FR2967399A1

FR2967399A1 - Nacelle pour turboreacteur double flux d'un aeronef

Info

Publication number: FR2967399A1
Application number: FR1059393A
Authority: FR
Inventors: Herve Hurlin; Olivier Kerbler; Olivier Gilo
Original assignee: Aircelle SA
Current assignee: Safran Nacelles SAS
Priority date: 2010-11-16
Filing date: 2010-11-16
Publication date: 2012-05-18
Anticipated expiration: 2030-11-16
Also published as: EP2640952A2; US20130230391A1; US9243587B2; WO2012066210A3; CA2816255A1; BR112013010648A2; RU2013126749A; FR2967399B1; WO2012066210A2; CN103210200B; CN103210200A

Abstract

L'invention se rapporte à une nacelle (1) pour un turboréacteur double flux d'un aéronef comprenant en section aval une structure interne fixe (8) destinée à entourer une partie du turboréacteur 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), la structure externe (9) comprenant au moins un volet interne (101) disposé en regard de la veine annulaire (10), un volet externe (103) non en contact avec la veine annulaire (10) surmontant au moins partiellement chaque volet interne (101) en continuité aérodynamique avec le reste de la structure externe (9), ainsi qu'un volet intermédiaire (105) disposé entre chaque volet interne (101) et chaque volet externe (103), ledit volet intermédiaire (105) étant mobile en translation de sorte à agrandir ou à diminuer la section de la veine annulaire (10), et chaque volet interne (101) et chaque volet externe (103) étant mobiles en rotation de sorte à rester en contact permanent avec le volet intermédiaire (105) dans toutes les positions de ce dernier.

Description

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. 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 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 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 coulissants suivant l'axe longitudinal de la nacelle entre une position permettant l'échappement du flux d'air inversé et une position empêchant un tel échappement.

Usuellement, la tuyère variable est formée d'éléments mobiles coulissants et configurés de sorte à permettre une diminution 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, lesdits éléments mobiles ne permettent pas d'obtenir une bonne qualité aérodynamique de la veine secondaire. Une mauvaise qualité aérodynamique entraîne une augmentation de la consommation spécifique et du bruit du groupe propulseur comprenant le turboréacteur et 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, la structure externe comprenant au moins un volet interne disposé en regard de la veine annulaire, un volet externe non en contact avec la veine annulaire surmontant au moins partiellement chaque volet interne en continuité aérodynamique avec le reste de la structure externe, ainsi qu'un volet intermédiaire disposé entre chaque volet interne et chaque volet externe, ledit volet intermédiaire étant mobile en translation de sorte à agrandir ou à diminuer la section de la veine annulaire, et chaque volet interne et chaque volet externe étant mobiles en rotation de sorte à rester en contact permanent avec le volet intermédiaire dans toutes les positions de ce dernier. Chaque volet intermédiaire est monté à l'intérieur de la structure externe entre un volet interne et un volet externe. Le volet intermédiaire est déployable entre une position nominale correspondant à la position de fonctionnement normale de la nacelle, une position déployée correspondant à la position agrandissant la section de la veine annulaire et une position rentrée correspondant à la position diminuant la section de la veine annulaire. Durant toutes les positions et le passage de ces dernières, le volet externe reste en contact permanent avec le volet intermédiaire.

L'association des volets intermédiaire et externe mobiles tout en restant en contact permanent permet de faire varier la section de sortie de la tuyère d'éjection en faisant évoluer la forme du bord de fuite de la partie aval de la structure externe de la veine secondaire. La veine secondaire présente alors une très bonne qualité aérodynamique. 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 : - au moins un volet intermédiaire est mobile en translation grâce à une glissière ou des galets coopérant avec un système de rails appartenant à un cadre supportant ledit volet intermédiaire ce qui permet de déplacer de manière simple et fiable chaque volet intermédiaire ; - au moins un volet intermédiaire est mis en mouvement par un ou plusieurs vérins électriques ou hydrauliques ce qui permet de manière simple 15 et efficace de mettre en mouvement chaque volet intermédiaire ; - le cadre associé à un volet intermédiaire est mobile par rapport à la structure externe ce qui permet d'entraîner tout le volet intermédiaire et de diminuer l'effort subi par le cadre ; - le cadre est mobile en translation au moyen d'un ou de plusieurs 20 vérins selon un axe sensiblement colinéaire à un axe longitudinal de la nacelle et le mouvement de translation est transmis au volet intermédiaire par un système de bielles; - le cadre est mobile en rotation au moyen d'un ou de plusieurs vérins autour d'un axe sensiblement colinéaire à un axe longitudinal de la 25 nacelle et le mouvement est transmis au volet intermédiaire par l'intermédiaire d'un système d'articulation, notamment un ou plusieurs guignols ; - chaque volet interne et chaque volet externe est en contact permanent avec le volet intermédiaire grâce à un système de rails ou à un système de ressort ce qui permet un contact permanent et fiable du volet 30 intermédiaire avec les volets externe et interne ; - chaque volet interne, chaque volet externe et chaque volet intermédiaire comportent des surfaces en contact revêtues d'un revêtement anti-frottement ce qui permet d'éviter l'usure des volets. L'invention sera davantage comprise à la lecture de la description 35 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 longitudinale schématique d'une section aval d'un mode de réalisation d'une nacelle de l'invention dans laquelle les volets interne, externe et intermédiaire sont en position nominale ; - la figure 3 est une vue en perspective du mode de réalisation de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue en perspective de l'arrière de la nacelle selon le mode de réalisation de la figure 2 ; - la figure 5 est une coupe longitudinale schématique d'une section aval d'un mode de réalisation d'une nacelle de l'invention dans laquelle les volets interne, externe et intermédiaire sont en position rentrée ; - la figure 6 est une vue en perspective du mode de réalisation de la figure 5 ; - la figure 7 est une vue en perspective de l'arrière de la nacelle selon le mode de réalisation de la figure 5 ; - la figure 8 est une coupe longitudinale schématique d'une section aval d'un mode de réalisation d'une nacelle de l'invention dans laquelle les volets interne, externe et intermédiaire sont en position déployée ; - la figure 9 est une vue en perspective du mode de réalisation de la figure 8 ; - la figure 10 est une vue en perspective de l'arrière de la nacelle selon le mode de réalisation de la figure 8 ; - la figure 11 est une coupe schématique d'un mode de réalisation de l'actionnement du volet intermédiaire de la nacelle de l'invention ; - la figure 12 est une coupe schématique d'une variante du mode de réalisation de la figure 11. Comme représenté sur la figure 1, une nacelle 1 selon l'invention présente une forme sensiblement tubulaire selon un axe longitudinal A. La nacelle de l'invention 1 comprend une section amont 2 avec une lèvre d'entrée 13 d'air formant une entrée d'air 3, une section médiane 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 du turboréacteur 6, une structure 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 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, l'OFS 9 comprend au moins un volet interne 101 disposé en regard de la veine annulaire 10, un volet externe 103 non en contact avec la veine annulaire 10 surmontant au moins partiellement chaque volet interne 101 en continuité aérodynamique avec le reste de l'OFS 9. Un volet intermédiaire 105 est disposé entre chaque volet interne 101 et chaque volet externe 103. Ledit volet intermédiaire 105 est mobile en translation de sorte à agrandir ou à diminuer la section de la veine annulaire 10. De plus, le volet externe 103 et le volet interne 101 qui lui est associé sont mobiles en rotation de sorte à rester en contact permanent avec le volet intermédiaire 105 dans toutes les positions de ce dernier. Typiquement, la nacelle 1 de l'invention comporte autant de volets internes 101 que de volets externes 103 et de volets intermédiaires 105. La nacelle 1 de l'invention peut ainsi comporter une pluralité de volets internes 101 assocés chacun à un volet externe 103 et à un volet intermédiaire 105. Les volets 101, 103, et 105 sont répartis sur la circonférence de ladite nacelle 1. Chaque volet externe 103 pivote autour d'un axe de pivotement 109 fixe par rapport à l'OFS 9, ledit axe de pivotement 109 étant contenu dans un plan radial sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal A de la nacelle 1 de l'invention Chaque volet interne 101 pivote par rapport à l'OFS 9 autour d'un axe sensiblement colinéaire à l'axe de pivotement 109 du volet externe. Chaque volet intermédiaire 105 est mobile suivant une trajectoire indiquée en pointillé 107 dans les figures 2, 5 et 8. Typiquement, ladite trajectoire 107 du volet intermédiaire est sensiblement colinéaire à la direction longitudinale de la veine annulaire 10. Par «direction longitudinale », on entend ici la direction sensiblement colinéaire à l'IFS 8 lorsque cette dernière s'élargit d'amont en aval jusqu'à la zone de l'IFS 8 la plus large.

Chaque volet intermédiaire 105 est déployable entre une position nominale (figures 2 à 4) correspondant à la position de fonctionnement normale de la nacelle 1 de l'invention, une position déployée correspondant à la position agrandissant la section de la veine annulaire 10 (voir figures 5 à 7) et une position rentrée correspondant à la position diminuant la section de la veine annulaire 10 (voir les figures 8 à 10). Durant toutes les positions et le passage de l'une à l'autre, chaque volet externe 103 reste en contact permanent avec le volet intermédiaire 105 qui lui est associé. L'association des volets intermédiaire 105, interne 101 et externe 103 mobiles tout en restant en contact permanent permet de faire varier la section de sortie de la tuyère d'éjection en faisant évoluer la forme du bord de fuite de la partie aval de l'OFS 9 de la veine secondaire. La veine secondaire 10 présente alors une très bonne qualité aérodynamique ce qui permet d'améliorer la consommation spécifique et de diminuer le bruit généré par le groupe propulseur comprenant le turboréacteur 6 et la nacelle 1 de l'invention. Comme représenté sur les figures 2 à 4, le volet intermédiaire 105 est en position nominale correspondant à la configuration de la section aval de l'OFS 9 lorsque la nacelle 1 de l'invention est en position de croisière, à savoir non à l'atterrissage, au décollage ou en phase d'accélération. Dans cette position, le volet externe 103 et le volet interne 101 reposent au niveau de leur extrémité libre 120 sur la surface du volet intermédiaire 105, à distance de l'extrémité libre 122 dudit volet intermédiaire 105. Dans cette position nominale, la section de la veine annulaire 10 présente une hauteur nominale ho. Comme représenté sur les figures 5 à 7, le volet intermédiaire 105 est en position rentrée correspondant à la configuration de diminution de la section de la veine annulaire 10. En d'autres termes, la hauteur hr transversale de la veine annulaire 10 est inférieure à la hauteur nominale ho. Cette position correspond à la configuration où le groupe propulseur génère une faible poussée, notamment lorsque l'aéronef est en descente.

Dans cette position, le volet externe 103 et le volet interne 101 reposent au niveau de leur extrémité libre 120 et 121 sur la surface du volet intermédiaire 105, à proximité ou sur l'extrémité libre 122 dudit volet intermédiaire 105. Pour ce faire, le volet externe 103 et le volet interne 101 pivotent 35 autour de leur axe 109 de manière concomittante avec le déplacement en aval du volet intermédiaire 105 hors de l'OFS 9.

Comme représenté sur les figures 8 à 10, le volet intermédiaire 105 est en position déployée correspondant à la configuration d'augmentation de la section de la veine annulaire 10. En d'autres termes, la hauteur hr transversale de la veine annulaire 10 est supérieure à la hauteur nominale ho. Cette position correspond à la configuration où la nacelle 1 de l'invention présente une section de sortie de la veine annulaire 10 maximale correspondant à une forte poussée du groupe propulseur, notamment au décollage. Dans cette position, le volet externe 103 et le volet interne 101 reposent au niveau de leur extrémité libre 120 et 121 sur la surface du volet intermédiaire 105, à longue distance de l'extrémité libre 122 dudit volet intermédiaire. Comme précédemment, le volet externe 103 et le volet interne 101 pivotent autour de leur axe 109 de manière concomittante avec le déplacement en amont du volet intermédiaire 105 vers l'intérieure de l'OFS 9.

Le volet intermédiaire 105 peut être mobile en translation grâce à une glissière 130 ou à des galets coopérant avec un système de rails 132 appartenant à un cadre 134 supportant ledit volet intermédiaire 105 ce qui permet de déplacer de manière simple et fiable chaque volet intermédiaire 105 (voir figures 3, 6 et 9). Typiquement, le rail a une direction sensiblement colinéaire à la trajectoire 107 du volet intermédiaire. Ainsi, la position de la glissière ou du galet dans le rail permet un avancement du volet intermédiaire 105 ou un recul de ce dernier suivant la trajectoire 107. Le cadre 134 du volet intermédiaire peut être fixé sur l'OFS 9, en particulier sur un volet fixe 101.

Le volet intermédiaire 105 peut être est mis en mouvement de manière simple et efficace et de façon autonome par un ou plusieurs vérins électriques ou hydrauliques (non représentés). Le cadre associé 134 à un ou aux volets intermédiaires 105 peut être également mobile par rapport à l'OFS 9 ce qui permet d'entraîner le ou 30 tous les volets intermédiaires 105. Dans cette perspective, le cadre 134 peut être mobile en translation au moyen d'un ou de plusieurs vérins 140 selon un axe sensiblement colinéaire à un axe longitudinal A de la nacelle 1 de l'invention et le mouvement de translation est transmis au volet intermédiaire 105 associé par un système de 35 bielles 142.

Dans une variante, le cadre 134 peut être mobile en rotation au moyen d'un ou de plusieurs vérins 150 autour d'un axe sensiblement colinéaire à un axe longitudinal A de la nacelle 1 de l'invention et le mouvement est transmis au volet intermédiaire 105 associé par l'intermédiaire d'un système d'articulation, notamment un ou plusieurs guignols 152. Chaque volet interne 101 et chaque volet externe 103 est en contact permanent avec le volet intermédiaire 105 associé par l'intermédiaire d'un système de rails ou un système de ressort (non représentés) ce qui permet un contact permanent et fiable du volet intermédiaire avec les volets interne et externe. Un moyen pour assurer le contact permanent desdits volets interne 101 et externe 103 mobiles avec le volet intermédiaire 105 peut être d'installer un ou plusieurs ressorts de type barre de torsion dans l'articulation de chaque volet interne 101 et externe 103 mobiles en rotation. Lesdits ressorts génèrent une forte pression continue des volets interne 101 et externe 103 sur le volet intermédiaire 105. Le volet interne 101, le volet externe 103 et le volet intermédiaire 105 peuvent comporter des surfaces en contact revêtues d'un revêtement antifrottement ce qui permet d'éviter l'usure des deux volets 105 et 103. A titre d'exemple de revêtement anti-frottement, on peut citer le PTFE (appelé « téflon ») ou similaire. Ainsi, en position nominale, la section de la veine annulaire 10 présente une hauteur ho permis par la position de chaque volet intermédiaire 105 dont l'extrémité libre 122 dépasse celle des volets interne 101 et externe 103 qui lui sont associés. Lorsqu'il est nécessaire d'augmenter la hauteur hr par rapport à la hauteur nominale ho, le volet intermédiaire 105 est mis en mouvement selon la trajectoire 107 en aval des volets 101 et 103 de sorte que l'extrémité libre 122 dépasse davantage celle des volets interne 101 et externe 103 qui lui sont associés. Chaque volet intermédiaire 105 est donc en position déployée.

Si, au contraire, il est nécessaire de réduire la hauteur hr par rapport à la hauteur nominale ho, le volet intermédiaire 105 est mis en mouvement selon la trajectoire 107 en amont des volets 101 et 103 vers l'intérieur de l'OFS 9 de sorte que l'extrémité libre 122 soit à proximité ou sous celle du volet externe 103 qui lui est associé. Chaque volet intermédiaire 105 est donc en position rentrée.

Bien entendu, les caractéristiques décrites dans le cadre des modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent être prises isolément ou combinées entre elles sans sortir de la portée de la présente invention.5

Claims

REVENDICATIONS1. 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), la structure externe (9) comprenant au moins un volet interne (101) disposé en regard de la veine annulaire (10), un volet externe (103) non en contact avec la veine annulaire (10) surmontant au moins partiellement chaque volet interne (101) en continuité aérodynamique avec le reste de la structure externe (9), ainsi qu'un volet intermédiaire (105) disposé entre chaque volet interne (101) et chaque volet externe (103), ledit volet intermédiaire (105) étant mobile en translation de sorte à agrandir ou à diminuer la section de la veine annulaire (10), et chaque volet interne (101) et chaque volet externe (103) étant mobiles en rotation de sorte à rester en contact permanent avec le volet intermédiaire (105) dans toutes les positions de ce dernier.
2. Nacelle (1) selon la revendication précédente, dans laquelle au moins un volet intermédiaire (105) est mobile en translation grâce à une glissière (130) ou à des galets coopérant avec un système de rails (132) appartenant à un cadre (134) supportant ledit volet intermédiaire (105).
3. Nacelle (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle au moins un volet intermédiaire (105) est mis en mouvement par un ou plusieurs vérins électriques ou hydrauliques.
4. Nacelle (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le cadre (134) associé à un volet intermédiaire (105) est mobile par rapport à la structure externe (103).
5. Nacelle (1) selon la revendication précédente, dans laquelle le cadre (134) est mobile en translation au moyen d'un ou de plusieurs vérins (140) selon un axe sensiblement colinéaire à un axe longitudinal (A) de la nacelle (1) et le mouvement de translation est transmis au volet intermédiaire (105) par un système de bielles (142).
6. Nacelle (1) selon la revendication 4, dans laquelle le cadre (134) est mobile en rotation au moyen d'un ou de plusieurs vérins (150) autour d'un axe sensiblement colinéaire à un axe longitudinal (A) de la nacelle (1) et le mouvement est transmis au volet intermédiaire (105) par l'intermédiaire d'un système d'articulation.
7. Nacelle (1) selon la revendication précédente, dans laquelle le système d'articulation comporte un ou plusieurs guignols (152).
8. Nacelle (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chaque volet interne (101) et chaque volet externe (103) est en contact permanent avec le volet intermédiaire (105) grâce à un système de rails ou à un système de ressort.
9. Nacelle (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chaque volet interne (101), chaque volet externe (103) et chaque volet intermédiaire (105) comportent des surfaces en contact revêtues d'un revêtement anti-frottement.