FR2929654A1

FR2929654A1 - Nacelle de turboreacteur a double flux

Info

Publication number: FR2929654A1
Application number: FR0801817A
Authority: FR
Inventors: Guy Vauchel
Original assignee: Aircelle SA
Current assignee: Safran Nacelles SAS
Priority date: 2008-04-02
Filing date: 2008-04-02
Publication date: 2009-10-09
Anticipated expiration: 2028-04-02
Also published as: WO2009122026A1; FR2929654B1

Abstract

L'invention concerne Nacelle de turboréacteur comprenant une section aval, équipée d'un dispositif de tuyère variable, comprenant une section de tuyère (13, 113) montée mobile selon un axe sensiblement longitudinal de la nacelle relativement à cette dernière à l'intérieur d'une structure (12, 30) de la section aval, la section de tuyère étant apte à être actionnée par au moins un actionneur (15, 115) comprenant une tige (14, 117) traversant la structure de la section aval à l'intérieur de laquelle est montée ladite section de tuyère, caractérisée en ce que la structure et la tuyère comprennent au moins un moyen d'étanchéité (20, 21, 40, 121, 123) disposé de manière à isoler l'intérieur de la nacelle de l'extérieur de la nacelle à travers l'ensemble formé par la structure et la section de tuyère.

Description

L'invention se rapporte une nacelle de turboréacteur à double flux. Un avion 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'inverseurs de poussée. Une nacelle présente généralement une structure tubulaire comprenant une entrée d'air en amont du turboréacteur, une section médiane destinée à entourer une soufflante du turboréacteur, une section aval abritant des moyens d'inversion de poussée et destinée à entourer la chambre de combustion du turboréacteur, et est généralement terminée par une tuyère d'éjection dont la .sortie est située en aval du turboréacteur. Les nacelles modernes sont destinés 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. Bien que l'invention n'est pas limitée au cas des nacelles équipée: d'un inverseur mais s'applique également au cas des nacelles dites lisses. l'invention sera décrite ci-après principalement dans le cas d'une nacelle avec inverseur. 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. Outre sa fonction d'inversion de poussée, le capot mobile appartient à la section arrière et présente un côté aval formant une tuyère d'éjection visant à canaliser l'éjection des flux d'air. Cette tuyère peut venir en en complément d'une tuyère primaire canalisant le flux chaud et est alors appelée tuyère secondaire. Le capot mobile est ainsi équipé, comme cela est connu du document US 5 806 302, d'au moins une tuyère mobile par rapport audit capot mobile, de manière à régler la section d'éjection du canal annulaire en fonction de la position de ladite tuyère. La tuyère mobile est également appelée structure mobile de réglage de la section tuyère. Chaque partie mobile, à savoir le capot d'inversion de poussée d'une part, et la tuyère mobile d'autre part, est actionnée par un actionneur dédié. Ceci implique la présence de circuits d'alimentation et de commande des actionneurs s'étendant à l'intérieur du capot mobile, ce qui est handicapant d'un point de vue maintenance et sécurité. La demande française FR 06/05512 décrit également un système de tuyère variable et divulgue l'utilisation d'un vérin téléscopique dont une première tige est destinée à actionner le capot mobile tandis que la deuxième tige est destinée au réglage de la tuyère. Un tel système permet de répondre à la problématique de la centralisation des moyens d'alimentation et de commande au niveau d'un cadre avant sur lequel est fixé la base de l'actionneur double action.

Les demandes FR 07/04343, FR 07/06963 et FR 07/06964 décrivent également des actionneurs double effet pour tuyère variable. Un des inconvénients de l'utilisation des actionneurs double effet par rapport à des actionneurs distincts isolés pour chaque élément mobile provient de l'étanchéité de l'intérieur de la tuyère et de l'intérieur du capot mobile par rapport à l'extérieur de la nacelle et à la veine de circulation du flux d'air. En effet, dans un actionneur double effet, la tige destinée à l'actionnement de la tuyère variable traverse également le capot mobile. Ceci peut entraîner la présence de flux d'air parasites qui vont impacter sur les 30 performances aéronautiques de l'ensemble. Lorsque l'inverseur de poussée est en position fermée, notamment, de l'air circulant dans la veine peut s'échapper par l'espace existant entre le capot mobile et un cadre avant puis par l'orifice de passage de la tige de l'actionneur vers la tuyère avant de rejoindre l'extérieur de la nacelle.

Ainsi, il existe un besoin pour une solution permettant d'iso'er convenablement ces différentes zones de manière à limiter les fuites d'air à travers le corps de la nacelle. L'invention vise à remédier à cet inconvénient et se rapporte pcur ce faire à une nacelle de turboréacteur comprenant une section aval équipée d'un dispositif de tuyère variable, comprenant une section de tuyère montée mobile selon un axe sensiblement longitudinal de la nacelle relativement à cette dernière à l'intérieur d'une structure de la section aval, la section de tuyère étant apte à être actionnée par au moins un actionneur comprenant une première tige traversant la structure de la section aval à l'intérieur de laquelle est montée ladite section de tuyère, caractérisée en ce que la structure et la tuyère comprennent au moins un moyen d'étanchéité disposé de manière à isoler l'intérieur de la nacelle de l'extérieur de la nacelle à travers l'ensemble formé par la structure et la section de tuyère.

Ainsi, La présence de moyens d'étanchéité isolant l'ensemble structure / tuyère permet de grandement limiter voire empêcher toute fuite d'air depuis l'intérieur de la nacelle (pression élevée) vers l'extérieur de la nacel e (pression faible) à travers la section aval de cette dernière. Ceci améliore de manière générale les performances aéronautiques en améliorant l'éjection des flux d'air par la section de tuyère et donc la poussée générée par l'ensemble propulsif. Bien évidemment, on notera que la présente invention peut concerner indifféremment une nacelle lisse, ou une nacelle équipée d'un dispositif d'inversion de poussée, la structure sur laquelle est montée mobile la section de tuyère pouvant être une structure fixe ou un capot mobile d'inverseur. Avantageusement, la structure à l'intérieur de laquelle est montée la section de tuyère est un capot mobile d'inverseur de poussée, ledit capot mobile étant monté en translation selon une direction sensiblement parallèle à un axe longitudinal de la nacelle apte à passer alternativement d'une position de fermeture dans laquelle il assure la continuité aérodynamique de la nacelle et couvre des moyens de déviation, à une position d'ouverture dans laquelle Il ouvre un passage dans la nacelle et découvre les moyens de déviation, l'ensemble étant apte à être actionné par au moins un actionneur double action comprenant une première tige liée au capot mobile et une deuxième tige traversant le capot mobile et liée à la tuyère mobile.

Par isoler, on entend de manière générale que les moyens d'étanchéité permettent de réduire fortement, voire empêcher totalement, un chemin de circulation entre l'extérieur et l'intérieur de la nacelle à travers l'ensemble formé par le capot mobile (la structure) et la tuyère. En effet, la pression régnant: à l'extérieur de la nacelle étant inférieure à celle régnant à l'intérieur, il y aurait fuite d'air à travers l'ensemble capot/tuyère, et perte d'une partie du flux de poussée, ce qui réduit les performances aéronautiques. Avantageusement, les moyens d'étanchéité comprennent un joint périphérique disposé entre la base de la tige de l'actionneur liée à la section de l0 tuyère et une paroi interne de la structure, en amont d'un point de liaison entre la tige et ladite structure. Dans le cas d'un actionneur double effet, la base de la tige liée à la section de tuyère est la première tige, liée au capot mobile. Alternativement, les moyens d'étanchéité comprennent un joint 15 périphérique disposé entre la base de la tige de l'actionneur liée à la section de tuyère et une paroi interne de la structure, en aval d'un point de liaison entre la tige et ladite structure. Selon une première variante de réalisation, les moyens d'étanchéité comprennent un joint de tuyère disposé entre une face de la 20 tuyère orientée vers l'intérieur de la nacelle et une paroi de la structure. Selon un deuxième mode de réalisation, les moyens d'étanchéité comprennent un joint de tuyère disposé entre une face de la tuyère orientée vers l'extérieur de la nacelle et une paroi de la structure. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la 25 description qui suit en référence au dessin schématique annexé sur lequel : La figure 1 est une vue schématique en coupe d'une section aval d'une nacelle lisse selon l'invention. Les figures 2 à 7 sont des vues schématiques en coupe de plusieurs modes de réalisation de l'invention sur une section aval d'une nacelle 30 équipée d'un dispositif d'inversion de poussée. Une nacelle est destinée à constituer un logement tubulaire pour un turboréacteur (non représenté) double flux à grand taux de dilution et sert à canaliser les flux d'air qu'il génère par l'intermédiaire des pâles d'une soufflante (non représentée), à savoir un flux d'air chaud traversant une chambre da 35 combustion (non représentée) du turboréacteur, et un flux d'air froid circulant à l'extérieur du turboréacteur (F). chambre de combustion (non représentée) du turboréacteur, et un flux d'air froid circulant à l'extérieur du turboréacteur (F). Une nacelle possède de manière générale une structure comprenant une section avant formant une entrée d'air, une section médiane entourant la soufflante du turboréacteur, et une section aval entourant le turboréacteur et pouvant comprendre un système d'inversion de poussée. La section aval comprend une structure externe comprenant éventuellement un système d'inversion de poussée et une structure interne 2 de carénage du moteur définissant avec la surface externe une veine 3 destinée à la circulation d'un flux froid F dans le cas d'une nacelle de turboréacteur double flux tel qu'ici discutée. La figure 1 illustre le cas d'une nacelle lisse, c'est-à-dire comprenant une section aval 1 comprenant une section externe non équipée 15 d'un dispositif d'inversion de poussée. Cette section aval comprend une partie fixe 11 présentant un cadre avant Il a sur lequel est fixée une structure aval 12 à l'intérieur de laquelle est montée une section de tuyère 13 mobile en translation le long d'un axe sensiblement longitudinal de la nacelle. 20 Cette section de tuyère 13 est entraînée en translation par une tige 14 d'un vérin 15 fixé dans la partie fixe et dont ladite tige 14 traverse la structure aval 12 par un orifice 18. En l'absence de mesure d'étanchéité, la section de tuyère présente une surface interne en communication avec la veine 3 et une surface externe 25 en communication avec l'extérieur de la nacelle. Il peut donc y avoir perte de flux d'air par ce biais. Le flux d'air peut également parvenir jusqu'à l'intérieur de la partie fixe 11 à travers la structure aval 12. Afin de pallier ce problème, et selon l'invention, la section aval 1 30 comprend un premier joint 20 disposé sensiblement au niveau du cadre avant 11 autour du vérin 15 en amont de la tige 14 entre ledit vérin 15 et une paroi de la structure fixe 12 en amont de l'orifice 18. Ce premier joint 20 empêche ainsi toute perte du flux d'air vers la partie fixe 11 de la section aval 1.

Le deuxième joint 21 empêche donc toute fuite du flux d'air vers l'extérieur de la nacelle et l'intérieur de la structure aval 12 se situe sensiblement à la pression en sortie de la veine 3. La figure 2 illustre le cas d'une nacelle équipée d'un dispositif d'inversion de poussée, c'est-à-dire dont comprenant une section aval équipée d'un capot 30 mobile en translation selon un axe sensiblement longitudinal de la nacelle entre une position de fermeture dans laquelle il assure la continuité aérodynamique d'une structure externe 10 de la section aval et recouvre des moyens de déviation du flux d'air F, et une position d'ouverture dans laquelle il dégage une ouverture dans la structure externe et active des moyens de déviation (non visibles) du flux d'air F. Le capot mobile 30 remplace alors la structure aval 12 et la section de tuyère 13 est alors montée mobile en translation à l'intérieur dudit capot mobile 30.

L'ensemble est actionné par un vérin 115 double action dont ure base est fixé dans la partie fixe 11 et présentant, d'une part, une première tige 116 apte à actionner le capot mobile 30 et liée à ce dernier en un point de fixation 31, et d'autre part, une deuxième tige 117, traversant le capot mobile par un orifice 18 et liée à la section de tuyère 13.

En l'absence de mesure d'étanchéité, la section de tuyère 13 présente une surface interne en communication avec la veine 3 et une surface externe en communication avec l'extérieur de la nacelle. Il peut donc y avoir perte de flux d'air par ce biais. Le flux d'air peut également parvenir jusqu'à un espace interne 33 25 entre le capot mobile 30 et la partie fixe 11 et s'échapper par l'interface entre le capot mobile30 et ladite partie fixe 11. Inversement, il est possible de perdre une partie du flux d'air depuis le système d'inversion de poussée puis à travers l'orifice 18 vers l'extérieur de la nacelle. 30 L'interface entre le capot mobile 30 et la partie fixe 11 est classiquement rendu étanche à l'aide d'un joint 40 fixé en dessous de l'actionneur 115, soit sur le cadre avant 1 la soit sur le capot mobile 30 et apte à venir au contact avec le capot mobile 30 ou le cadre avant 11a, respectivement, de manière à assurer l'étanchéité de l'interface lorsque le 35 capot mobile est en position de fermeture. respectivement, de manière à assurer l'étanchéité de l'interface lorsque le capot mobile est en position de fermeture. L'étanchéité des autres chemins de fuite possibles est assurée, d'une part, par un premier joint 120 disposé à l'intérieur du capot mobile 30 à proximité de l'orifice 18 autour de la première tige 116 du vérin 115 en aval du point de fixation 31 entre une paroi du capot mobile 30 et la première tige 116, et d'autre part, par un deuxième joint 121 disposé entre une surface supérieure de la tuyère 13 et une paroi interne du capot mobile 30. Ainsi, les fuites possible du flux d'air F sont limitées et l'intérieur du capot mobile 30 se situe sensiblement à la pression en sortie de la veine 3. La figure 3 illustre une variante du principe de la figure 2, dans laquelle le deuxième joint 121 est remplacé par un joint 123 disposé entre une surface inférieur d'une tuyère 113 et une paroi interne du capot mobile 30 Une telle disposition convient mieux à des sections de tuyère 113 plus épaisses en amont, l'épaisseur disponible entre la surface supérieure de la tuyère 113 et l'extérieur du capot mobile 30 étant alors fortement réduit ce qui rend difficile le logement d'un joint supplémentaire. Dans un tel cas, l'intérieur du capot mobile 30 se situe sensiblement à la pression extérieure en sortie de la veine 3.

Comme représenté sur la figure 4, cette configuration est également adaptable à un tuyère 13 fine qui pourra alors présenter sur sa face inférieure un logement 13b apte à recevoir le joint 123. Une autre solution représentée sur la figure 5 consiste également à prévoir un épaulement 13c au niveau d'une extrémité amont de la section de tuyère 13, épaulement 13c sous lequel pourra être logé le joint 123. La figure 6 montre une disposition identique au cas de la figure 2 dans laquelle le joint 120 a été supprimé. En effet, il est possible de supprimer le joint 120 puisque l'extérieur de la nacelle est isolé grâce aux joints 40 et 121. L'expace 33 et l'intérieur du capot mobile sont donc tous deux sensiblement à la pression de la veine 3 et il n'est donc pas nécessaire d'isoler l'orifice 18 entre eux. La figure 7 est une représentation identique à la figure 2 mais 35 montrant la section de tuyère 13 en position déployée.

Claims

REVENDICATIONS1. Nacelle de turboréacteur comprenant une section aval, équipée d'un dispositif de tuyère variable, comprenant une section de tuyère (13, 113) montée mobile selon un axe sensiblement longitudinal de la nacelle relativement à cette dernière à l'intérieur d'une structure (12, 30) de la section aval, la section de tuyère étant apte à être actionnée par au moins un actionneur (15, 115) comprenant une tige (14, 117) traversant la structure de la section aval à l'intérieur de laquelle est montée ladite section de tuyère, caractérisée en ce que la structure et la tuyère comprennent au moins un moyen d'étanchéité (20, 21, 40, 121, 123) disposé de manière à isoler l'intérieur de la nacelle de l'extérieur de la nacelle à travers l'ensemble formé par la structure et: la section de tuyère.
2. Nacelle selon la revendication 1, caractérisée en ce que la structure à l'intérieur de laquelle est montée la section de tuyère (13, 113) est un capot mobile (30) d'inverseur de poussée, ledit capot mobile étant monté en translation selon une direction sensiblement parallèle à un axe longitudinal de la nacelle apte à passer alternativement d'une position de fermeture dans laquelle il assure la continuité aérodynamique de la nacelle et couvre des moyens de déviation, à une position d'ouverture dans laquelle il ouvre un passage dans la nacelle et découvre les moyens de déviation, l'ensemble étant apte à être actionné par au moins un actionneur double action (115) comprenant une première tige (116) liée au capot mobile et une deuxième tige (117) traversant le capot mobile et liée à la tuyère mobile.
3. Nacelle selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens d'étanchéité comprennent un joint périphérique (20, 120) disposé entre la base de la tige (14, 117) de l'actionnejr (15, 115) liée à la section de tuyère (13, 113) et une paroi interne de la structure (12, 30), en amont d'un point de liaison (31) entre la tige et ladite structure.
4. Nacelle selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens d'étanchéité comprennent un jointpériphérique disposé entre la base de la tige (14, 117) de l'actionneur (15, 115) liée à la section de tuyère (13, 113) et une paroi interne de la structure, en aval d'un point de liaison entre la tige et ladite structure.
5. Nacelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les moyens d'étanchéité comprennent un joint de tuyère (123) disposé enivre une face de la tuyère (13, 113) orientée vers l'intérieur de la nacelle et une paroi de la structure (12, 30).
6. Nacelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les moyens d'étanchéité comprennent un joint de tuyère (31, 121) disposé entre une face de la tuyère (13) orientée vers l'extérieur de la nacelle et une paroi de la structure (12, 30).15