FR2966882A1 - Inverseur de poussee pour turboreacteur d'aeronef a nombre d'actionneurs reduit - Google Patents

Abstract

Cet inverseur de poussée à grilles et à capot mobile monobloc (23) comporte des rails aptes à coulisser dans des glissières disposées de part et d'autre d'un pylône de suspension (8). Cet inverseur de poussée comprend uniquement deux actionneurs (43a, 43b) disposés à proximité desdits rails et aptes à faire coulisser ce capot (23) sur lesdites glissières entre ses positions jet direct et jet inverse. Il comprend également des moyens aptes à compenser les efforts tendant à désaligner lesdits rails par rapport auxdites glissières, et à éviter ainsi leur coincement mutuel.

Description

La présente invention se rapporte à un inverseur de poussée pour turboréacteur d'aéronef, à nombre d'actionneurs réduit. Un avion est mu par plusieurs turboréacteurs logés chacun dans une nacelle servant à canaliser les flux d'air engendrés par le turboréacteur qui abrite également un ensemble de dispositifs d'actionnement assurant diverses fonctions lorsque le turboréacteur est en fonctionnement ou à l'arrêt. Ces dispositifs d'actionnement peuvent comprendre, notamment, un système mécanique d'inversion de poussée. Une nacelle présente généralement une structure tubulaire 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.

Les nacelles modernes sont destinées à abriter un turboréacteur double flux apte à engendrer par l'intermédiaire des pales de la soufflante, un flux d'air dont une partie, appelée flux chaud ou primaire, circule dans la chambre de combustion du turboréacteur, et dont l'autre partie, appelée flux froid ou secondaire, circule à l'extérieur du turboréacteur à travers un passage annulaire, également appelé veine, formé entre un carénage du turboréacteur et une paroi interne de la nacelle. Les deux flux d'air sont éjectés du turboréacteur par l'arrière de la nacelle. Le rôle d'un inverseur de poussée est, lors de l'atterrissage d'un avion, d'améliorer la capacité de freinage de celui-ci en redirigeant vers l'avant au moins une partie de la poussée engendrée par le turboréacteur. Dans cette phase, l'inverseur obstrue la veine du flux froid et dirige ce dernier vers l'avant de la nacelle, engendrant de ce fait une contre-poussée qui vient s'ajouter au freinage des roues de l'avion. Les moyens mis en oeuvre pour réaliser cette réorientation du flux froid varient suivant le type d'inverseur. Cependant, dans tous les cas, la structure d'un inverseur comprend des capots mobiles déplaçables entre une position fermée ou «jet direct» dans laquelle ils ferment ce passage et une position ouverte ou « jet inverse » dans laquelle ils ouvrent dans la nacelle un passage destiné au flux dévié. Ces capots peuvent remplir une fonction de déviation ou simplement d'activation d'autres moyens de déviation.

Dans le cas d'un inverseur de poussée à grilles, également connu sous le nom d'inverseur à cascade, la réorientation du flux d'air est effectuée par des grilles de déviation, le capot n'ayant qu'une simple fonction de coulissage visant à découvrir ou recouvrir ces grilles.

La translation du capot mobile s'effectue selon un axe longitudinal sensiblement parallèle à l'axe de la nacelle. Des volets d'inversion de poussée, actionnés par le coulissement du capot, permettent une obstruction de la veine du flux froid en aval des grilles de déviation, de manière à optimiser la réorientation du flux froid vers l'extérieur de la nacelle.

On connaît de la technique antérieure, et notamment du document FR 2 916 426, un inverseur de poussée à grilles dont le capot mobile est monobloc et monté coulissant sur des glissières disposées de part et d'autre du pylône de suspension de l'ensemble formé par le turboréacteur et sa nacelle.

Par « capot monobloc », on entend un capot de forme quasi-annulaire, s'étendant d'un côté à l'autre du pylône sans interruption. Un tel capot est souvent désigné par les termes anglo-saxons « O-duct », par allusion à la forme de virole d'un tel capot, par opposition au « D-duct », qui comprend en fait deux demi-capots s'étendant chacun sur une demi-circonférence de la nacelle. Le coulissement d'un capot de type « O-duct » entre ses positions «jet direct» et «jet inverse» est classiquement assuré par une pluralité d'actionneurs, de type mécano-électrique (vis sans fin actionnée par un moteur électrique et déplaçant un écrou) ou hydraulique (vérins actionnés par de l'huile sous pression). Typiquement, on trouve quatre ou six actionneurs, à savoir respectivement deux ou trois actionneurs répartis sur chaque moitié de l'inverseur de poussée, de part et d'autre du pylône de suspension. La présente invention a pour but de simplifier ces moyens d'actionnement, tant pour réduire les coûts que pour réduire le poids de la nacelle. On atteint ce but de l'invention avec un inverseur de poussée à grilles et à capot mobile monobloc comportant des rails aptes à coulisser dans des glissières disposées de part et d'autre d'un pylône de suspension, remarquable en ce qu'il comprend uniquement deux actionneurs disposés à proximité desdits rails et aptes à faire coulisser ce capot sur lesdites glissières entre ses positions jet direct et jet inverse, et en ce qu'il comprend également des moyens aptes à compenser les efforts tendant à désaligner lesdits rails par rapport auxdites glissières, et à éviter ainsi leur coincement mutuel. La présence de deux actionneurs seulement est une simplification considérable par rapport aux inverseurs de poussée de la technique antérieure, cette simplification permettant d'atteindre des réductions de coût et de poids substantielles. Toutefois, cette simplification entraîne des risques de coincement du coulissement du capot mobile, lequel coincement est évité grâce aux 10 moyens de compensation susmentionnés. Suivant d'autres caractéristiques optionnelles de l'inverseur de poussée selon l'invention, prises seules ou en combinaison : - lesdits moyens de compensation comprennent des moyens pour compenser le couple de basculement du capot mobile provoqué par la 15 pressurisation de la veine du flux froid de l'inverseur : du fait de la forme sensiblement conique de la paroi interne du capot mobile, la résultante des efforts de pression de cet air froid a en effet tendance à former un couple de basculement du capot mobile avec la résultante des efforts exercés par les actionneurs ; en compensant ce couple, on réduit donc les risques de 20 coincement ; - lesdits moyens de compensation comprennent des moyens de pressurisation de la paroi externe dudit capot mobile : en pressurisant la paroi externe du capot mobile, dont la forme est également conique, mais inversée par rapport à celle de la paroi interne du capot, on réduit sensiblement l'effet du 25 couple de basculement susmentionné ; - lesdits moyens de pressurisation comprennent un joint d'étanchéité disposé en amont de la paroi externe dudit capot mobile, et une absence de joint en amont de la paroi interne de ce capot mobile : en supprimant le joint de la paroi interne et en le reportant sur la paroi externe, on 30 permet à l'air froid qui se trouve sous pression dans la veine du flux froid, d'aller remplir l'espace situé entre les parois interne et externe du capot mobile, et ainsi de pressuriser au moins une partie de la paroi externe ; - lesdits moyens de compensation comprennent des moyens pour compenser le moment de basculement du capot mobile imputable aux efforts 35 exercés par lesdits actionneurs : du fait de leur regroupement dans la partie supérieure de la circonférence de l'inverseur de poussée, ces actionneurs engendrent un couple de basculement du capot mobile : en compensant ce couple, on réduit donc les risques de coincement ; - lesdits moyens de compensation comprennent l'agencement desdits actionneurs dans le prolongement desdits rails : cet agencement particulier permet de réduire l'intensité du couple de basculement susmentionné ; - lesdits moyens de compensation comprennent les volets d'inversion de poussée de l'inverseur, agencés de manière à exercer un effort de poussée sur le bord amont de la paroi interne dudit capot mobile : cet effort de poussée, présent tant à l'ouverture qu'à la fermeture du capot mobile, permet d'appliquer un effort réparti de manière sensiblement homogène sur toute la périphérie du capot mobile, ce qui permet de réduire l'intensité des couples de basculement susmentionnés ; - ledit inverseur de poussée est du type à grilles rétractables : ceci 15 permet de réduire la longueur du capot mobile, et ainsi lesdits couples de basculement. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description qui va suivre, et à l'examen des figures ci-annexées, dans lesquelles : 20 - la figure 1 est une représentation schématique globale d'une nacelle de turboréacteur présentant un inverseur de poussée selon l'invention, c'est-à-dire comportant un capot mobile monobloc (inverseur de type « O-duct »), dont l'intérieur est vu en transparence ; - la figure 2 est une représentation schématique en demi-coupe 25 longitudinale de la nacelle de la figure 1 ; - les figures 3 à 5 sont des vues en demi-coupe longitudinale de l'inverseur de poussée de la nacelle des figures 1 et 2, dans trois positions successives ; - la figure 6 montre de manière schématique, en coupe 30 transversale, le positionnement des deux actionneurs du capot mobile de l'inverseur de poussée des figures 3 à 5 ; - la figure 7 montre de manière schématique, en coupe longitudinale, le couple de basculement auquel est soumis le capot mobile ; - la figure 8 montre de manière schématique, en coupe 35 longitudinale, un positionnement approprié d'un joint d'étanchéité sur le capot mobile de l'inverseur de poussée selon l'invention ; et - la figure 9 montre de manière schématique, et en détail, le mécanisme qui se trouve dans la zone XII de la figure 5. Sur l'ensemble de ces figures, des références identiques ou analogues désignent des organes ou ensembles d'organes identiques ou 5 analogues. En référence aux figures 1 et 2, une nacelle 1 est destinée à constituer un logement tubulaire pour un turboréacteur double flux 3 et sert à canaliser les flux d'air chaud 5 et froid 7 engendrés pas ce turboréacteur 3, comme indiqué dans le préambule de la présente description. 10 Cette nacelle 1 est destinée à être suspendue à un pylône 8, lui-même fixé sous l'aile d'un aéronef. Comme indiqué précédemment, la nacelle 1 possède, de façon générale, une structure comprenant une section amont 9 formant une entrée d'air, une section médiane 11 entourant la soufflante 13 du turboréacteur 3 et 15 une section aval 15 entourant le turboréacteur 3. La section aval 15 comprend une structure externe 17 comportant un dispositif d'inversion de poussée et une structure interne 19 de carénage du moteur 21 du turboréacteur définissant avec la structure externe 17 la veine du flux froid 7, dans le cas de la nacelle de turboréacteur double flux telle que 20 présentée ici. Le dispositif d'inversion de poussée comprend un capot 23 monté mobile en translation selon une direction sensiblement parallèle à l'axe longitudinal A de la nacelle 1. Ce capot 23 est apte à passer alternativement d'une position de 25 fermeture (position représentée aux figures 1 et 2) dans laquelle il assure la continuité aérodynamique des lignes de la section aval 15 de la nacelle 1 et couvre des grilles 25 de déviation de flux d'air, à une position d'ouverture dans laquelle il ouvre un passage dans la nacelle 1 en découvrant ces grilles de déviation 25. 30 Plus précisément, dans le cadre de la présente invention, le capot mobile 23 est monobloc, c'est-à-dire qu'il comprend un seul capot mobile monobloc, de forme quasi-annulaire, s'étendant d'un côté à l'autre du pylône 8 sans interruption (capot mobile dit « O-duct »). Les grilles de déviation 25 présentent chacune une pluralité 35 d'aubes déflectrices.

Tel qu'illustré sur la figure 2, la section aval 15 comprend, en outre, un cadre avant 27 qui prolonge en amont le capot 23 et assure le rattachement de la section aval 15 avec la section médiane 11 entourant la soufflante 13 du turboréacteur.

La translation du capot mobile 23 vers l'aval de la nacelle dégage dans celle-ci une ouverture à travers laquelle le flux froid du turboréacteur peut s'échapper au moins partiellement, cette portion de flux étant réorientée vers l'avant de la nacelle par les grilles de déviation 25, engendrant de ce fait une contre-poussée apte à contribuer au freinage de l'avion.

L'orientation du flux froid vers les grilles de déviation 25 est effectuée par une pluralité de volets d'inversion 29 (voir figures 3 à 5 et 9), répartis sur la circonférence interne du capot mobile 23, montés chacun pivotant entre une position rétractée (voir figures 3 et 4) dans laquelle ces volets 29 assurent la continuité aérodynamique intérieure de la veine de flux froid 7 et une position déployée dans laquelle, en situation d'inversion de poussée, ils obturent au moins partiellement cette veine et dévient le flux froid à travers les grilles de déviation 25. On se reporte à présent plus particulièrement aux figures 3 à 5, sur lesquelles on peut voir un inverseur de poussée selon l'invention dans trois 20 positions successives. Sur la figure 3, on peut voir l'inverseur de poussée en position «jet direct », c'est-à-dire dans la position où le flux froid 7 circule directement de l'amont vers l'aval de la nacelle : cette position correspond à la situation de vol de croisière de l'aéronef. 25 Sur la figure 4, on peut voir le capot mobile 23 en train de progresser vers la position de « jet inverse » de la figure 5. Dans cette dernière position, le flux froid est dévié par les volets d'inversion de poussée 29 à travers les grilles de déviation 25, comme indiqué par la flèche F, permettant de réaliser le freinage de l'aéronef. 30 Plus précisément, dans le mode de réalisation représenté aux figures 3 à 5, les grilles d'inversion de poussée 25 sont du type rétractable, c'est-à-dire qu'elles sont aptes à coulisser d'une position amont (figures 3 et 4) à une position aval (figure 5), sous l'effet de l'ouverture du capot mobile 23. Comme cela est visible sur la figure 9, le mouvement de 35 coulissement aval des grilles d'inversion de poussée 25 est effectué par des 7 butées 31 disposées de manière appropriée sur le bord amont de la paroi externe 33 du capot mobile 23. Plus précisément, les volets d'inversion de poussée 29 sont montés chacun pivotant et coulissant à l'intérieur de gorges 34 solidaires des 5 grilles d'inversion de poussée 25. Une première bielle 35 relie l'extrémité pivotante et coulissante de chaque volet 29 au cadre avant fixe 27, et une deuxième bielle 37 est articulée d'une part sensiblement à mi-longueur du volet d'inversion de poussée 29, et d'autre part, dans la zone amont des grilles d'inversion de poussée 25. 10 Lorsque le capot mobile 23 passe de la position de la figure 3 à celle de la figure 4, les deux bielles 35, 37 et le volet d'inversion de poussée 29 associé demeurent immobiles, permettant à ce volet d'inversion de poussée de sortir de la cavité définie par les parois externe 33 et interne 41 du capot mobile 23. 15 Lorsque le capot mobile 23 continue son coulissement pour atteindre la position représentée à la figure 5, les butées 31 disposées sur le bord amont de la paroi externe 33 de ce capot mobile ont pour effet de faire coulisser les grilles d'inversion de poussée 25 vers une position aval visible à la figure 5.

Sous l'effet de ce coulissement, ta première bielle 35 a pour effet de faire coulisser le point d'articulation de l'extrémité du volet d'inversion de poussée 29 à l'intérieur de la gorge 34, permettant l'extraction de ce volet d'inversion de poussée de la cavité définie par les parois 33 et41. La deuxième bielle 37 a, quant à elle, pour effet de faire pivoter le volet d'inversion de poussée 29 jusqu'à sa position d'obturation de la veine de flux froid 7, visible à la figure 5, permettant d'orienter ce flux froid à travers les grilles d'inversion de poussée 25, vers l'amont de la nacelle 1. Les moyens d'actionnement du capot mobile 23, permettant de réaliser son coulissement de l'une à l'autre des positions visibles sur les figures 3 à 5, sont représentés de manière schématique à la figure 6 : ces moyens comprennent deux uniques actionneurs 43a et 43b disposés dans la partie supérieure du capot mobile (c'est-à-dire vers le haut de la planche de dessins 3/3 ci-annexée), de part et d'autre du pylône de suspension 8. Ces actionneurs peuvent être des vérins hydrauliques, ou bien des 35 actionneurs de type mécano-électrique, tels que les systèmes à vis sans fin et à écrou.

Du fait de la forme sensiblement tronconique de la paroi interne 41 du capot mobile 23, laquelle forme s'évase vers l'aval de la nacelle, la résultante RP des efforts de pression de l'air froid sur cette paroi interne est dirigée vers l'amont de la nacelle, comme cela est visible à la figure 7, lorsque le capot mobile se trouve en position «jet direct ». Cette résultante RP a donc pour effet d'engendrer un couple de basculement avec la résultante RA des efforts exercés par les actionneurs 43a et 43b, lors de l'ouverture du capot mobile 23. Ce couple de basculement risque d'avoir pour conséquence le blocage des rails (non représentées) disposés en partie supérieure du capot mobile 23, et permettant le coulissement de ce capot mobile dans deux glissières (non représentées) disposées de part et d'autre du pylône de suspension 8. Pour éviter cela, on propose de déporter le joint d'étanchéité qui se trouve habituellement sur le bord amont B1 de la paroi interne 41 du capot mobile 23 vers le bord B2 de la paroi externe 33 de ce capot mobile. Ce faisant, l'air froid 7 sous pression dans la veine d'air froid de la nacelle remplit la cavité délimitée par les parois externe 33 et interne 41 du capot mobile 23.

De la sorte, et du fait de la forme tronconique de la paroi externe 33, se rétrécissant vers l'aval de la nacelle, la résultante des efforts de pression exercés par l'air froid est orientée dans le même sens que la résultante RA exercée par les actionneurs 43a et 43b à l'ouverture du capot mobile 23 : on supprime de la sorte le couple de basculement engendré par la pression de l'air à l'intérieur de la veine du flux froid, et on supprime ainsi les risques de coincement engendrés par cette pression. Une autre origine des risques de coincement des rails du capot mobile 23 dans leur glissières associées, est le positionnement décalé vers le haut des actionneurs 43a et 43b, c'est-à-dire de leur positionnement fortement dissymétrique par rapport à un plan horizontal coupant la nacelle : un tel positionnement dissymétrique est en effet intrinsèquement générateur d'efforts d'arc-boutement entre les rails du capot mobile 23 et leurs glissières associées, lequel arc-boutement peut engendrer des frottements pouvant déboucher sur des situations de blocage.

Une solution pour réduire ce risque de blocage provoqué par un tel arc-boutement consiste à placer chaque actionneur 43 dans le prolongement du rail associé 45 du capot mobile 23. Avec cet agencement particulier, les efforts de poussée et de traction exercés par les actionneurs 43a et 43b s'exercent directement dans l'axe de glissement de chaque rail avec sa glissière associée, supprimant ainsi tous les moments basculants et les risques d'arc-boutement et de coincement associés. Une autre solution pour réduire ces risques d'arc-boutement et de 10 coincement peut consister à fixer un câble à l'extrémité de chaque rail du capot mobile 23. Une autre manière, complémentaire des précédentes pour réduire le couple de basculement du capot mobile 23 inhérent au positionnement asymétrique des actionneurs 43a, 43b par rapport au plan horizontal de la 15 nacelle, consiste à utiliser les volets d'inversion de poussée 29 eux-mêmes. Plus précisément, comme cela est visible notamment sur la figure 5, on peut choisir la géométrie du mouvement des volets d'inversion de poussée 29 de sorte qu'ils viennent en butée contre le bord amont B1 de la paroi interne 41 du capot mobile 23.

20 De la sorte, ces volets d'inversion de poussée 29, sous l'effet de la poussée exercée par le flux froid 7, viennent s'appuyer sur toute la circonférence du bord B1 de la paroi interne 41, exerçant ainsi sur cette paroi interne, et donc sur l'ensemble du capot mobile 23, un effort de poussée réparti de manière circonférentielle.

25 Ce répartition circonférentielle de l'effort permet de contrer le couple de basculement engendré par le positionnement asymétrique des actionneurs 43a et 43b, et contribue ainsi activement à réduire les risques d'arc-boutement et de coincement consécutifs. Comme on peut le voir à la lumière de ce qui précède, la présente 30 invention fournit un inverseur de poussée de conception particulièrement simplifiée et allégée, grâce à l'utilisation de deux actionneurs uniquement, disposés de part et d'autre du pylône de suspension de la nacelle. Cette limitation du nombre des actionneurs, ainsi que leur positionnement particulier, pose des difficultés résultant des couples de 35 basculement engendrés d'une part par la pressurisation de l'air froid dans la nacelle, et d'autre part par les efforts asymétriques engendrés par ces actionneurs, lors de l'ouverture et de la fermeture du capot mobile. Pour résoudre ces difficultés, et permettre une telle utilisation de deux actionneurs seulement, on a recours aux moyens susmentionnés, utilisés seuls ou en combinaison, permettant de compenser les efforts de basculement du capot mobile de l'inverseur de poussée. On notera que l'utilisation d'un inverseur de poussée à grilles rétractables (voir figures 3 à 5) est tout à fait optionnelle dans le cadre de la présente invention, mais qu'une telle utilisation concourt à réduire les efforts de basculement du capot mobile : la présence de grilles rétractables permet en effet de réduire la longueur du capot mobile 23, et donc l'intensité des efforts de basculement appliqués ce capot mobile. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, fournis à titre purement illustratif.15

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1. Inverseur de poussée à grilles et à capot mobile monobloc (23) comportant des rails aptes à coulisser dans des glissières disposées de part et d'autre d'un pylône de suspension (8), caractérisé en ce qu'il comprend uniquement deux actionneurs (43a, 43b) disposés à proximité desdits rails et aptes à faire coulisser ce capot (23) sur lesdites glissières entre ses positions jet direct et jet inverse, et en ce qu'il comprend également des moyens aptes à compenser les efforts tendant à désaligner lesdits rails par rapport auxdites glissières, et à éviter ainsi leur coincement mutuel.
2. 2. Inverseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de compensation comprennent des moyens pour compenser le couple de basculement (RA, RP) du capot mobile (23) provoqué par la pressurisation de la veine du flux froid (7) de l'inverseur.
3. 3. Inverseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits 15 moyens de compensation comprennent des moyens de pressurisation de la paroi externe (33) dudit capot mobile (23).
4. 4. Inverseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de pressurisation comprennent un joint d'étanchéité disposé en amont de la paroi externe (33) dudit capot mobile (23), et une absence de joint en 20 amont de la paroi interne (41) de ce capot mobile (23).
5. 5. Inverseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de compensation comprennent des moyens pour compenser le moment de basculement du capot mobile imputable aux efforts exercés par lesdits actionneurs (43a, 43b). 25
6. 6. Inverseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de compensation comprennent l'agencement desdits actionneurs (43a, 43b) dans le prolongement desdits rails.
7. 7. Inverseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de compensation 30 comprennent les volets d'inversion de poussée (29) de l'inverseur, agencés de manière à exercer un effort de poussée sur le bord amont (B1) de la paroi interne (dudit capot mobile.
8. 8. Inverseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est du type à grilles rétractables. 12
9. 9. Nacelle (1) pour turboréacteur (3) d'aéronef, caractérisée en ce qu'elle comprend un inverseur de poussée conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.