BRPI0917460B1 - Parede interna de uma nacela de turbomáquina e turbomáquina, turborreator ou turbopropulsor de avião - Google Patents

Parede interna de uma nacela de turbomáquina e turbomáquina, turborreator ou turbopropulsor de avião Download PDF

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Abstract

parede interna de uma nacela de turbomáquina e turbomáquina, turborreator ou turbopropulsor de avião parede interna de uma nacela de turbomáquina, compreendendo um cárter anular externo de ventilador (126) destinado a circundar as pás de ventilador e comportando um flange a montante (130) de fixação sobre um anel (134) coaxial, e uma estrutura anular interna à prova de som (142) destinada a estender-se a montante das pás de ventilador, o cárter de ventilador (126) se estendendo sensivelmente até a extremidade a montante da estrutura à prova de som (142) de modo que o flange a montante do cárter de ventilador esteja situado na proximidade da extremidade a montante desta estrutura à prova de som.

Description

“PAREDE INTERNA DE UMA NACELA DE TURBOMÁQUINA E TURBOMÁQUINA, TURBORREATOR OU TURBOPROPULSOR DE AVIÃO” [0001] A presente invenção refere-se a uma parede interna de uma nacela de turbomáquina como um turborreator ou um turbopropulsor de avião.
[0002] Uma parede interna de nacela compreende em geral um cárter anular externo de ventilador que circunda as pás de ventilador da turbomáquina e em cujo interior pode ser fixada uma camada anular de material suscetível de abrasão que cerca as pás de ventilador. O cárter de ventilador compreende em sua extremidade a jusante um flange anular de fixação sobre um cárter intermediário da turbomáquina, e na sua extremidade a montante um flange anular de fixação sobre a extremidade a jusante de um anel cuja extremidade a montante é ligada a uma divisória anular transversal de ligação das paredes interna e externa da nacela. Esta divisória transversal permite notadamente tornar rígida a nacela e também assegurar uma função corta-fogo.
[0003] Uma estrutura anular interna à prova de som é disposta a montante das pás de ventilador para reduzir a propagação das ondas acústicas geradas por estas pás em funcionamento. Esta estrutura à prova de som está situada a montante da camada suscetível de abrasão do cárter de ventilador, e estende-se no prolongamento axial da mesma.
[0004] Na técnica atual de instalação de uma estrutura à prova de som monobloco, este último é fixado na proximidade da sua extremidade a jusante sobre o anel acima citado, e a sua extremidade a montante sobre o bocal de entrada de ar da nacela.
[0005] Já se propôs formar a estrutura anular por montagem de vários painéis acústicos estruturais. No entanto, as zonas de ligação entre os painéis constituem zonas de ruptura brusca de impedância acústica que degradam de modo sensível os desempenhos de ser à prova de som da estrutura. A estrutura à prova de som, portanto, é preferivelmente realizada de um único painel sensivelmente cilíndrico se estendendo axialmente desde a camada suscetível de abrasão do cárter de ventilador até ao bocal de entrada de ar da nacela.
[0006] No entanto, esta tecnologia apresenta vários inconvenientes. Para a
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2/8 manutenção, é necessário retirar o painel cilíndrico para desmontar o bocal de entrada de ar, o que é relativamente longo. Além disso, este painel é estrutural para transmitir os esforços entre o bocal de entrada de ar e o cárter intermediário, e tem consequentemente uma massa relativamente elevada. Ele é, por outro lado, dispendioso e complexo a realizar. Por último, os flanges de ligação do cárter de ventilador ao anel estão situados fracos a uma distância axial baixa das pás de ventilador e podem ser expostos a choques violentos e a solicitações mecânicas grandes no caso de perda de uma pá de ventilador.
[0007] A invenção tem notadamente por objetivo prover uma solução simples, eficaz e econômica para pelo menos uma parte destes inconvenientes.
[0008] Ela propõe para esse efeito uma parede interna de uma nacela de turbomáquina, compreendendo um cárter anular externo de ventilador destinado a circundar as pás de ventilador e comportando em sua extremidade a montante um flange de fixação sobre um anel coaxial, e uma estrutura anular interna à prova de som destinada a estender-se a montante das pás de ventilador, caracterizada pelo fato de que o cárter de ventilador estende-se sensivelmente até a extremidade a montante da estrutura à prova de som e em que o flange do cárter de ventilador está situado na proximidade da extremidade a montante desta estrutura à prova de som.
[0009] De acordo com a invenção, o flange de ligação do cárter interno ao anel é deslocado até a extremidade à montante da estrutura à prova de som. Este flange está assim a uma distância axial relativamente grande das pás de ventilador, o que limita o risco de ruptura destes flanges no caso de perda de uma pá de ventilador. Este flange que não é exposto a choques e a solicitações muito grandes no caso de perda de pá pode ter dimensões e uma massa inferiores às da técnica anterior. Além disso, os meios de fixação deste flange sobre o anel podem ser tornados leves, simplificados e menos numerosos sobre uma circunferência. Isto é tornado possível pelo alongamento axial do cárter de ventilador que se estende doravante desde o cárter intermediário até ao bocal de entrada de ar. Este cárter permite assim tornar rígida a parede interna da nacela e assegurar a ela apenas a transmissão dos esforços entre o bocal de entrada de ar e o cárter intermediário. Pode-se então utilizar uma
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3/8 estrutura à prova de som não estrutural e, portanto, menos cara e menos complexa a realizar. É, além disso, possível tornar mais leve ou mesmo suprimir a divisória transversal da técnica anterior, graças à rigidez suplementar a procurada pelo cárter de ventilador. O cárter de ventilador é preferivelmente monobloco e realizado de um material leve e resistente, tal como um material compósito.
[0010] A estrutura à prova de som pode ser fixada sobre o cárter de ventilador, por exemplo, por colagem, soldagem, brasagem, rebitagem ou aparafusamento. Ela pode eventualmente ser fixada de maneira amovível sobre o cárter de ventilador para facilitar a sua substituição no caso de deterioração.
[0011] O anel é preferivelmente fixado na sua extremidade a montante, por exemplo, por rebites, sobre o bocal de entrada de ar da nacela. A presente invenção permite facilitar a operação de desmontagem do bocal de entrada de ar porque não é mais necessário retirar a estrutura à prova de som quando desta operação.
[0012] O flange do cárter de ventilador é fixado sobre um flange à jusante do anel, estes flanges se estendendo de preferência sensivelmente radialmente ou axialmente em relação ao eixo longitudinal da turbomáquina.
[0013] No caso em que estes flanges são radiais, seu plano de junção pode ser sensivelmente alinhado com a extremidade a montante da estrutura à prova de som. Em variante, este plano de junção está situado à distância da extremidade a montante da estrutura à prova de som, a montante ou a jusante desta extremidade.
[0014] A estrutura à prova de som estende-se axialmente desde a extremidade a montante do cárter de ventilador até uma parte apenas da dimensão axial deste cárter. [0015] A estrutura à prova de som pode ser formada de um painel anular acústico monobloco ou setorizado.
[0016] A presente invenção refere-se igualmente a uma turbomáquina, como um turborreator ou um turbopropulsor de avião, compreendendo uma nacela cuja parede interna é do tipo acima citado.
[0017] A invenção será melhor compreendida e outros detalhes, características e vantagens da presente invenção aparecerão mais claramente à leitura da descrição que segue feita a título de exemplo não limitativo e em referência aos desenhos
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4/8 anexos, nos quais:
- a figura 1 é uma semi-vista esquemática parcial em corte axial da entrada de ar e do ventilador de uma turbomáquina de acordo com a técnica anterior de instalação de uma estrutura acústica monobloco,
- a figura 2 é uma vista esquemática parcial em corte axial da entrada de ar e do ventilador de uma turbomáquina de acordo com a invenção,
- a figura 3 é uma vista esquemática parcial em corte axial dos meios de fixação de um cárter de ventilador com um anel da parede interna de uma nacela de acordo com a invenção,
- figuras 4 a 6 são figuras correspondendo à figura 3 e representando variantes de realização dos meios de fixação do cárter ao anel.
[0018] Refere-se em primeiro lugar à figura 1 que é uma semi-vista esquemática parcial em corte axial de um motor de avião comportando uma nacela 10 que circunda um turborreator 12 que compreende a montante um ventilador 14 girando no interior da nacela 10 e gerando um fluxo secundário que se escoa em um conduto anular 16 formado entre a nacela e o turborreator e que forma uma parte do empuxo produzido pelo motor.
[0019] O turborreator 12 compreende, por outro lado, a jusante do ventilador 14, um compressor 18 no qual passa uma parte do ar que se encaixa na nacela 10 chamado fluxo primário.
[0020] A nacela 10 compreende duas paredes anulares 20, 22 sensivelmente cilíndricos que se estendem uma no interior da outra e que são ligadas às suas extremidades a montante por um bocal anular 24 de entrada de ar tendo em seção um perfil abaulado ou arqueado convexo em direção a montante.
[0021] A parede interna 20 da nacela compreende um cárter externo de ventilador 26 sensivelmente cilíndrico circundando o ventilador 14 e comportando flanges anulares 28, 30 de fixação às suas extremidades longitudinais. O flange a jusante 28 do cárter de ventilador 26 é fixado por meios do tipo parafuso-porca sobre um flange anular a montante de um cárter intermediário 32 circundando o compressor 18 da turbomáquina, e o flange a montante 30 do cárter de ventilador 26 é fixado por meios
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5/8 do tipo parafuso-porca sobre um flange anular a jusante de um anel 34 tendo uma dimensão axial mais baixa que a do cárter de ventilador. A extremidade a montante deste anel 34 é ligada à periferia interna de uma divisória anular transversal 36 de reforço e de transmissão de esforços, cuja periferia externa é ligada à parede externa 22 da nacela.
[0022] Uma camada anular 38 de material suscetível de abrasão é fixada sobre a superfície cilíndrica interna do cárter de ventilador 26 e circunda as pás de ventilador. Esta camada estende-se axialmente sobre uma parte intermediária ou mediana do cárter 26. A dimensão axial desta camada 38 é sensivelmente igual à dimensão axial máxima das pás de ventilador 14. Painéis à prova de soma 40, 42 são, além disso, fixados sobre o cárter de ventilador 26 e sobre o anel 34, a montante e a jusante da camada suscetível de abrasão 38.
[0023] Os painéis à prova de som a jusante 40 são fixados sobre a superfície cilíndrica interna do cárter de ventilador 26, sobre uma parte de extremidade a jusante do mesmo. Eles são dispostos a jusante da camada suscetível de abrasão 38, no prolongamento axial da mesma.
[0024] Um painel à prova de som a montante 42 cilíndrico e monobloco é fixado em sua extremidade à montante sobre o bocal de entrada de ar 24 e na proximidade da sua extremidade a jusante sobre a superfície cilíndrica interna do anel 34. Este painel 42 é estrutural e liga de maneira rígida o bocal 24 ao anel 34. A parte de extremidade a jusante deste painel é encaixada na extremidade a montante do cárter de ventilador 26 e se estende no prolongamento axial da camada suscetível de abrasão 38 suportada por este cárter.
[0025] Nesta configuração, o cárter de ventilador 26 tem uma dimensão axial que é inferior à do painel a montante 42 e que é, por exemplo, igual a cerca de duas ou três vezes a das pás de ventilador. Esta tecnologia apresenta numerosos inconvenientes descritos acima.
[0026] A invenção permite remediar pelo menos em parte estes problemas graças ao alongamento axial em direção a montante do cárter de ventilador e, portanto, em desvio para a montante do flange de ligação deste cárter de ventilador ao anel.
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6/8 [0027] No exemplo de realização representado na figura 2, o cárter de ventilador 126 estende-se sensivelmente até a extremidade a montante do painel a montante 142 e tem, portanto, uma dimensão axial superior à deste painel. Esta dimensão axial é, por exemplo, igual a cinco ou seis vezes a das pás de ventilador 114, e é, portanto, cerca de duas vezes mais longa que na técnica anterior.
[0028] O cárter de ventilador 126 é preferivelmente formado de uma única peça e pode ser realizado de material compósito. Ele é, por exemplo, do tipo dos descritos no pedido FR 07/53449. Este cárter 126 apresenta preferivelmente uma superespessura 143 que circunda localmente as pás de ventilador 114 de forma a reforçar o cárter nesta zona.
[0029] Como na técnica anterior, o cárter 126 compreende em sua extremidade a jusante um flange 128 de fixação sobre o cárter intermediário 132. Ele compreende igualmente na sua extremidade a montante um flange anular 130 de fixação sobre um flange anular a jusante 144 de um anel 134 cuja extremidade a montante é fixada, por exemplo, por rebites, sobre a periferia interna do bocal de entrada de ar 124.
[0030] O cárter de ventilador 126 assegura assim a transmissão dos esforços desde o bocal de entrada de ar 124 até ao cárter intermediário 132.
[0031] A divisória transversal 36 da técnica anterior não é mais necessária e pode ser suprimida.
[0032] O painel à prova de som a montante 142 difere do da técnica anterior em que ele não é estrutural e, portanto, mais leve e menos pesado. Não é mais necessário fixar o mesmo sobre o anel. Ele é fixado por soldagem, brasagem, colagem, rebitagem, aparafusamento, etc., sobre a superfície interna do cárter de ventilador 126. O painel 142 pode ser formado de uma única peça ou setorizado.
[0033] Os painéis a jusante 140 e a camada suscetível de abrasão 138 são sensivelmente idênticos aos da técnica anterior. No exemplo representado, o anel 134 compreende uma parte de extremidade a montante sensivelmente cilíndrica fixada ao bocal de entrada de ar 124 e uma parte de extremidade a jusante sensivelmente troncônica alargada para a jusante e comportando em sua extremidade a jusante o flange 144 de fixação ao cárter de ventilador 126. A extremidade a montante do painel
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7/8
142 é encaixada na parte troncônica do anel 134 e tem uma forma complementar desta parte. A superfície cilíndrica interna do painel 142 é alinhada com a superfície cilíndrica interna definida pela parte cilíndrica a montante do anel 134. Os flanges 130, 144 do cárter de ventilador 126 e do anel 134 estendem-se sensivelmente radialmente em relação ao eixo longitudinal A do motor.
[0034] As figuras 3 a 6 representam outras variantes de realização dos meios de fixação da extremidade a montante do cárter de ventilador sobre o anel ligado ao bocal de entrada de ar.
[0035] No caso da figura 3, o anel 234 é cilíndrico e comporta em sua extremidade a jusante a um flange 244 de fixação sobre o flange 230 o cárter de ventilador 226. O plano de junção dos flanges é alinhado com a extremidade a montante do painel à prova de som 242, e a superfície interna deste painel é alinhada axialmente com a do anel.
[0036] Na variante da figura 4, o anel é sensivelmente idêntico ao da figura 3. O cárter de ventilador 326 compreende uma parte de extremidade a montante sensivelmente troncônica convergente para a montante e para o eixo da turbomáquina, e suportando em sua extremidade a montante o flange 330 de fixação sobre o flange 344 do anel 334. O painel 342 tem, em sua extremidade a montante, uma forma complementar à do cárter e a sua superfície cilíndrica interna é alinhada com a periferia interna da parte de extremidade a montante do cárter de ventilador 326.
[0037] A variante representada na figura 5 difere dos meios de fixação da figura 2 em que o plano de junção do flange 430 do cárter de ventilador 426 e do flange 444 do anel 434 é mais afastado axialmente em direção a jusante da extremidade a montante do painel à prova de som 442.
[0038] Na variante de realização representada na figura 6, os flanges 530, 544 de fixação do cárter de ventilador 526 e do anel 534 estendem-se sensivelmente axialmente e não radialmente em relação ao eixo longitudinal da turbomáquina. O anel 534 tem uma forma sensivelmente cilíndrica e é recoberto em sua extremidade a jusante pelo flange axial 530 a montante do cárter de ventilador 526. A superfície
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8/8 cilíndrica interna do painel 542 é alinhada com a superfície interna do anel 534.

Claims (15)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Parede interna (120) de uma nacela (110) de turbomáquina (112), compreendendo:
    um cárter (126) anular externo de ventilador destinado a circundar as pás de ventilador (114) e compreendendo na sua extremidade a montante um flange (130) de fixação em um anel (134) coaxial; e uma estrutura anular interna à prova de som (142) destinada a estenderse a montante das pás de ventilador, caracterizada pelo fato de que o cárter de ventilador (126) estende-se sensivelmente até uma extremidade a montante da estrutura à prova de som (142), em que o flange (130) a montante do cárter de ventilador está situado na proximidade da extremidade a montante da estrutura à prova de som (142), em que uma extremidade a montante do anel (134) é fixada em um bocal de entrada de ar (124) da nacela, e em que uma camada anular de material suscetível de abrasão (138) é fixada em uma superfície cilíndrica interna do cárter de ventilador (126) e circunda as pás de ventilador (114).
  2. 2. Parede interna, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a estrutura à prova de som (142) é fixada no cárter de ventilador (126), por colagem, soldagem, brasagem, rebitagem ou aparafusamento.
  3. 3. Parede interna, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a extremidade a montante do anel (134) é fixada por rebites no bocal de entrada de ar (124) da nacela.
  4. 4. Parede interna, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o flange (130) do cárter de ventilador (126) é fixado em um flange do anel (134), estes flanges se estendendo sensivelmente radialmente ou axialmente em relação ao eixo longitudinal da turbomáquina.
  5. 5. Parede interna, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que um plano de junção dos flanges (130) é sensivelmente alinhado radialmente com a extremidade a montante da estrutura à prova de som (142).
    Petição 870190092480, de 16/09/2019, pág. 13/17
    2/3
  6. 6. Parede interna, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que um plano de junção dos flanges (130) está situado a uma distância da extremidade a montante da estrutura à prova de som (142), a montante ou a jusante desta extremidade.
  7. 7. Parede interna, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que a estrutura à prova de som (142) estende-se axialmente desde a extremidade a montante do cárter de ventilador (126) por uma parte apenas da dimensão axial deste cárter.
  8. 8. Parede interna, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que a estrutura à prova de som (142) é formada de um painel anular acústico monobloco ou setorizado.
  9. 9. Parede interna, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que o cárter de ventilador (126) é feito de material compósito.
  10. 10. Parede interna, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a
    9, caracterizada pelo fato de que, a montante das pás de ventilador (114), a estrutura à prova de som (142) define um painel a montante que possui, paralelamente a um eixo longitudinal da turbomáquina, uma dimensão axial que é igual a cinco a seis vezes uma dimensão axial das pás de ventilador (114).
  11. 11. Parede interna, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a
    10, caracterizada pelo fato de que, entre as pás de ventilador (114) e o flange (130) a montante do cárter de ventilador (126) em uma direção axial paralela a um eixo longitudinal da turbomáquina, a parede interna é livre de uma conexão com qualquer divisória anular transversal da nacela (110) para conectar a uma parede externa da nacela (110).
  12. 12. Parede interna, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a
    11, caracterizada pelo fato de que o cárter de ventilador (126) compreende, em sua extremidade a jusante, um flange (128) de fixação em um cárter intermediário (132) da turbomáquina.
  13. 13. Parede interna, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a
    Petição 870190092480, de 16/09/2019, pág. 14/17
    3/3
    12, caracterizada pelo fato de que o cárter de ventilador (126) se estende principalmente a montante da camada anular de material suscetível de abrasão (138).
  14. 14. Parede interna, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a
    13, caracterizada pelo fato de que uma extremidade a montante do anel é sensivelmente cilíndrica e fixada no bocal de entrada de ar da nacela, e uma parte de extremidade a jusante do anel é sensivelmente troncônica alargada para a jusante, e comportando em uma extremidade a jusante da mesma um flange que é fixado no flange a montante do cárter de ventilador, e em que uma extremidade a montante da estrutura anular interna à prova de som é encaixada na parte troncônica do anel.
  15. 15. Turbomáquina (112), turborreator ou turbopropulsor de avião, caracterizada pelo fato de que compreende uma nacela (110) compreendendo uma parede interna (120) como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 14.
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