EP2715099A1 - Nacelle pour un turboréacteur double flux d'un aéronef - Google Patents

Nacelle pour un turboréacteur double flux d'un aéronef

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EP2715099A1
EP2715099A1 EP12728656.5A EP12728656A EP2715099A1 EP 2715099 A1 EP2715099 A1 EP 2715099A1 EP 12728656 A EP12728656 A EP 12728656A EP 2715099 A1 EP2715099 A1 EP 2715099A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
movable flap
nacelle
movable
flap
elastic return
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12728656.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Nicolas Dezeustre
Patrick STELLA
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Safran Nacelles SAS
Original Assignee
Aircelle SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Aircelle SA filed Critical Aircelle SA
Publication of EP2715099A1 publication Critical patent/EP2715099A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
    • F02K1/06—Varying effective area of jet pipe or nozzle
    • F02K1/12—Varying effective area of jet pipe or nozzle by means of pivoted flaps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/50—Kinematic linkage, i.e. transmission of position
    • F05D2260/52—Kinematic linkage, i.e. transmission of position involving springs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/50—Intrinsic material properties or characteristics
    • F05D2300/501—Elasticity
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the invention relates to a nacelle for a turbojet engine of an aircraft comprising in downstream section a fixed internal structure intended to surround a part of the turbojet engine and an external structure at least partially surrounding the fixed internal structure so as to delimit an annular vein through which circulates a flow of air.
  • An aircraft is driven by several turbojets each housed in a nacelle also housing a set of ancillary actuators related to its operation and providing various functions when the turbojet engine is in operation or stopped.
  • These ancillary actuating devices comprise in particular a mechanical thrust reverser actuation system.
  • a nacelle generally has a tubular structure along a longitudinal axis comprising an air inlet upstream of the turbojet engine, a median section intended to surround a fan of the turbojet engine, a downstream section housing thrust reversal means and intended to surround the chamber combustion of the turbojet engine.
  • the tubular structure is generally terminated by an ejection nozzle whose outlet is located downstream of the turbojet engine.
  • the modern nacelles are intended to house a turbojet engine capable of generating, by means of the blades of the rotating fan, a hot air flow (also called “primary flow”) from the combustion chamber of the turbojet engine. , and a cold air flow (“secondary flow”) which circulates outside the turbojet engine through an annular passage, also called “annular vein”.
  • downstream is understood here to mean the direction corresponding to the direction of the flow of cold air entering the turbojet engine.
  • upstream refers to the opposite direction.
  • Said annular vein is formed in downstream section by an external structure, called Outer Fixed Structure (OFS) and a concentric internal structure, called Inner Fixed Structure (IFS), surrounding the structure of the engine itself downstream of the fan.
  • OFS Outer Fixed Structure
  • IFS Inner Fixed Structure
  • the internal and external structures belong to the downstream section.
  • the outer structure may comprise one or more sliding cowlings along the longitudinal axis of the nacel between the upright position. allowing the escape of the inverted air flow and a position preventing such an exhaust.
  • a variable-section nozzle at the outlet of the annular channel is formed by movable elements configured to allow a decrease or increase of the ejection section of the airflow at the outlet of the annular vein so as to optimize the section of the latter according to the flight phase in which the aircraft is.
  • the actuating devices of said moving elements are bulky and weigh down the nacelle.
  • An object of the present invention is therefore to provide a nacelle whose ejection section of the cold air flow is variable by means not having the aforementioned drawbacks.
  • the subject of the present invention is a nacelle for a turbojet engine of an aircraft comprising in downstream section a fixed internal structure intended to surround a part of the turbojet engine and an external structure surrounding at least one in part the fixed internal structure so as to define an annular vein through which flows a flow of air, the external structure comprising at least one movable flap disposed at the downstream end of the outer structure and facing the annular vein, each movable flap being movable in rotation so as to pass from a position of enlarging or reducing the height of the section of the annular vein with respect to a rest position solely under the action of the pressure exerted on said movable flap by the flow of air flowing in the annular vein opposite said movable flap, said movable flap being able to return from a position of enlargement or e decrease to another position through a springback means.
  • the movable shutter or slats allow the section of the downstream end of the annular vein, commonly called “variable section nozzle” to have a variable height without bulky actuator nor weighting. Indeed, said movable flaps are able to move from one position to another position only under the effect of the pressure exerted by the air flow flowing in the annular vein.
  • the present invention thus makes it possible to obtain a variable-section nozzle in a simple, efficient, inexpensive and space-saving manner.
  • the nacelle of the invention comprises one or more of the following optional features considered alone or according to all the possible combinations:
  • the elastic return means is disposed at the upstream end at the level of the axis of the pivot of the movable flap (s), which allows a good pivoting of each movable flap;
  • the elastic return means comprises one or more springs configured to oppose the moment exerted by the pressure of the air flow in the vein an naked the ire which allows a simple and reliable way a good positioning of each component ;
  • the elastic return means comprises two springs set in opposition so as to obtain a desired stiffness
  • the elastic return means comprises two springs connected in parallel which allows to obtain depending on the stiffness of each spring a variable section nozzle with three or more positions;
  • the spring or springs comprise one or more torsion springs
  • the spring or springs comprise a torsion bar
  • one or more movable flaps are made of a shape-memory material chosen from a family of existing superelastic alloys, such as Nitinol, a nickel-titanium alloy, or to come, which makes it possible to to avoid a resistance torque at the elastic return means and to limit the sensitivity of the moving flaps to the rafa le type wind blows; O n g y o u r m e nt s u p e r d u rd u s US 201 1/003038891.
  • each movable flap is associated with one or more radial abutments arranged so as to limit the angular displacements of said movable flap;
  • the nacelle of the invention further comprises a blocking means configured to lock a movable flap in at least one of the enlargement and decrease positions;
  • At least a portion of a movable flap is substantially covered by a portion of the outer structure which increases the size of the movable flap and thus facilitate its rotation;
  • FIG. 1 is a partial schematic section of an embodiment of a nacelle of the invention
  • FIG. 2 is a partial schematic sectional view of an enlargement of the zone II of Figure 1, the nacelle comprises an embodiment of a movable flap in an enlargement position;
  • FIG. 3 is a partial schematic section of the embodiment of Figure 2 wherein the movable flap is in the position of decreasing the height of the section of the annular vein;
  • FIG. 4 is a partial diagrammatic section of a variant of the embodiment of FIG. 2;
  • Figure 5 a partial schematic section of a variant of the embodiment of Figure 3;
  • FIG. 6 is a partial diagrammatic section of another variant of the embodiment of FIG. 2;
  • FIG. 7 is a partial diagrammatic section of another variant of the embodiment of FIG.
  • FIGS. 8 and 9 are perspective views of the shutter / fixed structure assembly provided with an elastic system based on a torsion bar
  • FIG. 1 is a diagrammatic representation in longitudinal section of a first embodiment of a shutter system of FIGS. 8 and 9.
  • FIG. 11 is a diagrammatic representation in longitudinal section of a second embodiment of a shutter system of FIGS. 8 and 9 using torsion springs,
  • FIG. 12 is a schematic view of an embodiment of a flap locking means, consisting of one or more active locking fingers entering into dedicated holes.
  • FIG. 13 is a schematic view of an embodiment of abutments, limiting the rotation of the flap and comprising two pairs of abutments on the fixed structure and on the movable flap, each abutment torque limiting the rotation of the flap in one direction. .
  • FIG. 14 shows a curve representing the typical behavior of two springs having two different stiffnesses, said stiffnesses being obtained by having on each segment either an active spring or two active springs.
  • a nacelle 1 As represented in FIG. 1, a nacelle 1 according to the invention has a substantially tubular shape along a longitudinal axis ⁇ .
  • the nacelle of the invention 1 comprises an upstream section 2 with an inlet lip 13 of air forming an air inlet 3, a median section 4 surrounding a fan 5 of a turbojet engine 6 and a downstream section 7
  • the downstream section 7 comprises an internal structure 8 (generally called "IFS") surrounding the upstream part of the turbojet engine 6, an external structure (OFS) 9 capable of supporting a movable cowl comprising means of thrust reversal.
  • IFS internal structure surrounding the upstream part of the turbojet engine 6
  • OFFS external structure
  • IFS 8 and OFS 9 defines an annular vein 10 allowing the passage of an air flow 12 penetrating the nacelle 1 of the invention at the level of the air inlet 3.
  • the nacelle 1 of the invention ends with an ejection nozzle 21, called the primary nozzle, comprising an external module 22 and an internal module
  • the internal and external modules 24 define a flow channel of a hot air flow exiting the turbojet engine 6.
  • the external structure 9 comprises at least one movable flap 101 arranged at the downstream end of the external structure 9 and facing the annular vein 10, each movable flap 101 being rotatable so as to pass from a position of enlarging or decreasing the height h of the section of the annular vein 10 with respect to a rest position solely under the action of the pressure exerted on said movable flap
  • the nacelle 1 of the invention can thus simply and reliably have an output section of the variable-section nozzle depending solely on the pressure exerted by the air flow 1 12 flowing in the annular vein 10 and the flow external air 1 13, or in other words depending on the phase of flight.
  • the pressure exerted by the air flows 1 12 and 1 13 depends on the load case.
  • the pressure on the flap 101 is increased to become maximum at a typical reference value of 50000
  • this pressure is lower and is typically between 35000 and 25000 Pa. During the landing phase, this pressure decreases further to reach a pressure of between 15000 and 5000 Pa.
  • the pressure exerted by the air flow of the vein 1 1 2 and the various components of the external air flow 1 1 3 may therefore have an effect su r the movable flap 1 01 sueueu r to cel ui elastic return systems, such that said shutter 1 01 pivots to increase the height h.
  • the effect of these pressures may therefore have an effect on the movable flap 101 less than that of the elastic return systems, such that said flap 101 pivots to reduce the height h.
  • the present invention thus makes it possible to obtain a variable section nozzle that is not actuated by an external device to the bulky and weighting mobile shutter 101. As a result, a gain in mass and space is advantageously obtained.
  • the movable flap 101 can take continuous and non-discrete positions which are solely influenced by the value of the pressure exerted by the air flow 1 1 2 and 1 13 as well as the stiffness of the system elastic. Therefore, the height h of the section of the annular vein 10 is adjusted very precisely according to the need of the nacelle 1 of the invention to improve the performance of the latter.
  • the movable flap 101 is mounted in aerodynamic continuity at the downstream end of the outer structure 9 so as not to affect the performance of the nacelle 1 of the invention.
  • an upstream portion of the flap 101 may be disposed in a cavity 130 provided in the external structure 9.
  • each flap 101 may be typically between -4 ° and + 4 ° relative to the rest position.
  • the variation of the height h can therefore be between + 30mm and -30mm.
  • the length of each movable flap 1 01 can be between 300mm and 1000mm.
  • the elastic return means may be disposed at the upstream end 121 at the axis of the pivot 120 or the movable flaps which allows a good pivoting of each movable flap 101.
  • the elastic return means may comprise one or more springs configured to oppose the moment exerted by the pressure of the air flow 1 1 2 in the annular vein 10 and external 1 1 3 which allows a simple and reliable way a good positioning of each mobile shutter 101.
  • the elastic return means may comprise two springs set in opposition so as to obtain a desired stiffness, the stiffness profile possibly including possibly including an operating zone with a non-active spring so as to have a slope of the stiffness curve. not constant and thus define different operating ranges ( Figure 14 for example). This makes it possible to obtain, depending on the stiffness of each spring, a variable-section nozzle with three or more positions.
  • the elastic return means may comprise two springs connected in parallel possibly including an operating zone with a non-active spring so as to have a slope of the non-constant stiffness curve which makes it possible to obtain as a function of the stiffness of each spring a three-position variable section nozzle.
  • the nacelle 1 of the invention may comprise elastic return means in the form of u n or plieuieu rs springs, as described above, and also one or more movable flaps.
  • Each movable flap January 01 may be associated with one or more radial stops disposed so as to limit the angular displacements of said flight and movable.
  • a stop may be, for example, as a protrusion on which can abut the movable flap 101.
  • the nacelle of the invention 1 may further comprise a blocking means configured to lock a movable flap January 01 in at least one of the enlargement and decrease positions.
  • the locking means may for example be in the form of locking fingers, in particular having a proper actuation.
  • a movable flap 201 is substantially covered by a portion 209 of the structure external which allows to increase the size of the movable flap 1 01 and thus to facilitate its rotation.
  • the upstream end 302 of a mobile flap 101b can be attached to the downstream end 301 of another movable flap 101a, the two movable flaps 101a, 101b being aerodynamic continuity.
  • the movable flap 101 b disposed furthest downstream may be of shorter length than the one of the movable flap 101 which is disposed upstream of the external structure 9.
  • this elastic return means may be, for example, a torsion bar 1 40.
  • This torsion bar 1 40 is locked in rotation on the fixed structure 9 and on flight and mobile 1 01, by means of pa r exem pl ed spline splines, flat, pin, keys, friction via a collar, ... (means not shown).
  • This torsion bar can be full or hollow.
  • this torsion bar is associated with a hollow pivot axis 1 whose function is to transmit the forces of the movable shutter January 01 to the fixed structure 9, other than the torsion moment resumed by the bar torsion 1 40.
  • this pivot axis 1 20 can be mounted with a ball (not shown).
  • a variant of this elastic return means may be a torsion spring 151, associated with a pivot axis 120.
  • the spring is fixed at one of its ends to the fixed structure 9 and at the other end on the mobile flap 101.
  • the pivot axis 120 transmits the forces of the movable flap 101 to the fixed structure 9, other than the torsion moment taken up by the spring.
  • This pivot axis 120 can be mounted with a ball (not shown).
  • the elastic return means may be a combination of several elementary means, of which (non-limiting l iste) spring, torsion bar, flexibility of the structure, ...
  • the flap (s) 101 may be equipped with locking means, locking the variable nozzle function and comprising, for example, one or more active locking fingers 142 entering into dedicated holes of the structure. external 9.
  • the flap 101 may be equipped with stops 143, 144 in order to limit the rotation of the flap 101 and / or allow it to adopt discrete positions.
  • stops 143, 144 there are two sets of stops 143, 144, respectively on the movable flap 101 and the fixed structure, each stop torque limiting the rotation of the flap in one direction.
  • the elementary elastic return means can be combined to have more stiffness per stage as shown schematically in Figure 1 4, for example by having angular sectors on which the springs are not active. This function can be obtained by spring biasing stops.

Landscapes

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

L'invention se rapporte à une nacelle (1) pour un turboréacteur (6) double flux d'un aéronef comprenant en section aval une structure interne fixe (8) destinée à entourer une partie du turboréacteur (6) double flux et une structure externe (9) entourant au moins en partie la structure interne fixe (8) de sorte à délimiter une veine annulaire (10) au travers de laquelle circule un flux d'air, la structure externe (9) comprenant au moins un volet mobile disposé en extrémité aval de la structure externe et en regard de la veine annulaire (1 0), chaque volet mobile étant mobile en rotation de sorte à passer à une position d'agrandissement ou de diminution de la hauteur de la section de la veine annulaire (10) par rapport à une position de repos uniquement sous l'action de la pression exercée sur ledit volet mobile par le flux d'air circulant dans la veine annulaire (10) en regard dudit volet mobile, ledit volet mobile étant apte à revenir d'une position d'agrandissement ou de diminution à une autre position grâce à un moyen de retour élastique.

Description

Nacelle pour un turboréacteur double flux d'un aéronef
L'invention se rapporte à une nacelle pour un turboréacteur double flux d'un aéronef comprenant en section aval une structure interne fixe destinée à entourer une partie du turboréacteur double flux et une structure externe entourant au moins en partie la structure interne fixe de sorte à délimiter une veine annulaire au travers de laquelle circule un flux d'air.
Un aéronef est mu 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 suivant un axe longitudinal 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. La structure tubulaire 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 pales de la soufflante en rotation, un flux d'air chaud (également appelé « flux primaire ») issu de la cham bre de combustion du turboréacteur, et un fl ux d 'a ir froid (« flux secondaire ») qui circule à l'extérieur du turboréacteur à travers un passage annulaire, également appelé « veine annulaire».
On entend ici par le terme « aval » la direction correspondant au sens du flux d'air froid pénétrant dans le turboréacteur. Le terme « amont » désigne la direction opposée.
Ladite veine annulaire est formée en section aval par une structure externe, dite Outer Fixed Structure (OFS) et une structure interne concentrique, dite Inner Fixed Structure (IFS), entourant la structure du moteur proprement dite à l'aval de la soufflante. Les structures interne et externe appartiennent à la section aval. La structure externe peut comporter un ou plusieurs capots coul issants su ivant l 'axe long itud inal de la nacel le entre u ne position permettant l'échappement du flux d'air inversé et une position empêchant un tel échappement.
Une tuyère à section variable en sortie de la veine annulaire est formée par des éléments mobiles configurés de sorte à permettre une diminution ou une augmentation de la section d'éjection du flux d'air au niveau de la sortie de la veine annulaire afin d'optimiser la section de cette dernière en fonction de la phase de vol dans laquelle se trouve l'aéronef.
Cependant, les dispositifs d'actionnement desdits éléments mobiles sont encombrants et alourdissent la nacelle.
Un but de la présente invention est donc de fournir une nacelle dont la section d'éjection du flux d'air froid est variable par des moyens ne présentant pas les inconvénients précités.
A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention a pour objet une nacelle pour un turboréacteur double flux d'un aéronef comprenant en section aval une structure interne fixe destinée à entourer une partie du turboréacteur double flux et une structure externe entourant au moins en partie la structure interne fixe de sorte à délimiter une veine annulaire au travers de laquelle circule un flux d'air, la structure externe comprenant au moins un volet mobile disposé en extrémité aval de la structure externe et en regard de la veine annulaire, chaque volet mobile étant mobile en rotation de sorte à passer d'une position d'agrandissement ou de diminution de la hauteur de la section de la veine annulaire par rapport à une position de repos uniquement sous l'action de la pression exercée sur ledit volet mobile par le flux d'air circulant dans la veine annulaire en regard dudit volet mobile, ledit volet mobile étant apte à revenir d'une position d'agrandissement ou de diminution à une autre position grâce à un moyen de retour élastique.
Grâce à la nacelle de l'invention, le ou les volets mobiles permettent à la section de l'extrémité aval de la veine annulaire, communément appelée « tuyère à section variable », d'avoir une hauteur variable sans dispositif d'actionnement encombrant ni alourdissant. En effet, lesdits volets mobiles sont aptes à passer d'une position à une autre position uniquement sous l'effet de la pression exercée par le flux d'air circulant dans la veine annulaire.
La présente invention permet donc d'obtenir une tuyère à section variable de manière simple, efficace, peu coûteuse et peu encombrante. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, la nacelle de l'invention comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes considérées seules ou selon toutes les combinaisons possibles :
- le moyen de retour élastique est disposé en extrémité amont au n iveau de l'axe du pivot du ou des volets mobiles ce qui permet un bon pivotement de chaque volet mobile ;
- le moyen de retour élastique comprend un ou plusieurs ressorts configurés pour s'opposer au moment exercé par la pression du flux d'air dans la veine an nu la ire ce q u i permet de man ière simpl e et fiable u n bon positionnement de chaque volet ;
- le moyen de retour élastique comporte deux ressorts mis en opposition de sorte à obtenir une raideur désirée ;
- le moyen de retour élastique comporte deux ressorts mis en parallèle ce qui permet d'obtenir en fonction de la raideur de chaque ressort une tuyère à section variable à trois positions ou plus ;
- le ou les ressorts comprennent un ou plusieurs ressorts de torsion ;
- le ou les ressorts comprennent une barre de torsion ;
- un ou plusieurs volets mobiles sont réalisés dans un matériau à mémoi re de form e, choisi parm i une famille d'all iages superélastiques existants, tel notamment le Nitinol, alliage de Nickel et Titane, ou à venir, ce qui permet d'éviter un couple de résistance au niveau du moyen de retour élastique et de limiter la sensibilité des volets mobiles aux coups de vent de type rafa l e ; O n pou rra n ota m m e nt s ' i n s p i re r d u d ocu m en t US 201 1/003038891 .
- chaque volet mobile est associé à une ou plusieurs butées radiales disposées de sorte à limiter les déplacements angulaires dudit volet mobile ;
- la nacelle de l'invention comporte en outre un moyen de blocage configuré pour bloquer un volet mobile dans au moins une des positions d'agrandissement et de diminution ;
- au moins une partie d'un volet mobile est sensiblement recouverte par une partie de la structure externe ce qui permet d'augmenter la taille du volet mobile et donc de faciliter sa rotation ;
- l'extrémité amont d'un volet mobile est fixée à l'extrémité aval d'un autre volet mobile, les deux volets mobiles étant en continuité aérodynamique. L'invention sera davantage comprise à la lecture de la description non limitative qui va suivre, faite en référence aux figures ci-annexées.
- la figure 1 est une coupe schématique partielle d'un mode de réalisation d'une nacelle de l'invention ;
- la figure 2 est une coupe schématique partielle d'un agrandissement de la zone II de la figure 1 dont la nacelle comporte un mode de réalisation d'un volet mobile dans une position d'agrandissement ;
- la figure 3 est une coupe schématique partielle du mode de réalisation de la figure 2 dans laquelle le volet mobile est en position de diminution de la hauteur de la section de la veine annulaire ;
- la figure 4 est une coupe schématique partielle d'une variante du mode de réalisation de la figure 2 ;
- la figure 5 une coupe schématique partielle d'une variante du mode de réalisation de la figure 3 ;
- la figure 6 est une coupe schématique partielle d'une autre variante du mode de réalisation de la figure 2 ;
- la figure 7 une coupe schématique partielle d'une autre variante du mode de réalisation de la figure 3.
- les figures 8 et 9 sont des vues en perspectives de l'ensemble volet / structure fixe muni d'un système élastique à base de barre de torsion
- l a f i g u re 1 0 est représentation schématique en coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation d'un système de volet des figures 8 et 9.
- la fig u re 1 1 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'un deuxième mode de réalisation d'un système de volet des figures 8 et 9 utilisant des ressorts de torsion,
- la figure 12 est une vue schématique d'un mode de réalisation d'un moyen de blocage du volet, composé d'un ou plusieurs doigts de verrouillage actifs entrants dans des perçages dédiés.
- la figure 13 est une vue schématique d'un mode de réalisation de butées, limitant la rotation du volet et comprenant deux couples de butées sur la structure fixe et sur le volet mobile, chaque couple de butée limitant la rotation du volet dans un sens.
- La figure 14 montre une courbe représentant le comportement type de deux ressorts possédant deux raideurs différentes, lesdites raideurs étant obtenues en ayant sur chaque segment, soit un ressort actif, soit deux ressorts actifs.
Comme représenté sur la figure 1 , une nacelle 1 selon l'invention présente une forme sensiblement tubulaire selon un axe longitudinal Δ. La nacelle de l'invention 1 comprend une section amont 2 avec une lèvre d'entrée 1 3 d'air formant une entrée d'air 3, une section méd iane 4 entourant une soufflante 5 d'un turboréacteur 6 et une section aval 7. La section aval 7 comprend une structure interne 8 (généralement appelée « IFS ») entourant la partie amont d u turboréacteur 6, une structu re externe (OFS) 9 pouvant supporter un capot mobile comportant des moyens d'inversion de poussée.
L'IFS 8 et l'OFS 9 délimite une veine annulaire 10 permettant le passage d'un flux d'air 12 pénétrant la nacelle 1 de l'invention au niveau de l'entrée d'air 3.
La nacelle 1 de l'invention se termine par une tuyère d'éjection 21 , dite tuyère primaire, comprenant un module externe 22 et un module interne
24. Les modules interne 24 et externe 22 définissent un canal d'écoulement d'un flux d'air chaud 25 sortant du turboréacteur 6.
Comme représenté sur la figure 2, la structure externe 9 comprend au moins un volet mobile 101 disposé en extrémité aval de la structure externe 9 et en regard de la veine annulaire 10, chaque volet mobile 101 étant mobile en rotation de sorte à passer d'une position d'agrandissement ou de diminution de la hauteur h de la section de la veine annulaire 10 par rapport à une position de repos uniquement sous l'action de la pression exercée sur ledit volet mobile
1 01 par le flux d'air 1 1 2 circulant dans la veine annulaire 1 0 en regard dudit volet mobile 101 et du flux d'air 1 1 3 circulant à l'extérieur de la nacelle, ledit volet mobile 1 01 étant apte à revenir d'une position d'agrandissement ou de diminution à une autre position grâce à un moyen de retour élastique.
La nacelle 1 de l'invention peut donc de manière simple fiable et efficace présenter une section de sortie de la tuyère à section variable en fonction uniquement de la pression exercée par le flux d'air 1 12 circulant dans la veine annulaire 10 et le flux d'air 1 13 externe, ou autrement dit en fonction de la phase de vol.
En effet, la pression exercé par les flux d'air 1 12 et 1 13 dépendent du cas de charge. Ainsi, lors du décollage, la pression sur le volet 101 est augmentée pour devenir maximale à une valeur de référence typique de 50000
Pa. Lors de la phase de croisière en vol, cette pression est plus faible et est typiquement comprise entre 35000 et 25000 Pa. Lors de la phase d'aterrissage, cette pression diminue encore pour atteindre une pression comprise entre 15000 et 5000 Pa.
Suivant ces conditions de vols et donc de pression du flux d'air
1 1 2 , l e vol et mob i l e 1 01 p ivote su iva nt son axe d e p ivotem ent 1 20 , typiquement situé en extrémité amont 1 21 du volet mobile 1 01 . De ce fait, la hauteur h de la section de la veine annulaire 1 0 est agrandie ou réduite sous l'action combinée de la pression et des systèmes élastiques de rappel .
De manière plus précise, la pression exercée par le flux d'air de la veine 1 1 2 et les d ifférentes composantes d u fl ux d 'air externe 1 1 3 (par exemple : vitesse avion, incidence, rafales, ... ) sur le volet peut donc avoir un effet su r le volet mobi le 1 01 su périeu r à cel u i des systèmes de retour élastiques, de telle sorte que ledit volet 1 01 pivote pour augmenter la hauteur h . De même, l'effet de ces pressions peut donc avoir un effet sur le volet mobile 1 01 inférieur à celui des systèmes de retour élastiques, de telle sorte que ledit volet 101 pivote pour diminuter la hauteur h.
La présente invention permet donc d'obtenir une tuyère à section variable non actionnée par un dispositf externe au volet mobile 101 encombrant et alourdissant. De ce fait, on obtient de manière avantageuse un gain de masse et de place.
En outre, de manière très avantageuse, le volet mobile 101 peut prendre des positions continues et non discrètes qui sont uniquement influencées par la valeur de la pression exercée par le flux d'air 1 1 2 et 1 13 ainsi que part les raideurs du système élastique. Par conséquent, la hauteur h de la section de la veine annulaire 10 est ajustée de manière très précise selon le besoin de la nacelle 1 de l'invention pour améliorer les performances de cette dernière.
Typiquement, le volet mobile 101 est monté en continuité aérodynamique à l'extrémité aval de la structure externe 9 afin de ne pas impacter sur les performances de la nacelle 1 de l'invention. Pour ce faire et comme représenté sur les figures 2 et 3, une partie amont du volet 101 peut être disposée dans une cavité 130 prévue dans la structure externe 9.
Le débattement angulaire de chaque volet 101 peut être compris typiquement entre -4° et +4° par rapport à la position de repos. La variation de la hauteur h peut donc être comprise entre +30mm et -30mm. La longueur de chaque volet mobile 1 01 peut être comprise entre 300mm et 1000mm. Ces valeurs sont données à titre purement indicatif et ne sont pas limitatives des performances et caractéristiques de l'invention.
Le moyen de retour élastique peut être disposé en extrémité amont 121 au niveau de l'axe du pivot 120 du ou des volets mobiles ce qui permet un bon pivotement de chaque volet mobile 101 .
Le moyen de retour élastique peut comprendre un ou plusieurs ressorts configurés pour s'opposer au moment exercé par la pression du flux d'air 1 1 2 dans la veine annulaire 10 et externe 1 1 3 ce qui permet de manière simple et fiable un bon positionnement de chaque volet mobile 101 .
Le moyen de retour élastique peut comporter deux ressorts mis en opposition de sorte à obtenir une raideur désirée, le profil de raideur pouvant notamment éventuellement inclure u ne zone de fonction nement avec u n ressort non actif de manière à avoir une pente de la courbe de raideur non constante et ainsi définir des plages de fonctionnement différentes (figure 14 par exemple). Ceci permet d'obtenir en fonction de la raideur de chaque ressort une tuyère à section variable à trois, ou plus, positions.
Le moyen de retour élastique peut comporter deux ressorts mis en parallèle incluant éventuellement une zone de fonctionnement avec un ressort non actif de manière à avoir une pente de la courbe de raideur non constante ce qui permet d'obtenir en fonction de la raideur de chaque ressort une tuyère à section variable à trois positions.
Bien évidemment, la nacelle 1 de l'invention peut comprendre des moyens de retour élastique sous la forme d 'u n ou de pl usieu rs ressorts, comme décrits précédemment, et également un ou plusieurs volets mobiles.
Chaque volet mobile 1 01 peut être associé à une ou plusieurs butées radiales disposées de sorte à limiter les déplacements angulaires dudit vol et mobi l e . U n e butée peut être , par exem pl e, sou s l a form e d ' u n e protubérance sur lequel peut venir buter le volet mobile 101 .
La nacelle de l'invention 1 peut comporter en outre un moyen de blocage configuré pour bloquer un volet mobile 1 01 dans au moins une des positions d'agrandissement et de diminution . Le moyen de blocage peut être par exemple sous la forme de doigts de verrouillage, possédant notamment un actionnement propre.
Comme représenté sur les figures 4 et 5, au moins une partie d'un volet mobile 201 est sensiblement recouverte par une partie 209 de la structure externe ce qui permet d'augmenter la taille du volet mobile 1 01 et donc de faciliter sa rotation.
Comme représenté sur les figures 6 et 7, l'extrémité amont 302 d'un volet mobile 101 b peut être fixée à l'extrémité aval 301 d'un autre volet mobile 101 a, les deux volets mobiles 101 a, 101 b étant en continuité aérodynamique.
Le volet mobile 101 b disposé le plus en aval peut être de longueur pl us petite q ue cel le d u volet mobile 1 01 a d isposé pl us en amont de la structure externe 9.
Selon des modes de réal isation particul iers présentés sur les figures 8 à 10, ce moyen de retour élastique peut être, par exemple, une barre de torsion 1 40. Cette barre de torsion 1 40 est bloquée en rotation sur la structure fixe 9 et s u r l e vol et mob i l e 1 01 , a u moyen pa r exem pl e d e cannelures, de plat, goupille, clavettes, friction via un collier, ... (moyen non représenté). Cette barre de torsion peut être pleine ou creuse. Dans l'exemple de réalisation présenté, cette barre de torsion est associé à un axe pivot creux 1 20 dont la fonction est de transmettre les efforts du volet mobile 1 01 à la structure fixe 9, autres que le moment de torsion repris par la barre de torsion 1 40. A noter que cet axe pivot 1 20 peut être montée avec une rotule (non représentée).
Comme présenté sur la figure 1 1 , une variante de ce moyen de retour élastique peut être un ressort de torsion 151 , associé à un axe pivot 120. Dans cette variante, le ressort est fixé à une de ses extrémité sur la structure fixe 9 et à l'autre extrémité sur le volet mobile 101 . L'axe pivot 120 transmet les efforts du volet mobile 101 à la structure fixe 9, autres que le moment de torsion repris par le ressort. Cet axe pivot 120 peut être montée avec une rotule (non représentée).
Le moyen de retour élastique peut être une combinaison de plusieurs moyens élémentaires, dont (l iste non limitative) ressort, barre de torsion, souplesse de la structure, ...
Comme représenté sur la figure 12, le ou les volets 101 peuvent être équipés de moyens de blocage, verrouillant la fonction de tuyère variable et comprenant, par exemple, d'un ou plusieurs doigts de verrouillage 142 actifs entrants dans des perçages dédiés de la strucutre externe 9.
Comme représenté sur la figure 13, le volet 101 peut être équipé de butées 143, 144 en vue de limiter la rotation du volet 101 et/ou lui permettre d'adopter des positions discrètes. Pour ce faire, on prévoit deux ensemble de butées 143, 144, respectivement sur le volet mobile 101 et sur la structure fixe, chaque couple de butée limitant la rotation du volet dans un sens.
Les moyens élémentaires de retour élastique peuvent être combinés pour avoir plusieur raideurs par pallier tel que présenté schématiquement sur la figure 1 4, par exemple en ayant des secteurs angulaires sur lesquels les ressorts ne sont pas actifs. Cette fonction peut-être obtenue par des butées de mise en contrainte des ressorts.
Bien entendu, les caractéristiques décrites dans le cadre des modes de réal isation décrits ci-dessus peuvent être prises isolément ou combinées entre elles sans sortir de la portée de la présente invention.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Nacelle (1 ) pour un turboréacteur (6) double flux d'un aéronef comprenant en section aval une structure interne fixe (8) destinée à entourer une partie du turboréacteur (6) double flux et une structure externe (9) entourant au moins en partie la structure interne fixe (8) de sorte à délimiter une veine annulaire (10) au travers de laquelle circule un flux d'air, la structure externe (9) comprenant au moins un volet mobile (101 ; 101 a, 101 b) disposé en extrémité aval de la structure externe et en regard de la veine annulaire (10), chaque volet mobile (101 ; 101 a, 101 b) étant mobile en rotation de sorte à passer à une position d'agrandissement ou de diminution de la hauteur (h) de la section de la veine annulaire (1 0) par rapport à une position de repos uniquement sous l'action de la pression exercée sur ledit volet mobile (101 ; 101 a, 101 b) par le flux d'air (1 12) circulant dans la veine annulaire (10) en regard dudit volet mobile (101 ; 101 a, 101 b), ledit volet mobile (101 ; 101 a, 101 b) étant apte à revenir d'une position d'agrandissement ou de diminution à une autre position grâce à un moyen de retour élastique.
2. Nacelle (1 ) selon la revendication précédente, dans laquelle le moyen de retour élastique est disposé en extrémité amont au niveau de l'axe du pivot (120) du ou des volets mobiles (101 ; 101 a, 101 b).
3. Nacelle (1 ) selon les revendications 1 ou 2, dans laquelle le moyen de retour élastique comprend un ou plusieurs ressorts configurés pour s'opposer au moment exercé par la pression du flux d'air (1 12) dans la veine annulaire (10).
4. Nacel le ( 1 ) selon l ' u ne q uel con q ue des revend ications précédentes, dans laquelle le moyen de retour élastique comporte deux ressorts mis en opposition.
5. N acel l e ( 1 ) selon l ' u n e q uel con q u e des revend i cations précédentes, dans laquelle le moyen de retour élastique comporte deux ressorts mis en parallèle.
6. Nacelle (1 ) selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans laquelle le ou les ressorts comprennent un ou plusieurs ressorts de torsion.
7. Nacelle (1 ) selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, dans laquelle le ou les ressorts comprennent une barre de torsion.
8. Nacelle (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chaque volet mobile (101 ; 101a, 101b) est associé à une ou plusieurs butées radiales disposées de sorte à limiter les déplacements angulaires dudit volet mobile (101 ; 101a, 101b).
9. Nacelle (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant en outre un moyen de blocage configuré pour bloquer un volet mobile (101 ; 101a, 101b) dans au moins une des positions d'agrandissement et de diminution.
10. Nacelle (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle au moins une partie (201) d'un volet mobile (101) est sensiblement recouverte par une partie (209) de la structure externe (9).
11. Nacelle (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'extrémité amont (302) d'un volet mobile (101b) est fixée à l'extrémité aval (301) d'un autre volet mobile (101a), les deux volets mobiles (101 a, 101 b) étant en continuité aérodynamique.
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