FR2990474A1 - Inverseur de poussee a volet de blocage a deploiement controle - Google Patents

Inverseur de poussee a volet de blocage a deploiement controle Download PDF

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Abstract

La présente invention se rapporte à un dispositif d'inversion de poussée pour nacelle de turboréacteur comprenant un capot monté mobile en translation entre une position de fermeture dans laquelle il couvre des moyens de déviation d'une partie du flux d'air du turboréacteur, et une position d'ouverture dans laquelle il ouvre un passage et découvre lesdits moyens de déviation, le capot mobile étant associé à au moins un volet de blocage monté pivotant entre une position rétractée et une position pivotée de blocage correspondant à la position d'ouverture du capot mobile et dans laquelle il vient obturer au moins partiellement une veine de circulation d'air de la nacelle, le volet de blocage étant équipé d'au moins un mécanisme d'entraînement formant levier, caractérisé en ce que le mécanisme d'entraînement comprend au moins un amortisseur à raideur réglable.

Description

La présente invention se rapporte à un inverseur de poussée dit à grilles pour une nacelle de turboréacteur. Un avion est mu par plusieurs turboréacteurs logés chacun dans une nacelle abritant également un ensemble de dispositifs d'actionnement 5 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'inversion de poussée. Une telle nacelle présente généralement une structure tubulaire 10 comprenant une entrée d'air en amont du turboréacteur, une section médiane destinée à entourer une soufflante de turboréacteur, une section aval abritant les moyens d'inversion de poussée et destinée à entourer la chambre de combustion du turboréacteur, et peut être terminée par une tuyère d'éjection dont la sortie est située en aval du turboréacteur. 15 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 20 appelé veine, formé entre un carénage du turboréacteur et une paroi interne de la nacelle. Les deux flux d'air sont éjectés du turboréacteur par l'arrière de la nacelle. Le rôle d'un inverseur de poussée est, lors de l'atterrissage d'un avion, d'améliorer la capacité de freinage de celui-ci en redirigeant vers l'avant 25 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 30 froid varient suivant le type d'inverseur. Cependant, dans tous les cas, la structure d'un inverseur de poussée comprend des capots mobiles déplaçables entre, d'une part, une position déployée dans laquelle ils ouvrent dans la nacelle un passage destiné au flux dévié, et d'autre part, une position d'escamotage dans laquelle ils ferment ce passage et assurent la continuité 35 aérodynamique de la nacelle.
Ces capots peuvent remplir une fonction de déviation ou simplement d'activation d'autres moyens de déviation. Dans le cas d'un inverseur à grilles, également appelé à cascade, la réorientation du flux d'air est effectuée par des grilles de déviation, le capot 5 n'ayant d'une simple fonction de coulissage visant à découvrir (activer) ou recouvrir (désactiver) ces grilles. Des portes de blocage complémentaires, également appelées volets, activées par le coulissement du capot mobile permettent généralement une fermeture au moins partielle de la veine en aval des grilles de déviation de 10 manière à forcer le passage du flux d'air vers les grilles. Ces volets sont montés pivotants sur le capot coulissant entre une position rétractée dans laquelle ils assurent, avec ledit capot mobile, la continuité aérodynamique de la paroi interne de la nacelle, et une position déployée dans laquelle, en situation d'inversion de poussée, ils viennent 15 obturer au moins partiellement le canal annulaire en vue de dévier un flux de gaz vers les grilles de déviation découvertes par le coulissement du capot mobile. Le pivotement des volets est guidé par des biellettes rattachées, d'une part, au volet, et d'autre part, à un point fixe de la structure interne 20 délimitant le canal annulaire. De telles configurations de l'art antérieur présentent plusieurs problèmes et notamment des problèmes de cinématiques d'ouverture différentes entre la translation du capotage et le pivotement des volets. Cette problématique de la cinématique du degré d'ouverture des 25 volets par rapport au coulissement du capot influe sur la gestion de la section totale de passage de l'air et est un aspect particulièrement important. En effet, lors d'une phase de transition entre ouverture et fermeture de l'inverseur de poussée, l'ouverture des volets, en début de phase d'ouverture du capot mobile, est plus rapide que le recul dudit capot. 30 Il existe souvent un point sensible de cinématique qui place le volet en position d'obstruction partielle du canal annulaire sans que la section obstruée soit complètement compensée par la section amont découverte par le recul du capot mobile. La section amont de passage à travers les grilles de l'inverseur 35 étant inférieure à la section de la veine qui est obstruée par les volets, il s'ensuit une augmentation de la pression dans le moteur, ce qui implique une gestion délicate du régime du turboréacteur dans cette phase transitoire. Plusieurs solutions ont été mises en place de manière à apporter des solutions à ce problème.
On connaît notamment des solutions permettant la mise en oeuvre d'un certain retard à l'ouverture des volets de blocage, empêchant ainsi une telle augmentation de pression dans la veine. Toutefois, en cas de retard à l'ouverture trop important, la situation inverse dans laquelle la section amont de passage d'air à travers les grilles ajoutée à celles des flux en jet direct est très supérieure à la section d'entrée d'air, se produit. Cette situation entraîne une baisse de pression dans le turboréacteur, ce qui lui est également néfaste. A titre d'exemple on peut citer le document FR 2 952 128. Les systèmes mécaniques proposés, bien que répondant au moins 15 partiellement au problème mentionné, présentent des limites en terme d'adaptabilité, de réglage, de fiabilité et d'encombrement, notamment dans une nacelle possédant un espace disponible réduit. Ainsi, il existe toujours un besoin pour un système d'entraînement plus souple permettant un réglage précis et fiable de la cinématique 20 d'ouverture de ces volets de blocage. Pour ce faire, la présente invention se rapporte à un dispositif d'inversion de poussée pour nacelle de turboréacteur comprenant au moins un capot monté mobile en translation selon une direction sensiblement parallèle à un axe longitudinal de la nacelle entre une position de fermeture dans laquelle 25 il assure une continuité aérodynamique de la nacelle et couvre des moyens de déviation d'au moins une partie d'un flux d'air du turboréacteur, et une position d'ouverture dans laquelle il ouvre un passage dans la nacelle et découvre lesdits moyens de déviation, le capot mobile étant associé à au moins un volet de blocage monté pivotant entre une position rétractée correspondant à la 30 position de fermeture du capot mobile et une position pivotée de blocage correspondant à la position d'ouverture du capot mobile et dans laquelle il vient obturer au moins partiellement une veine de circulation d'air de la nacelle, le volet de blocage étant équipé d'au moins un mécanisme d'entraînement formant levier, caractérisé en ce que le mécanisme d'entraînement comprend 35 au moins un amortisseur à raideur réglable.
Ainsi, en équipant le mécanisme d'entraînement du volet de blocage d'un amortisseur à raideur réglable, il est possible de régler précisément la longueur de levier disponible pour le déploiement ou la rétractation dudit volet et par voie de conséquence d'adapter la cinématique de déploiement ou de rétractation dudit volet. Dans le cas du déploiement du volet par exemple, une faible raideur d'amortissement initiale permettra un déploiement aisé de la tige de l'amortisseur. La longueur disponible du levier pourra suivre le déploiement du capot mobile ce qui n'entraînera pas le pivotement du volet.
Lorsque le capot mobile a été suffisamment déployé, il convient alors d'augmenter la raideur de l'amortisseur. La tige de ce dernier ne peut alors plus se déployer de manière aussi aisée, et vient limiter la course en translation du volet qui amorce donc son pivotement. Il en va de même pour la rétractation.
Selon une première variante de réalisation, l'amortisseur à raideur réglable est un amortisseur avec piston à perméabilité variable. Dans un tel cas, la variation de raideur s'effectue par variation de la section de passage du fluide de l'amortisseur entre les chambres séparées par le piston.
De manière avantageuse, la variation de perméabilité du piston de l'amortisseur est obtenue par l'intermédiaire d'un premier disque percé apte à tourner devant un deuxième disque percé fixe de manière à provoquer une variation de section de passage à travers le piston. De manière préférentielle, le disque mobile est entraîné en rotation 25 devant le disque fixe par l'intermédiaire d'au moins une rainure évolutive s'étendant le long d'un corps de l'amortisseur. Préférentiellement encore, la rainure possède un pas variable suivant la loi de déploiement du capot mobile de l'inverseur. Selon une deuxième variante de réalisation, l'amortisseur à raideur 30 réglable est un amortisseur à fluide magnéto-rhéologique. Dans un tel cas, la variation de raideur s'effectue non pas en modifiant la section de passage du fluide à travers le piston mais en modifiant sa viscosité. Bien évidemment, pour un meilleur contrôle, les deux variantes peuvent être combinées.
Avantageusement, le dispositif comprend au moins un boîtier de régulation électronique apte à contrôler la viscosité du fluide magnéto-rhéologique de l'amortisseur. Avantageusement encore, le boitier de régulation électronique est 5 programmé pour adapter la viscosité du fluide magnéto-rhéologique en fonction d'une loi d'ouverture du capot mobile, notamment en fonction d'au moins un capteur de position dudit capot mobile. De manière complémentaire, l'amortisseur à raideur réglable est associé à au moins un amplificateur de mouvement mécanique. Cela permet 10 notamment de conserver un amortisseur relativement court et léger. Avantageusement, l'amortisseur à raideur réglable comprend au moins un ressort et / ou accumulateur pneumatique visant à compenser des frottements au niveau d'une tête de l'amortisseur. La présente invention se rapporte également à une nacelle de 15 turboréacteur, caractérisé en ce qu'elle comprend au moins un dispositif d'inversion de poussée selon l'invention. La présente invention sera mieux comprise à la lumière de la description détaillée qui suit dans laquelle : - les figures 1 et 2 sont des représentations schématiques d'un 20 premier mode de réalisation d'un dispositif d'inversion de poussée selon l'invention, - les figures 3 à 5 sont des représentations schématiques d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif d'inversion de poussée selon l'invention, 25 - les figures 6 à 8 sont des représentations schématiques d'un système d'amortisseur à raideur réglable à perméabilité variable. Comme expliqué précédemment, un dispositif d'inversion de poussée comprend classiquement un capot mobile 1 apte à être entraîné en 30 translation par au moins un vérin 2 dont une extrémité est montée sur un cadre avant fixe 4. Le dispositif d'inversion de poussée comprend également des volets de blocage 5 montés pivotants sur le capot mobile par l'intermédiaire d'une première extrémité.
Le pivotement du volet 5 s'effectue par l'intermédiaire d'un mécanisme d'articulation comprenant au moins une bielle de liaison reliée à une partie fixe de l'inverseur, en l'occurrence le cadre avant 4. Conformément à l'invention, la bielle de liaison est un amortisseur à 5 raideur variable. Les figures 1 et 2 montrent un premier exemple de réalisation dans lequel le système d'articulation du volet 5 comprend un compas d'amplification mécanique 6 monté à une extrémité mobile de la bielle et présentant une première branche rattachée au capot mobile 1 et une deuxième branche 10 rattachée au volet 5. La bielle de liaison est un amortisseur à fluide magnéto-rhéologique 7 En début de course d'ouverture de l'inverseur, le liquide magnéto-rhéologique est maintenu à une viscosité faible, permettant ainsi l'allongement 15 de l'amortisseur concomitamment au déplacement du capot mobile 1. Lorsque le capot mobile 1 a atteint un degré d'ouverture suffisant, la viscosité du fluide magnéto-rhéologique est augmentée de manière importante jusqu'à fortement limiter le déploiement de la tige de l'amortisseur. L'amortisseur ne se déploie alors plus avec le recul du capot 20 mobile, et présente une longueur fixe qui oblige le volet 5 à pivoter. Les figures 3 à 5 représentent une variante de réalisation dans laquelle le volet 5 est directement relié à l'amortisseur magnéto-rhéologique 7, ce qui opère un contrôle direct de l'ouverture dudit volet 5. Parmi les avantages apportés par les amortisseurs à fluide 25 magnéto-rhéologique, on notera qu'ils permettent la mise en oeuvre d'un mécanisme d'articulation simple, présentant un encombrement et une masse réduits. Il est même également envisageable de moduler les profils de déploiement sur chaque moteur indépendamment. Un fluide magnéto-rhéologique est également capable de voir ses 30 propriétés rhéologiques très rapidement modifiées lors de l'application du champ magnétique, ce qui permet de respecter les contraintes de sécurité et permet d'obtenir un système réactif. On notera également que de tels amortisseurs magnéto-rhéologique n'ont pas à dissiper d'énergie. Ils sont d'ailleurs relativement peu 35 consommateurs d'énergie. Une consommation électrique maximale de 75 watts durant les phases actives de l'inverseur de poussée est estimée. 2 9904 74 7 Un boîtier de gestion électronique (non représenté) permet de contrôler le champ magnétique appliqué au fluide de l'amortisseur, et donc sa viscosité. Un tel boîtier de gestion pourra être couplé à un capteur de position de la tige de l'amortisseur ou du capot mobile.
Les figures 6 et 8 présentent schématiquement une variante mécanique d'amortisseur à raideur réglable. Plus précisément, il s'agit d'un amortisseur 71 avec piston 72 à perméabilité variable. Un tel amortisseur comprend classiquement un corps 73 à 10 l'intérieur duquel un piston 71 est monté mobile. Ce piston 71 sépare le corps 73 en deux chambres 74a et 74b et permet le passage contrôlé d'un fluide amortisseur entre les deux chambres. Si le piston laisse aisément passer le fluide entre les deux chambres, l'amortisseur sera plutôt mou. Réciproquement, si le piston ne laisse 15 passer le fluide que difficilement, l'amortisseur sera plus raide. Conformément à l'invention, la perméabilité du piston 71, c'est-à-dire sa capacité à faciliter ou non le passage du fluide, est réglable. Pour ce faire, le piston 71 présente un premier disque 711 percé apte à tourner devant un deuxième disque 712 percé fixe de manière à 20 provoquer une variation dans la section de passage à travers lesdits disques 711, 712. Le premier disque 711 est entraîné en rotation par l'intermédiaire d'ailettes 713 latérales aptes à coopérer avec une rainure 731 ménagée à l'intérieur du corps 73 de l'amortisseur.
25 Le profil de la rainure sera prévu en fonction du profil d'ouverture souhaité pour le volet 5. 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 30 combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS1. Dispositif d'inversion de poussée pour nacelle de turboréacteur comprenant au moins un capot monté (1) mobile en translation selon une direction sensiblement parallèle à un axe longitudinal de la nacelle entre une position de fermeture dans laquelle il assure une continuité aérodynamique de la nacelle et couvre des moyens de déviation d'au moins une partie d'un flux d'air du turboréacteur, et une position d'ouverture dans laquelle il ouvre un passage dans la nacelle et découvre lesdits moyens de déviation, le capot mobile étant associé à au moins un volet de blocage (5) monté pivotant entre une position rétractée correspondant à la position de fermeture du capot mobile et une position pivotée de blocage correspondant à la position d'ouverture du capot mobile et dans laquelle il vient obturer au moins partiellement une veine de circulation d'air de la nacelle, le volet de blocage étant équipé d'au moins un mécanisme d'entraînement formant levier, caractérisé en ce que le mécanisme d'entraînement comprend au moins un amortisseur à raideur réglable (7).
  2. 2. Dispositif d'inversion de poussée selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amortisseur à raideur réglable (7) est un amortisseur 20 avec piston à perméabilité variable (71).
  3. 3. Dispositif d'inversion de poussée selon la revendication 2, caractérisé en ce que la variation de perméabilité du piston (72) de l'amortisseur (71) est obtenue par l'intermédiaire d'un premier disque (711) 25 percé apte à tourner devant un deuxième disque (712) percé fixe de manière à provoquer une variation de section de passage à travers le piston.
  4. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le disque mobile (711) est entraîné en rotation devant le disque fixe (712) par 30 l'intermédiaire d'au moins une rainure (731) évolutive s'étendant le long d'un corps (73) de l'amortisseur (71).
  5. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la rainure (731) possède un pas variable suivant la loi de déploiement du capot 35 mobile (1) de l'inverseur.
  6. 6. Dispositif d'inversion de poussée selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'amortisseur à raideur réglable (7) est un amortisseur à fluide magnéto-rhéologique.
  7. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un boîtier de régulation électronique apte à contrôler la viscosité du fluide magnéto-rhéologique de l'amortisseur (7).
  8. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le boitier de régulation électronique est programmé pour adapter la viscosité du fluide magnéto-rhéologique en fonction d'une loi d'ouverture du capot mobile (1), notamment en fonction d'au moins un capteur de position dudit capot mobile.
  9. 9. Dispositif d'inversion de poussée selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'amortisseur à raideur réglable (7) est associé à au moins un amplificateur de mouvement mécanique (6).
  10. 10. Dispositif d'inversion de poussée selon l'une quelconque des 20 revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'amortisseur à raideur réglable (7) comprend au moins un ressort et / ou accumulateur pneumatique visant à compenser des frottements au niveau d'une tête de l'amortisseur.
  11. 11. Nacelle de turboréacteur, caractérisée en ce qu'elle comprend 25 au moins un dispositif d'inversion de poussée selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
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