CA2802655A1 - Dispositif d'inversion de poussee avec jonction aerodynamique de cadre avant - Google Patents

Abstract

La présente invention se rapporte à un dispositif d'inversion de poussée (1) pour nacelle de turboréacteur comprenant des moyens de déviation (2) associés à au moins un capot mobile (5) monté sur au moins un cadre avant (6) équipé de moyens de liaison (8, 9) à une partie amont (7) correspondante, ledit capot mobile (5) étant monté mobile entre une position de fermeture dans laquelle il ferme la nacelle et désactive les moyens de déviation, à une position d'ouverture dans laquelle il ouvre un passage et active les moyens de déviation, le dispositif d'inversion de poussée étant caractérisé en ce que le cadre avant présente un prolongement amont formant bavette déformable (111, 112) destinée à venir en interface aérodynamique avec la partie amont, et en ce qu'une partie du capot mobile (15, 18) est conformée de manière à venir, en position de fermeture, en interface avec ladite partie amont de rattachement en forçant la bavette déformable en retrait.

Description

Dispositif d'inversion de poussée avec fonction aérodynamique de cadre avant La présente invention se rapporte à une nacelle de turboréacteur comprenant une section aval équipée d'un dispositif d'inversion de poussée monté sur un cadre avant.
Un avion est mû par plusieurs turboréacteurs logés chacun dans une nacelle abritant également un ensemble de dispositifs d'actionnement annexes liés à son fonctionnement et assurant diverses fonctions lorsque le turboréacteur est en fonctionnement ou à l'arrêt, tel que par exemple, un système 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 destinée à entourer la chambre de combustion du turboréacteur et abritant le cas échéant les moyens d'inversion de poussée, 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 générer par l'intermédiaire des pâles de la soufflante en rotation un flux d'air chaud (également appelé flux primaire) issu de la chambre de combustion du turboréacteur, et un flux d'air froid (flux secondaire) qui 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 générée par le turboréacteur. Dans cette phase, l'inverseur obstrue la veine du flux froid et dirige ce dernier vers l'avant de la nacelle, générant 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, d'une part, une position déployée dans laquelle ils ouvrent dans la nacelle un

2 passage destiné au flux dévié, et d'autre part, une position d'escamotage dans laquelle ils ferment ce passage. Ces capots peuvent remplir une fonction de déviation (inverseur à portes pivotantes) ou simplement d'activation d'autres moyens de déviation.
Dans le cas d'un inverseur 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. Des portes de blocage complémentaires, également appelées volets, activées par le coulissement du capotage, permettent généralement une fermeture de la veine en aval des grilles de manière à optimiser la réorientation du flux froid.
Afin de supporter les capots mobiles d'inversion et de lier la section aval au reste de la nacelle et notamment à la section médiane par l'intermédiaire du carter de soufflante, la section aval comprend des éléments fixes et notamment des poutres longitudinales liées en amont à un ensemble sensiblement annulaire appelé cadre avant, formé en une ou plusieurs parties entre lesdites poutres longitudinales, et destiné à être fixé à la périphérie du bord aval du carter de la soufflante du moteur.
Dans le cas d'un inverseur à grilles à capots mobiles en translation, les éléments fixes support comprendront typiquement deux poutres longitudinales supérieures dites douze heures, disposées de part et d'autre d'un pylône de rattachement de la nacelle ou d'une interface de type pylône, et deux poutres longitudinales inférieures dites six heures.
Ces poutres servent également de support à des rails de guidage en translation des capots mobiles.
Le cadre avant est alors formé de deux demi-cadres sensiblement hémicylindriques liant les poutres supérieures et inférieures entre elles de part et d'autre d'un axe longitudinal de la nacelle.
Dans le cas d'un inverseur de poussée de type cascade ou à
grilles, ce cadre avant sert également à supporter l'ensemble de grilles de déviation disposé entre lesdites poutres.
En position d'inversion de poussée, l'air dévié s'écoule à travers les grilles de déviation depuis la veine de circulation entre le cadre avant et un bord amont du capot mobile reculé.
Ainsi, afin de maximiser les performances d'inversion de poussée, le cadre avant doit présenter un profil aérodynamique favorisant un écoulement

3 laminaire du flux dévié et le moins possible générateur d'accidents aérodynamiques sur le trajet d'écoulement de l'air dévié. C'est pourquoi, il présente un profil incurvé, au moins à proximité de la veine de circulation du flux d'air à son amorce de déviation. Cette portion incurvée est appelée bord de déviation.
Certains accidents de ligne en jet direct ne sont pas supprimables et doivent donc être minimisés.
Un premier accident de ligne existe du fait du montage du cadre avant sur le carter de soufflante. Outre les difficultés d'alignement parfait entre le cadre avant et le carter au niveau de l'intérieur de la veine, il convient de noter qu'afin d'éviter un écopage de l'air par le cadre avant, un bord amont de l'interface entre le cadre avant et le carter peut être rayonné vers l'externe.
De fait, il en résulte nécessairement la présence d'une cavité, constituant un accident aérodynamique dans la veine.
De la même manière, il existe également nécessairement un jeu fonctionnel entre ce cadre avant et les volets de blocage qui, en position de fermeture doivent venir reconstituer au mieux la continuité aérodynamique intérieure de la veine. Afin d'éviter tout écopage, un bord amont des volets de blocage est également recourbé vers l'extérieur de la nacelle, créant ainsi une seconde cavité.
Il convient toutefois de noter que les volets sont mobiles autour d'un axe de pivotement aval et que l'interface de montage des volets n'est pas étanche. Il existera donc nécessairement un écopage minimal à travers les cavités de logements des volets de blocage.
Ainsi, en flux non inversé, dit direct, le flux d'air rencontrent aux moins deux accidents de lignes, respectivement au niveau d'une interface entre le cadre avant et le carter de soufflante, et au niveau d'un affleurement entre le cadre avant et les volets de blocage.
En position d'inversion de poussée, le flux dévié reste perturbé par la première cavité qui, en perturbant l'écoulement du flux d'air, entraîne un léger retard à la déviation du flux d'air qui ne colle plus parfaitement au bord de déviation du cadre avant.
On comprend donc qu'aussi bien les performances en jet direct qu'en jet inversé peuvent être impactées par ces accidents aérodynamiques.

4 Une première solution pour répondre simplement à ce problème est de relever une partie inférieure du cadre avant pour créer un empochement permettant d'y recevoir l'amont des volets de blocage.
Cette solution est notamment décrite dans le document US
4 185 798.
Une limitation d'une telle solution réside toutefois dans le fait qu'en mode inversion de poussée, le flux d'air a tendance à poursuivre son trajet direct et à ne pas recoller au bord de déviation, ce qui réduit de manière importante l'efficacité du dispositif d'inversion de poussée.
La présente invention vise à proposer une solution alternative ne présentant pas de tels inconvénients et vise pour ce faire un dispositif d'inversion de poussée pour nacelle de turboréacteur comprenant, d'une part, des moyens de déviation, et d'autre part, au moins un capot mobile relativement à au moins une structure fixe comportant au moins un cadre avant au moins partiellement périphérique et équipé de moyens de liaison à une partie amont correspondante, ledit capot mobile étant monté mobile entre une position de fermeture dans laquelle il assure la continuité aérodynamique de la nacelle et désactive les moyens de déviation, à une position d'ouverture dans laquelle il ouvre un passage dans la nacelle et active les moyens de déviation, le dispositif d'inversion de poussée étant caractérisé en ce que le cadre avant présente un bord de déviation comprenant un prolongement amont formant bavette déformable destinée à venir en interface aérodynamique avec la partie amont correspondante à laquelle est rattaché le cadre avant, et en ce qu'une partie du capot mobile est conformée de manière à venir, en position de fermeture, en interface avec ladite partie amont de rattachement en forçant la bavette déformable en retrait.
Ainsi, en prévoyant une bavette d'interface déformable, cette dernière peut adopter une configuration différente en fonction des configurations d'inversion de poussée et de pression dans la veine du turboréacteur.
En position de jet direct, c'est-à-dire en position de fermeture de l'inverseur de poussée, une partie du capot mobile est prolongée vers l'amont de manière à venir en interface au niveau de la partie amont de rattachement.
De ce fait, et de manière similaire au document US 4 185 798, il n'existe plus qu'une seule zone d'interface au lieu de deux précédemment.

L'invention, grâce à la présence de la bavette déformable, permet de reconstituer la structure aérodynamique courant en mode d'inversion de poussée. Plus précisément, en position d'inversion de poussée, la bavette déformable n'est plus forcée en retrait et revient en position de travail dans

5 laquelle elle assure la continuité aérodynamique du bord de déviation avec la partie amont de rattachement.
Préférentiellement, la partie amont de rattachement du cadre avant est un carter de soufflante.
De manière préférentielle, les moyens de liaison du cadre avant à
la partie amont de rattachement sont de type couteau/gorge.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif d'inversion de poussée est un inverseur de poussée à grilles de déviation, le capot mobile étant mobile en translation selon un axe sensiblement longitudinal de la nacelle, couvrant et découvrant les grilles respectivement en position de fermeture et d'ouverture.
Préférentiellement, les grilles de déviation sont montées sur le cadre avant.
Avantageusement, la partie du capot mobile conformée de manière à venir forcer la bavette déformable est un volet de blocage, notamment monté
pivotant par une extrémité amont sur le capot mobile.
Alternativement, il pourra s'agir d'une excroissance amont dédiée du capot mobile.
De manière avantageuse, la bavette déformable est sectorisée.
Selon une première variante de réalisation, la bavette déformable est réalisée à partir d'au moins un matériau élastomère. Préférentiellement encore, la bavette déformable comprend une âme à lamelle, éventuellement recouverte d'un revêtement souple.
Selon une deuxième variante de réalisation, la bavette déformable se présente sous la forme d'un volet pivotant monté à l'encontre d'un moyen de renvoi élastique vers sa position d'interface en jet direct.
De manière avantageusement complémentaire, le dispositif d'inversion de poussée comprend un moyen de butée limitant le retour de la bavette vers sa position d'interface en jet direct. Cette butée assure ainsi un positionnement optimal maximum de la bavette dans sa configuration active.
Avantageusement, cette butée pourra être réglable, discrète, et située sur la partie amont de rattachement.

6 PCT/FR2011/051388 La présente invention sera mieux comprise à la lumière de la description détaillée qui suit en regard du dessin annexé dans lequel :
- la figure 1 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'un dispositif d'inversion de poussée selon l'art antérieur.
- la figure 2 est une représentation schématique partielle en coupe du dispositif de la figure 1 équipé d'une bavette déformable selon un premier mode de réalisation.
- la figure 3 est une représentation schématique partielle en coupe du dispositif de la figure 1 équipé d'une bavette déformable selon un deuxième mode de réalisation.
- la figure 4 est une représentation schématique d'un exemple de sectorisation de la bavette de la figure 3.
- les figures 5 et 6 sont des exemples de réalisation de l'invention avec association d'une butée à la bavette flexible, la butée étant respectivement située sur un cadre avant et sur le capot mobile.
- la figure 7 est une représentation partielle schématique dans lequel le dispositif d'inversion de poussée comprend un volet de blocage venant en interface avec la bavette.
- la figure 8 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'une variante de réalisation dans laquelle la structure amont d'interface est une excroissance du capot mobile.
Un dispositif d'inversion de poussée 1 à grilles de déviation 2 est représenté schématiquement en coupe longitudinale sur la figure 1.
Un tel dispositif d'inversion de poussée 1 équipe une section arrière d'une nacelle entourant un turboréacteur (non visible) et définit avec une structure interne fixe de carénage 3 d'une partie arrière du turboréacteur, une veine 4 de circulation d'un flux d'air dit secondaire généré par le turboréacteur.
Le dispositif d'inversion de poussée 1 comprend un capot mobile 5 monté mobile en translation le long d'un axe sensiblement longitudinal de la nacelle entre une position d'ouverture dans laquelle le capot mobile 5 est reculé, ouvre un passage dans la nacelle et découvre les grilles de déviation 2, et une position de fermeture dans laquelle il assure la continuité de la nacelle et recouvre les grilles de déviation 2.
Le capot mobile 5 est mobile relativement à une structure fixe, comprenant, d'une part, des poutres de support et guidage (non visibles), et d'autre part, un cadre avant 6, ledit cadre avant 6 pouvant être éventuellement

7 réalisé en plusieurs parties, et notamment en deux demi-parties hémicylindriques.
Le cadre avant 6 assure le rattachement du dispositif d'inversion de poussée 1 à une structure amont de la nacelle, en l'occurrence un carter 7 entourant une soufflante du turboréacteur par l'intermédiaire d'une liaison de type couteau 8/gorge 9 au moins partiellement périphérique.
Le cadre avant 6 assure également le support des grilles de déviation 2.
Afin d'assurer un bon guidage du flux d'air en mode d'inversion de poussée, le cadre avant 6 est équipé d'un bord de déviation 10 venant en continuité du carter 7 et définissant une courbure vers l'extérieur de la nacelle.
Conformément à l'invention, le bord de déviation 10 présente un prolongement amont formant bavette déformable destinée à venir en interface aérodynamique avec le carter 7 auquel est rattaché le cadre avant 6.
De plus, une partie du capot mobile 5 est conformée de manière à
venir, en position de fermeture, en interface avec ladite partie amont de rattachement en forçant la bavette déformable en retrait.
Des exemples de réalisation sont représentés sur les figures 2 à 8.
La figure 2 présente une bavette déformable réalisée sous la forme d'un volet 111 monté pivotant autour d'un axe A transversal et forcé en position de continuité aérodynamique avec le carter 7 par un ressort 112. La bavette pourra être réalisée sous la forme d'une pluralité de volets 111 périphériques sectorisés.
La figure 3 présente une bavette déformable réalisée sous la forme d'une languette 121 réalisée à partir d'un matériau élastomère et rattachée, notamment par collage, dans le prolongement amont du bord de déviation 10.
La languette 121 pourra être réalisée à partir d'une âme en lamelle souple et recouverte d'un revêtement souple permettant des écarts de positionnement des lamelles entre elles. La bavette pourra de même être sectorisée.
La constitution de la bavette peut également être très simple et, comme représenté sur la figure 4, cette bavette pourra être réalisée par une disposition en lamelles 123 et présenter des découpes 124 qui, en position rétractée viennent en contact ou proches, et procurent un jour en position d'inversion.

8 Avantageusement, et comme représenté sur les figures 5 et 6, la languette 121 souple pourra être associée à une butée 125 de retenue en position d'interface avec le carter 7.
Sur la figure 5, cette butée 125 est située sur un bord périphérique du carter 7 et coopère un rebord 126 correspondant de la languette 121.
Il en va de même pour la figure 6 à la différence que la butée 125 est montée sur le cadre avant 6.
Bien évidemment, un moyen de butée peut être également prévu pour les bavettes réalisées sous la forme de volets pivotants 111 de la figure 2.
De manière avantageusement complémentaire, les butées 125 pourront être réglables et discrètes.
Conformément à l'invention, en position de fermeture, une partie amont du dispositif d'inversion de poussée 1 vient forcer la bavette déformable en position de retrait et assurer à sa place l'interface aérodynamique avec le carter 7.
A partir, du dispositif d'inversion de poussée 1 selon l'art antérieur représenté sur la figure 1, cette partie amont pourra être un volet de blocage monté pivotant par une extrémité amont sur le capot mobile 5.
Comme visible sur la figure 7, ce volet de blocage 15 sera légèrement prolongé en amont pour venir en interface avec le carter 7 à la place de la bavette déformable.
Afin d'améliorer la manoeuvre des éléments en contact et d'assurer leur longévité, une rampe de glissement 16 peut être appliquée, notamment sur une extrémité interne du volet 15.
La figure 8 montre un deuxième mode de réalisation dans lequel la partie amont venant forcer la bavette déformable en position de retrait et assurer à sa place l'interface aérodynamique avec le carter 7 est une excroissance fixe 18 du capot mobile 5, le volet de blocage 17 restant en arrière en aval du bord amont du capot mobile 5.
Cette technologie peut de même être appliquée pour un inverseur à
grilles sans volet, l'inversion étant permise par les lignes internes du canal secondaire en forme de S et qui se trouve obstruées par le seul recul de la structure mobile. (inverseur appelé aussi "blockerless").
Bien que l'invention ait été décrite avec un exemple particulier de réalisation, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle

9 comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.

Claims (11)

1. Dispositif d'inversion de poussée (1) pour nacelle de turboréacteur comprenant, d'une part, des moyens de déviation (2), et d'autre part, au moins un capot mobile (5) relativement à au moins une structure fixe comportant au moins un cadre avant (6) au moins partiellement périphérique et équipé de moyens de liaison (8, 9) à une partie amont (7) correspondante, ledit capot mobile étant monté mobile entre une position de fermeture dans laquelle il assure la continuité aérodynamique de la nacelle et désactive les moyens de déviation, à une position d'ouverture dans laquelle il ouvre un passage dans la nacelle et active les moyens de déviation, le dispositif d'inversion de poussée étant caractérisé en ce que le cadre avant présente un bord de déviation (10) comprenant un prolongement amont formant bavette déformable (111, 121) destinée à venir en interface aérodynamique avec la partie amont correspondante à laquelle est rattaché le cadre avant, et en ce qu'une partie du capot mobile (15, 18) est conformée de manière à venir, en position de fermeture, en interface avec ladite partie amont de rattachement en forçant la bavette déformable en retrait.

2. Dispositif d'inversion de poussée (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie amont (7) de rattachement du cadre avant (6) est un carter de soufflante.

3. Dispositif d'inversion de poussée (1) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de liaison du cadre avant (6) à la partie amont de rattachement (7) sont de type couteau (8)/gorge (9).

4. Dispositif d'inversion de poussée (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un inverseur de poussée à
grilles de déviation (2), le capot mobile (5) étant mobile en translation selon un axe sensiblement longitudinal de la nacelle, couvrant et découvrant les grilles respectivement en position de fermeture et d'ouverture.

5. Dispositif d'inversion de poussée (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que les grilles de déviation (2) sont montées sur le cadre avant (6).

6. Dispositif d'inversion de poussée (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la partie du capot mobile (5) conformée de manière à venir forcer la bavette déformable (111, 121) est un volet de blocage (15), notamment monté pivotant par une extrémité amont sur le capot mobile.

7. Dispositif d'inversion de poussée (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la bavette déformable (111, 121) est sectorisée.

8. Dispositif d'inversion de poussée (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la bavette déformable (121) est réalisée à partir d'au moins un matériau élastomère.

9. Dispositif d'inversion de poussée (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que la bavette déformable (121) comprend une âme à
lamelle, éventuellement recouverte d'un revêtement souple.

10. Dispositif d'inversion de poussée (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la bavette (111) déformable se présente sous la forme d'un volet pivotant monté à l'encontre d'un moyen de renvoi élastique (112) vers sa position d'interface en jet direct.

11. Dispositif d'inversion de poussée (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de butée (125) limitant le retour de la bavette (121) vers sa position d'interface en jet direct.