FR3010145A1 - Inverseur de poussee d’une nacelle de turboreacteur, comprenant des grilles et des verins fixes a l’amont des capots mobiles - Google Patents

Abstract

Inverseur de poussée d'une nacelle de turboréacteur, comprenant des capots mobiles (10) qui reculent par rapport à un cadre avant (2) sous l'effet de vérins (14) en entraînant par des biellettes (24) le basculement de volets (8) se trouvant initialement repliés à l'intérieur de ces capots, pour fermer sensiblement la veine annulaire d'air froid (4), et en ouvrant des grilles (12) disposées autour de cette veine qui reçoivent le flux d'air froid pour le renvoyer vers l'avant, caractérisé en ce que l'extrémité arrière des grilles (12) et des vérins (14) sont fixés à l'amont des capots mobiles (10) et coulissent avec eux, ces grilles et ces vérins étant rentrés dans un caisson (18) du cadre avant (2) quand l'inverseur est fermé.

Description

La présente invention concerne un inverseur de poussée pour une nacelle d'aéronef recevant un turboréacteur, ainsi qu'une nacelle d'aéronef équipée d'un tel inverseur de poussée. Les ensembles de motorisation pour les aéronefs comportent une nacelle 5 formant une enveloppe extérieure globalement circulaire, comprenant à l'intérieur un turboréacteur disposé suivant l'axe longitudinal de cette nacelle. Le turboréacteur reçoit de l'air frais venant du côté amont ou avant, et rejette du côté aval ou arrière les gaz chauds issus de la combustion du carburant, qui donnent une certaine poussée. Pour les turboréacteurs à double 10 flux, des aubes de soufflante disposées autour de ce turboréacteur génèrent un flux secondaire important d'air froid le long d'une veine annulaire passant entre le moteur et la nacelle, qui ajoute une poussée élevée. Certaines nacelles comportent un système d'inversion de poussée qui ferme au moins en partie la veine annulaire d'air froid, et rejette le flux 15 secondaire vers l'avant afin de générer une poussée de freinage de l'aéronef. Un type d'inverseur de poussée connu, présenté notamment par le document FR-A1-2758161, comporte des capots mobiles arrière qui peuvent coulisser axialement vers l'arrière sous l'effet de vérins, en déployant des volets dans la veine annulaire afin de fermer au moins partiellement cette 20 veine. Ces volets renvoient le flux d'air froid radialement vers l'extérieur en passant par des grilles découvertes lors de ce coulissement, comprenant des aubes qui dirigent ce flux vers l'avant. Quand l'inverseur de poussée est fermé, les grilles composant une structure annulaire liée du côté amont à la structure avant fixe formant un 25 cadre, et les vérins comprenant leurs extrémités amont liées à ce cadre avant, sont intégrés dans l'épaisseur des capots mobiles, sensiblement à la même hauteur radiale. Les volets repliés sous la face radialement inférieure des grilles, comporte une extrémité avant fixée par un pivot à une structure annulaire qui est 30 solidaire des capots mobiles arrière. Quand l'inverseur de poussée s'ouvre, les vérins reculant le capot mobile vers l'arrière, les grilles fixes sont découvertes progressivement en même temps que les volets se déploient pour fermer la veine annulaire, afin de rejeter le flux d'air vers l'extérieur à travers ces grilles qui le dévient vers l'avant. Pour un flux inversé, des efforts aérodynamiques importants s'appliquent sur les volets, qui sont repris par la structure annulaire solidaire des capots 5 mobiles. Toutefois un problème qui se pose est que cette structure annulaire est entaillée pour recevoir les vérins qui sont logés radialement dans son épaisseur, ce qui oblige à disposer des renforts et à augmenter la masse de cette structure pour obtenir la rigidité nécessaire. 10 De plus ce type d'inverseur de poussée pose un problème d'interruption du joint d'étanchéité disposé en jet direct entre cette structure annulaire et la structure amont fixe, qui doit être coupé au passage de chaque vérin. Il faut alors aménager le joint d'étanchéité au passage de ces vérins, ce qui réduit la fiabilité de l'étanchéité, et donc les performances aérodynamiques en jet direct. 15 La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet un inverseur de poussée d'une nacelle de turboréacteur, comprenant des capots mobiles qui reculent par rapport à un cadre avant sous l'effet de vérins en entraînant par des biellettes le 20 basculement de volets se trouvant initialement repliés à l'intérieur de ces capots, pour fermer sensiblement la veine annulaire d'air froid, et en ouvrant des grilles disposées autour de cette veine qui reçoivent le flux d'air froid pour le renvoyer vers l'avant, caractérisé en ce que l'extrémité arrière des grilles et des vérins sont fixés à l'amont des capots mobiles et coulissent avec eux, ces 25 grilles et ces vérins étant rentrés dans un caisson du cadre avant quand l'inverseur est fermé. Un avantage de cet inverseur de poussée est que les grilles et les vérins étant disposés en amont des capots mobiles, la structure annulaire intérieure de ces capots mobiles n'est pas interrompue par les vérins, ce qui permet de 30 réaliser facilement une structure rigide comportant un encombrement réduit et une masse limitée. De plus on peut aussi réaliser une étanchéité continue entre les volets et le cadre avant, quand l'inverseur est fermé.

L'inverseur de poussée selon l'invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, quand l'inverseur est fermé, les vérins sont disposés 5 radialement en dessous des grilles. Cette disposition permet de ne pas modifier les grilles au niveau de ces vérins. Selon une caractéristique de l'invention, l'inverseur de poussée comprend au moins un système de commande disposé à l'intérieur du caisson du cadre avant, et l'accès audit système de commande est réalisé grâce à au moins une 10 trappe localisée en partie externe dudit caisson. Avantageusement, le caisson comporte une paroi intérieure comprenant vers l'arrière une partie courbe tournée vers l'extérieur, formant un canal aérodynamique permettant un guidage du flux d'air lors de l'ouverture de l'inverseur. On améliore ainsi le passage aérodynamique en flux inversé. 15 Avantageusement, la partie courbée de la paroi intérieure comporte des fentes permettant le passage des vérins, les volets comprenant à l'avant une surface d'étanchéité venant en appui sur cette paroi intérieure en dessous des fentes quand l'inverseur est fermé. On améliore le passage aérodynamique en flux direct. 20 Le cadre avant peut être fixé sur la structure amont par des crochets disposés radialement vers l'intérieur de ce cadre, permettant de fixer l'inverseur complet sur la structure de la nacelle située en amont, ce qui réalise une fixation simple et efficace. Dans ce cas l'extrémité arrière des vérins peut être fixée au cadre avant 25 sur une ferrure disposée à proximité des crochets, qui constitue un point de fixation rigide. Le caisson du cadre avant peut ainsi comprendre un système de verrouillage du capot mobile, comprenant au moins un levier dont une extrémité aval est solidaire dudit capot et dont une extrémité amont est 30 solidaire du cadre avant, l'extrémité amont étant fixée sur la ferrure disposée à proximité des crochets.

Selon un mode de réalisation, chaque volet comporte une articulation avant fixée à l'avant des capots mobiles, et une articulation arrière fixée à l'extrémité arrière d'une biellette de commande comprenant son extrémité avant fixée à la surface interne de la veine annulaire.

Selon un autre mode de réalisation, chaque volet comporte une biellette longue intégrée quand l'inverseur est fermé, dans une rainure longitudinale réalisée sur la surface de la paroi intérieure du caisson, son extrémité arrière étant liée par une articulation à l'arrière de ce volet, son extrémité avant étant liée par une articulation à la structure avant.

Dans ce cas, l'extrémité avant de la biellette longue peut être liée au cadre avant par une ferrure disposée à proximité des crochets, qui constitue un point de fixation rigide. En particulier, l'extrémité arrière des volets peut comporter un tampon en élastomère venant au contact de la surface interne de la veine annulaire quand 15 ces volets sont déployés, ce qui limite les pertes de flux en flux inversé. L'invention a aussi pour objet une nacelle de turboréacteur comportant un inverseur de poussée comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages 20 apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après, donnée à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une demi-vue en coupe axiale passant par l'axe d'un vérin, d'un inverseur selon l'invention qui est fermé ; - la figure 2 est une vue de cet inverseur qui est ouvert ; 25 - les figures 3 et 4 sont des vues axiales passant par le système de verrouillage, de cet inverseur qui est présenté respectivement fermé et ouvert ; - les figures 5 et 6 sont des vues axiales avec une variante du système de verrouillage, de cet inverseur qui est présenté respectivement fermé et ouvert ; - les figures 7 et 8 sont des vues axiales avec une variante de biellette de 30 commande des volets, de cet inverseur qui est présenté respectivement fermé et ouvert ; et - la figure 9 est une vue d'une ferrure de fixation d'un vérin sur la structure. Les figures 1 et 2 présentent la partie arrière d'une nacelle de turboréacteur, comprenant un cadre avant 2 fixé sur la structure se trouvant en 5 amont de cette partie, et deux capots mobiles 10 ajustés en arrière de ce cadre, formant chacun dans un plan transversal un demi-cercle. Chaque capot 10 est guidé axialement par des moyens de guidage longitudinaux, qui permettent un coulissement vers l'arrière sous l'effet de vérins 14 prenant appui sur le cadre avant 2. 10 En variante la nacelle peut comporter un unique capot mobile 10 formant dans un plan transversal un anneau fermé, qui de la même manière coulisse vers l'arrière pour ouvrir l'inverseur de poussée. La veine annulaire secondaire 4 d'air frais comporte un contour radialement externe comprenant des volets 8 ajustés à l'intérieur des capots 15 mobiles 10, de manière à donner une continuité aérodynamique, et un contour radialement interne formé par la structure interne fixe 6. Des grilles 12 disposées à plat autour de la veine annulaire 4, forment une couronne entièrement intégrée dans un caisson 18 du cadre avant 2 quand l'inverseur est fermé, cette couronne étant disposée radialement juste en 20 dessous de la paroi extérieure de ce cadre. L'extrémité arrière des grilles 12 est fixée à un cadre mobile 16 rigidifiant les capots mobiles 10, comprenant une cloison transversale fermant l'avant de ces capots. Les grilles 12 peuvent coulisser librement à travers des ouvertures du cadre avant 2, afin de suivre le mouvement des capots 10 quand l'inverseur 25 s'ouvre. Chaque vérin 14 disposé sensiblement à plat sous les grilles 12, dans le caisson 18 du cadre avant 2, comporte une extrémité avant disposée radialement vers l'intérieur de cette cavité, qui est fixée par une ferrure 30 au cadre avant, et une extrémité arrière fixée au cadre mobile 16, juste sous les 30 grilles, ce qui laisse de la place en dessous pour le mécanisme des volets 8. Les extrémités du vérin 14 sont fixées par des pivots transversaux.

Chaque volet 8 comporte une articulation avant 20 fixée à un capot 10 sensiblement au niveau de la cloison avant du cadre mobile 16, et une articulation arrière 22 fixée à l'extrémité arrière d'une biellette de commande 24 comprenant son extrémité avant 26 fixée à la structure interne 6.

L'inverseur étant fermé, la biellette 24 est sensiblement verticale. Lors du recul des capots 10 commandé par les vérins 14, la biellette 24 entraîne les volets 8 dans un mouvement de rotation autour de leurs articulations avant 20, ce qui ferme la veine annulaire 4. Le flux d'air frais est dirigé vers l'extérieur au travers des grilles 12 qui sont entièrement sorties du cadre avant 2, pour être renvoyé en partie vers l'avant afin de délivrer une poussée de freinage. On obtient des vérins 14 qui ne rentrent pas dans le cadre 16 des capots mobiles 10, ce qui permet de prévoir un cadre circulaire qui est sensiblement continu, donnant la meilleure rigidité avec une masse réduite. On obtient aussi des vérins 14 disposés sous les grilles 12, qui ne s'insèrent pas dans la couronne circulaire formée par ces grilles, ce qui évite de réaliser certaines grilles spécifiques contenant des évidements pour loger ces vérins, qui diminueraient le rendement aérodynamique de ces grilles pour l'inversion de poussée. L'inverseur de poussée étant fermé, les volets 8 comportent à l'avant un 20 bossage tourné radialement vers l'extérieur 28, comprenant une surface d'étanchéité avant disposant d'un élastomère, venant en appui sur la paroi intérieure 34 du cadre avant 2, en dessous de fentes 32 pratiquées sur cette paroi permettant le débattement des vérins 14 au cours de leurs déploiements. De cette manière avec la succession des volets 8, on obtient une 25 étanchéité circulaire complète fermant la surface radialement extérieure du flux d'air frais 4, en particulier les fentes 32, pour éviter les déperditions vers l'extérieur en flux direct, et améliorer le rendement. Les figures 3 et 4 présentent la paroi intérieure 34 du cadre avant 2, comportant une partie sensiblement droite formant la surface radialement 30 extérieure du flux d'air 4 quand l'inverseur est fermé, puis vers l'arrière une partie courbe tournée vers l'extérieur, formant le canal aérodynamique permettant un guidage du flux d'air lors de l'ouverture de cet inverseur.

La structure de la paroi intérieure 34 peut être acoustique, comprenant une cloison en nid d'abeilles comportant une surface disposant de perçages. La réalisation de cette paroi intérieure 34 est simplifiée car elle subit uniquement des efforts aérodynamiques, et ne participe pas à la structure de l'ensemble, aucun organe n'étant fixé dessus. Le cadre avant 2 comporte à l'avant des crochets 40 disposés radialement vers l'intérieur et tournés vers l'axe de la nacelle, permettant de fixer l'inverseur complet sur la structure de la nacelle située en amont. Les crochets 40 supportant les ferrures 30 recevant la fixation arrière des vérins 14, peuvent former des secteurs circulaires qui simplifient la fabrication et réduisent les coûts. La paroi intérieure 34 est fixée sur ces crochets 40 d'une manière simple, permettant un démontage rapide. Le cadre avant 2 comporte une cloison amont transversale 42, qui peut être complètement étanche pour servir de protection incendie avec le 15 compartiment se trouvant en avant. Cette cloison amont 42 supporte le panneau extérieur du cadre avant 2. On notera que le caisson 18 du cadre avant 2 est facilement accessible après la dépose de la paroi extérieure, en ayant ouvert l'inverseur, ce qui permet d'accéder au système de commande de cet inverseur se trouvant 20 dedans sans ouvrir le capotage de la structure disposée en amont. On peut ainsi gagner du temps pour la maintenance, avec une meilleure sécurité car aucune structure importante et étendue, comme le capot de soufflante se situant en amont de l'inverseur qui doit être ouvert pour accéder au système de commande de l'inverseur placé en amont du cadre avant, peut être emporté 25 par le vent lors de ces opérations. En d'autres termes, l'accès au système de commande de l'inverseur de poussée est réalisé grâce à une trappe localisée en partie externe du caisson. Le caisson 18 du cadre avant 2 permet d'implanter un système de verrouillage du capot mobile 10 disposé juste en amont de ce capot, à l'arrière 30 du caisson, qui peut agir directement sur une ferrure de ce capot mobile, ou indirectement sur des pièces de liaison du capot mobile.

Un exemple de système de verrouillage 44 présenté, fixé à l'arrière du caisson 18, comporte une came rabattable qui vient directement s'engager dans un creux correspondant d'un élément renforcé d'une grille 12, quand l'inverseur est entièrement fermé.

Les figures 5 et 6 présentent un deuxième système de verrouillage permettant de ne pas solliciter la structure du caisson 18, comportant un levier incliné 50 disposant à l'avant d'une fixation similaire à celle du vérin 14, fixée directement sur le crochet 40 maintenant l'inverseur complet sur la nacelle. L'extrémité avant de ce levier 50 basculé par un vérin de commande 52, comporte un crochet 52 s'engageant sur une attache 54 du capot mobile 10, qui maintient ce capot en position fermée. De même, le système présenté aux figures 3 et 4 peut être relié par une ferrure spécifique directement au crochet 40. Ce système de verrouillage reporte les efforts de verrouillage de 15 l'inverseur sur la structure amont du cadre avant 2, ce qui évite de solliciter le caisson 18, et permet de l'alléger. D'une manière générale, le système de verrouillage est avantageusement placé dans une position angulaire décalée par rapport aux vérins de commande 14, de façon à ne pas recevoir de débris d'aubes de turbine en cas 20 d'éclatement si ces vérins sont eux-mêmes touchés par ces débris, pour conserver un maintien de l'inverseur en position fermée. Les figures 7 et 8 présentent en variante un moyen d'ouverture des volets 8, permis par la structure fixe amont comprenant le caisson 18 allongé vers l'arrière, comportant une biellette longue 60 intégrée quand l'inverseur est 25 fermé, dans une rainure longitudinale réalisée sur la surface de la paroi intérieure 34. De cette manière la biellette longue 60 ne gêne pas le flux aérodynamique 4 en écoulement direct. L'extrémité arrière de la biellette 60 est liée par une articulation 64 à l'arrière d'un volet 8, son extrémité avant étant liée par une articulation 66 à 30 une ferrure reliée directement au crochet 40 fixé sur la partie amont de la nacelle. On applique ainsi les efforts importants venant de la pression d'air sur les volets 8, directement sur un cadre de la partie amont, sans solliciter l'inverseur de poussée. Ce moyen d'ouverture nécessite une biellette 60 suffisamment longue donnant un grand rayon de débattement, afin d'obtenir en jet inversé un angle « a » entre la surface du volet 8 et la direction perpendiculaire à la surface interne 6 de la veine annulaire, qui soit inférieur à 30° de manière à obtenir une bonne performance aérodynamique pour ce jet. On notera que la biellette 60 travaillant toujours en traction, peut être réalisée de manière fine et légère avec une structure et un matériau adaptés.

De plus quand l'inverseur est ouvert, la biellette longue 60 formant un angle réduit avec la direction longitudinale, exerce par le crochet 40 une traction sensiblement longitudinale sur la structure amont qui est renforcée, ce qui est favorable pour la transmission des efforts et la tenue de l'inverseur. Quand l'inverseur s'ouvre, l'extrémité arrière du volet 8 vient à une petite distance « h » de la surface interne 6 de la veine annulaire, qui varie en fin d'ouverture à cause de la courbure de cette surface interne, et du déplacement longitudinal vers l'arrière de l'articulation de ce volet 20 fixée au cadre mobile 16. Cette distance « h » est nécessaire pour éviter les contacts dans tous les cas de fonctionnement, en tenant compte des dispersions de fabrication et des déformations lors du fonctionnement. Si cette distance « h » est estimée comme étant trop importante, en occasionnant un débit de fuite élevé pour le jet inversé, on peut ajouter un tampon en élastomère 62 sur un bossage arrière des volets 8 tourné vers la surface interne 6 de la veine annulaire quand l'inverseur est ouvert, qui vient au contact de cette surface interne quand ces volets sont déployés. La figure 9 présente une ferrure 30 fixée à plat sur une virole 74 comprenant un crochet avant 76 de maintien sur la structure avant, par des vis passant dans les perçages 78. La ferrure 30 comprend une rainure longitudinale 72 formant une chape, 30 permettant de recevoir l'extrémité d'un vérin 14 ou d'une biellette longue 60 de commande des capots mobiles 10 ou des volets 8, qui est fixée par un axe transversal réalisant une articulation. L'axe transversal passe dans un perçage 80 qui débouche de chaque côté dans un creux 82 de la ferrure 30, permettant d'engager cet axe. D'une manière générale, on obtient un inverseur disposant de capots mobiles 10 qui peuvent comporter une épaisseur réduite, les grilles 12 et les volets 8 avec leurs systèmes de commande, étant déportés en amont de ces capots. Cet inverseur peut être plus léger et plus rigide. Les profils aérodynamiques sont optimisés, la consommation de carburant est réduite.

Claims (13)

1. REVENDICATIONS1. Inverseur de poussée d'une nacelle de turboréacteur, comprenant des capots mobiles (10) qui reculent par rapport à un cadre avant (2) sous 5 l'effet de vérins (14) en entraînant par des biellettes (24, 60) le basculement de volets (8) se trouvant initialement repliés à l'intérieur de ces capots, pour fermer sensiblement la veine annulaire d'air froid (4), et en ouvrant des grilles (12) disposées autour de cette veine qui reçoivent le flux d'air froid pour le renvoyer vers l'avant, caractérisé en ce que l'extrémité arrière des grilles (12) 10 et des vérins (14) sont fixés à l'amont des capots mobiles (10) et coulissent avec eux, ces grilles et ces vérins étant rentrés dans un caisson (18) du cadre avant (2) quand l'inverseur est fermé.
2. 2. Inverseur de poussée selon la revendication 1, caractérisé en ce 15 que quand l'inverseur est fermé, les vérins (14) sont disposés radialement en dessous des grilles (12).
3. 3. Inverseur de poussée selon la revendication 1, comprenant au moins un système de commande disposé à l'intérieur dudit caisson, caractérisé 20 en ce que l'accès audit système de commande est réalisé grâce à au moins une trappe localisée en partie externe dudit caisson (18).
4. 4. Inverseur de poussée selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le caisson (18) comporte une paroi intérieure (34) 25 comprenant vers l'arrière une partie courbe tournée vers l'extérieur, formant un canal aérodynamique permettant un guidage du flux d'air lors de l'ouverture de l'inverseur.
5. 5. Inverseur de poussée selon la revendication 4, caractérisé en ce 30 que la partie courbée de la paroi intérieure (34) comporte des fentes (32) permettant le passage des vérins (14), les volets (8) comprenant à l'avant une surface d'étanchéité (28) venant en appui sur cette paroi intérieure en dessous des fentes quand l'inverseur est fermé.
6. 6. Inverseur de poussée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cadre avant (2) est fixé sur la structure amont par des crochets (40) disposés radialement vers l'intérieur de ce cadre, permettant de fixer l'inverseur complet sur la structure de la nacelle située en amont.
7. 7. Inverseur de poussée selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'extrémité arrière des vérins (14) est fixée au cadre avant (2) sur une 10 ferrure (30) disposée à proximité des crochets (40).
8. 8. Inverseur de poussée selon la revendication 7 caractérisé en ce que le caisson (18) comprend un système de verrouillage du capot mobile, comprenant au moins un levier (50) dont une extrémité aval est solidaire dudit 15 capot et dont une extrémité amont est solidaire du cadre avant, ladite extrémité amont étant fixée sur ladite ferrure (30).
9. 9. Inverseur de poussée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque volet (8) comporte une articulation 20 avant (20) fixée à l'avant des capots mobiles (10), et une articulation arrière (22) fixée à l'extrémité arrière d'une biellette de commande (24) comprenant son extrémité avant (26) fixée à la surface interne (6) de la veine annulaire.
10. 10. Inverseur de poussée selon l'une quelconque des revendications 25 1 à 7 caractérisé en ce que chaque volet (8) comporte une biellette longue (60) intégrée quand l'inverseur est fermé, dans une rainure longitudinale réalisée sur la surface de la paroi intérieure (34) du caisson (18), son extrémité arrière étant liée par une articulation (64) à l'arrière de ce volet, son extrémité avant étant liée par une articulation (66) à la structure avant (2). 30
11. 11. Inverseur de poussée selon les revendications 6 et 10, caractérisé en ce que l'extrémité avant de la biellette longue (60) est liée au cadre avant (2) par une ferrure (30) disposée à proximité des crochets (40).
12. 12. Inverseur de poussée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité arrière des volets (8) comporte un tampon en élastomère (62) venant au contact de la surface interne (6) de la veine annulaire quand ces volets sont déployés.
13. 13. Nacelle de turboréacteur comportant un inverseur de poussée, caractérisée en ce que cet inverseur est réalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes.