FR3006715A1 - Inverseur de poussee d’une nacelle de turboreacteur, comprenant des grilles fixees aux capots mobiles - Google Patents

Abstract

Inverseur de poussée d'une nacelle de turboréacteur, comprenant des capots mobiles (10) qui reculent par rapport à un cadre avant (2) en entraînant par des vérins (20) le basculement de volets (8) se trouvant initialement repliés à l'intérieur de ces capots, pour fermer sensiblement la veine annulaire d'air froid (4), et en ouvrant des grilles (12) disposées autour de cette veine qui reçoivent le flux d'air froid pour le renvoyer vers l'avant, caractérisé en ce que les grilles (12) sont fixées aux capots mobiles (10) et coulissent avec eux.

Description

La présente invention concerne un inverseur de poussée pour une nacelle d'aéronef recevant un turboréacteur, ainsi qu'une nacelle d'aéronef équipée d'un tel inverseur de poussée. Les ensembles de motorisation pour les aéronefs comportent une nacelle 5 formant une enveloppe extérieure globalement circulaire, comprenant à l'intérieur un turboréacteur disposé suivant l'axe longitudinal de cette nacelle. Le turboréacteur reçoit de l'air frais venant du côté amont ou avant, et rejette du côté aval ou arrière les gaz chauds issus de la combustion du carburant, qui donnent une certaine poussée. Pour les turboréacteurs à double 10 flux, des aubes de soufflante disposées autour de ce turboréacteur génèrent un flux secondaire important d'air froid le long d'une veine annulaire passant entre le moteur et la nacelle, qui ajoute une poussée élevée. Certaines nacelles comportent un système d'inversion de poussée qui ferme au moins en partie la veine annulaire d'air froid, et rejette le flux 15 secondaire vers l'avant afin de générer une poussée de freinage de l'aéronef. Un type d'inverseur de poussée connu, présenté notamment par le document EP-A2-0321993, comporte des capots mobiles arrière qui peuvent coulisser axialement vers l'arrière sous l'effet d'actionneurs, en déployant des volets dans la veine annulaire afin de fermer au moins partiellement cette 20 veine. Ces volets renvoient le flux d'air froid radialement vers l'extérieur en passant par des grilles découvertes lors de ce coulissement, comprenant des aubes qui dirigent ce flux vers l'avant. Quand l'inverseur de poussée est fermé, les grilles sont intégrées dans l'épaisseur des capots mobiles, les volets étant repliés en dessous de ces 25 grilles, sous leurs faces inférieures tournées vers l'axe de la nacelle. Chaque grille est fixée par une articulation au cadre avant se trouvant en amont des capots mobiles. Des vérins télescopiques disposés longitudinalement dans la veine annulaire, comportent leurs extrémités avant fixées à l'intérieur du cadre avant, et leurs extrémités arrière fixées à l'intérieur 30 d'un volet.

Quand les capots mobiles reculent les vérins télescopiques commencent par s'étendre, et arrivés en bout de course tirent les volets vers l'intérieur de la nacelle afin de les déployer dans la veine annulaire. Un problème qui se pose avec ce type d'inverseur de poussée, est que 5 les vérins restant dans la veine annulaire lors du fonctionnement normal du turboréacteur, freinent le flux d'air froid et augmentent la consommation. Un autre type d'inverseur de poussée connu, présenté notamment par le document US-A-5228641, comporte des grilles fixées au cadre avant, qui sont intégrées dans l'épaisseur des capots mobiles quand l'inverseur est fermé. Les 10 volets disposés en dessous des grilles, comportent une extrémité avant reliée au capot mobile par une articulation, et une extrémité arrière reliée par une biellette partant vers l'arrière, à un bras de liaison qui revient vers l'avant afin d'être fixé sur le cadre avant. Le recul des capots mobiles entraîne une bascule des biellettes et de 15 leurs volets, qui descendent dans la veine annulaire afin de la fermer Ces types d'inverseur comprenant les grilles et les volets avec leurs systèmes de commande, intégrés dans les capots mobiles quand l'inverseur est fermé, posent des problèmes d'encombrement qui nécessitent de limiter les dimensions des grilles pour pouvoir les insérer dans ces capots. La 20 performance aérodynamique de ces grilles n'est pas optimisée. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet un inverseur de poussée d'une nacelle de turboréacteur, comprenant des capots mobiles qui reculent par rapport à un 25 cadre avant en entraînant par des vérins le basculement de volets se trouvant initialement repliés à l'intérieur de ces capots, pour fermer sensiblement la veine annulaire d'air froid, et en ouvrant des grilles disposées autour de cette veine qui reçoivent le flux d'air froid pour le renvoyer vers l'avant, remarquable en ce que les grilles sont fixées aux capots mobiles et coulissent avec eux. 30 Un avantage de cet inverseur de poussée est que les grilles étant en dehors des capots mobiles, on peut réaliser facilement des capots comprenant une épaisseur radiale réduite, qui reçoivent de manière intégrée les volets ainsi que leurs mécanismes de commande comprenant les vérins. Ces mécanismes de commande avec les vérins ne dépassent alors pas dans la veine annulaire d'air froid, cette veine peut comporter un bon profil aérodynamique assurant les performances du système de propulsion. De plus la grille disposant d'une place moins limitée, peut comporter une forme mieux adaptée pour la déviation du flux. L'inverseur de poussée selon l'invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles.

Selon un mode de réalisation, les volets comportent une extrémité avant reliée par une articulation à un capot mobile, et un vérin comprenant une extrémité avant fixée au cadre, et l'autre extrémité fixée à l'arrière de ce volet. Avantageusement, le vérin se trouve en limite de la surface extérieure de la veine annulaire, le volet étant relié au capot mobile par une articulation qui 15 est éloignée de ce vérin radialement vers l'extérieur. On obtient ainsi par cet éloignement quand le volet est replié, une poussée du vérin donnant un couple d'effort sur ce volet qui le maintient appuyé sur sa butée de fin de course. Avantageusement, le vérin disposé dans l'axe longitudinal du volet, est intégré dans un creux longitudinal de la face du volet tournée radialement vers 20 l'intérieur de la nacelle, ce qui évite de laisser ce vérin dépasser dans la veine annulaire. Avantageusement, le vérin comporte en dessous une plaque de fermeture fixée à plat suivant la longueur, qui s'ajuste sur la face du volet quand il est replié pour fermer sensiblement le creux longitudinal de ce volet. Cette plaque 25 améliore la surface aérodynamique de la veine annulaire. Avantageusement, la plaque de fermeture comprend son extrémité arrière fixée à la partie arrière de la tige du vérin, et son extrémité avant fixée de manière coulissante sur le corps de ce vérin par un guidage linéaire. En inversion de poussée, cette plaque se trouve écartée du flux d'air pour ne pas 30 le freiner. Avantageusement, la partie arrière du volet vient en appui radialement vers l'extérieur quand l'inverseur est fermé, sur une butée de fin de course réglable qui permet d'ajuster l'alignement de ce volet avec les surfaces voisines. Avantageusement, l'extrémité arrière des grilles est fixée à un béquet se trouvant à l'avant des capots mobiles, un joint d'étanchéité venant en appui sur 5 le cadre avant, qui se trouve radialement à l'intérieur des grilles. Avantageusement, l'inverseur de poussée comporte à l'avant des capots mobiles, un joint d'étanchéité venant en appui sur le cadre avant. Ce joint donne un équilibre de pression facilitant l'ouverture ou la fermeture des capots. Avantageusement, les extrémités avant de grilles sont reliées entre elles 10 par une structure circulaire se trouvant en amont du cadre avant, cette structure apportant une forte rigidité avec une masse réduite. L'invention a aussi pour objet une nacelle de turboréacteur comportant un inverseur de poussée comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. 15 L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après, donnée à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue partielle en coupe axiale passant par le centre d'un volet, d'un inverseur selon l'invention qui est fermé ; 20 - la figure 2 est une vue en coupe transversale de ce volet ; - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale de détail présentant le système d'étanchéité des capots mobiles ; - la figure 4 présente l'inverseur en début d'ouverture, comprenant le vérin en cours d'extension ; 25 - la figure 5 présente l'inverseur plus ouvert, comprenant le vérin en extension complète ; - la figure 6 présente l'inverseur encore plus ouvert, comprenant le volet en train de se déployer ; - la figure 7 présente l'inverseur complètement ouvert, comprenant le 30 volet entièrement déployé ; et - les figures 8 et 9 présentent l'inverseur de poussée respectivement fermé et complètement ouvert, comprenant un carénage de vérin coulisant.

Les figures 1 et 2 présentent la partie arrière d'une nacelle de turboréacteur, comprenant un cadre avant 2 fixé sur la structure se trouvant en amont de cette partie, et des capots mobiles 10 ajustés en arrière de ce cadre. La partie arrière de la nacelle est recouverte par deux capots mobiles 10, 5 formant chacun dans un plan transversal un demi-cercle. Chaque capot 10 est guidé axialement par des moyens de guidage longitudinaux, qui permettent un coulissement vers l'arrière sous l'effet d'actionneurs non représentés, prenant appui sur la structure fixe en amont des capots mobiles 10. Les capots 10 comportent un système de verrouillage en position fermée, qui n'est pas 10 représenté. En variante, la nacelle peut comporter un unique capot mobile 10 annulaire, qui de la même manière coulisse vers l'arrière pour ouvrir l'inverseur de poussée. La veine annulaire secondaire 4 comporte un contour radialement externe 15 comprenant des volets 8 ajustés à l'intérieur des capots mobiles 10 de manière à donner une continuité aérodynamique, et un contour radialement interne formé par la structure interne fixe 6. Des grilles 12 disposées à plat autour de la veine annulaire 4, forment une couronne entièrement intégrée dans le cadre avant 2 quand l'inverseur est 20 fermé. L'extrémité arrière des grilles 12 est fixée à un béquet 14 se trouvant à l'avant des capots mobiles 1 0, qui forme un retour à partir de la surface extérieure de ces capots, vers le centre de la nacelle. Les grilles peuvent coulisser librement à travers des ouvertures du cadre avant 2, afin de suivre le 25 mouvement des capots 10 quand l'inverseur s'ouvre. Le système d'entraînement des capots 10 comprenant les actionneurs peut être fixé sur la partie amont de la structure des grilles 12, pour déplacer l'ensemble comprenant les grilles et les capots. Cette disposition libère entièrement le passage de l'air dans la structure des grilles 12 en inversion de 30 poussée, mais empiète sur le capot avant du moteur. En variante le système d'entraînement des capots 10 peut être fixé sur les grilles 12, soit dans le plan des grilles, soit radialement au dessus ou en 3006 715 6 dessous de leur structure. Le système d'entraînement des capots 10 peut aussi être fixé sur la partie amont de la structure de ces capots, en s'intégrant entre deux éléments des grilles 12. Dans ces deux variantes le système d'entraînement se trouve dans le passage de l'air en inversion de poussée.

Chaque volet 8 comporte un bras s'étendant vers l'avant à l'intérieur du capot mobile 10, se terminant à son extrémité avant par une articulation 16 reliée à ce capot mobile, qui est disposée juste en arrière du becquet de retour 14. La partie arrière du volet 8 est en appui radialement vers l'extérieur sur une butée de fin de course 18, qui positionne ce volet de manière à ajuster sa face dans la continuité des surfaces intérieures du cadre avant 2 et du volet mobile 10. Les butées de fin de course 18 peuvent être réglables, afin d'affiner la position des volets 8 dans le flux aérodynamique. Chaque volet 8 comporte un vérin télescopique 20 disposé dans l'axe longitudinal de ce volet, qui est entièrement intégré dans un creux longitudinal de la face du volet tournée vers l'intérieur de la nacelle, de manière à s'ajuster sur la surface extérieure de la veine annulaire 4 sans dépasser dans cette veine. L'extrémité avant du vérin 20 est fixée par un pivot au cadre avant 2, l'extrémité arrière est fixée par un pivot aussi, à une partie arrière du volet 8.

Chaque vérin télescopique 20 comporte un corps contenant du côté avant un ressort hélicoïdal de compression, qui exerce une pression permanente sur l'extrémité avant de sa tige 22, afin de la pousser vers l'arrière pour tendre à mettre ce vérin en extension. Une plaque de fermeture 32 fixée à plat sous le vérin 20 suivant sa longueur, forme un carénage coulissant ajusté sur la face du volet 8 quand il est replié, fermant le creux longitudinal de ce volet afin d'améliorer le profil aérodynamique extérieur de la veine annulaire 4. Cette plaque de fermeture 32 montée en option, est présentée sur les figures 8 et 9. On notera que les volets 8 sont maintenus en permanence sous tension 30 par la pression des ressorts des vérins 20 qui tendent à les pousser sur leurs butées de fin de course 18, avec un certain couple dépendant de la distance radiale entre l'axe de ce vérin et l'articulation 16 des volets. Cette pression évite des flottements des volets 8 qui freineraient le débit d'air secondaire. La figure 3 présente un capot 10 dans sa position avant, l'inverseur de poussée étant complètement fermé.

L'extrémité radialement intérieure du béquet de retour 14 est en appui vers l'avant sur un joint d'étanchéité 30, qui est lui-même en appui sur le cadre avant 2, radialement à l'intérieur des grilles 12. La disposition des grilles 8 intégrées en amont de la structure des capots mobiles 10, permet cette disposition de l'étanchéité qui réalise un équilibre de pression facilitant l'ouverture ou la fermeture de ces capots. La figure 4 présente l'inverseur en début d'ouverture, les capots mobiles 10 ayant commencé à reculer sous l'effet de leurs actionneurs. Les grilles 12 commencent à sortir du cadre avant 2. Les vérins 20 sont en cours d'extension. Leurs tiges 22 n'étant pas 15 complètement sorties, ces vérins 20 peuvent continuer à se déployer sans exercer de force de retenue sur la partie arrière des volets 8 qui ne basculent pas, et restent plaqués à l'intérieur des capots mobiles 10. La figure 5 présente l'inverseur plus ouvert avec les capots mobiles 10 qui continuent à reculer. Les vérins 20 arrivent à leur extension complète avec les 20 tiges 22 entièrement sorties, mais les volets 8 ne basculent toujours pas. La figure 6 présente l'inverseur plus ouvert encore, la tige 22 qui ne peut plus reculer, a commencé à basculer le volet 8 en tirant sa partie arrière vers le bas. La figure 7 présente l'inverseur complètement ouvert, les capots mobiles 25 10 sont dans leurs positions arrière maximum, les volets 8 sont complètement abaissés en arrivant près de la structure interne fixe 6. Pendant ces différentes étapes présentées par les figures 5, 6 et 7, les grilles 12 sortent de plus en plus du cadre avant 2, pour finir complètement sorties de manière à dégager leurs surfaces complètes qui permettent de 30 dévier le flux secondaire. Avantageusement, les extrémités avant de l'ensemble des grilles 12 sont reliées ensemble par une structure circulaire continue qui se trouve en amont du cadre avant 2, ce qui permet de manière simple avec une masse réduite d'obtenir un ensemble de grilles particulièrement rigide. La longueur des grilles 12 est adaptée en conséquence, pour que leurs extrémités avant restent en amont de ce cadre 2 quand l'inverseur est complètement ouvert.

Pour la fermeture de l'inverseur de poussée, la compression des ressorts des vérins 20 ainsi que le flux d'air dans la veine secondaire 4, repoussent les volets 8 en permanence vers l'arrière. On a les mouvements inverses avec d'abord un repli des volets 8 à l'intérieur des capots mobiles 10, avant la compression des ressorts.

On obtient ainsi un système simple comprenant un coût faible, disposant de capots mobiles 10 qui peuvent comporter une épaisseur réduite car d'une part les grilles 12, et d'autre part les volets 8 avec leurs systèmes de manoeuvre comprenant les vérins 20, sont axialement les uns après les autres sans se superposer. De plus il n'est pas nécessaire de prévoir un espace dans ces capots mobiles 10 pour loger les grilles 12. Avec l'intégration des vérins 20 dans les volets 8, qui ne dépassent pas dans la veine annulaire 4, les profils aérodynamiques intérieur et extérieur de cette veine peuvent être optimisés, la consommation de carburant est améliorée.

On notera que l'espace disponible dans les capots mobiles 10 ne comportant pas les grilles 12, permet d'optimiser la position de l'articulation avant 16 des volets 8, qui peut être proche de la surface extérieure de ces capots afin d'obtenir avec le choix des points d'ancrage des vérins 20, une bonne cinématique pour le déploiement des volets. En particulier un écart radial assez important entre les vérins 20 et les points d'articulation avant 16 des volets 8, permet à ces vérins de maintenir un couple élevé sur les volets repliés. On assure aussi une bonne répartition des efforts et une meilleure fiabilité de manoeuvre. Par ailleurs il est plus facile pour les capots mobiles 10 ne comprenant 30 pas de volume intérieur laissé libre pour les grilles, de réaliser une structure rigide.

Les figures 8 et 9 présentent la plaque de fermeture 32 comprenant son extrémité arrière fixée à la partie arrière de la tige du vérin 22, et son extrémité avant fixée de manière coulissante sur le corps de ce vérin par un guidage linéaire, comme un rail de guidage.

En jet direct pour la propulsion de l'aéronef, présenté par la figure 8, le creux longitudinal du volet 8 est fermé par la plaque 32 formant un carénage pour améliorer les performances aérodynamiques. En jet inversé pour le freinage, présenté par la figure 9, le corps du vérin 20 est globalement dégagé de la plaque de fermeture 32 qui coulisse vers 10 l'avant avec la tige 22, permettant un meilleur contournement du flux d'inversion, et donc une amélioration des performances d'inversion.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Inverseur de poussée d'une nacelle de turboréacteur, comprenant des capots mobiles (10) qui reculent par rapport à un cadre avant (2) en entraînant par des vérins (20) le basculement de volets (8) se trouvant initialement repliés à l'intérieur de ces capots, pour fermer sensiblement la veine annulaire d'air froid (4), et en ouvrant des grilles (12) disposées autour de cette veine qui reçoivent le flux d'air froid pour le renvoyer vers l'avant, caractérisé en ce que les grilles (12) sont fixées aux capots mobiles (10) et coulissent avec eux.
2. 2. Inverseur de poussée selon la revendication 1, caractérisé en ce que les volets (8) comportent une extrémité avant reliée par une articulation (16) à un capot mobile (10), et un vérin (20) comprenant une extrémité avant fixée au cadre (2), et l'autre extrémité fixée à l'arrière de ce volet.
3. 3. Inverseur de poussée selon la revendication 2, caractérisé en ce que 15 le vérin (20) se trouve en limite de la surface extérieure de la veine annulaire (4), le volet (8) étant relié au capot mobile (10) par une articulation (16) qui est éloignée de ce vérin radialement vers l'extérieur.
4. 4. Inverseur de poussée selon la revendication 3, caractérisé en ce que le vérin (20) disposé dans l'axe longitudinal du volet (8), est intégré dans un 20 creux longitudinal de la face de ce volet tournée radialement vers l'intérieur de la nacelle.
5. 5. Inverseur de poussée selon la revendication 4, caractérisé en ce que le vérin (20) comporte en dessous une plaque de fermeture (32) fixée à plat suivant la longueur, qui s'ajuste sur la face du volet (8) quand il est replié pour 25 fermer sensiblement le creux longitudinal de ce volet.
6. 6. Inverseur de poussée selon la revendication 5, caractérisé en ce que la plaque de fermeture (32) comprend son extrémité arrière fixée à la partie arrière de la tige (22) du vérin (20), et son extrémité avant fixée de manière coulissante sur le corps de ce vérin par un guidage linéaire.
7. 7. Inverseur de poussée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie arrière du volet (8) vient en appui radialement vers l'extérieur quand l'inverseur est fermé, sur une butée de fin de course réglable (18).
8. 8. Inverseur de poussée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité arrière des grilles (12) est fixée 5 à un béquet (14) se trouvant à l'avant des capots mobiles (10), qui forme un retour vers le centre de la nacelle à partir de la surface extérieure de ces capots.
9. 9. Inverseur de poussée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte à l'avant des capots mobiles (10), un joint d'étanchéité (30) venant en appui sur le cadre avant (2), qui se trouve radialement à l'intérieur des grilles (8).
10. 10. Inverseur de poussée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les extrémités avant de grilles (12) sont reliées entre elles par une structure circulaire qui se trouve en amont du cadre 15 avant (2).
11. 11. Nacelle de turboréacteur comportant un inverseur de poussée, caractérisée en ce que cet inverseur est réalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes.