Ensemble de verrouillage tertiaire pour dispositif d'inversion de poussée
La présente invention se rapporte à un ensemble de verrouillage dit tertiaire pour dispositif d'inversion de poussée équipant une nacelle de turboréacteur ainsi qu'à un interrupteur pour un tel ensemble.
Elle se rapporte plus particulièrement au système d'ouverture de capots moteurs de la nacelle et son intégration à un verrou tertiaire d'une nacelle de type « O-duct ».
Un aéronef 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. Ces dispositifs d'actionnement annexes comprennent notamment un système mécanique d'actionnement d'inverseur 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.
Dans la présente demande, les termes « amont » et « aval » sont définis par référence au sens d'écoulement des flux d'air.
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 formant une structure interne fixe (appelé IFS pour Internai Fixed Structure) et une paroi interne d'une structure fixe externe de la nacelle (appelée OFS pour Outer Fixed Structure). 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 l'air du flux secondaire. 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 œuvre 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, 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.
Le coulissement du capot mobile entre ses positions « jet direct » et « jet inverse » est classiquement assuré par une pluralité d'actionneurs, de type électromécanique (par exemple vis sans fin actionnée par un moteur électrique et déplaçant un écrou) ou hydraulique (vérins actionnés par de l'huile sous pression).
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 » ou « C-duct », qui comprend deux capots sensiblement hémicylindriques et s'étendant chacun sur une demi-circonférence de la nacelle.
Le dispositif d'inversion de poussée fait partie intégrante de cette partie aval et suit généralement cette même architecture « O-duct » ou « C- duct ».
En fonction de la structure de la section aval, les opérations de manœuvre pour accéder à l'intérieur de la nacelle lors d'opérations de maintenance sont différentes.
Ainsi, dans le cas d'une nacelle « C-duct » classique, les capots mobiles sont généralement montés ouvrables par pivotement autour d'un axe sensiblement longitudinal de la nacelle situé à proximité du pylône de rattachement de ladite nacelle. Lors d'opération de maintenance, il suffit donc de déverrouiller ces capots mobiles le long d'une ligne charnière généralement située en partie inférieure de la nacelle et d'ouvrir lesdits capots mobiles (ouverture papillon).
Il ne peut en être de même pour une nacelle de type « O-duct ». Dans une telle configuration, le capot mobile doit être manœuvré dans l'axe longitudinal de la nacelle, vers l'arrière de cette dernière, selon sensiblement le même trajet que lors de l'ouverture du capot en mode d'inversion de poussée.
Il convient toutefois de noter que par sécurité, afin notamment d'éviter toute ouverture intempestive du dispositif d'inversion de poussée en vol, il est prévu des systèmes de verrous équipant le dispositif et visant à bloquer un déplacement non autorisé du ou des capots mobiles.
On compte généralement trois verrous de deux types par capot mobile. Plus précisément, on compte deux verrous dits primaires, disposés en amont du capot, généralement au niveau de vérins d'entraînement de ces derniers, de manière à verrouiller les actionneurs du capot eux-mêmes, et un verrou d it tertiaire, d isposé en aval du dispositif d'inversion de poussée généralement au niveau d'un rail de guidage du capot mobile concerné, de manière à pouvoir venir bloquer directement le capot lui-même. Ce verrou tertiaire se présente fréquemment sous la forme d'un crochet de blocage apte à venir en prise avec un axe solidaire dudit capot, de manière à bloquer son recul le long dudit rail.
Ces verrous sont alimentés par le réseau électrique de l'avion et reliés au système de commande de l'inverseur de poussée. Ainsi, au sol, ces verrous sont en position de blocage et ne sont plus généralement plus manœuvrables électriquement depuis l'avion.
Un exemple de verrou tertiaire est décrit dans le document US 2006/0101806.
On comprend donc qu'un verrou de type « tertiaire » est ainsi susceptible d'empêcher l'ouverture du capot mobile en vue des opérations de maintenance dans le cas d'une nacelle « O-duct », alors qu'il ne gêne pas pour une nacelle « C-duct ».
Le désengagement en maintenance du verrou tertiaire peut se faire soit de manière électrique, selon le même principe que sa commande nominale depuis l'avion, soit de manière manuelle.
De manière à optimiser le temps d'accès au moteur, une commande électrique est préférable. Un tel choix implique toutefois plusieurs contraintes, à savoir notamment :
- l 'al imentation électriq ue et la com mande électriq ue de maintenance doivent proven ir d'un réseau d'al imentation électrique et d'un réseau de commande généralement dédiés à la maintenance, et en tout état de cause ségrégués des réseaux électrique et de commande nominaux de l'avion,
- l'ouverture doit pouvoir être commandée par un opérateur présent au niveau de la nacelle,
- la commande ne doit être utilisée que pendant le temps de translation du capot mobile, afin d'éviter toute surchauffe du dispositif électrique d'ouverture du verrou, et notamment du moteur,
- l'ouverture du verrou doit être suffisamment rapide et tout choc du capot mobile en translation sur verrou doit être évité.
Par ailleurs, dans le cas d'un système manuel, la facilité de la manœuvre dépend bien évidemment de l'accessibilité dudit verrou . Il est notamment de plus en plus fréquent que le verrou tertiaire soit disposé aux environs du pylône, à proximité d'une poutre dite 12h servant de rail ou gl issière de guidage la plus à même de reprendre les efforts de manière optimale. Dans de tel les cond itions, il est alors impossible d'accéder manuellement et sans échelle à ce verrou.
Dans le cas des nacelles de type C-Duct par exemple, les verrous tertiaires sont quant à eux placés sensiblement à 6h, et plus précisément au niveau d'un actionneur médian du capot concerné, et sont donc aisément accessibles manuellement notamment pour les inhiber si nécessaire.
De manière générale, les solutions existantes pour les nacelles de type C-duct ne sont pas transposables à des nacelles de type O-duct, en raison tant de l'accessibilité différente que du besoin de manœuvre.
En effet, comme précédemment évoqué dans le cas des nacelles de type C-duct, les verrous tertiaires n'ont pas besoin d'être ouverts pour permettre l'ouverture des capots mobiles. Il en résulte que le besoin d'opérer manuellement le verrou tertiaire est extrêmement occasionnel , la gêne potentielle étant par ailleurs extrêmement réduite en raison de la localisation à 6h des verrous tertiaires.
Ainsi, les solutions actuelles disponibles pour une nacelle de type
O-Duct possédant un verrou tertiaire situé à proximité du pylône ne répondent qu'à un besoin d'inhibition, lors d'une défaillance de ce verrou. L'utilisation est alors peu fréquente et le mode manuel, bien que difficile, est donc considéré comme acceptable.
II existe donc un besoin pour une solution permettant de répondre à ce besoin d'ouverture électrique du verrou tertiaire en mode maintenance et ce, de façon transparente et aisée pour l'utilisateur.
Pour ce faire, la présente invention se rapporte à un ensemble de verrouillage dit tertiaire pour dispositif d'inversion de poussée équipant une nacelle de turboréacteur, ledit ensemble de verrouillage comprenant au moins un verrou dit tertiaire associé à au moins une ligne de commande primaire comportant, d'une part, au moins un moyen de commande électromécanique, et d'autre part, une alimentation électrique liée audit moyen de commande électromécanique, caractérisé en ce que l'ensemble de verrouillage comprend au moins une ligne de commande secondaire, ladite l igne de commande secondaire comportant, d'une part, au moins un moyen de commande électromécanique, et d'autre part, une alimentation électrique liée au moyen de commande électromécanique et distincte de l'alimentation électrique de la ligne de commande primaire, ladite ligne de commande secondaire étant en outre équipée d'au moins un interrupteur à commande manuelle.
Ainsi, en prévoyant une ligne de commande autonome, les moyens de maintenance disposent d'une ligne d'alimentation électrique ségréguée, distincte du réseau électrique de l'avion, et assurant toute garantie de sécurité, tant par rapport au mode de fonctionnement nom inal qu 'au mode de fonctionnement en maintenance.
De manière préférentielle, la l igne de commande secondaire comprend au moins un interrupteur électronique recevant une information d'activation de la ligne de commande secondaire. Ainsi, la ligne d'alimentation électrique secondaire requiert plusieurs conditions pour être active et alimenter les moyens de commande du verrou tertiaire. Outre l'interrupteur manuel, il faudra donc également qu'un signal d'activation du mode maintenance soit envoyé par l'avion, de manière à fermer l'interrupteur électronique et permettre le passage du courant. L'envoi de cette information par l'avion peut se faire automatiquement, notamment par la fermeture des commandes de vol, par exemple, qui active automatiquement le mode maintenance ; l'activation des commandes de vol désactivant réciproquement automatiquement le mode maintenance.
Avantageusement, la ligne d'alimentation secondaire provient d'une ligne d'alimentation électrique dédiée à la maintenance. Cela augmente encore la sécurité du système.
Selon un mode de réalisation préféré, les moyens d'actionnement électromécaniques sont de type solénoïdes. De man ière générale, une technologie connue pour un verrou tertiaire se présente sous la forme d'un moyen de verrouillage, par exemple de type doigt de verrouillage ou pion de cisaillement, qui par défaut est maintenu dans une position d'engagement. Le déverrouillage s'effectue en alimentant électriquement, le temps nécessaire, un solénoïde attirant et retenant le moyen de verrouillage dans sa position de retrait et désengagement. De manière préférentielle, lorsque l'alimentation électrique est coupée, le moyen de verrouillage revient par défaut en position d'engagement. I l po u rra b i en s û r ég a l e m e nt s' ag i r d'autres moyens d'actionnement, par exemple des moteurs.
Selon u n e prem ière va riante d e réal isation , les moyens d'actionnement électromécaniques sont communs aux lignes de commande primaire et secondaire.
Selon u ne deuxième variante de réal isation , les moyens d'actionnement électromécaniques sont distincts entre les lignes de commande primaire et secondaire. Ce mode de réalisation sera généralement préféré en ce qu'il garantit une sécurité accrue, la totalité des lignes de commandes primaire et secondaire étant ségréguée.
Avantageusement, le verrou tertiaire est équ ipé d'au moins un moyen de commande manuelle. Ainsi, le mode d'ouverture manuelle habituel est conservé.
La présente invention se rapporte également à un interrupteur à commande manuelle pour ensemble de verrouillage selon l'invention, ledit interrupteur comprenant un carré d'entraînement mobile en rotation conçu pour recevoir un moyen d'entraînement et transmettre son mouvement à au moins un arbre d'entraînement, ledit carré d'entraînement étant associé à au moins un élément mobile en translation disposé de manière à ce que, d'une part, lorsqu'un outil est introduit dans le carré d'entraînement, ledit élément mobile est repoussé vers une position d'engagement dans laquelle il permet de rétablir la continuité électrique de la ligne de commande, et d'autre part, lorsque l'outil est extrait du carré d'entraînement, l'élément mobile est dans une position de désengagement dans laquelle la continuité électrique de la ligne d'alimentation est rompue.
Ainsi, g râce à u n tel interrupteu r, l 'al imentation électrique permettant le déverrouillage du verrou tertiaire est associée au moyen d'entraînement mécanique d'ouverture de la section aval « O-Duct ». On s'assure ainsi que la commande du verrou tertiaire n'est utilisée que pendant le tem ps de m a n œuvre, et a i n s i év i te r to u te s u rch a uffe d u m oye n électromécanique dud it verrou tertiaire. Les outils insérés dans le carré d'entraînement seront classiquement du type perceuse électriq ue ou pneumatique. Le mouvement de la perceuse est transm is par le carré d'entraînement à un ensemble d'arbres permettant la manœuvre du dispositif d'inversion de poussée. Les arbres d'entraînement pourront être du type arbres flexibles (« flexshaft »).
De manière avantageuse, l'élément mobile est monté à rencontre d'au moins un moyen de retour élastique tendant à le ramener vers sa position de désengagement. Ainsi, le retrait de l'outil d'entraînement coupe également l'alimentation électrique.
De manière préférentielle, l'élément mobile est disposé au moins en partie à l'intérieur du carré d'entraînement, à l'intérieur duquel il coulisse lors de l'insertion du moyen d'entraînement.
Avantageusement, l'élément mobile en translation est associé à au moins une came.
Préférentiellement, l'interrupteur comprend au moins un switch, comprenant un plongeur destiné à être actionné directement ou indirectement par l'élément mobile en translation.
La présente invention se rapporte encore à un dispositif d'inversion de poussée pour nacelle de turboréacteur, caractérisé en ce qu'il est équipé d'au moins un ensemble de verrouillage selon l'invention. Avantageusement, ladite disposition d'inversion de poussée est manœuvrable lors d'opérations de maintenance et comprend un interrupteur selon l'invention.
La p rése nte i n ve nt io n se ra p po rte enfi n à u n e nacel le de turboréacteur, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un d ispositif d'inversion de poussée selon l'invention.
La présente invention sera m ieux comprise à la l um ière de la description détaillée qui suit en regard du dessin annexé dans lequel :
- la figure 1 est une représentation schématique d'un ensemble selon l'invention,
- les figures 2 et 3 sont des représentations schématiques d'interrupteurs équipant l'ensemble de la figure 1 .
Comme représenté sur la figure 1 , un ensemble de verrouillage dit tertiaire pour dispositif d'inversion de poussée comprend un verrou tertiaire 1 , associé à une ligne de commande primaire 2.
Cette ligne de commande 2 comprend un solénoïde 3, constituant un moyen de commande électromécanique du verrou tertiaire 1 . Bien évidemment, en fonction du type de verrou tertiaire 1 , d'autres moyens de commande électromécanique sont possibles et la présente invention n'y est pas limitée.
Ce solénoïde 3 est alimenté par une ligne d'alimentation électrique 4 provenant d'un boîtier 100 de jonction entre la nacelle de turboréacteur et un pylône auquel elle est rattachée. L'alimentation électrique provient du réseau électrique avion.
En fonctionnement normal, lors d'une manœuvre du dispositif d'inversion de poussée, une commande avion active l'alimentation électrique 4 du solénoïde 3, qui permet d'entraîner le verrou tertiaire 1 vers sa position de retra it, a uto risa nt a lo rs l a m a n œu vre d u d is pos it if com m e expl i q u é précédemment. Au repos, le solénoïde 3 n'est pas alimenté électriquement, et le verrou tertiaire 1 est dans sa position d'engagement dans laquelle il bloque toute manœuvre du dispositif d'inversion de poussée.
Ainsi, lors d'opération de maintenance, le réseau électrique avion étant coupé, il n'est normalement pas possible d'opérer électriquement le verrou tertiaire 1 . Il doit donc être manœuvré manuellement.
Cela pose des difficultés dont plusieurs ont été mentionnées précédemment.
Conformément à l'invention, il est prévu la possibilité d'actionner électriquement le verrou tertiaire 1 lors d'opération de maintenance, tout en respectant les critères de sécurité aéronautique.
Pour ce faire, l'ensemble de verrouillage tertiaire est équipé d'une ligne de commande secondaire 20, dédiée à la maintenance, et comprenant un deuxième solénoïde 30, ou autre moyen de commande électromécan ique, associé au verrou primaire 1 .
Le deuxième solénoïde 30 est alimenté par une ligne d'alimentation électrique 40 distincte de la ligne d'alimentation 4 primaire.
Cette ligne d'alimentation 40 provient également du boîtier 100 de jonction avec le pylône et est al imentée préférentiel lement par un réseau électrique de l'avion dédié à la maintenance, notamment un réseau électrique qui s'active en opposition avec le réseau électrique normal de l'avion.
A fins de sécurité et de manœuvre, la ligne d'alimentation électrique 40 secondaire de la ligne de commande secondaire 20 est équipée d'un interrupteur 50 à commande manuelle.
De plus, la ligne d'alimentation électrique 40 secondaire de la ligne de commande secondaire 20 est également équipée d'un interrupteur électron ique 60 co m m a n d é pa r u n e l ig n e d e p i l otag e 70, signalant l'engagement d'un mode « maintenance » ou non de l'avion.
Ainsi, le solénoïde 30 secondaire ne peut être activé que si, d'une part, l'interrupteur manuel 50 est engagé, et d'autre part, si un mode « maintenance » de l'avion est activé (alimentation électrique « maintenance » et statut « maintenance ») activant l'interrupteur électronique 60.
A titre complémentaire, on pourra bien évidemment conserver les moyens habituels d'ouverture et fermeture manuelles du verrou tertiaire 1 .
Les fig u res 2 et 3 montrent d es exem pl es d'interrupteurs à commande manuelle 510, 570. Les interrupteurs représentés sont par ailleurs couplés avec des moyens d'entraînement mécaniques pour la manœuvre du dispositif d'inversion de poussée.
La figu re 2 montre u n prem ier exem ple de réal isation d 'u n interrupteur 510 selon l'invention.
L'interrupteur 510 est situé sur la ligne d'alimentation électrique 40 secondaire et comprend un switch 51 1 équipé d'un plongeur 512.
Le plongeur 512 du switch 51 1 est apte à être basculé à l'aide d'en ensemble mécanique qui va maintenant être décrit.
L'ensemble du système est logé dans un boîtier sur lequel se trouve une interface mécanique d'entrée (carré d'entraînement 520) et une interface mécan iq ue de sortie 530 desti née à renvoyer l e mouvement d'entraînement vers les moyens mécan iques d'entraînement du d ispositif d'inversion de poussée. Il s'agira notamment d'arbres flexibles communément appelés « flexshaft ».
Le carré d'entraînement 520 comprend deux parties. Un premier carré 521 , intérieur, est monté coulissant de manière à s'enfoncer lorsque un outil aux dimensions d'un deuxième carré 522, extérieur, est inséré.
Un ressort 523 tend à le repousser en position sortie (position repos), ce qui a pour but de désengager l'outil, quand l'opérateur n'exerce plus d'effort sur le dit outil.
Le carré extérieur 522 est la partie entraînée en rotation par l'outil. Il est d irectement rel ié à un pignon 524. Ce pig non 524 doit transmettre le mouvement à l'interface de sortie 530.
Le carré intérieur 521 est conçu pour déclencher automatiquement le switch 510 lorsqu'il est enfoncé.
En descendant, le carré intérieur 521 va pousser une came 540 qui va venir appuyer sur un levier 513 du switch 51 1 . Ce levier 513 va enfoncer le plongeur 512 et activer l'interrupteur du switch 51 1 .
Afin de ne pas transmettre la rotation du carré 522 à la came 540 (ce qui pourrait dégrader le levier 513 du switch 51 1 ), un système de reprise de rotation par un élément libre (bille 542 par exemple) est intégré à la came 540. Cet élément isole le mouvement du carré 522 de la came 540.
Un ressort 543 repousse la came 540 en position repos, dès que le carré intérieur 521 retourne lui-même en position repos, ce qui a pour effet de relâcher le levier 513 du switch 51 1 et donc de relâcher le plongeur 512 du switch 51 1 .
Afin de redonder le système, la came 540 active (ou désactive) deux ou plusieurs switchs placés, notamment, à 90° l'un de l'autre.
La fig u re 3 montre un deuxième exemple de réal isation d 'u n interrupteur 570 selon l'invention.
L'interrupteur 570 comprend un capot rotatif 575 qu i protège un carré d'entraînement 571 servant d'interface mécan ique pou r la m ise en rotation des moyens d'entraînement du dispositif d'inversion de poussée. Ce capot 575 est rel ié par son axe de rotation à une came 572 placée dans le boîtier d'interface. En face de cette came sont placés des switchs 573.
La rotation du capot 575 pour dégager le carré d'entraînement 571 (pour pouvoir insérer un outil) entraîne la rotation du même angle de la came 572. A partir du moment où le capot mobile a parcouru une certaine distance, par exemple les neuf dixième de sa course totale, et où il couvre encore suffisamment le carré d'entraînement 571 pour empêcher l'insertion de l'outil, la came 572 active les switchs 573.
Le capot rotatif 575 est automatiquement ramené en position fermée quand il n'est plus maintenu grâce à un ressort de torsion 574. Ainsi, pour pouvoir bloquer le capot 575 en position ouverte, un outil doit être inséré dans le carré d'entraînement 571 .
Comme précédemment, le carré d'entraînement 571 comprend un carré extérieur 577 assurant l'entraînement mécanique, et un carré intérieur 578 enfonçable.
L'insertion de l'outil dans le carré extérieur 577 force l'enfoncement du carré intérieur 578 et entraîne le déplacement vertical d'une fourche de blocage 579. Cette fourche 579 vient se positionner en face d'un doigt placé sur la came 572, empêchant la rotation de celle-ci et donc le retour en position fermée du capot 575.
La fourche de blocage 579 est isolée grâce à des paliers 580 de la rotation du carré 571 .
On prévoira également un système d'antirotation de la fourche de blocage 579, afin d'éviter à celle-ci toute rotation non autorisée due à l'effet combiné de la rotation et des frictions entre composants qui pourrait l'entraîner.
La partie extérieure du carré 577 est entraînée par l'outil.
Elle est liée à un pignon conique 581 permettant de transmettre l'effort dans une autre direction. Le carré intérieur 578 coulisse à l'intérieur.
Au retrait de l'outil, le carré intérieur 578 est ramené en position initiale par un ressort 582. Cela a pour effet de remonter également la fourche
de blocage 579 et donc de débloquer la rotation de la came 572, entraînant la refermeture du capot 575.
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 comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.