Sistema propulsor de aeronave.

Sistema propulsor (10) de aeronave, que comprende un motor de turborreactor de doble flujo,

rodeado poruna góndola (12) que delimita un espacio anular de circulación de un flujo secundario (34), y unos medios (80, 84)de enganche del motor a un mástil (16) destinado a ser fijado a un elemento de estructura de una aeronave,comprendiendo la parte de aguas abajo de la góndola (12) una estructura interna de revolución (36) que delimitainteriormente la vena de circulación del flujo secundario (34) alrededor del cuerpo del motor, caracterizado porque laestructura interna (36) de la parte de aguas abajo de la góndola comprende una armazón rígida configurada a partirde un marco anular de aguas arriba (50) fijado por empernado en un cárter intermedio (38) del motor, de un marcoanular de aguas abajo (52) que comprende unos medios (68, 76) de soporte de un cárter de escape (40) del motor yde unos brazos longitudinales (54, 56, 58, 60) de vinculación de estos marcos (50, 52), y porque el marco anular deaguas abajo (52) de esta estructura interna (36) va fijado al mástil (16) mediante unos medios (84) de suspensiónflexible o articulada.

Sistema propulsor de aeronave.

La presente invención concierne a un sistema propulsor de aeronave que comprende un motor de turborreactor de doble flujo configurado al menos a partir de un compresor, una cámara de combustión, una turbina y un ventilador (propulsor) montado aguas arriba del compresor y que gira accionado por la turbina, estando rodeado el motor por una góndola que delimita, aguas abajo del ventilador, una vena anular de circulación de un flujo secundario de aire alrededor de los cárteres del compresor, de la cámara de combustión y de la turbina, siendo este flujo secundario el encargado de la mayor parte del empuje.

El sistema propulsor va enganchado a un elemento de estructura de una aeronave, tal como un ala de esa aeronave, mediante unos medios que permiten transmitir a ese elemento de estructura los esfuerzos generados por el motor durante sus diferentes fases de funcionamiento.

Los motores de turborreactor de los modernos aviones civiles se caracterizan por una gran relación de derivación, es decir, por una relación gasto secundario / gasto primario que es superior a 5 y que puede alcanzar 9 ó 10, en particular con el fin de reducir las molestias acústicas y el consumo de estos motores. Esto redunda en una reducción de las dimensiones transversales del cuerpo del turborreactor entre el ventilador y la turbina (efecto «cintura de avispa») que provoca una disminución de la resistencia a la flexión de este cuerpo.

Las deformaciones por flexión del cuerpo del turborreactor provocan a su vez deformaciones del cárter alrededor del rotor, que conducen a una tendencia del cárter a ovalarse, con posibilidad de reducir los juegos cárter-rotor en determinados sitios y de aumentarlos en otros sitios (efecto de «distorsión de carcasa») .

Este efecto acarrea una reducción de las prestaciones del turborreactor, en particular porque obliga a prever unos mayores juegos en punta de pala.

Los medios de enganche del sistema propulsor comprenden en general una pieza robusta y maciza comúnmente denominada mástil o pilón, y unos medios de suspensión que unen el motor al mástil. Estos medios de suspensión van fijados habitualmente, por una parte, a uno o varios cárteres del motor, por ejemplo a un cárter intermedio aguas arriba y a un cárter de escape aguas abajo y, por otra, a una parte inferior del mástil que discurre por la vena secundaria y generalmente está rodeada por unas paredes guiadoras del flujo secundario, determinando lo que en ocasiones recibe el nombre de «bifurcación a las 12».

Estos medios de fijación conocidos, véase por ejemplo el documento EP1571080, presentan varios inconvenientes.

El enganche del sistema propulsor al mástil de la aeronave mediante unos medios de suspensión fijados en cárteres acarrea unas compresiones en esos cárteres y propicia los efectos de distorsión y de desalineación de los diferentes elementos giratorios del motor, lo cual conduce a pérdidas de rendimiento y conlleva un aumento del consumo de combustible.

Además, la absorción del par de torsión, inducido por el giro de los elementos giratorios del motor, a nivel de la suspensión de aguas abajo, impone la utilización de medios de amarre amplio y de una bifurcación a las 12 tanto más amplia en el caso de un mástil que penetra parcialmente en la vena secundaria.

Para una misma relación de derivación, esto impone por tanto que se aumenten las dimensiones radiales de la góndola, lo cual origina una mayor resistencia aerodinámica y hace más difícil la integración de turborreactores de gran relación de derivación.

La invención tiene como finalidad principal aportar una solución simple, económica y eficaz a estos problemas, que permite evitar los inconvenientes de la técnica conocida.

Ésta tiene por objeto, en particular, un sistema propulsor de aeronave cuya góndola cumple una función estructural para rigidizar el motor y limitar las distorsiones mecánicas del mismo y cuyos medios de suspensión a la aeronave permiten limitar las absorciones de esfuerzos localizadas y las compresiones en el cuerpo del motor así como el espacio ocupado por la bifurcación a las 12 alrededor del mástil, asegurando al propio tiempo una buena transmisión de los esfuerzos entre el motor y la aeronave.

A tal efecto, propone un sistema propulsor de aeronave, que comprende un motor de turborreactor de doble flujo, rodeado por una góndola que delimita un espacio anular de circulación de un flujo secundario, y unos medios de enganche del motor a un mástil destinado a ser fijado a un elemento de estructura de una aeronave, comprendiendo la parte de aguas abajo de la góndola una estructura interna de revolución que delimita interiormente la vena de circulación del flujo secundario alrededor del cuerpo del motor, caracterizado porque la estructura interna de la parte de aguas abajo de la góndola comprende una armazón rígida configurada a partir de un marco anular de aguas arriba fijado por empernado en un cárter intermedio del motor, de un marco anular de aguas abajo que comprende unos medios de soporte de un cárter de escape del motor y de unos brazos longitudinales de vinculación de estos marcos, y porque el marco anular de aguas abajo de esta estructura interna va fijado al mástil mediante unos medios de suspensión flexible o articulada.

La armazón rígida de la estructura interna de la parte de aguas abajo de la góndola permite a esta estructura participar en la transmisión de los esfuerzos entre el motor y el mástil y cumplir así una función estructurante en orden a limitar los fenómenos de distorsiones de carcasa en el motor.

La fijación del marco anular de aguas abajo de esta armazón al mástil sustituye la fijación habitual del cárter de escape a ese mástil y permite evitar las compresiones en el cárter de escape.

La invención permite así, en particular, reducir los juegos en punta de palas y, desde un punto de vista general, mejorar las prestaciones del sistema propulsor.

De acuerdo con otra característica de la invención, los medios de soporte del cárter de escape comprenden unas bieletas distribuidas regularmente alrededor del eje del motor y cuyos extremos radialmente internos están articulados mediante rótulas sobre una pared cilíndrica rígida del cárter de escape y cuyos extremos radialmente externos están articulados mediante rótulas sobre el marco anular de aguas abajo de la estructura interna de la góndola, discurriendo preferentemente las bieletas de manera sensiblemente tangencial al cárter de escape y en un plano perpendicular al eje del motor.

Estas bieletas permiten una transmisión de esfuerzos entre el cárter de escape y el mástil, que se reparte alrededor del eje del motor, con lo cual limitan los riesgos de compresiones locales en ese cárter, al propio tiempo que toman ventaja de una manera óptima de las propiedades estructurantes del marco anular de aguas abajo.

En una forma de realización preferida de la invención:

-los medios de suspensión del marco anular de aguas abajo comprenden unas bieletas articuladas con facultad de desalineación angular, que unen el mástil a una parte cimera del marco de aguas abajo, y una biela de absorción de empuje;

-el marco anular de aguas abajo comprende un anillo de sección en U determinante de una garganta anular que desemboca radialmente hacia el exterior e incluye unos medios de articulación de las bieletas de suspensión;

-las bieletas de suspensión comprenden una bieleta de tres puntos en forma de L cuya rama grande tiene un extremo articulado sobre el marco anular de aguas abajo y cuya rama pequeña tiene un extremo articulado sobre un extremo de otra bieleta, cuyo otro extremo está articulado sobre el marco anular de aguas abajo.

Las bieletas de suspensión del marco de aguas abajo al mástil permiten una suspensión flexible, que limita los riesgos de esfuerzos excesivos, y presentan además la ventaja de una reducida ocupación de espacio, en particular al poder extenderse parcialmente dentro de la garganta del marco de aguas abajo.

La biela de absorción de empuje preferentemente está orientada axialmente en el sentido aguas abajo desde la parte cimera del marco de aguas abajo.

Esta configuración permite evitar recurrir a una biela de absorción de empuje pasante por la estructura interna de la góndola.

De acuerdo con otra característica de la invención, el mástil comprende una parte de aguas arriba que, extendiéndose hasta el nivel del cárter intermedio del motor, va unida mediante tres bieletas articuladas a una parte cimera del cárter intermedio, discurriendo dos de las bieletas sensiblemente radialmente, en tanto que una tercera... [Seguir leyendo]

1. Sistema propulsor (10) de aeronave, que comprende un motor de turborreactor de doble flujo, rodeado por una góndola (12) que delimita un espacio anular de circulación de un flujo secundario (34) , y unos medios (80, 84) de enganche del motor a un mástil (16) destinado a ser fijado a un elemento de estructura de una aeronave, comprendiendo la parte de aguas abajo de la góndola (12) una estructura interna de revolución (36) que delimita interiormente la vena de circulación del flujo secundario (34) alrededor del cuerpo del motor, caracterizado porque la estructura interna (36) de la parte de aguas abajo de la góndola comprende una armazón rígida configurada a partir de un marco anular de aguas arriba (50) fijado por empernado en un cárter intermedio (38) del motor, de un marco anular de aguas abajo (52) que comprende unos medios (68, 76) de soporte de un cárter de escape (40) del motor y de unos brazos longitudinales (54, 56, 58, 60) de vinculación de estos marcos (50, 52) , y porque el marco anular de aguas abajo (52) de esta estructura interna (36) va fijado al mástil (16) mediante unos medios (84) de suspensión flexible o articulada.

2. Sistema propulsor según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de soporte del cárter de escape comprenden unas bieletas (68) distribuidas regularmente alrededor del eje del motor y cuyos extremos radialmente internos están articulados mediante rótulas sobre una pared cilíndrica rígida (42) del cárter de escape

(40) y cuyos extremos radialmente externos están articulados mediante rótulas sobre el marco anular de aguas abajo (52) de la estructura interna (36) de la góndola.

3. Sistema propulsor según la reivindicación 2, caracterizado porque las bieletas (68) discurren de manera sensiblemente tangencial al cárter de escape (40) y en un plano perpendicular al eje del motor.

4. Sistema propulsor según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque los medios (84) de suspensión del marco anular de aguas abajo (52) comprenden unas bieletas (104, 110) , articuladas con facultad de desalineación angular que unen el mástil (16) a una parte cimera del marco de aguas abajo (52) , y una biela de absorción de empuje (114) .

5. Sistema propulsor según la reivindicación 4, caracterizado porque el marco anular de aguas abajo (52) comprende un anillo (98, 99, 100, 101, 102) de sección en U determinante de una garganta anular que desemboca radialmente hacia el exterior e incluye unos medios de articulación de las bieletas de suspensión.

6. Sistema propulsor según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque las bieletas de suspensión comprenden una bieleta de tres puntos (104) en forma de L cuya rama grande (106) tiene un extremo articulado mediante una rótula sobre el marco anular de aguas abajo (52) y cuya rama pequeña (108) tiene un extremo articulado sobre un extremo de otra bieleta (110) , cuyo otro extremo está articulado mediante una rótula sobre el marco anular de aguas abajo (52) .

7. Sistema propulsor según una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque la biela de absorción de empuje (114) está orientada axialmente en el sentido aguas abajo desde la parte cimera del marco de aguas abajo (52) .

8. Sistema propulsor según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el mástil (16) comprende una parte de aguas arriba (78) que, extendiéndose hasta el nivel del cárter intermedio (20, 38, 39) del motor, está unida mediante tres bieletas (90, 92, 94) articuladas a una parte cimera del cárter intermedio (20) , discurriendo dos de las bieletas (90, 92) sensiblemente radialmente, en tanto que una tercera bieleta (94) discurre de manera sensiblemente tangencial al cárter intermedio (20) .

9. Sistema propulsor según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque los marcos anulares de aguas arriba (50) y aguas abajo (52) de la estructura interna (36) de la góndola se hallan unidos por dos brazos longitudinales (54, 56) que discurren en un plano vertical que pasa por el eje del motor y por dos brazos longitudinales laterales (58, 60) que discurren en un plano horizontal que pasa por el eje del motor.

10. Sistema propulsor según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque, fijados a la armazón de la estructura interna (36) de la góndola se hallan unos paneles de carenado (48) que incluyen unas paredes rígidas sensiblemente longitudinales (64) guiadoras del flujo secundario (34) alrededor del mástil, incluyendo estas paredes (64) unos medios flexibles de vinculación con el mástil (16) .

11. Sistema propulsor según la reivindicación 10, caracterizado porque los paneles de carenado (48) incluyen unas paredes sensiblemente longitudinales (66) que discurren por una parte del espacio de circulación del flujo secundario (34) diametralmente opuesta al mástil (16) para el guiado del flujo secundario alrededor de elementos auxiliares del motor.

12. Sistema propulsor según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el marco anular de aguas abajo (52) y algunos al menos de los brazos longitudinales (54, 56, 58, 60) de la estructura interna (36) de la góndola están realizados en una aleación que comprende níquel.

13. Sistema propulsor según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el marco anular de

aguas arriba (50) y los paneles de carenado (48) de la estructura interna (36) de la góndola son de titanio.

14. Sistema propulsor según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque al menos algunos elementos de entre las compuertas de acceso de los paneles de carenado (48) , el marco anular de aguas arriba (50) , los brazos longitudinales (58, 60) y los paneles de carenado (48) están realizados en material compuesto.