FR3092316A1 - Aircraft propulsion unit - Google Patents
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Abstract
Elément d’ensemble propulsif pour aéronef L’invention concerne un élément d’ensemble propulsif (7) destiné à être monté sur un ensemble propulsif pour aéronef comprenant une nacelle et un turboréacteur supporté par la nacelle et destiné à être en contact avec un flux d’entrée d’air froid, l’élément d’ensemble propulsif (7) comprenant une première paroi (8) et une deuxième paroi (9) en contact avec le flux d’air, les première et deuxième parois (8,9) étant jointes à une première extrémité de l’élément d’ensemble propulsif (4, 5, 6, 7) dite bord d’attaque (38) et à une seconde extrémité de l’élément de l’ensemble propulsif (4,5,6,7) dite de bord de fuite (39) les première et deuxième parois (8,9) délimitant une cavité (12) , et un dispositif piézoélectrique (10) de protection contre le givrage logé à l’intérieur de la cavité (12) et comprenant au moins un actuateur piézoélectrique (11). Selon l’invention, l’actuateur piézoélectrique (11) est en contact avec les deux parois (8, 9) opposées de l’élément d’ensemble propulsif (7) pour les mettre en vibration. Figure pour l’abrégé : Fig. 2 Aircraft propulsion unit The invention relates to a propulsion assembly element (7) intended to be mounted on a propulsion assembly for an aircraft comprising a nacelle and a turbojet engine supported by the nacelle and intended to be in contact with an inlet flow of cold air, the propulsion unit (7) comprising a first wall (8) and a second wall (9) in contact with the air flow, the first and second walls (8,9) being joined at a first end of the propulsion unit element (4, 5, 6, 7) called the leading edge (38) and at a second end of the propulsion unit element (4,5,6,7) called edge leakage (39) the first and second walls (8,9) delimiting a cavity (12), and a piezoelectric device (10) for protecting against icing housed inside the cavity (12) and comprising at least one piezoelectric actuator (11). According to the invention, the piezoelectric actuator (11) is in contact with the two opposing walls (8, 9) of the propellant assembly element (7) to set them into vibration. Figure for the abstract: Fig. 2
Description
La présente invention concerne un élément d’ensemble propulsif, un ensemble propulsif pour aéronef comprenant un tel élément et un procédé d’assemblage d’un élément d’ensemble propulsif.The present invention relates to a propulsion assembly element, a propulsion assembly for an aircraft comprising such an element and a method of assembling a propulsion assembly element.
Un aéronef est propulsé par un ou plusieurs ensembles propulsifs comprenant chacun une turbomachine (turboréacteur, turbofan ou turbopropulseur par exemple), logé dans une nacelle tubulaire.An aircraft is propelled by one or more propulsion assemblies each comprising a turbomachine (turbojet, turbofan or turboprop for example), housed in a tubular nacelle.
Chaque ensemble propulsif est rattaché à l'avion par un mât situé généralement sous une aile ou au niveau du fuselage.Each propulsion unit is attached to the aircraft by a mast generally located under a wing or at fuselage level.
Une nacelle présente généralement une structure comprenant une entrée d'air en amont du turboréacteur, une section médiane destinée à entourer une soufflante du turboréacteur, une section aval abritant des moyens d'inversion de poussée et destinée à entourer la chambre de combustion du turboréacteur, et est généralement terminée par une tuyère d'éjection dont la sortie est située en aval du turboréacteur.A nacelle generally has a structure comprising an air inlet upstream of the turbojet engine, a middle section intended to surround a fan of the turbojet engine, a downstream section housing thrust reversal means and intended to surround the combustion chamber of the turbojet engine, and is generally terminated by an exhaust nozzle, the outlet of which is located downstream of the turbojet engine.
L'entrée d'air comprend, d'une part, une lèvre d'entrée adaptée pour permettre la captation optimale vers le turboréacteur de l'air nécessaire à l'alimentation de la soufflante et des compresseurs internes du turboréacteur, et d'autre part, une structure aval sur laquelle est rapportée la lèvre et destinée à canaliser convenablement l'air vers les aubes de la soufflante.The air inlet comprises, on the one hand, an inlet lip adapted to allow optimum capture towards the turbojet engine of the air necessary to supply the fan and the internal compressors of the turbojet engine, and on the other hand, a downstream structure on which the lip is attached and intended to properly channel the air towards the blades of the fan.
Cependant, certaines phases de vols en environnement givrant peuvent entraîner la formation de glace (ou accrétion) sur certaines parties du compresseur (bras de carter ou redresseurs par exemple), sur les aubes, les bras structuraux, les becs de séparation veines primaire/secondaire ou les fileurs.However, certain phases of flight in an icing environment can lead to the formation of ice (or accretion) on certain parts of the compressor (casing arms or rectifiers for example), on the blades, the structural arms, the primary/secondary stream separation nozzles or spinners.
Le phénomène peut entraîner des problèmes d’opérabilité du turboréacteur en obstruant la veine primaire ou bien par extinction de la chambre de combustion suite au détachement de blocs de glace, par exemple.The phenomenon can lead to turbojet operability problems by obstructing the primary stream or by extinguishing the combustion chamber following the detachment of blocks of ice, for example.
En fonction de l’architecture du turboréacteur et des conditions aérodynamiques, il peut s’avérer nécessaire d’empêcher la formation de la glace (antigivrage) ou il peut s’avérer nécessaire de provoquer le détachement de la glace formée (dégivrage) sur tout ou partie de l’aubage du compresseur.Depending on the architecture of the turbojet engine and the aerodynamic conditions, it may be necessary to prevent the formation of ice (anti-icing) or it may be necessary to cause the detachment of the ice formed (de-icing) on all or part of the compressor blade.
Des systèmes d’antigivrage classiques utilisent une circulation d’air chaud interne au composant à protéger.Conventional anti-icing systems use hot air circulation inside the component to be protected.
L’utilisation de système électrique chauffant est également connue.The use of electric heating system is also known.
Une autre alternative connue est d’utiliser un système électromécanique, ayant l’avantage, par rapport à un système chauffant, de présenter une consommation d’énergie plus réduite.Another known alternative is to use an electromechanical system, which has the advantage, compared to a heating system, of having lower energy consumption.
Le document FR2922522 déposé par la société AIRCELLE SA divulgue des moyens d'actionnement piézo-électrique pour dégivrer électro-mécaniquement un ensemble de lèvres d'une entrée d'air d'une nacelle de turboréacteur comprenant plusieurs actionneurs piézoélectriques à vérin en contact avec la surface interne de l’ensemble de lèvres.The document FR2922522 filed by the company AIRCELLE SA discloses piezoelectric actuation means for electromechanically defrosting a set of lips of an air inlet of a turbojet engine nacelle comprising several piezoelectric cylinder actuators in contact with the inner surface of the lip assembly.
Cependant, ces moyens d'actionnement piézoélectrique sont encombrants et ne sont pas intégrables dans des pièces ayant des profils de petite taille (faible épaisseur et faible rayon de courbure du bord d’attaque).However, these piezoelectric actuation means are bulky and cannot be integrated into parts having small profiles (thin thickness and small radius of curvature of the leading edge).
En effet pour un profil d’aube ou un bec de séparation de turboréacteur, la zone la plus sensible à la formation de glace se situe autour du bord d’attaque. Cette zone présentant un faible rayon de courbure, l’implémentation des actuateurs piézoélectriques au plus proche de cette zone n’est pas facile.In fact, for a blade profile or a jet engine splitter, the zone most sensitive to the formation of ice is located around the leading edge. This area having a small radius of curvature, the implementation of piezoelectric actuators closer to this area is not easy.
L’invention vise à résoudre tout ou partie de ces inconvénients en proposant un élément d’ensemble propulsif, destiné à être monté sur un ensemble propulsif pour aéronef, ayant un profil de petite taille et intégrant un dispositif de protection contre le givrage piézoélectrique efficace.The invention aims to solve all or part of these drawbacks by proposing a propulsion assembly element, intended to be mounted on a propulsion assembly for an aircraft, having a small profile and incorporating an effective piezoelectric protection device against icing.
L’invention concerne un élément d’ensemble propulsif destiné à être monté sur un ensemble propulsif pour aéronef comprenant une nacelle et un turboréacteur supporté par la nacelle et qui est destiné à être en contact avec un flux d’entrée d’air.The invention relates to a propulsion assembly element intended to be mounted on an aircraft propulsion assembly comprising a nacelle and a turbojet engine supported by the nacelle and which is intended to be in contact with an air intake flow.
L’élément d’ensemble propulsif comprend une première paroi et une deuxième paroi en contact avec le flux d’air ; les première et deuxième parois étant jointes à une première extrémité de l’élément d’ensemble propulsif dite bord d’attaque et à une seconde extrémité de l’élément de l’ensemble propulsif dite de bord de fuite, les première et deuxième parois délimitant une cavité. L’élément d’ensemble propusif comprend de plus un dispositif piézoélectrique de protection contre le givrage logé à l’intérieur de la cavité et comprenant au moins un actuateur piézoélectrique pour éviter le givrage d’au moins une partie de l’élément d’ensemble propulsif.The propulsion assembly element comprises a first wall and a second wall in contact with the air flow; the first and second walls being joined to a first end of the propulsion assembly element called the leading edge and at a second end of the propulsion assembly element called the trailing edge, the first and second walls delimiting a cavity. The propulsion assembly member further includes a piezoelectric icing protection device housed within the cavity and including at least one piezoelectric actuator to prevent icing of at least a portion of the assembly member propellant.
Selon l’invention, l’actuateur piézoélectrique est en contact avec les deux parois opposées de l’élément d’ensemble propulsif pour les mettre en vibration.According to the invention, the piezoelectric actuator is in contact with the two opposite walls of the propulsion assembly element to set them in vibration.
De préférence, le dispositif de dégivrage piézoélectrique comprend des moyens de mise sous contrainte de chaque actuateur piézoélectrique contre les deux parois de l’élément d’ensemble propulsif.Preferably, the piezoelectric de-icing device comprises means for stressing each piezoelectric actuator against the two walls of the propulsion assembly element.
Les actuateurs piézoélectriques présentent une forme plane et comprennent un orifice central et deux faces opposées dont une première face en contact avec la première paroi de l’élément d’ensemble propulsif et une deuxième face en contact avec la deuxième paroi de l’élément d’ensemble propulsif.The piezoelectric actuators have a planar shape and comprise a central orifice and two opposite faces, a first face of which is in contact with the first wall of the propulsion assembly element and a second face in contact with the second wall of the propulsion element. propulsion unit.
Chaque paroi de l’élément d’ensemble propulsif comprend au moins un plot faisant saillie sur une surface interne de la paroi et contre lequel est positionnée une face de l’actuateur piézoélectrique.Each wall of the propulsion assembly element comprises at least one stud projecting from an internal surface of the wall and against which is positioned a face of the piezoelectric actuator.
Les moyens de mise sous contrainte de chaque actuateur piézoélectrique comprennent un dispositif de serrage permettant de serrer une première face de l’actuateur piézoélectrique contre une face d’un premier plot positionné sur la première paroi de l’élément d’ensemble propulsif et de serrer une deuxième face de l’actuateur piézoélectrique contre une face d’un deuxième plot positionné sur la deuxième paroi de l’élément d’ensemble propulsif en opposition par rapport au premier plot.The means for stressing each piezoelectric actuator comprise a clamping device making it possible to clamp a first face of the piezoelectric actuator against a face of a first stud positioned on the first wall of the propulsion assembly element and to clamp a second face of the piezoelectric actuator against a face of a second stud positioned on the second wall of the propulsion assembly element in opposition with respect to the first stud.
Le dispositif de serrage comprend une vis comportant une portion filetée se vissant dans l’orifice central de l’actuateur piézoélectrique et une tête de vis.The clamping device comprises a screw comprising a threaded portion screwing into the central hole of the piezoelectric actuator and a screw head.
Le premier plot de la première paroi de l’élément d’ensemble propulsif comprend un logement dans lequel est logée et retenue la tête de vis.The first stud of the first wall of the propulsion assembly element comprises a housing in which the screw head is housed and retained.
Le deuxième plot de la deuxième paroi de l’élément d’ensemble propulsif comprend un orifice fileté dans lequel est vissée la portion filetée de la vis jusqu’à comprimer les deux plots contre les faces de l’actuateur piézoélectrique.The second stud of the second wall of the propulsion assembly element comprises a threaded orifice into which the threaded portion of the screw is screwed until the two studs are compressed against the faces of the piezoelectric actuator.
Le deuxième plot de la deuxième paroi de l’élément d’ensemble propulsif comprend un élément central faisant saillie sur la face du deuxième plot en direction du premier plot et s’insérant dans l’orifice central de l’actuateur piézoélectrique.The second stud of the second wall of the propulsion assembly element comprises a central element protruding from the face of the second stud in the direction of the first stud and fitting into the central orifice of the piezoelectric actuator.
L’orifice fileté est formé à l’intérieur de l’élément central.The threaded hole is formed inside the central element.
Les actuateurs piézoélectriques sont positionnés à l’endroit du maître-couple de l’élément d’ensemble propulsif et à proximité du bord d’attaque de l’élément d’ensemble propulsif.The piezoelectric actuators are positioned at the mid-torque of the propulsion assembly element and close to the leading edge of the propulsion assembly element.
Les parois comprennent une partie amincie localisée en amont et à proximité du dispositif de dégivrage piézoélectrique.The walls include a thinned part located upstream and close to the piezoelectric de-icing device.
Les parois de l’élément d’ensemble propulsif sont deux éléments distincts fixés ensemble par le dispositif de serrage.The walls of the propulsion unit are two separate elements fixed together by the clamping device.
Le dispositif de dégivrage piézoélectrique génère des vibrations à une fréquence proche de ou égale à celle de la fréquence de résonance de l’élément d’ensemble propulsif. La fréquence de vibration varie dans le temps autour de la fréquence de résonance.The piezoelectric de-icing device generates vibrations at a frequency close to or equal to that of the resonant frequency of the propulsion assembly element. The vibration frequency varies over time around the resonant frequency.
Les caractéristiques ci-dessus peuvent être utilisées seules ou mises en combinaison en apportant chacune un avantage particulier.The above features can be used alone or in combination, each providing a particular benefit.
L’invention fournit ainsi un élément d’ensemble propulsif pour aéronef ayant un profil de petite taille (ou une faible épaisseur) qui intégre un dispositif de dégivrage piézoélectrique évitant la formation de givre ou dégivrant l’élément d’ensemble propulsif de façon efficace. Les problèmes de disfonctionnement du turboréacteur sont ainsi évités.The invention thus provides a propulsion assembly element for an aircraft having a small profile (or a small thickness) which incorporates a piezoelectric de-icing device preventing the formation of ice or de-icing the propulsion assembly element effectively. Turbojet malfunction problems are thus avoided.
Le dispositif de dégivrage piézoélectrique peut être intégré dans une zone présentant un faible rayon de courbure ou une faible épaisseur.The piezoelectric de-icing device can be integrated in an area having a small radius of curvature or a small thickness.
L’invention permet l’implémentation d’actuateurs piézoélectriques au plus proche du bord d’attaque de l’élément d’ensemble propulsif qui est la zone la plus sensible à la formation de glace.The invention allows the implementation of piezoelectric actuators as close as possible to the leading edge of the propulsion assembly element, which is the area most sensitive to the formation of ice.
La mise en vibration de la surface de l’élément d’ensemble propulsif à haute fréquence permet de diminuer la mouillabilité de la surface, et à forte énergie, d’atomiser les gouttes d’eau s’étant déposées. Si la couche de glace est déjà présente, il est également possible de rompre cette couche par déformation de la surface.The vibration of the surface of the propulsion unit at high frequency makes it possible to reduce the wettability of the surface, and at high energy, to atomize the drops of water that have been deposited. If the layer of ice is already present, it is also possible to break this layer by deformation of the surface.
Les moyens de mise sous contrainte ou pré-contrainte des disques céramiques permettent d’optimiser leur rendement mécanique.The means of stressing or pre-stressing the ceramic discs make it possible to optimize their mechanical performance.
Cette solution est également moins consommatrice en énergie en comparaison d’un système à prélèvement d’air chaud, ou d’un système électrothermique, car reposant sur une action mécanique.This solution is also less energy consuming compared to a hot air sampling system, or an electrothermal system, because it is based on a mechanical action.
De plus, le fait de ne pas utiliser un système chauffant permet de lever la limitation sur l’utilisation de certains matériaux non utilisables à haute température.In addition, the fact of not using a heating system makes it possible to lift the limitation on the use of certain materials that cannot be used at high temperature.
Par rapport à d’autres solutions de dégivrage électromécanique basées sur des déformations d’un profil, le dispositif de dégivrage piézoélectrique proposé a l’avantage d’induire de très petites déformations, et limite ainsi les perturbations aérodynamiques.Compared to other electromechanical de-icing solutions based on deformations of a profile, the proposed piezoelectric de-icing device has the advantage of inducing very small deformations, and thus limits aerodynamic disturbances.
L’invention concerne également un ensemble propulsif pour aéronef comprenant au moins un élément d’ensemble propulsif tel que défini précédemment.The invention also relates to a propulsion assembly for an aircraft comprising at least one propulsion assembly element as defined previously.
L’invention concerne aussi un procédé d’assemblage d’un tel élément d’ensemble propulsif.The invention also relates to a method of assembling such a propulsion assembly element.
Selon l’invention, le procédé comprend les étapes suivantes :
- positionnement d’au moins un actuateur piézoélectrique sur la deuxième paroi de l’élément d’ensemble propulsif,
- assemblage de la première paroi avec la deuxième paroi de façon à fermer une cavité dans l’élément d’ensemble propulsif qui intégre l’actuateur piézoélectrique, et
- mise en contrainte de chaque actuateur piézoélectrique contre les deux parois, de l’élément d’ensemble propulsif par des moyens de mise sous contrainte.
- positioning of at least one piezoelectric actuator on the second wall of the propulsion assembly element,
- assembly of the first wall with the second wall so as to close a cavity in the propulsion assembly element which incorporates the piezoelectric actuator, and
- stressing each piezoelectric actuator against the two walls of the propulsion assembly element by stressing means.
De préférence, le procédé d’assemblage comprend les étapes suivantes :
- insertion d’une tête de vis d’une vis dans un logement prévu dans un premier plot de la première paroi,
- insertion d’un élément central, faisant saillie sur une face d’un deuxième plot prévu sur la deuxième paroi, dans un orifice central de l’actuateur piézoélectrique,
- positionnement de la première paroi contre la deuxième paroi, et
- vissage d’une portion filetée prévue sur la vis dans un orifice fileté prévu dans l’élément central du deuxième plot de façon à comprimer les deux plots, contre l’actuateur piézoélectrique.
- insertion of a screw head of a screw in a housing provided in a first stud of the first wall,
- insertion of a central element, projecting on one face of a second stud provided on the second wall, into a central orifice of the piezoelectric actuator,
- positioning the first wall against the second wall, and
- screwing a threaded portion provided on the screw into a threaded orifice provided in the central element of the second stud so as to compress the two studs, against the piezoelectric actuator.
Le procédé d’assemblage selon l’invention permet de faciliter l’intégration des actuateurs piézoélectriques dans l’élément d’ensemble propulsif.The assembly method according to the invention makes it possible to facilitate the integration of the piezoelectric actuators in the propulsion assembly element.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, donnée uniquement à titre d’exemple, en référence aux figures annexées, qui illustrent :Other characteristics and advantages of the invention will become apparent on reading the following description, given solely by way of example, with reference to the appended figures, which illustrate:
La figure 1 représente un ensemble propulsif 1 pour aéronef comprenant une nacelle 2 et un turboréacteur 3 supporté par la nacelle 2.FIG. 1 represents a propulsion unit 1 for an aircraft comprising a nacelle 2 and a turbojet engine 3 supported by the nacelle 2.
L’ensemble propulsif 1 comprend des éléments d’ensemble propulsif 4, 5, 6, 7 destinés à être en contact avec un flux d’entrée d’air froid tels des pales 7a, des aubes de redressement de flux secondaire 7b, des bras structuraux de flux secondaire 7c, des aubes de redressement du flux primaire 7d, des bras structuraux de flux primaire 7e, des becs de séparation de veines primaire/secondaire 4, un cone de soufflante 5 ou une lèvre d’entrée d’air 6, par exemple.The propulsion assembly 1 comprises propulsion assembly elements 4, 5, 6, 7 intended to be in contact with a cold air inlet flow such as blades 7a, secondary flow straightening vanes 7b, arms secondary flow structures 7c, primary flow straightening vanes 7d, primary flow structural arms 7e, primary/secondary stream separation slats 4, a fan cone 5 or an air inlet lip 6, for example.
L’élément d’ensemble propulsif 4, 5, 6, 7 est positionné dans la partie amont de l’ensemble propulsif 1 qui est définie par rapport au sens de circulation de l’air dans l’ensemble propulsif 1.The propulsion assembly element 4, 5, 6, 7 is positioned in the upstream part of the propulsion assembly 1 which is defined with respect to the direction of air circulation in the propulsion assembly 1.
Les figures 2 à 8 illustrent une aube de redressement de flux 7b de turboréacteur 3 comme exemple d’éléments d’ensemble propulsif 4, 5, 6, 7.Figures 2 to 8 illustrate a flow straightening vane 7b of a turbojet engine 3 as an example of propulsion assembly elements 4, 5, 6, 7.
Comme illustré sur la figure 2, l’élément d’ensemble propulsif 4, 5, 6, 7 est creux et comprend comprenant une première paroi (8) et une deuxième paroi (9) en contact avec le flux d’air, les première et deuxième parois (8,9) étant jointes à une première extrémité de l’élément d’ensemble propulsif (4, 5, 6, 7) dite bord d’attaque (38) et à une seconde extrémité de l’élément de l’ensemble propulsif (4,5,6,7) dite de bord de fuite (39) les première et deuxième parois (8,9) délimitant une cavité (12). En fonctionnement le givre a tendance à se former sur le bord d’attaque de l’élément d’ensemble propulsif.As illustrated in Figure 2, the propulsion assembly element 4, 5, 6, 7 is hollow and comprises comprising a first wall (8) and a second wall (9) in contact with the air flow, the first and second walls (8,9) being joined to a first end of the propulsion assembly element (4, 5, 6, 7) called the leading edge (38) and to a second end of the element of the propulsion assembly (4,5,6,7) called the trailing edge (39) the first and second walls (8,9) delimiting a cavity (12). In operation, frost tends to form on the leading edge of the propulsion unit.
La première paroi 8 et la deuxième paroi 9 sont de préférence des pièces distincts, assemblées l’une à l’autre.The first wall 8 and the second wall 9 are preferably separate parts, assembled to each other.
L’élément d’ensemble propulsif 4, 5, 6, 7 comprend un dispositif piézoélectrique 10 de protection contre le givrage logé à l’intérieur de la cavité 12.The propulsion assembly element 4, 5, 6, 7 comprises a piezoelectric device 10 for protection against icing housed inside the cavity 12.
L’épaisseur de la cavité 12 doit être suffisante pour recevoir le dispositif piézoélectrique 10 de protection contre le givrage.The thickness of the cavity 12 must be sufficient to receive the piezoelectric device 10 for protection against icing.
Comme cela apparait, par exemple sur la figure 2, le dispositif piézoélectrique 10 de protection contre le givrage comprend au moins un actuateur piézoélectrique 11 qui est en contact avec les deux parois 8, 9 opposées de l’élément d’ensemble propulsif 4, 5, 6, 7 à la fois pour les mettre en vibration.As appears, for example in Figure 2, the piezoelectric device 10 for protection against icing comprises at least one piezoelectric actuator 11 which is in contact with the two opposite walls 8, 9 of the propulsion assembly element 4, 5 , 6, 7 at a time to make them vibrate.
Le contact du dispositif piézoélectrique 10 de protection contre le givrage avec les deux parois permet de transmettre efficacement les vibrations à ces parois et de les faire vibrer simultanément selon la direction A qui est perpendiculaire au plan des parois 8, 9, comme illustré sur la figure 6.The contact of the piezoelectric device 10 for protection against icing with the two walls makes it possible to effectively transmit the vibrations to these walls and to cause them to vibrate simultaneously in the direction A which is perpendicular to the plane of the walls 8, 9, as illustrated in the figure. 6.
Le dispositif piézoélectrique 10 de protection contre le givrage peut comprendre plusieurs actuateurs piézoélectriques 11, comme représenté sur la figure 6, qui en montre trois.The piezoelectric device 10 for protection against icing may comprise several piezoelectric actuators 11, as represented in FIG. 6, which shows three of them.
Les actuateurs piézoélectriques 11 sont distants et peuvent être alignés, comme montré dans l’exemple de réalisation representé sur la figure 4. Il est également envisagé de disposer les actuateurs piezoélectriques selon d’autres distributions géométriques, par exemple, en quinconce.The piezoelectric actuators 11 are spaced apart and can be aligned, as shown in the example embodiment represented in FIG. 4. It is also envisaged to arrange the piezoelectric actuators according to other geometric distributions, for example, staggered.
Les actuateurs piézoélectriques 11 sont alimentés par des moyens d’alimentation électrique.The piezoelectric actuators 11 are powered by power supply means.
Les actuateurs piézoélectriques 11 sont positionnés à l’endroit du maître-couple de l’élément d’ensemble propulsif 4, 5, 6, 7.The piezoelectric actuators 11 are positioned at the location of the main torque of the propulsion assembly element 4, 5, 6, 7.
Les actuateurs piézoélectriques 11 sont positionnés à proximité du bord d’attaque 38 de l’élément d’ensemble propulsif 4, 5, 6, 7.The piezoelectric actuators 11 are positioned close to the leading edge 38 of the propulsion assembly element 4, 5, 6, 7.
Ils sont positionnés de préférence dans la partie amont de l’élément d’ensemble propulsif 4, 5, 6, 7, l’amont étant défini par rapport au sens de circulation de l’air.They are preferably positioned in the upstream part of the propulsion assembly element 4, 5, 6, 7, the upstream being defined with respect to the direction of air circulation.
Ceci permet d’améliorer l’efficacité de la zone à anti-givrer ou dégivrer.This improves the efficiency of the area to be anti-iced or de-iced.
Les actuateurs piézoélectriques 11 peuvent présente une forme de disque comme montré sur les figures, sachant d’autres configurations géométriques planes sont envisagées (carrée ou autres) ; comme cela apparait sur les figures, les actuateurs piézoélectriques 11 comprennent un orifice central 14 et deux faces opposées 16, 17 dont une première face 16 en contact avec la première paroi 8 de l’élément d’ensemble propulsif 4, 5, 6, 7 et une deuxième face 17 en contact avec la deuxième paroi 9 de l’élément d’ensemble propulsif 4, 5, 6, 7.The piezoelectric actuators 11 can have a disc shape as shown in the figures, knowing other planar geometric configurations are envisaged (square or other); as shown in the figures, the piezoelectric actuators 11 comprise a central orifice 14 and two opposite faces 16, 17, a first face 16 of which is in contact with the first wall 8 of the propulsion assembly element 4, 5, 6, 7 and a second face 17 in contact with the second wall 9 of the propulsion assembly element 4, 5, 6, 7.
Les actuateurs piézoélectriques 11 comprennent chacun au moins un disque ou anneau en céramique 15 qui peut être en céramique PZ26 par exemple.The piezoelectric actuators 11 each comprise at least one ceramic disk or ring 15 which may be made of PZ26 ceramic for example.
La figure 2 montre deux disques céramiques 15 empilés l’un sur l’autre.Figure 2 shows two ceramic discs 15 stacked on top of each other.
Les disques céramiques 15 sont couplés entres eux pour optimiser les vibrations.The ceramic discs 15 are coupled together to optimize the vibrations.
Chaque paroi 8, 9 de l’élément d’ensemble propulsif 4, 5, 6, 7 comprend au moins un plot 18, 19 faisant saillie sur une surface interne 20, 21 de la paroi 8, 9, comme representé sur la figure 3.Each wall 8, 9 of the propulsion assembly element 4, 5, 6, 7 comprises at least one stud 18, 19 projecting from an internal surface 20, 21 of the wall 8, 9, as shown in Figure 3 .
Les plots 18, 19 sont préformés sur les surfaces internes 20, 21 des parois 8, 9 et, dans l’exemple de réalisation illustré, présentent une forme de disque puisque les actuateurs piézoélectriques 11 présentent eux-mêmes une forme de disque. Dans les cas de figures où les actuateurs piézoélectriques 11 présentent une géométrie autre que circulaire, les plots 18, 19 présentent une géométrie complémentaire de celle des actuateurs piézoélectriques 11.The studs 18, 19 are preformed on the internal surfaces 20, 21 of the walls 8, 9 and, in the illustrated embodiment, have a disk shape since the piezoelectric actuators 11 themselves have a disk shape. In the cases of figures where the piezoelectric actuators 11 have a geometry other than circular, the pads 18, 19 have a geometry complementary to that of the piezoelectric actuators 11.
Chacune des faces 16, 17 de l’actuateur piézoélectrique 11 est positionnée contre un plot 18, 19 respectif. Les plot 18, 19 forment un support ou une interface entre les actuateurs piézoélectriques 11 et les parois 8, 9.Each of the faces 16, 17 of the piezoelectric actuator 11 is positioned against a respective pad 18, 19. The pads 18, 19 form a support or an interface between the piezoelectric actuators 11 and the walls 8, 9.
Le dispositif piézoélectrique 10 de protection contre le givrage comprend des moyens de mise sous contrainte 13 de chaque actuateur piézoélectrique 11 contre les deux parois 8, 9 de l’élément d’ensemble propulsif 4, 5, 6, 7.The piezoelectric device 10 for protection against icing comprises means 13 for placing each piezoelectric actuator 11 under stress against the two walls 8, 9 of the propulsion assembly element 4, 5, 6, 7.
Avantageusement, les moyens de mise sous contrainte 13 de chaque actuateur piézoélectrique 11 comprennent un dispositif de serrage 22, comme illustré sur la figure 2, permettant de serrer une première face 16 de l’actuateur piézoélectrique 11 contre une face 23 d’un premier plot 18 positionné sur la première paroi 8 de l’élément d’ensemble propulsif 4, 5, 6, 7 et de serrer une deuxième face 17 de l’actuateur piézoélectrique 11 contre une face 24 d’un deuxième plot 19 positionné sur la deuxième paroi 9 de l’élément d’ensemble propulsif 4, 5, 6, 7 en opposition par rapport au premier plot 18.Advantageously, the stressing means 13 of each piezoelectric actuator 11 comprise a clamping device 22, as illustrated in FIG. 2, making it possible to clamp a first face 16 of the piezoelectric actuator 11 against a face 23 of a first stud 18 positioned on the first wall 8 of the propulsion assembly element 4, 5, 6, 7 and to clamp a second face 17 of the piezoelectric actuator 11 against a face 24 of a second stud 19 positioned on the second wall 9 of the propulsion assembly element 4, 5, 6, 7 in opposition with respect to the first stud 18.
Les faces 16, 17 de l’actuateur piézoélectrique 11 et les faces 23, 24 des plots 18, 19 sont avantageusement planes et sensiblement parallèles les unes par rapport aux autres. Elles sont sensiblement parallèles à la direction générale des surfaces internes 20, 21 des parois 8, 9. Autrement dit, elles sont parallèles à un plan longitudinal perpendiculaire à la direction A.The faces 16, 17 of the piezoelectric actuator 11 and the faces 23, 24 of the pads 18, 19 are advantageously flat and substantially parallel to each other. They are substantially parallel to the general direction of the internal surfaces 20, 21 of the walls 8, 9. In other words, they are parallel to a longitudinal plane perpendicular to the direction A.
Le dispositif de serrage 22 comprend une vis 25 comportant une portion filetée 26 se vissant dans l’orifice central 14 de l’actuateur piézoélectrique 11 et une tête de vis 27, à titre d’exemple.The clamping device 22 comprises a screw 25 comprising a threaded portion 26 screwing into the central hole 14 of the piezoelectric actuator 11 and a screw head 27, by way of example.
Le premier plot 18 de la première paroi 8 de l’élément d’ensemble propulsif 4, 5, 6, 7 comprend un logement 28 dans lequel est logée et retenue la tête de vis 27.The first stud 18 of the first wall 8 of the propulsion assembly element 4, 5, 6, 7 comprises a housing 28 in which the screw head 27 is housed and retained.
Le logement 28 est intégré dans le premier plot 18. Le premier plot 18 comprend une fente latérale 32, comme représentée sur la figure 7, communiquant avec le logement 28 pour permettre l’insertion de la vis 25 selon une direction parallèle à la surface interne 20, 21 des parois 8, 9 et avant l’assemblage de ces dernières.The housing 28 is integrated into the first stud 18. The first stud 18 comprises a lateral slot 32, as shown in Figure 7, communicating with the housing 28 to allow the insertion of the screw 25 in a direction parallel to the internal surface 20, 21 of the walls 8, 9 and before the assembly of the latter.
Le logement 28 est délimité par une portion 33 de la première paroi 8 et une paroi interne 34 du premier plot 18 qui est sensiblement parallèle à la portion 33 de la première paroi 8.The housing 28 is delimited by a portion 33 of the first wall 8 and an internal wall 34 of the first stud 18 which is substantially parallel to the portion 33 of the first wall 8.
La tête de vis 27 est maintenue entre la portion 33 de la première paroi 8 et la paroi interne 34 du premier plot 18.The screw head 27 is held between the portion 33 of the first wall 8 and the inner wall 34 of the first stud 18.
La portion 33 de la première paroi 8 est traversée par un orifice 35 permettant l’accès de l’extérieur à la tête de vis 27 pour visser la vis 25 avec un outil tel un tournevis cruciforme, par exemple.The portion 33 of the first wall 8 is traversed by an orifice 35 allowing access from the outside to the screw head 27 to screw the screw 25 with a tool such as a Phillips screwdriver, for example.
La paroi interne 34 du premier plot 18 est traversée par un orifice 36 permettant le passage de la portion filetée 26 de la vis 25.The internal wall 34 of the first stud 18 is crossed by an orifice 36 allowing the passage of the threaded portion 26 of the screw 25.
Le deuxième plot 19 de la deuxième paroi 9 de l’élément d’ensemble propulsif 4, 5, 6, 7 comprend un orifice fileté 29 dans lequel est vissée la portion filetée 26 de la vis 25 jusqu’à comprimer les deux plots 18, 19 contre les faces 16, 17 de l’actuateur piézoélectrique 11.The second stud 19 of the second wall 9 of the propulsion assembly element 4, 5, 6, 7 comprises a threaded hole 29 into which the threaded portion 26 of the screw 25 is screwed until the two studs 18 are compressed, 19 against the faces 16, 17 of the piezoelectric actuator 11.
Après vissage de la vis 25, la paroi interne 34 du premier plot 18 est compressés entre la tête de vis 27 et l’actuateur piézoélectrique 11.After screwing in screw 25, internal wall 34 of first stud 18 is compressed between screw head 27 and piezoelectric actuator 11.
Le deuxième plot 19 de la deuxième paroi 9 de l’élément d’ensemble propulsif 4, 5, 6, 7 comprend un élément central 30 faisant saillie sur la face 24 du deuxième plot 19 en direction du premier plot 18 selon la direction A.The second stud 19 of the second wall 9 of the propulsion assembly element 4, 5, 6, 7 comprises a central element 30 projecting from the face 24 of the second stud 19 in the direction of the first stud 18 in the direction A.
L’élément central 30 s’insère dans l’orifice central 14 de l’actuateur piézoélectrique 11, l’orifice fileté 29 étant formé à l’intérieur de l’élément central 30.The central element 30 fits into the central hole 14 of the piezoelectric actuator 11, the threaded hole 29 being formed inside the central element 30.
La vis 25 fait le lien entre les parois 8, 9 et permet, par le système de vissage, de comprimer les parois 8, 9 l’une vers l’autre et de les resserrer contre les faces 16, 17 de l’actuateur piézoélectrique 11.The screw 25 makes the connection between the walls 8, 9 and allows, by the screwing system, to compress the walls 8, 9 towards each other and to tighten them against the faces 16, 17 of the piezoelectric actuator 11.
Chaque face 23, 24 des plots 18, 19 exerce une force dirigée vers l’actuateur piézoélectrique 11, parallèlement à la direction A.Each face 23, 24 of studs 18, 19 exerts a force directed towards piezoelectric actuator 11, parallel to direction A.
Les vis 25 peuvent être serrées avec le même couple ou bien avec un couple différent.The screws 25 can be tightened with the same torque or with a different torque.
De préférence, la surface externe 37 de la première paroi 8 de l’élément d’ensemble propulsifs 4, 5, 6, 7 est lissée après la mise-en-contrainte des actuateurs piézoélectriques 11.Preferably, the outer surface 37 of the first wall 8 of the propulsion assembly element 4, 5, 6, 7 is smoothed after the stressing of the piezoelectric actuators 11.
Selon une variante représentée sur la figure 8, les parois 8, 9 comprennent une partie amincie 31 localisée en amont et à proximité du dispositif piézoélectrique 10 de protection contre le givrage.According to a variant represented in FIG. 8, the walls 8, 9 comprise a thinned part 31 located upstream and close to the piezoelectric device 10 for protection against icing.
La partie amincie 31 est positionnée près du bord d’attaque 38 de l’élément d’ensemble propulsifs 4, 5, 6, 7.The thinned part 31 is positioned close to the leading edge 38 of the propulsion assembly element 4, 5, 6, 7.
La zone à anti-givrer est amincie afin d’augmenter la souplesse de la structure dans cette zone.The area to be anti-iced is thinned in order to increase the flexibility of the structure in this area.
Les parois 8, 9 de l’élément d’ensemble propulsif 4, 5, 6, 7 sont deux éléments distincts, fixés ensemble par le dispositif de serrage 22. Ceci permet de simplifier l’intégration du dispositif piézoélectrique 10 de protection contre le givrage.The walls 8, 9 of the propulsion assembly element 4, 5, 6, 7 are two distinct elements, fixed together by the clamping device 22. This makes it possible to simplify the integration of the piezoelectric device 10 for protection against icing. .
La figure 9 montre un autre exemple dans lequel l’élément d’ensemble propulsif 4, 5, 6, 7 est un bec de séparation 4 de veines primaire/secondaire.Figure 9 shows another example in which the propulsion assembly element 4, 5, 6, 7 is a primary/secondary vein separation nozzle 4.
Le bec de séparation 4 comprend les mêmes éléments que ceux décrits précédemment pour l’aube 7b.The splitter 4 comprises the same elements as those previously described for the blade 7b.
La cavité 12 est une cavité annulaire selon un angle de 360°.Cavity 12 is an annular cavity at an angle of 360°.
La première paroi 8 correspond à une plateforme dite « IGV » et la deuxième paroi 9 correspond à la partie principale du bec de séparation.The first wall 8 corresponds to a so-called "IGV" platform and the second wall 9 corresponds to the main part of the separation spout.
Le dispositif piézoélectrique 10 de protection contre le givrage permet de mettre en vibration la pointe du bec de séparation 4.The piezoelectric device 10 for protection against icing makes it possible to vibrate the tip of the separation spout 4.
La taille des disques céramiques 15 est réduite au maximum afin de les rapprocher le plus possible du bord d’attaque 38.The size of the ceramic discs 15 is reduced to the maximum in order to bring them as close as possible to the leading edge 38.
Le dispositif piézoélectrique 10 de protection contre le givrage génère des vibrations à une fréquence proche de ou égale à celle de la fréquence de résonance de l’élément d’ensemble propulsif 4, 5, 6, 7, la fréquence variant dans le temps autour de la fréquence de résonance.The piezoelectric device 10 for protection against icing generates vibrations at a frequency close to or equal to that of the resonant frequency of the propulsion assembly element 4, 5, 6, 7, the frequency varying over time around the resonant frequency.
Il est préférable d’utiliser un mode de résonance bien choisi, maximisant l’amplitude de la vibration et le rendement mécanique.It is preferable to use a well-chosen resonance mode, maximizing the amplitude of the vibration and the mechanical efficiency.
Le mode de résonance du système peut évoluer en fonction de paramètres de la veine d’air, tels que la température de l’air ou la vitesse de l’écoulement.The resonance mode of the system can change depending on parameters of the airstream, such as air temperature or flow velocity.
Afin de toujours travailler autour du mode de résonance, une solution possible consiste à opérer non pas à fréquence constante, mais avec un balayage ou une modulation en fréquence correspondant à un signal sinusoïdal avec une fréquence évoluant dans le temps.In order to always work around the resonance mode, a possible solution consists in operating not at a constant frequency, but with a frequency sweep or modulation corresponding to a sinusoidal signal with a frequency changing over time.
Les paramètres de la modulation sont choisis afin de rester tout au long des phases de vol de l’aéronef autour de la fréquence de résonance du système.The parameters of the modulation are chosen in order to remain throughout the flight phases of the aircraft around the resonant frequency of the system.
Selon une méthode de contrôle possible, la fréquence est modulée en fonction du mode ou de la fréquence de résonance qui est fonction de la température et/ou du régime moteur.According to a possible control method, the frequency is modulated according to the mode or the resonant frequency which is a function of the temperature and/or of the engine speed.
Pour cela, les actuateurs piézoélectriques 11 sont reliés à un dispositif de contrôle apte à moduler la fréquence de vibration en fonction de ces paramètres.For this, the piezoelectric actuators 11 are connected to a control device capable of modulating the vibration frequency as a function of these parameters.
L’invention concerne également un procédé d’assemblage d’un élément d’ensemble propulsif 4, 5, 6, 7 destiné à être monté sur un ensemble propulsif 1 pour aéronef, tel que décrit précédemment.The invention also relates to a method for assembling a propulsion assembly element 4, 5, 6, 7 intended to be mounted on a propulsion assembly 1 for an aircraft, as described above.
Selon l’invention, le procédé d’assemblage comprend une étape de positionnement du ou des actuateurs piézoélectriques 11 sur la deuxième paroi 9 de l’élément d’ensemble propulsif 4, 5, 6, 7, comme représentée sur la figure 4.According to the invention, the assembly method comprises a step of positioning the piezoelectric actuator(s) 11 on the second wall 9 of the propulsion assembly element 4, 5, 6, 7, as shown in Figure 4.
Plus précisément, l’élément central 30 faisant saillie sur la face 24 du deuxième plot 19 prévu sur la deuxième paroi 9 est inséré dans l’orifice central 14 de l’actuateur piézoélectrique 11.More precisely, the central element 30 protruding from the face 24 of the second stud 19 provided on the second wall 9 is inserted into the central orifice 14 of the piezoelectric actuator 11.
En parallèle, la tête de vis 27 de la vis 25 est insérée dans le logement 28 prévu dans le premier plot 18 de la première paroi 8, comme illustré sur la figure 7. Un fixation par collage est égelament envisagée.In parallel, the screw head 27 of the screw 25 is inserted into the housing 28 provided in the first stud 18 of the first wall 8, as illustrated in FIG. 7. Fixing by gluing is also envisaged.
Le procédé d’assemblage comprend une étape d’assemblage de la première paroi 8 avec la deuxième paroi 9 de façon à fermer la cavité 12 dans l’élément d’ensemble propulsif 4, 5, 6, 7 qui intègre le ou les actuateurs piézoélectriques 11.The assembly method comprises a step of assembling the first wall 8 with the second wall 9 so as to close the cavity 12 in the propulsion assembly element 4, 5, 6, 7 which incorporates the piezoelectric actuator(s) 11.
La première paroi 8 est positionnée contre la deuxième paroi 9.The first wall 8 is positioned against the second wall 9.
Le procédé d’assemblage comprend une étape de mise en contrainte de chaque actuateur piézoélectrique 11 contre les deux parois 8, 9 de l’élément d’ensemble propulsif 4, 5, 6, 7 par des moyens de mise sous contrainte 13.The assembly method includes a step of stressing each piezoelectric actuator 11 against the two walls 8, 9 of the propulsion assembly element 4, 5, 6, 7 by stressing means 13.
La portion filetée 26 de la vis 25 est vissée dans un orifice fileté 29 prévu dans l’élément central 30 du deuxième plot 19 de façon à serrer et comprimer les deux plots 18, 19 contre l’actuateur piézoélectrique 11.The threaded portion 26 of the screw 25 is screwed into a threaded hole 29 provided in the central element 30 of the second stud 19 so as to clamp and compress the two studs 18, 19 against the piezoelectric actuator 11.
Les moyens de mise sous contrainte 13 servent à la fois à pré-contraindre les actuateurs piézoélectriques 11 et à fixer les parois 8, 9 ensemble.The stressing means 13 serve both to pre-stress the piezoelectric actuators 11 and to fix the walls 8, 9 together.
La figure 5 montre l’élément d’ensemble propulsif 4, 5, 6, 7 obtenu, qui est une aube 7b dans cet exemple.Figure 5 shows the propulsion assembly element 4, 5, 6, 7 obtained, which is a blade 7b in this example.
Claims (14)
caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
- positionnement d’au moins un actuateur piézoélectrique (11) sur la deuxième paroi (9) de l’élément d’ensemble propulsif (4, 5, 6, 7),
- assemblage de la première paroi (8) avec la deuxième paroi (9) de façon à fermer une cavité (12) dans l’élément d’ensemble propulsif (4, 5, 6, 7) qui intégre l’actuateur piézoélectrique (11),
- mise en contrainte de chaque actuateur piézoélectrique (11) contre les deux parois (8, 9) de l’élément d’ensemble propulsif (4, 5, 6, 7) par des moyens de mise sous contrainte (13).Method of assembling a propulsion assembly element (4, 5, 6, 7) intended to be mounted on a propulsion assembly (1) for an aircraft comprising a nacelle (2) and a turbojet engine (3) supported by the nacelle (2), said propulsion assembly element (4, 5, 6, 7) being intended to be in contact with an air intake flow and comprising a cavity (12) delimited by two walls (8, 9) opposite ones, including a first wall (8) and a second wall (9), and a piezoelectric device (10) for protection against icing housed inside the cavity (12) and comprising at least one piezoelectric actuator (11),
characterized in that it comprises the following steps:
- positioning of at least one piezoelectric actuator (11) on the second wall (9) of the propulsion assembly element (4, 5, 6, 7),
- assembly of the first wall (8) with the second wall (9) so as to close a cavity (12) in the propulsion assembly element (4, 5, 6, 7) which incorporates the piezoelectric actuator (11 ),
- Stressing of each piezoelectric actuator (11) against the two walls (8, 9) of the propulsion assembly element (4, 5, 6, 7) by stressing means (13).
- insertion d’une tête de vis (27) d’une vis (25) dans un logement (28) prévu dans un premier plot (18) de la première paroi (8),
- insertion d’un élément central (30), faisant saillie sur une face (24) d’un deuxième plot (19) prévu sur la deuxième paroi (9), dans un orifice central (14) de l’actuateur piézoélectrique (11),
- positionnement de la première paroi (8) contre la deuxième paroi (9),
- vissage d’une portion filetée (26) prévue sur la vis (25) dans un orifice fileté (29) prévu dans l’élément central (30) du deuxième plot (19) de façon à comprimer les deux plots (18, 19) contre l’actuateur piézoélectrique (11).Assembly method according to claim 13, characterized in that it comprises the following steps:
- insertion of a screw head (27) of a screw (25) in a housing (28) provided in a first stud (18) of the first wall (8),
- insertion of a central element (30), projecting from one face (24) of a second stud (19) provided on the second wall (9), into a central orifice (14) of the piezoelectric actuator (11 ),
- positioning of the first wall (8) against the second wall (9),
- screwing of a threaded portion (26) provided on the screw (25) into a threaded hole (29) provided in the central element (30) of the second stud (19) so as to compress the two studs (18, 19 ) against the piezoelectric actuator (11).
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