FR3091905A1 - turboreacteur double flux comportant un système d’inversion de poussée - Google Patents
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Abstract
TURBOREACTEUR DOUBLE FLUX COMPORTANT UN SYSTEME D’INVERSION DE POUSSEE
L’invention concerne un turboréacteur double flux (100) comportant :
- une soufflante (108),
- un moteur (150) avec un compresseur (152) en aval de la soufflante (108), une turbine haute pression (154) en aval du compresseur (152) et présentant un arbre commun (156) avec le compresseur (152), et une turbine basse pression (158) en aval de la turbine haute pression (156) et qui comporte un arbre (160) qui se projette vers l’avant, où le moteur (150) est traversé par une veine primaire (114),
- une nacelle (102) fixée autour du moteur (150),
- un capot de soufflante (104) fixé autour de la soufflante (108) et de la nacelle (102), où une veine secondaire (112) est délimitée entre la nacelle (102) et le capot de soufflante (104),
où le turboréacteur double flux (100) comporte un train épicycloïdal (180) qui est arrangé entre l’arbre (160) et la soufflante (108).
Avec un tel mécanisme de train épicycloïdal, le turboréacteur comporte des moyens pour effectuer une inversion de poussée qui sont plus légers et moins encombrants que dans le cas d’état de la technique.
Fig. 2
Description
La présente invention concerne un turboréacteur double flux pour un aéronef, où le turboréacteur double flux comporte un système d’inversion de poussée, ainsi qu’un aéronef comportant au moins un tel turboréacteur double flux.
Un turboréacteur double flux d’un aéronef comporte un moteur, une nacelle qui est fixée autour du moteur et un capot de soufflante fixé autour de la nacelle.
Le capot de soufflante délimite un canal de soufflante à l’intérieur duquel est installée une soufflante qui est montée à l’avant du moteur et l’air entraîné par la soufflante se divise en un flux primaire qui traverse le moteur et un flux secondaire qui traverse une veine secondaire délimitée entre le capot de soufflante et la nacelle.
Le moteur comporte un compresseur qui est en aval de la soufflante, une turbine qui comporte une turbine haute pression en aval du compresseur et qui présente un arbre commun avec le compresseur, et une turbine basse pression en aval de la turbine haute pression et qui comporte un arbre commun avec la soufflante. Ainsi, les rotations de la soufflante et la turbine basse pression sont liées, et les rotations du compresseur et de la turbine haute pression sont liées.
L'air poussé par la soufflante et transitant dans la veine primaire passe successivement à travers le compresseur, la turbine haute pression, et la turbine basse pression pour être éjecté vers l'extérieur.
Entre le compresseur et la turbine haute pression, l'air traverse une chambre de combustion.
La nacelle comporte également un système d’inversion de poussée qui permet de dévier le flux secondaire vers l’extérieur de la nacelle et vers l’avant. Le système d’inversion de poussée comporte au moins une porte d’inversion qui est mobile pour permettre de libérer une fenêtre entre la veine secondaire et l’extérieur.
Bien qu’un tel système d’invention donne de bons résultats, il est souhaitable de trouver un système d’inversion de poussée qui soit moins lourd et moins encombrant.
Un objet de la présente invention est de proposer un turboréacteur double flux pour un aéronef, où le turboréacteur double flux comporte un système d’inversion de poussée qui est plus léger et moins encombrant.
A cet effet, est proposé un turboréacteur double flux comportant :
- une soufflante,
- un moteur avec un compresseur en aval de la soufflante, une turbine haute pression en aval du compresseur et présentant un arbre commun avec le compresseur, et une turbine basse pression en aval de la turbine haute pression et qui comporte un arbre qui se projette vers l’avant, où le moteur est traversé par une veine primaire,
- une nacelle fixée autour du moteur,
- un capot de soufflante fixé autour de la soufflante et de la nacelle, où une veine secondaire est délimitée entre la nacelle et le capot de soufflante,
où le turboréacteur double flux comporte un train épicycloïdal qui est arrangé entre l’arbre et la soufflante.
Avec un tel mécanisme de train épicycloïdal, le turboréacteur comporte des moyens pour effectuer une inversion de poussée qui sont plus légers et moins encombrants que dans le cas d’état de la technique.
Avantageusement, le train épicycloïdal comporte :
- un pignon planétaire solidaire de l’arbre,
- une couronne solidaire de la soufflante,
- un porte satellite monté libre en rotation autour du pignon planétaire, et
- une pluralité de satellites où chacun est monté mobile en rotation sur le porte satellite,
le turboréacteur comporte une première butée fixe et une deuxième butée solidaire de l’arbre,
le porte satellite est mobile en translation entre une première position dans laquelle il est en butée contre la première butée et une deuxième position dans laquelle il est en butée contre la deuxième butée, et
le turboréacteur comporte un système de déplacement qui est destiné à déplacer le porte satellite de la première position à la deuxième position et inversement et à maintenir le porte satellite dans la position atteinte.
Avantageusement, le système de déplacement est un actionneur linéaire.
Avantageusement, la deuxième butée est un épaulement sur l’arbre.
L’invention propose également un aéronef comportant au moins un turboréacteur double flux selon l'une des variantes précédentes.
Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels :
EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION
Dans la description qui suit, les termes relatifs à une position sont pris en référence à un aéronef en position d’avancement comme il est représenté sur la Fig. 1.
La Fig. 1 montre un aéronef 10 qui comporte un fuselage 12 de chaque côté duquel est fixée une aile 14 qui porte au moins un turboréacteur double flux 100 selon l’invention. La fixation du turboréacteur double flux 100 sous l’aile 14 s’effectue par l’intermédiaire d’un mât 16.
Dans la description qui suit, et par convention, on appelle X l'axe longitudinal du turboréacteur double flux 100 qui est parallèle à l'axe longitudinal de l’aéronef 10 et qui est orienté positivement dans le sens d'avancement de l'aéronef 10, on appelle Y l'axe transversal du turboréacteur double flux 100 qui est horizontal lorsque l’aéronef est au sol, et Z l'axe vertical lorsque l'aéronef est au sol, ces trois directions X, Y et Z étant orthogonales entre elles.
La Fig. 2 montre le turboréacteur double flux 100 qui comporte un moteur 150, une nacelle 102 fixée autour du moteur 150 et un capot de soufflante 104 fixé autour de la nacelle 102.
Le capot de soufflante 104 délimite un canal de soufflante 106 à l’intérieur duquel est installée une soufflante 108 qui est montée à l’avant du moteur 150.
A l’arrière de la soufflante 108, le canal de soufflante 106 se divise en une veine primaire 114 qui traverse le moteur 150, et une veine secondaire 112 délimitée entre la nacelle 102 et le capot de soufflante 104.
Le moteur 150 comporte un compresseur 152 qui est en aval de la soufflante 108, une turbine qui comporte une turbine haute pression 154 en aval du compresseur 152 et qui présente un arbre commun 156 avec le compresseur 152, et une turbine basse pression 158 en aval de la turbine haute pression 154 et qui comporte un arbre 160 qui se projette vers l’avant, ici jusqu’au voisinage de la soufflante 108. L’arbre 160 est concentrique et dans l’arbre commun 156. Entre le compresseur 152 et la turbine haute pression 154, l'air traverse une chambre de combustion.
L’arbre 160 et l’arbre commun 156 sont parallèles entre eux et parallèles à l’axe longitudinal X.
Le turboréacteur 100 comporte des paliers 10 qui sont fixés à l’intérieur de la nacelle 102 et qui assurent les rotations de l’arbre commun 156, de l’arbre 160 et de la soufflante 108.
L’arbre 160 et la soufflante 108 ne sont pas solidaires l’un de l’autre, et le turboréacteur 100 comporte un train épicycloïdal 180 qui est arrangé entre l’arbre 160 et la soufflante 108.
Les Figs. 3, 4 et 5 montrent le turboréacteur 100 dans une position de poussée dans laquelle il génère un flux d’air orienté de l’avant vers l’arrière afin de faire avancer l’aéronef 10.
L'air est aspiré par la soufflante 108 de l’avant vers l’arrière et se sépare en deux flux dont l’un 502a transite dans la veine secondaire 112, et dont l’autre 502b transite dans la veine primaire 114 en passant successivement à travers le compresseur 152, la turbine haute pression 154, et la turbine basse pression 156 pour être éjecté vers l'extérieur.
Les Figs. 6, 7 et 8 montrent le turboréacteur 100 dans une position d’inversion de poussée dans laquelle il génère un flux d’air orienté de l’arrière vers l’avant afin de faire ralentir l’aéronef 10.
L'air est aspiré par la soufflante 108 de l’arrière vers l’avant et se sépare en deux flux dont l’un 802a transite depuis la veine secondaire 112 à travers la soufflante 108 et freine l’aéronef 10, et dont l’autre 802b transite depuis la veine secondaire 112 dans la veine primaire 114 en faisant le tour par l’avant de la nacelle 102 et passe ensuite successivement à travers le compresseur 152, la turbine haute pression 154, et la turbine basse pression 156 pour être éjecté vers l'extérieur pour faire tourner le moteur 150.
Le changement entre la position de poussée et la position d’inversion de poussée s’effectue par l’intermédiaire du train épicycloïdal 180. Ainsi, l’inversion de poussée peut être réalisée avec des moyens simples et légers. En effet, il n’est plus nécessaire de mettre en place des portes d’inversion ce qui améliore l’aérodynamisme du turboréacteur double flux 100.
Le train épicycloïdal 180 présente un axe parallèle avec l’axe longitudinal X et il comporte :
- un pignon planétaire 182 qui est solidaire de l’arbre 160,
- une couronne 184 qui est solidaire de la soufflante 108,
- un porte satellite 186 monté libre en rotation autour du pignon planétaire 182, et
- une pluralité de satellites 188 où chacun est monté mobile en rotation sur le porte satellite 186 par l’intermédiaire d’arbre de rotation 190.
Les axes des différents éléments du train épicycloïdal 180 sont parallèles à l’axe longitudinal X.
Le turboréacteur 100 comporte une première butée 302 qui est fixe et qui est ici matérialisée par un des paliers 10 et une deuxième butée 304 qui est solidaire de l’arbre 160, c'est-à-dire qu’elle est mobile en rotation et elle est matérialisée ici par un épaulement sur l’arbre 160.
Le porte satellite 186 est mobile en translation parallèlement à l’axe longitudinal X entre une première position (vers l’arrière) dans laquelle il est en butée contre la première butée 302 et une deuxième position (vers l’avant) dans laquelle il est en butée contre la deuxième butée 304.
Le turboréacteur 100 comporte également un système de déplacement 350 qui est destiné à déplacer le porte satellite 186 de la première position à la deuxième position et inversement et à maintenir le porte satellite 186 dans la position atteinte. Le système de déplacement 350 prend ici la forme d’un actionneur linéaire, mais il pourrait prendre une autre forme.
L’activation du système de déplacement 350 est commandée par une unité de contrôle qui comprend en particulier un processeur ou CPU (« Central Processing Unit » en anglais). L’unité de contrôle peut être une des unités de contrôle de l’aéronef 10. L’unité de contrôle commande l’activation du système de déplacement 350 en fonction des besoins de l’aéronef 10.
Dans la première position qui correspond à la position de poussée, le porte satellite 186 est en butée contre la première butée 302 qui est fixe. Le porte satellite 186 est alors bloqué en rotation car il est bloqué par la première butée 302.
Le pignon planétaire 182 est entraîné par la turbine basse pression 158, et le couple généré par la turbine basse pression 158 est transmis à la soufflante 108 avec une réduction en passant par les satellites 188 qui tournent et la couronne 184.
La vitesse de rotation de la soufflante 108 est réduite par rapport à la vitesse de rotation de la turbine basse pression 158 et son sens de rotation est inverse. La réduction de vitesse de rotation dépend des caractéristiques du train épicycloïdal 180.
Dans ce mode de fonctionnement, le fait que la soufflante 108 et le moteur 150 tournent en sens inverse réduit le moment d’inertie du turboréacteur 100.
Les pales de la soufflante 108 sont disposées et orientées de manière à entraîner l’air de l’avant vers l’arrière dans ce mode de fonctionnement.
Dans la deuxième position qui correspond à la position d’inversion, le porte satellite 186 est en butée contre la deuxième butée 304 qui est mobile en rotation. Le porte satellite 186 est alors mobile en rotation car il est entraîné par la deuxième butée 304.
Le pignon planétaire 182 est entraîné par la turbine basse pression 158. Le porte satellite 186 tourne à la même vitesse angulaire que le pignon planétaire 182, c'est-à-dire que la turbine basse pression 158. Les satellites 188 sont immobiles par rapport à leur axe de rotation 190 et la couronne 184 tourne à la même vitesse que le porte satellite 186 et la turbine basse pression 158.
Le couple généré par la turbine basse pression 158 est ainsi transmis directement à la soufflante 108 sans réduction.
La vitesse de rotation de la soufflante 108 est égale à la vitesse de rotation de la turbine basse pression 158 et son sens de rotation est identique.
La disposition et l’orientation des pales de la soufflante 108 restant inchangées dans ce mode de fonctionnement, elles entraînent l’air de l’arrière vers l’avant du fait de l’inversion du sens de rotation.
Claims (5)
- Turboréacteur double flux (100) comportant :
- une soufflante (108),
- un moteur (150) avec un compresseur (152) en aval de la soufflante (108), une turbine haute pression (154) en aval du compresseur (152) et présentant un arbre commun (156) avec le compresseur (152), et une turbine basse pression (158) en aval de la turbine haute pression (156) et qui comporte un arbre (160) qui se projette vers l’avant, où le moteur (150) est traversé par une veine primaire (114),
- une nacelle (102) fixée autour du moteur (150),
- un capot de soufflante (104) fixé autour de la soufflante (108) et de la nacelle (102), où une veine secondaire (112) est délimitée entre la nacelle (102) et le capot de soufflante (104),
où le turboréacteur double flux (100) comporte un train épicycloïdal (180) qui est arrangé entre l’arbre (160) et la soufflante (108). - Turboréacteur double flux (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le train épicycloïdal (180) comporte :
- un pignon planétaire (182) solidaire de l’arbre (160),
- une couronne (184) solidaire de la soufflante (108),
- un porte satellite (186) monté libre en rotation autour du pignon planétaire (182), et
- une pluralité de satellites (188) où chacun est monté mobile en rotation sur le porte satellite (186),
en ce que le turboréacteur (100) comporte une première butée (302) fixe et une deuxième butée (304) solidaire de l’arbre (160),
en ce que le porte satellite (186) est mobile en translation entre une première position dans laquelle il est en butée contre la première butée (302) et une deuxième position dans laquelle il est en butée contre la deuxième butée (304), et
en ce que le turboréacteur (100) comporte un système de déplacement (350) qui est destiné à déplacer le porte satellite (186) de la première position à la deuxième position et inversement et à maintenir le porte satellite (186) dans la position atteinte. - Turboréacteur double flux (100) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le système de déplacement (350) est un actionneur linéaire.
- Turboréacteur double flux (100) selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la deuxième butée (304) est un épaulement sur l’arbre (160).
- Aéronef (10) comportant au moins un turboréacteur double flux (100) selon l'une des revendications précédentes.
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