PYLONES SUPPORT REACTEURS

Bonjour à tous ,

Celà fait un sacré bout de temps que je n'ai plus eus l'occasion de revenir sur les forums de la communauté suite à un emploi du temps chargé ...Pour autant, je suis toujours aussi assidument l'actu aéronautique civile qui me fascine, et je vais aborder ici un sujet technique qui je l'espère ne rébuttera pas trop mes lecteurs et en lisant certains articles sur un blog spécialisé sur la sécurité aérienne, l'un d'entre eux évoquant de tragiques accidents survenus suite à la rupture des mâts réacteurs(dit aussi pylones supports), m'a interpellé.

Je me pose donc qques questions sur cette piéce-je ne sais pas si on peut l'intégrer dans la catégorie des aérostructures-qui me semble d'une extraordinaire résistance pour sa "petite" dimension !!...

1)Il me semble bien qu'il existe 3 positions possibles pour les mâts réacteurs:soit aux bords d'attaques d'ailes basses(B737 A320...), soit aux bords d'attaques d'ailes hautes(cas du BAe146), soit en flancs de queue(Fokker 100, MD-80...);en comparant des photos de Pratt&Whitney JT8D montés sur des B707/DC8 et des JT9D montés sur des B747 200, il m'a semblé que les mâts réacteurs ont été rallongés(à ce qu'il me paraît ils étaient plus courts sur les nacelles des B707...).Ce rallongement est-il du au fait qu'on a augmenté le diamétre et la masse de la soufflante sur les réacteurs modernes:suspect: ? J'ai églement entendu parler de la prise en compte de certains phénomènes aérodynamiques visant à réduire les nuisances sonores:qu'en est-il:suspect: ?

2)Sur quadri-réacteurs, y a-t-il une norme de distance à respecter entre chaque nacelle(entre les moteurs intérieurs/extérieurs), et si oui est-ce essentiellement du à des considérations d'équilibre et répartition des forces sur l'aile à laquelle elles sont arrimée? Entre les nacelles moteurs intérieurs et le fuselage n'y a-t-il pas une "distance de sécurité" à respecter?

3)J'ai aussi appris que les nacelles sous les ailes étaient montées sur un rail d'arrimage à leur mât. Par contre, avec quelle piéce exactement sangle-t-on le tout assez solidement pour que çà ne céde que par accident:suspect: ?
J'avais également lu dans un article de Science&Vie qu'avec la répétition d'accidents grâves, les ingénieurs de Pratt&Whitney avaient conçus une sorte de "ressort fail safe"(anti-rupture) qui retenait le plus lontemps possible la nacelle en cas de début de rupture de son mât, qu'ils ont appellés si je me souviens bien "fuse-tens":en avez vous entendu parler:suspect: ?

Je vais m'arrêter là pour aujourd'hui dans le maigre espoire d'avoir des réponses...

A bientôt et merci de votre participation

De ce que j'ai compris,

Il vaut mieux perdre un réacteur que d'en avoir un à moitié détaché qui "Pendouille" sur un axe et risque de détruire le longeron de l'aile !
Bien, ça concerne plus la sécurité de l'avion, que celle de ceux qui sont en dessous ... 2-6 tonnes sur la tête ... hum !
Sans parler de ces foutus Fadec qui déconnectés risquent de continuer d'alimenter le moteur si les tuyaux sont toujours en place (On a vu le T900 sur QF 32 éteint par les pompiers)
C'est dans ce sens qu'il faut l'entendre "Fail safe = Ca lâche proprement" !
D'où les fixations type "Fusible"

Bonjour Yan, ça fait plaisir de vous lire
Deux réponses ! donc, au moins, l'espoir s'engraisse t'il en prévision de l'hiver ?


Pour la question 1, il y a 4 positions...
Il manque la position sur l'extrado de l'aile comme le Hondajet (et aussi un avion allemand de 1960-1970 de mémoire), et la position noyée dans l'aile comme le Comet ou le TU104 (je ne sais pas si elle est encore certifiable celle là)

La forme du pylone s'adapte
a) soit à l'aerodynamique globale quand l'avion est neuf -> cf 787, avec les moteurs très en avant et très haut sur l'aile, plus que sur un 777.
b) soit aux contraintes géométriques : c.f. les différentes variantes de 737, classics / CFM56-3, CFM56-7 et enfin Leap
C'est une grosse pièce (1.5t sur un 777-300ER pour supporter 10t de moteurs et accessoires)

question 2
Il faudrait regarder à l'EASA et à la FAA ce qui est nécessaire pour une certification FAR25. Ce qui doit être défini c'est un résultat à obtenir, les moyens doivent être laissés libres pour obtenir ce résultat... donc pas sur qu'il y ait des contraintes particulière... sauf à priori un sur l'angle de roulis max avant qu'un élément de l'avion touche la piste à l'atterissage (saumon d'aile ou nacelle moteur) ce qui détermine notamment je pense les perfos en atterrissage par vent de travers

question 3
De mémoire à l'époque de l'accident du 747 d'el al à shipol, j'avais entendu que Boeing concevait des nacelles fusible et qu'airbus non (question de choix / philisophie). Après ne pas confondre les différents élements : pylone / moteur / nacelle

Les moteurs d'Airbus se détachent aussi (Sais pas comment) et heureusement, la preuve ...
Le A320 qui a atterri dans l'Hudson !
Les moteurs, au fond, et l'aile est resté heureusement intacte (Complète disons ...!)

Oui

Je parle de cette époque

http://en.wikipedia.org/wiki/El_Al_Flight_1862

1992 donc, mais effectivement l'A320 existait déjà... et moi j'avais 16 ans..

Bonjour,



Je vous remercie chers amis pour votre effort de réponses !!... "Admin ", j’ai noté la position très particulière du mât de l’Hondajet, qui me semble assez peu usitée dans le domaine du transport aérien de masse(quoiqu’aux dernières nouvelles certains ingénieurs l’aient envisagée pour les avions de 2050, mais j’y reviendrais dans un autre sujet). Je pense par contre que la nacelle intégrée dans la structure de l’aile comme celle du Comet ou du B 737 200, ne relève pas d’un mât réacteur en bonne et due forme…çà m’interpelle même foutument quant à la certification de tels avions pour les évidents soucis de sécurité que çà sous-tend en cas d’explosion ou de déclaration d’incendit moteur !!...


De mes échanges avec d’autres participants sur un autre forum, j’ai pu découvrir une documentation d’un institut technique à Toulouse me donnant en français des schémas et un détail très précis des composantes d’un mat réacteur pour Airbus. En l’ayant lu en diagonal(toujours faute de temps helas) cette doc, j'ai relevé d'interressantes précisions qui vont dans le sens des autres questions que je me pose. On y lit en effet que le mât réacteur a pour principales fonctions d'assurer les efforts même en cas de situation accidentelle(rupture de piéce de structure, feu, rupture de pale compresseur...), et la liaison des systèmes hydrauliques, électrique, air et fuel. Plus interressant encore, sa conception doit tenir compte des contraintes suivantes:


-niveaux de chargement trés élevés(jusqu'à 175000daN sur certains axes);
-températures élevées(100°C à 450°C);
-Milieu vibratoire;
-Zones feu(flammes standards ou torches);

Suite de mon "questionnaire" donc:

4)En quelle matière est fait le caisson de mât? Je pensais que ce dernier ne comportait que les circuits terminaux du circuit kéroséne des ailes, comment se fait-il qu'on y inclut également l'air, l'hydraulique et l'électrique ?

5)J'imagnais bien qu'il y avait des forces considérables qui devaient malmener régulièrement le pylône support, et ce à toutes les phases de vol de l'avion qu'il équipe:

a)Je ne sais pas si quelqu'un saura répondre à cette question, mais qu'entend-t-on par "niveaux de chargement élevés"? Serait-ce durant la montée, immédiatement aprés que l'avion relève le nez de la piste, que des forces de traction s'exercent trés fortement et brutalement sur ces piéces, en tout cas je l'imagine plus qu'aprés la stabilisation au niveau de croisière?
Qu'en est-il justement à cette phase, l'effort de traction n'est-il pas important et prolongé, modulo les variations de la masse des ailes suite à la conso carburant au fil du vol?

b)Pour ce qui est du milieu vibratoire, la force de rotation des disques compresseurs et turbines doit nécessairement être importante sur l'ensemble de la nacelle:mais est-ce au démarrage des moteurs, ou durant la montée en puissance pour la poussée décollage que ces dernières sont les plus violentes?
D'autres sources de vibrations réccurentes voire de chocs brutaux ne surviennent ils pas au roulage pour le décollage, et à l'atterrissage, par ondes de choc se diffusant des environs de l'emplanture des ailes où se trouvent les trains principaux touchant la piste, et au fil du ralentissement de la vittesse de l'avion?

c)Autre phénomène torturant:la poussée exercée par la turbine, repoussant les nacelles trés violemment vers l'avant, ne crée-t-elle pas une force de traction importante sur le mât réacteur?

Dernière petite question "Admin":que sont les "nacelles fusibles" dont tu parles:suspect: ?!!...Sont-elles toujours d'actu sur les avions Boeing? Procurent elles plus de sûreté que les nacelles Airbus selon toi:suspect: ?



Dans l'attente de vos enrichissantes réponses;) !!...

Bah du coup plus aucune suite à ce sujet, brusque et surprenant silence radio:shock: !!..."Admin", ne me mettez au régime sec dés maintenant:lol: !!...

Allez allez qques efforts please;) !!...

Quelle impatience

Ce fameux doc sur les pylones, peut-on l'avoir aussi ?

4)Titane maintenant pour la matière il me semble. Sur un avion, les moteurs produisent l'electricité et l'air comprimé pour les servitudes... ils passent donc nécessairement dans le pylone, tout comme le carburant, l'hydraulique si elle est nécessaire à la manœuvre de certains périphérique sur la nacelle, et évidemment les commandes. Il y aussi différents tuyaux de collectes et de drainage... donc oui y a du monde.

5)je ne sais pas trop, mais le mat doit faire au moins deux choses, transmettre la poussée du moteur à l'aile et transmettre tous les efforts autres... y compris accidentels. Les phénomènes de flutter me viennent à l'esprit, une dégradation des supports moteurs peut être la cause d'une forte vibration ... -> voir 747-8 récemment avec l'histoire du réservoir de queue (http://www.flightglobal.com/news/articles/boeing-locks-out-747-8-tail-fuel-tanks-on-flutter-concerns-367148/), voir la littérature sur le lockheed Electra (même si c'est un avion à hélice, le moteur est une turbine) "Whirlmod" (http://ijme.us/ijme/PDF/ENG%20204-005.pdf)

Voilà

Je ne suis pas très calé sur le sujet malheureusement

Bonjour à tous et re-bienvenue sur le forum, Yan,
Je suis loin d’être un spécialiste en mâts réacteurs, mais il me semble qu’il n’y a pas eu beaucoup d’accidents causés par une rupture du mât ou des bâtis moteur. Le seul exemple qui me vient à l’esprit est le DC-10 de Chicago dans les années 1980.
Pour ce qui est de tes questions précises, je crois que Poncho a bien répondu à la première. Pour la 2, c’est essentiellement un question de centre de gravité, mais il faut tenir compte de la flèche de l’aile. La distance entre les moteurs est un choix du constructeur et un A320 a les moteurs plus près du fuselage qu’un 737. L’A330 aussi, mais c’est parce qu’il a une aile commune avec le A340. Donc, pas de règle générale.
Pour la 3, c’est encore un choix du constructeur. Le montage sur rail facilite le remplacement des moteurs (Quick Change Unit), mais en aucun cas il n’y a de “ sangle” pour retenir le moteur, on préfère perdre le moteur complet que de devoir se poser avec un moteur pendant sous l’aile. De plus, les nacelles sont conçues pour se séparer sous l’effet d’un choc violent de l’avant vers l’arrière (A320 de l’Hudson qui a perdu un réacteur).
A noter le B747-200 d’El Al qui s’est écrasé à Amsterdam après la perte (chute) des deux moteurs de droite. Il semble qu’il aurait pu se poser, mais l’incendie a été trop violent et alimenté par les vide-vite. Boeing a modifié les pièces de rupture à la suite de ce crash. C’est sans doute ce que tu appelles les “ fusibles ”.
Pour ta question 4, le mât doit évidemment être de construction solide car il est monté en porte-à-faux et contient toutes les tuyauteries de carburant, hydraulique (pas toujours, car l’huile hydraulique peut être remplacée par le carburant), les lignes électriques de l’alternateur, les lignes des commandes, etc. Où voudrais-tu les faire passer ailleurs ?
Enfin 5.a) Tu veux sans doute dire des “ niveaux de charges élevés ” et il est évident que le mât est très sollicité. Poids du réacteur, poussée en dizaine de tonnes, vibrations. Cependant, les charges les plus élevées apparaissent dans la turbulence et surtout lors d’un atterrissage dur. Les nervures associées et les longerons doivent aussi encaisser toutes les contraintes associées.
5.b) Les vibrations dépendent du régime et sont très violentes en cas de « birdstrike » ou de perte d’une aube ou d’une pale de soufflante. Les chocs à l’atterrissage ne sont pas des « ondes de choc », mais peuvent être violents.
5.c) Les variations de poussée sont au contraire assez progressives et la force de traction sur le mât est égale à la poussée, 25-30 tonnes et plus par moteur sur un Trent 900, mais ce n’est pas un problème en traction.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Vol_191_American_Airlinesl'accident du DC-10 à ChicagoB747-200 d'El AL

Bonjour à tous et re-bienvenue sur le forum, Yan,
Je suis loin d’être un spécialiste en mâts réacteurs, mais il me semble qu’il n’y a pas eu beaucoup d’accidents causés par une rupture du mât ou des bâtis moteur. Le seul exemple qui me vient à l’esprit est le DC-10 de Chicago dans les années 1980. http://fr.wikipedia.org/wiki/Vol_191_American_Airlines
Pour ce qui est de tes questions précises, je crois que Poncho a bien répondu à la première. Pour la 2, c’est essentiellement un question de centre de gravité, mais il faut tenir compte de la flèche de l’aile. La distance entre les moteurs est un choix du constructeur et un A320 a les moteurs plus près du fuselage qu’un 737. L’A330 aussi, mais c’est parce qu’il a une aile commune avec le A340. Donc, pas de règle générale.
Pour la 3, c’est encore un choix du constructeur. Le montage sur rail facilite le remplacement des moteurs (Quick Change Unit), mais en aucun cas il n’y a de “ sangle” pour retenir le moteur, on préfère perdre le moteur complet que de devoir se poser avec un moteur pendant sous l’aile. De plus, les nacelles sont conçues pour se séparer sous l’effet d’un choc violent de l’avant vers l’arrière (A320 de l’Hudson qui a perdu un réacteur).
A noter le B747-200 d’El Al qui s’est écrasé à Amsterdam après la perte (chute) des deux moteurs de droite. Il semble qu’il aurait pu se poser, mais l’incendie a été trop violent et alimenté par les vide-vite. Boeing a modifié les pièces de rupture à la suite de ce crash. C’est sans doute ce que tu appelles les “ fusibles ”. http://fr.wikipedia.org/wiki/Vol_1862_El_Al
Pour ta question 4, le mât doit évidemment être de construction solide car il est monté en porte-à-faux et contient toutes les tuyauteries de carburant, hydraulique (pas toujours, car l’huile hydraulique peut être remplacée par le carburant), les lignes électriques de l’alternateur, les lignes des commandes, etc. Où voudrais-tu les faire passer ailleurs ?
Enfin 5.a) Tu veux sans doute dire des “ niveaux de charges élevés ” et il est évident que le mât est très sollicité. Poids du réacteur, poussée en dizaine de tonnes, vibrations. Cependant, les charges les plus élevées apparaissent dans la turbulence et surtout lors d’un atterrissage dur. Les nervures associées et les longerons doivent aussi encaisser toutes les contraintes associées.
5.b) Les vibrations dépendent du régime et sont très violentes en cas de « birdstrike » ou de perte d’une aube ou d’une pale de soufflante. Les chocs à l’atterrissage ne sont pas des « ondes de choc », mais peuvent être violents.
5.c) Les variations de poussée sont au contraire assez progressives et la force de traction sur le mât est égale à la poussée, 25-30 tonnes et plus par moteur sur un Trent 900, mais ce n’est pas un problème en traction.

J'ajoute que sur la plupart des avions (Hors B787) Il passe dans dans le pylône, beaucoup d'air comprimé, pris sur le compresseur donc chaud , mais avant combustion pour XX fonctions ... Dégivrages, pressurisation entre autres, et aussi dans l'autre sens, pour le démarreur !
Comme le dit Vector, les chocs à l'atterro peuvent être durs, l'avion est fait pour tenir à peu prés 2G, aprés, il faut réviser la structure !
Des A320 ont déjà pris 3- 4G, sans vraiment tout casser (Sévères réparations quand même) ... comme quoi un moteur de 2-3 tonnes, va en peser une dizaine d'un seul coup, et quand on contemple le bras de levier du pylône, on imagine les contraintes !

Très juste JP, sauf qu'à 3-4 g ce sont les attaches de train qui se déforment ou cèdent avant les fixations des réacteurs, sans doute à cause de la souplesse de l'aile à la torsion.

Effectivement Jean, on l'à vu sur un A320 de la TAP il y a moins d'un an !
Ce sont les fixations du train qui dérouillent en premier !
Effectivement, tous les G en direct sur le train !
Et la structure absorbe pas mal, pour le reste !

Salut les gars,

Je vous remercie pour vos louables efforts à répondre à mes questions décidément trop pointues, je m'en rend compte de plus en plus sans que je ne puisse en évaluer le juste degré de complexité ...Je n'ai pourtant sincèrement pas de connaissances spécialement pointues en aéronautique, j'éssaie simplement de me représenter les explications données dans des rapports d'enquête qu'il m'arrive de lire, ou d'imaginer les phénomènes physiques auxquels sont confrontées les différentes parties de mes vénérés oiseaux d'allu, et de confirmer, complèter ou infirmer ces représentations par des questions !!...Etant donné que j'ai trouvé des forums dédiés à ce thème, je me lâche tout en ayant la gênante impression d'embarrasser mes lecteurs ...

En réponse à une requête d’Admin, je joins le lien sur la doc technique que j’ai pu relever sur un autre site :



http://public.iutenligne.net/conception-mecanique/Gambelin/les_liaisons_mecaniques/Fichiers/DdS-JG/applications-DdS/sujets-applications-DdS/ex-mip-iso-mat-reacteur.pdf



On y constate que le pylône support est constitué en 2 parties :la partie primaire qui est au cœur du bras portant la nacelle, mais je l’avais oublié aussi le prolongement de ce bras qui va jusqu'à l'intrados de l'aile, et qui constitue la structure secondaire ; j’ai appris d’Admin que la partie primaire était en titane, mais pour la partie secondaire je ne sais pas en quoi s'est fait, bien que je soupçonne fortement que ce soit de l'allu ...J'ai même la nette impression que les mâts réacteurs de l'A380 sont en fibre de verre/matériau carbone...



On apprend aussi dans cette doc qu’il y a une piéce qui fait le lien entre le mât et la nacelle et qui aboutit au centre du corps réacteur(le carcan dans la nacelle), appellée spigot, et qui est une sorte de pivot servant à la fois à l'attache et au glissement de la nacelle vers l'avant. Je te rejoins Vector sur le fait que la poussée des réacteurs soit logiquement progressive : mais il est connu que ceux-ci sont sollicités au quasi-max de leur potentiel dans la phase de roulage/décollage sur la piste, et que donc la force de refoulement des nacelles va en s'accroissant jusqu'à atteindre son pic probablement au moment de la rotation du nez de l'avion ;l'enclenchement de la poussée n'induit-il pas selon vous une force de compression qui s'exerce sur le spigot, jusqu'à atteindre une forme d'écrasement au pic de celle-ci:suspect:?!! Une butée à la rotation de la piéce(mécanisme de blocage de son débattement maximum) doit être prévue pour éviter que les nacelles ne s'arrachent au sol, mais en bloquant et concentrant justement la pression sur le spigot, n'est-il pas logique de penser que cela use à la longue la piéce, le socle qui la loge et le mécanisme de butée qui subit les contraintes par répercussion:suspect:? Quelle durée de vie maximale le spigot et l’ensemble des piéces associées peuvent elles avoir ?

On peut voire également sur la doc que les pylones supports sont censés résister à d’importants phénomènes vibratoires, mais je me suis figuré que s’était le plus souvent durant les phases de décollage/attèrrissage, avec les vibrations dues aux à-coups des trains sur le dallage de piste. Pour ce qui est des vibrations liées aux disques de pâles d’aubes compresseur/turbine, j’ai lu je ne sais plus où que ces dernières étaient fortement calées par les stators, ces disques à ailettes fixes entre chaque étage de parties mobiles, réduisant leurs sources de vibrations. A propos, qu’entends tu Vector lorsque tu dis que ce n’est pas un problème en traction ?

Maintenant il est évident qu’un birdstrike peut constituer une situation de grave danger avec des risques de destruction des capots de nacelles et même de rupture de mât suite au détachement des ailettes compresseur/turbine, mais s’est une situation heureusement peu fréquente que les constructeurs ne qualifient pas gratuitement d’inusuelle !!...



Je me suis aussi figuré d’autres situations de contraintes, comme la brutale force de traction orientée vers le bas par le poids des réacteurs dans les nacelles juste après le rotate. On pourrait également ajouter la situation dans les axes de roulis droite/gauche, donc en virages surtout dans les circuits d’attentes en approche et parfois en croisière pour des changements de trajectoire, où on se trouve avec une sorte de dissymétrie de portance des ailes où la masse de l’avion s’appuie sur l’aile inclinée, tandis que l’autre aile est suspendue par rapport à l’horizontale :ne se peut-il que le poids sur l’aile inclinée exerce une pression sur le bras portant la nacelle, en plus du phénomène d’accélération(même en condition normale), qui exercerait des pressions latérales sur l’ensemble nacelle/pylône ?!!...De même, les nacelles de l’autre aile suspendue, n’étant plus portée par le vent relatif, ne seraient elles pas exposées à une force de G plus forte ?



Il y aurait tellement d'autres tonnes de sujets à évoquer sur l'aspect thermique, la corrosion...Je reviendrais également sur vos remarques conernant les diférents dispositifs qui transitent dans le pylone support et qui m'intérressent, probablement dimanche!!...J'espère que certains d'entre vous auront d'ici là eut le courage ou le savoir pour répondre à mes questions, même si ce ne seraient que des suppositions !!...

Toi grand physicien des forces appliquées !
Nous petits mécaniciens !
Toi peut être corriger une chose ... les fortes poussées ne sont pas au roulage ni à l'atterrissage ...
Mais nettement pendant le décollage et les premières minutes de montée, puis, quand la densité de l'air s'allège, et même à un régime proche du maximum, la poussée max se réduit proportionellement, à 35 000 pieds, ce n'est plus que le 1/4 (Environ)

Pas certain qu'ils aient passé non plus à des supports tout CFRP pour les mâts, PB de résistance feu etc .. c'est plutôt titane !
L'alu et le plastoc doit être réservé aux carenages et aux pièces "Non vitales"

Le rapport de poussée est même encore plus faible que ça je crois

Possible Poncho, surtout à 40 000 pieds et plus !
En fait j'ai fait un "Grossier" rapport entre les conso de montée et le vol stabilisé d'un 777, c'est de mémoire ... sais plus où je l'ai vu passer, Eolien peut être !
QQ chose comme 28T/H vs 8-9 T/H la conso, étant assez proportionelle à la poussée développée !

Noter que le pylône est une des parties les plus chères (Au Kg) dans le désign de l'avion, et qu'un changement de désign, pour une re-motorisation, fait bien hésiter les constructeurs (CF le A330 NEO, peut être un jour, qui sait ?)
Et que sur les blogs, on avance de 2 à 400 millions pour un nouveau pylône, donc ce n'est pas une "petite" affaire !

Noter aussi qu'il y a (Presque) autant de pylônes que de types d'avions et et de moteurs volants, donc beaucoup de désign différents et plus ou moins agés, donc ne pas considérer le pylône comme un élément "Générique"

Salut,

Voici un mat de Cseries pour avoir une idée de ce qu'est un mat :

Oh merci

Ils ont le même chez airbus pour le neo ?

tu peux faire le doublon sur le fil du cseries?