UNE TELLE ATTACHE. La présente invention concerne une attache instrumentée de moteur d’aéronef destinée à être interposée entre un élément de structure primaire d’aéronef et une ferrure de fixation du moteur. Au moins un mode de réalisation concerne une attache d’un type dit « spigot » agencée pour recevoir une ou plusieurs jauges de contrainte configurées pour la mesure d’une poussée moteur. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Différentes techniques de mesure de la poussée d’un moteur d’aéronef existent. La poussée moteur peut être mesurée au sol sur des bancs de mesure dédiés, par l’intermédiaire de balances d’efforts. En vol, la mesure de poussée est généralement réalisée grâce à des jauges de contraintes agencées sur des pièces d’interfaces structurales massives, ce qui permet une mesure directe, ou encore en réalisant des mesures de pressions dans les veines du moteur, ce qui constitue une mesure indirecte. Les mesures par jauges de contraintes présentent l’avantage d’obtenir une bonne estimation de la poussée moteur mais sont assorties d’une marge d’erreur de l’ordre de quelques pourcents de l’étendue de mesure. Dans le contexte de motorisations non carénées, il existe un besoin de précision accrue, du fait d’une forte influence entre le fonctionnement du moteur et des conditions externes, telles que notamment de fortes interactions entre le moteur et la structure de l’aéronef qui le porte. Le niveau de précision recherché est inférieur à 1% de l’étendue de mesure, ce qui n’est pas garanti par les méthodes de mesure actuelles. Les pièces interfaces transmettant des efforts (par exemple des efforts de poussée d’un moteur) vers la structure de l’aéronef qui le porte sont soumises à des critères de dimensionnement drastiques en relation avec l’ensemble des conditions nominales de fonctionnement ainsi que des cas de panne. Ces contraintes impliquent des dimensions et des raideurs très importantes des pièces supportant la mesure de poussée moteur, ce qui a pour conséquence une faible sensibilité de mesure et des imprécisions importantes dans la mesure. La situation peut être améliorée. Un objet de la présente invention est de proposer une attache mécanique permettant d’opérer à la fois une fonction d’interface mécanique robuste et supportant des charges de dimensionnement de la fixation, et une mesure de poussée moteur précise lorsqu’elle est combinée à une ou plusieurs jauges de contraintes. A cet effet, il est proposé une attache de type spigot pour opérer une fixation entre un moteur d’aéronef à un élément d’une structure primaire de cet aéronef, l’attache s’étendant longitudinalement selon une direction Z et l’attache comprenant : - une première partie cylindrique présentant un premier diamètre, - une deuxième partie cylindrique présentant un deuxième diamètre. L’attache étant telle qu’elle comprend en outre une partie centrale agencée entre la première partie et la deuxième partie et présentant au moins un méplat s’étendant sensiblement parallèlement à la direction Z. L’attache spigot selon l’invention peut en outre comprendre les caractéristiques optionnelles, considérées seules ou en combinaison : - La partie centrale de l’attache spigot comprend au moins deux méplats agencés perpendiculairement l’un par rapport à l’autre et s’étendant chacun parallèlement à la direction Z. - L’attache spigot comprend au moins une jauge de contrainte agencée sur le méplat lorsque l’attache comprend un seul méplat ou sur l’un au moins desdits méplats lorsque l’attache comprend plusieurs méplats. - La partie centrale de l’attache spigot présente une section de forme rectangulaire ou carrée. L’invention a également pour objet un ensemble de fixation comprenant une ferrure de structure primaire d’aéronef, une ferrure de fixation d’un moteur d’aéronef et au moins une attache de type spigot telle que précédemment décrite, l’attache étant agencée pour que sa première partie soit apte à être insérée dans un alésage de diamètre complémentaire au premier diamètre, solidaire de la structure primaire de l’aéronef, et pour que la deuxième partie soit apte à être reliée à la ferrure de fixation moteur par l’intermédiaire d’une liaison rotule. L’ensemble de fixation selon l’invention peut en outre comprendre les caractéristiques optionnelles considérées seules ou en combinaison : - L’ensemble de fixation comprend en outre un manchon dont l’une, première, de ses extrémités est assemblée entre la première partie de l’attache de type spigot et l’alésage de la structure primaire d’aéronef et dont l’autre, deuxième, de ses extrémités, forme une butée de déplacement de la deuxième partie de l’attache de type spigot lorsqu’une déformation en flexion de la partie centrale excède un niveau seuil prédéfini de flexion, la partie centrale de l’attache étant comprise à l’intérieur du manchon. - La deuxième partie de l’attache de type spigot comprend un épaulement présentant un évidement creusé selon la direction Z (par exemple une rainure) dans laquelle est logée la deuxième extrémité du manchon, laquelle est agencée d’une part à une première distance prédéterminée d’une paroi intérieure de l’évidement et est agencée d’autre part à une deuxième distance prédéterminée d’une paroi extérieure de l’évidement. - Le manchon de l’ensemble de fixation est un assemblage d’un premier manchon dit intérieur agencé dans un alésage d’un deuxième manchon dit extérieur, lesdits manchons intérieur et extérieur présentant un même axe longitudinal central et la surface extérieure du manchon intérieur étant agencée en appui contre la surface intérieure du manchon extérieur. - Une ou plusieurs jauges de contrainte est agencée et orientée pour mesurer une reprise d’efforts selon au moins une direction perpendiculaire à la direction Z. Un autre objet de l’invention est un aéronef comprenant au moins un ensemble de fixation tel que précité. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints : FIG. 1 est une coupe d’une attache spigot, adaptée pour opérer une interface entre une structure primaire d’aéronef et une ferrure de fixation de moteur d’aéronef et agencée pour porter une ou plusieurs jauges de contraintes, selon un mode de réalisation ; FIG. 2 est une vue de dessus de l’attache spigot déjà représentée en coupe sur la FIG. 1 ; FIG. 3 est une coupe d’une attache spigot, adaptée à opérer une interface entre une structure primaire d’aéronef et une ferrure de fixation de moteur d’aéronef et agencée pour porter une ou plusieurs jauges de contraintes, selon une variante de réalisation ; FIG. 4 illustre un ensemble de fixation entre une structure primaire d’aéronef et une ferrure d’attache moteur, comprenant une attache spigot telle que déjà représentée sur la FIG. 3 , selon un mode de réalisation ; FIG. 5 illustre une variante de réalisation de l’ensemble de fixation déjà représenté sur la FIG. 4 ; et, FIG. 6 illustre un aéronef comprenant une attache spigot ou un ensemble de fixation tel que déjà représenté sur les FIG. 1 à FIG. 5 . EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION La FIG. 1 est une représentation schématique d’une attache spigot 1 selon un mode de réalisation. La FIG. 1 est plus précisément une coupe de l’attache spigot 1 selon le plan de coupe A-A visible sur la FIG. 2 . L’attache spigot 1 est conçue et prévue pour opérer une fixation d’un moteur d’aéronef, ou plus précisément d’une ferrure de fixation d’un moteur d’aéronef à un élément d’une structure primaire de cet aéronef. Pour ce faire, l’attache spigot s’étend longitudinalement selon une direction Z et comprend : - une première partie cylindrique 1a présentant un premier diamètre, d1, laquelle première partie 1a a vocation à être fixée solidairement d’un élément de la structure primaire de l’aéronef, par exemple une ferrure d’un mat moteur ou une ferrure de voilure ou de fuselage, - une deuxième partie cylindrique 1b présentant un deuxième diamètre, d2, laquelle deuxième partie 1b a vocation à être fixée solidairement d’une ferrure de fixation d’un moteur d’aéronef. L’attache spigot 1 comprend de plus, astucieusement, une partie centrale 1c agencée entre ladite première partie et ladite deuxième partie et présentant au moins un méplat s’étendant sensiblement parallèlement à la direction Z. Le méplat est configuré pour y apposer une jauge de contraintes pour opérer une mesure de déformation selon une direction X perpendiculaire à la direction Z. Selon un mode de réalisation, l’attache spigot 1 comprend en outre un alésage central 1h usiné selon la direction Z traversant les parties 1a, 1b et 1c, utile à la fixation de l’attache spigot 1 à des éléments extérieurs à l’attache spigot 1, tels que, la structure primaire de l’aéronef et une ferrure de fixation d’un moteur. La FIG. 2 est une vue de dessus de l’attache spigot 1 définissant le plan de coupe A-A utilisé sur la FIG. 1 et sur laquelle apparaît plus lisiblement le méplat 1f de la partie centrale 1c qui comprend en outre trois autres méplats dont un méplat 1t, perpendiculaire au méplat 1f, puisque selon l’exemple décrit, la partie centrale 1c présente une section rectangulaire. Selon une variante, la partie centrale 1c présente une section carrée. Selon une autre variante, la partie 1c présente une section circulaire et deux paires de méplats perpendiculaires entre eux. La FIG. 2 définit une direction Y, perpendiculaire à chacune des directions X et Z, lesquelles directions X et Z sont perpendiculaires entre elles. Ainsi, les directions X, Y et Z forment un trièdre de référence. Avantageusement, lorsque la direction X, perpendiculaire à un plan comprenant le méplat 1f est orientée selon la direction de déplacement en vol d’un aéronef comprenant l’attache spigot 1, une ou plusieurs jauges de déformation apposées sur le méplat 1f permet de mesurer la reprise d’efforts entre un élément de structure primaire de l’aéronef, fixé solidairement à la partie 1a de l’attache spigot 1 et une ferrure de fixation moteur fixée solidairement à la partie 1b de l’attache spigot 1. La reprise d’efforts ainsi mesurée du fait de la flexion de l’attache spigot sous l’effet de la poussée moteur est représentative de l’intensité de la poussée moteur. Ainsi, lorsqu’une calibration a été réalisée en laboratoire et/ou lors de tests d’étalonnage, une mesure grâce à une jauge de contraintes apposées sur le méplat 1f de l’attache spigot 1 permet avantageusement d’obtenir une information représentative de la poussée moteur générée par le moteur fixé au moyen de l’attache spigot 1. Selon un mode de réalisation, la partie centrale de l’attache spigot 1 comprend une seconde jauge de contraintes apposée sur le second méplat 1t, lequel est agencé perpendiculairement au premier méplat 1f dans la partie centrale 1c de l’attache spigot 1, ce qui permet de caractériser des effets induits par un effort transverse au sens de l’effort de poussée moteur à mesurer et de corriger la mesure, tout en respectant les objectifs de précision de mesure. Selon un mode de réalisation, les jauges de contraintes sont reliées à un ou plusieurs calculateurs embarqués dans l’aéronef comprenant de la circuiterie électronique configurée pour déterminer des valeurs de poussée moteur à partir de signaux (tensions et/ou courants) en provenance des jauges. Ces calculateurs embarqués ne sont pas décrits ici plus encore dans la mesure où leur description ne participe pas à la compréhension de la présente invention. La FIG. 3 illustre schématiquement une variante de réalisation de l’attache spigot 1 selon laquelle la deuxième partie 1b de l’attache spigot 1 prend la forme d’un épaulement dans lequel un évidement 1g prenant ici la forme d’une rainure circulaire est creusé selon la direction Z. L’évidement 1g permet astucieusement de recevoir une extrémité d’un manchon à l’intérieur duquel sont insérées les parties 1a et 1c de l’attache spigot 1 et dont une partie de la surface intérieure est fixée en appui contre la périphérie de la partie 1a de l’attache spigot 1 qui présente le diamètre d1. Un tel assemblage permet d’opérer une butée pour la partie 1b de l’attache spigot 1 lorsque l’attache spigot 1 est déformée en flexion sous l’effet d’une poussée moteur selon la direction X. La FIG. 4 illustre schématiquement un ensemble de fixation 10 comprenant l’attache spigot 1 configuré pour relier une ferrure de fixation E de moteur d’aéronef à une ferrure P de structure primaire du même aéronef. Selon un mode de réalisation, la ferrure de fixation moteur E est reliée à l’attache spigot 1 de l’ensemble de fixation 10 par l’intermédiaire d’une liaison rotule B. Selon un mode de réalisation, un manchon 11 est inséré entre l’attache spigot 1 et la ferrure de structure primaire P, avec un montage serré, lequel manchon 11 s’étend jusqu’à l’intérieur de l’évidement circulaire 1g de l’attache spigot 1. Selon un mode de réalisation, un premier espace (ou premier jeu fonctionnel) J1 sépare la surface extérieure du manchon 11 et la surface extérieure de l’évidement circulaire 11g et un deuxième espace (ou deuxième jeu fonctionnel) J2 sépare la surface intérieure du manchon 11 et la surface intérieure de l’évidement circulaire 1g. Ainsi, l’extrémité du manchon 11 positionnée dans l’évidement circulaire 1g est apte à opérer une fonction de butée lorsque l’attache spigot 1 est déformée en flexion selon la direction sous l’effet de forces exercées, notamment selon la direction X. Une inégalité des espaces J1 et J2 permet d’opérer une butée pour des flexions différentes, pour les deux sens d’applications de forces selon la direction X. Suivant le même principe appliqué à la direction Y, l’effort conduisant au contact pourra y être différent en fonction du sens considéré, et différent des valeurs retenues selon X. La FIG. 4 illustre en outre un positionnement d’une jauge de contrainte 100 sur le méplat de la partie centrale 1c de l’attache spigot 1. Selon un mode de réalisation, une plaque supérieure 10e sur laquelle s’appuient la ferrure P de structure primaire, le manchon 11 et l’attache spigot 1 est utilisée pour opérer une fixation solidaire de ces éléments, par exemple grâce à des vis ou des boulons (non représentés sur la figure). La FIG. 5 illustre schématiquement une variante de réalisation de l’ensemble de fixation 10 déjà représenté sur la FIG. 4 , selon laquelle le manchon 11 est un assemblage monté serré d’un manchon intérieur 11i et d’un manchon extérieur 11o, pour accroître la résistance de l’ensemble et sécuriser la liaison mécanique par doublement . La FIG. 6 illustre un aéronef 6 comprenant avantageusement un ensemble de fixation tel que l’ensemble de fixation 10, lequel comprend une attache spigot semblable à l’attache spigot 1, permettant d’opérer une interface mécanique de fixation moteur et de mesurer précisément la poussée moteur grâce à au moins une jauge de contraintes apposée sur une zone à partie centrale de l’attache spigot 1, alors instrumentée, lorsque celle-ci est agencée selon un plan perpendiculaire à la direction selon laquelle s’exerce la poussée des moteurs. L’invention ne se limite pas aux seuls exemples et modes de réalisation décrits ci-avant et concerne plus généralement toute attache spigot comprenant une partie centrale présentant un ou plusieurs méplats configurés chacun pour y apposer une jauge de contrainte apte à mesurer une déformation en flexion de l’attache spigot, ainsi qu’un ensemble de fixation comprenant une telle attache et éventuellement configuré pour comprendre des butées délimitant les déformations en flexion de l’attache spigot. Par exemple, les butées peuvent être implémentées de diverses façons, par l’agencement de pièces mécaniques autres qu’un ou des manchons. L’invention ne se limite pas aux seuls exemples et modes de réalisation décrits mais concerne plus largement une attache mécanique de type spigot s’étendant longitudinalement selon une première direction Z et comprenant une partie centrale, laquelle partie centrale comprend au moins un méplat s’étendant parallèlement ou sensiblement parallèlement à la première direction Z. Par exemple, le premier diamètre d1 et le second diamètre d2 peuvent être égaux de sorte que l’attache de type spigot est longiforme et présente un méplat en partie centrale qui peut être agencé pour recevoir au moins une jauge de contraintes configurée pour mesurer une contrainte exercée selon une direction perpendiculaire à la première direction Z. Attache de type spigot (1) pour opérer une fixation entre un moteur d’aéronef à un élément d’une structure primaire (P) dudit aéronef, ladite attache s’étendant longitudinalement selon une première direction (Z) et ladite attache comprenant : - une première partie cylindrique (1a) présentant un premier diamètre (d1), - une deuxième partie cylindrique (1b) présentant un deuxième diamètre (d2), et, ladite attache (1) étant caractérisée en ce qu’elle comprend en outre une partie centrale (1c) agencée entre ladite première partie (1a) et ladite deuxième partie (1b) et présentant au moins un méplat (1f) s’étendant sensiblement parallèlement à la première direction (Z). Attache de type spigot (1) selon la revendication 1, dans laquelle ladite partie centrale (1c) comprend au moins deux méplats (1f, 1t) agencés perpendiculairement l’un par rapport à l’autre et s’étendant chacun parallèlement à la première direction (Z). Attache de type spigot (1) selon l’une des revendications 1 et 2, comprenant au moins une jauge de contrainte (100) agencée sur ledit méplat (1f) lorsque l’attache (1) ne comprend qu’un méplat (1f) ou l’un desdits méplats lorsque l’attache comprend une pluralité de méplats. Attache de type spigot (1) selon la revendication 3, dans laquelle ladite partie centrale (1c) présente une section de forme rectangulaire ou carrée. Ensemble de fixation (10) comprenant une ferrure de structure primaire (P) d’aéronef, une ferrure de fixation (E) d’un moteur d’aéronef et au moins une attache de type spigot (1) selon l’une des revendications 3 à 4, ladite attache (1) étant agencée pour que sa première partie (1a) soit apte à être insérée dans un alésage de diamètre complémentaire audit premier diamètre (d1) et pour que ladite deuxième partie (1b) soit apte à être reliée à ladite ferrure de fixation (E) d’un moteur par l’intermédiaire d’une liaison rotule (B). Ensemble de fixation (10) selon la revendication 5, comprenant en outre un manchon (11) dont l’une, première, de ses extrémités est assemblée entre ladite première partie (1a) de ladite attache de type spigot et ledit alésage de ladite structure primaire (P) d’aéronef et dont l’autre, deuxième, de ses extrémités forme une butée de déplacement de ladite deuxième partie (1b) de ladite attache de type spigot (1) lorsqu’une déformation en flexion de ladite partie centrale excède un niveau seuil prédéfini de flexion, ladite partie centrale (1c) de ladite attache (1) étant comprise à l’intérieur dudit manchon (11). Ensemble de fixation (10) selon la revendication 6, dans lequel ladite deuxième partie (1b) de ladite attache de type spigot (1) comprend un épaulement présentant un évidement (1g) creusé selon la première direction (Z) dans laquelle est insérée ladite deuxième extrémité dudit manchon (11), laquelle est agencée d’une part à une première distance prédéterminée (J1) d’une paroi extérieure de l’évidement (1g) et est agencée d’autre part à une deuxième distance prédéterminée (J2) d’une paroi intérieure dudit évidement (1g). Ensemble de fixation (10) selon l’une des revendications 5 à 7, dans lequel ledit manchon est un assemblage d’un premier manchon (11i) dit manchon intérieur agencé dans un alésage d’un deuxième manchon (11o) dit manchon extérieur, lesdits manchons intérieur (11i) et extérieur (11o) présentant un même axe longitudinal central et la surface extérieure dudit manchon intérieur (11i) étant agencée en appui contre la surface intérieure dudit manchon extérieur (11o). Ensemble de fixation (10) selon l’une des revendications 5 à 8, dans lequel ladite jauge de contrainte (100) est agencée et orientée pour mesurer une reprise d’efforts selon au moins une deuxième direction (X) perpendiculaire à la première direction (Z). Aéronef (6) comprenant au moins un ensemble de fixation (10) selon l’une des revendications 5 à 9.