FR3104211A1 - Turboreacteur double flux comportant une serie de lames rotatives pour obturer la veine du flux secondaire - Google Patents
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Abstract
TURBOREACTEUR DOUBLE FLUX COMPORTANT UNE SERIE DE LAMES ROTATIVES POUR OBTURER LA VEINE DU FLUX SECONDAIRE L’invention concerne un turboréacteur double flux avec une nacelle comportant un coulisseau mobile entre une position avancée et une position reculée pour ouvrir une fenêtre entre une veine et l’extérieur, des lames (250), chacune étant mobile en rotation entre une position escamotée et une position déployée, et un système de manœuvre (500) déplaçant chaque lame (250) et comportant pour chaque lame (250), un arbre principal (502) en rotation sur le coulisseau et auquel la lame (250) est fixée, une arche (508), pour chaque lame (250), un arbre secondaire (510) en rotation sur l’arche (508), pour chaque arbre secondaire (510), une tige (512) solidaire dudit arbre secondaire (510) et un joint de cardan (514) entre l’arbre principal (502) et la tige (512), et un système d’activation (600) qui déplace l’arche (508) lorsque le coulisseau se déplace. L’utilisation de lames rotatives sur le coulisseau et du système de manœuvre simplifié permet un allégement de l’ensemble par rapport à l’utilisation de portes d’inversion de l’état de la technique. Fig. 6
Description
La présente invention concerne un turboréacteur double flux qui comporte une série de lames qui sont montées rotatives pour obturer la veine du flux secondaire, ainsi qu'un aéronef comportant au moins un tel turboréacteur double flux.
Un aéronef comporte un fuselage de chaque côté duquel est fixée une aile. Sous chaque aile est suspendu au moins un turboréacteur double flux. Chaque turboréacteur double flux est fixé sous l’aile par l’intermédiaire d’un mât qui est fixé entre la structure de l’aile et la structure du turboréacteur double flux.
Le turboréacteur double flux comporte un moteur et une nacelle qui est fixée autour du moteur. Le turboréacteur double flux présente entre la nacelle et le moteur, une veine secondaire dans laquelle circule un flux secondaire.
La nacelle comporte une pluralité de portes d’inversion, chacune étant mobile en rotation sur la structure de la nacelle entre une position escamotée dans laquelle elle est en dehors de la veine secondaire et une position déployée dans laquelle elle se positionne en travers de la veine secondaire afin de dévier le flux secondaire vers une fenêtre qui est dans la paroi de la nacelle et qui est ouverte entre la veine secondaire et l’extérieur de la nacelle.
Ainsi, le flux secondaire est dévié vers l’extérieur et plus précisément vers l’avant du turboréacteur afin de produire une contre-poussée. En outre, le déplacement de chaque porte d’inversion est réalisé à l’aide d’une bielle qui traverse la veine secondaire en position escamotée et qui obstrue donc partiellement la veine secondaire.
Bien que les portes d’inversion donnent entière satisfaction, il est souhaitable de trouver des mécanismes différents, en particulier des mécanismes moins lourds et qui ne présentent aucune obstruction du flux secondaire en position escamotée.
Un objet de la présente invention est de proposer un turboréacteur double flux qui comporte une série de lames qui sont montées rotatives pour obturer la veine du flux secondaire.
A cet effet, est proposé un turboréacteur double flux présentant un axe longitudinal et comportant un moteur et une nacelle entourant le moteur qui comporte un carter de soufflante, où une veine d’un flux secondaire est délimitée entre la nacelle et le moteur et dans laquelle un flux d’air circule selon un sens d’écoulement, ladite nacelle comportant :
- une structure fixe fixée au carter de soufflante,
- un ensemble mobile présentant un capot mobile et un coulisseau, le capot mobile étant fixé au coulisseau, le coulisseau étant mobile en translation sur la structure fixe selon une direction de translation entre une position avancée dans laquelle le coulisseau est positionné de manière à ce que le capot mobile soit rapproché du carter de soufflante et une position reculée dans laquelle le coulisseau est positionné de manière à ce que le capot mobile soit éloigné du carter de soufflante pour définir entre eux une fenêtre ouverte entre la veine et l’extérieur de la nacelle,
- une pluralité de lames, chacune comportant une première extrémité montée mobile en rotation sur le coulisseau autour d’un axe de rotation et où les lames sont décalées angulairement de proche en proche autour de l’axe longitudinal, où chaque lame est mobile entre une position escamotée dans laquelle la lame est en dehors de la veine et une position déployée dans laquelle la lame est en travers de la veine,
- un ensemble d’actionneurs assurant le déplacement du coulisseau entre la position avancée et la position reculée, et inversement, et
- un système de manœuvre qui déplace chaque lame de la position escamotée à la position déployée lorsque le coulisseau se déplace de la position avancée à la position reculée, et inversement, où le système de manœuvre comporte :
- pour chaque lame, un arbre principal monté mobile en rotation sur le coulisseau autour d’un axe de rotation, et à une première extrémité duquel la lame est fixée,
- une arche coaxiale avec l’axe longitudinal,
- pour chaque lame, un arbre secondaire monté mobile en rotation sur l’arche autour d’un axe radial par rapport à l’axe longitudinal,
- pour chaque arbre secondaire, une tige solidaire dudit arbre secondaire et un joint de cardan assurant la liaison entre la deuxième extrémité de l’arbre principal et la tige, où l’axe de la tige et l’axe de l’arbre principal ne sont pas colinéaires, et
- un système d’activation qui déplace l’arche en rotation autour de l’axe longitudinal lorsque le coulisseau se déplace en translation.
Un tel turboréacteur permet une réduction de masse en remplaçant les portes d’inversion et leurs mécanismes d’entraînement par des lames pivotantes plus légères avec un système de manœuvre simplifié.
Avantageusement, le système d’activation comporte un rail solidaire de la structure fixe et un coulisseau secondaire solidaire de l’arche et qui coulisse le long du rail.
Avantageusement, la liaison entre le coulisseau secondaire et l’arche est réalisée par une bielle dont une extrémité est montée articulée sur l’arche et dont une autre extrémité est montée articulée sur le coulisseau secondaire.
Avantageusement, pour chaque lame, l’ensemble mobile comporte une butée contre laquelle la lame vient en appui en position escamotée, lorsqu’elle vient de la position déployée.
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 au sens d’écoulement de l’air dans un turboréacteur qui s’écoule donc de l’avant vers l’arrière de l’aéronef.
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.
La Fig. 2 et la Fig. 3 montrent le turboréacteur double flux 100 qui présente une nacelle 102 et un moteur 20 qui est logé à l’intérieur de la nacelle 102 et qui comporte un carter de soufflante 202. Le moteur 20 est matérialisé par sa partie arrière d’éjection.
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 orienté positivement vers l’avant de l'aéronef 10, on appelle Y l'axe transversal qui est horizontal lorsque l’aéronef est au sol, et Z l'axe vertical, ces trois directions X, Y et Z étant orthogonales entre elles.
La Fig. 2 et la Fig. 3 montrent le turboréacteur double flux 100 dans deux positions d’utilisation différentes et la Fig. 4 montre une représentation schématique en coupe du turboréacteur double flux 100.
Le turboréacteur double flux 100 présente entre la nacelle 102 et le moteur 20, une veine 204 dans laquelle circule un flux secondaire 208 provenant de l’entrée d’air à travers une soufflante 300 et qui s’écoule donc selon le sens d’écoulement qui va de l’avant vers l’arrière.
La nacelle 102 présente une structure fixe 206 qui est montée fixe sur le carter de soufflante 202. La structure fixe 206 est composée en particulier ici d’un cadre avant 210 monté autour du carter de soufflante 202 et de panneaux extérieurs 212 formant une surface aérodynamique qui sont montrés en transparence sur la Fig. 3 et dont une partie est découpée sur les Figs. 2 et 3.
La nacelle 102 présente un ensemble mobile 214 qui présente un capot mobile 216 (également en transparence sur la Fig. 3) dont une partie est découpée sur les Figs. 2 et 3 et qui forme les parois extérieures de la tuyère.
La nacelle 102 présente également un coulisseau 218. Le coulisseau 218 prend ici la forme d’un cylindre à parois ajourées. Le capot mobile 216 est fixé au et en aval du coulisseau 218 par rapport au sens d’écoulement du flux d’air dans le turboréacteur double flux 100.
Le coulisseau 218 est monté mobile en translation selon une direction de translation globalement parallèle à l’axe longitudinal X sur la structure fixe 206 de la nacelle 102.
Le coulisseau 218 est mobile entre une position avancée (Fig. 2) et une position reculée (Fig. 3) et inversement. En position avancée, le coulisseau 218 est positionné le plus en avant possible par rapport au sens d’écoulement de manière à ce que le capot mobile 216 soit rapproché des panneaux extérieurs 212 et du carter de soufflante 202 et forme ainsi une surface aérodynamique. En position reculée, le coulisseau 218 est positionné le plus en arrière possible par rapport au sens d’écoulement de manière à ce que le capot mobile 216 soit éloigné des panneaux extérieurs 212 et du carter de soufflante 202 de manière à définir entre eux une fenêtre 220.
En position avancée, le capot mobile 216 et les panneaux extérieurs 212 se prolongent de manière à définir la surface extérieure de la nacelle 102, et le capot mobile 216 et le carter de soufflante 202 se prolongent de manière à définir la surface extérieure de la veine 204.
En position reculée, le capot mobile 216 et le carter de soufflante 202 ainsi que les panneaux extérieurs 212 sont à distance et définissent entre eux la fenêtre 220 ouverte entre la veine 204 et l’extérieur de la nacelle 102. C'est-à-dire que l’air du flux secondaire 208 traverse la fenêtre 220 pour rejoindre l’extérieur du turboréacteur double flux 100.
La translation du coulisseau 218 est réalisée par tous moyens appropriés, comme par exemple, des systèmes de glissières entre la structure fixe 206 et le coulisseau 218.
La nacelle 102 comporte également un ensemble d’actionneurs (non représentés) assurant le déplacement en translation du coulisseau 218 entre la position avancée et la position reculée et inversement. Chaque actionneur est commandé par une unité de contrôle, par exemple du type processeur, qui commande les déplacements dans un sens ou dans l’autre selon les besoins de l’aéronef 10.
Chaque actionneur peut prendre par exemple la forme d’un vérin à double effet (deux directions de travail) dont le cylindre est fixé à la structure fixe 206 et une tige fixée au coulisseau 218.
Afin d’orienter le flux d’air sortant de la fenêtre 220, des cascades peuvent être fixées sur le coulisseau 218 en regard de la fenêtre 220.
Le carter de soufflante 202 et les panneaux extérieurs 212 délimitent la fenêtre 220 en amont par rapport au sens d’écoulement et le capot mobile 216 délimite la fenêtre 220 en aval par rapport au sens d’écoulement.
Dans le mode de réalisation de l’invention présenté à la Fig. 3, le coulisseau 218 comporte un profilé en U 219 coaxial avec l’axe longitudinal X et ouvert vers l’axe longitudinal X.
La nacelle 102 comporte une pluralité de lames 250 qui sont déplacées par un système de manœuvre.
La Fig. 5 et la Fig. 6 montrent deux vues opposées du système de manœuvre 500 et les Figs. 8 et 9 montrent le système de manœuvre 500 dans deux positions différentes des lames 250. Sur les Figs. 5, 6, 8 et 9, le profilé en U 219 est matérialisé par sa section.
Chaque lame 250 est montée mobile en rotation sur le coulisseau 218, ici sur le profilé en U 219, autour d’un axe de rotation qui est ici globalement parallèle à l’axe longitudinal X. Chaque lame 250 est ainsi mobile entre une position escamotée (Fig. 2) dans laquelle la lame 250 est en dehors de la veine 204 et une position déployée (Fig. 3) dans laquelle la lame 250 est en travers de la veine 204 afin de dévier le flux secondaire 208 vers la fenêtre 220.
Chaque lame 250 est montée mobile au niveau d’une première extrémité tandis qu’une deuxième extrémité se rapproche du moteur 20 lorsque la lame 250 est déployée afin d’obturer au mieux la veine 204.
Les lames 250 sont décalées angulairement de proche en proche autour de l’axe longitudinal X.
Le nombre de lames 250 ainsi que la forme de chacune d’elles dépendent des dimensions du turboréacteur double flux 100 ainsi que de la largeur de chaque lame 250 afin qu’en position déployée, les lames 250 obturent la plus grande partie de la veine 204.
Le passage de la position escamotée à la position déployée s’effectue par une rotation de la lame 250 vers l’intérieur du turboréacteur 100.
La position escamotée est adoptée lorsque le coulisseau 218 est en position avancée et la position déployée est adoptée lorsque le coulisseau 218 est en position reculée.
Le système de manœuvre 500 déplace chaque lame 250 de la position escamotée à la position déployée lorsque le coulisseau 218 se déplace de la position avancée à la position reculée, et inversement.
Le fonctionnement consiste ainsi, à partir de la position avancée/escamotée, à commander l’activation des actionneurs pour déplacer le coulisseau 218 de la position avancée à la position reculée. Au cours de ce déplacement, le système de manœuvre 500 déplace les lames 250 de la position escamotée à la position déployée.
A l’inverse, le fonctionnement consiste ainsi, à partir de la position reculée/déployée, à commander l’activation des actionneurs pour déplacer le coulisseau 218 de la position reculée à la position avancée. Au cours de ce déplacement, le système de manœuvre 500 déplace les lames 250 de la position déployée à la position escamotée.
L’utilisation des lames 250 montées rotatives sur le coulisseau 218 permet un allégement de l’ensemble par rapport à l’utilisation de portes d’inversion de l’état de la technique.
Pour chaque lame 250, le système de manœuvre 500 comporte un arbre principal 502 qui est monté mobile en rotation sur le coulisseau 218 autour d’un axe de rotation 504, et à une première extrémité duquel la lame 250 est fixée. Le passage de la position déployée à la position escamotée et inversement s’effectue par rotation autour de l’axe de rotation 504. Ici, chaque arbre principal 502 est monté mobile en rotation sur le profilé en U 219 par l’intermédiaire de deux paliers 506.
Le système de manœuvre 500 comporte une arche 508 coaxiale avec l’axe longitudinal X. Dans le mode de réalisation de l’invention présenté sur les Figs. 5 et 6, l’arche 508 s’étend sur un demi-cercle, mais l’étendue angulaire peut être différente selon l’encombrement autour de l’arche 508, et de la même manière, il est prévu ici une arche 508 de chaque côté du turboréacteur 100, mais un nombre différent est possible.
L’arche 508 est ici disposée en avant par rapport aux lames 250.
Pour chaque lame 250, le système de manœuvre 500 comporte un arbre secondaire 510 monté mobile en rotation sur l’arche 508 autour d’un axe radial par rapport à l’axe longitudinal X. Ici, l’arche 508 présente une section en U ouvert vers l’arrière et chaque arbre secondaire 510 est monté entre les deux branches du U.
Pour chaque arbre secondaire 510, le système de manœuvre 500 comporte également une tige 512 solidaire dudit arbre secondaire 510 et s’étendant ici vers l’arrière.
Pour chaque arbre secondaire 510, le système de manœuvre 500 comporte également un joint de cardan 514 assurant la liaison entre la deuxième extrémité de l’arbre principal 502 et la tige 512.
L’axe de la tige 512 et l’axe de l’arbre principal 502 ne sont pas colinéaires, mais ils présentent entre eux un angle qui est par exemple de l’ordre de 40°.
L’arche 508 n’est pas fixée directement au coulisseau 218, mais elle est maintenue par la fixation des paliers 506 au coulisseau 218, ici au profilé en U 219, et par le fait qu’il y a plusieurs lames 250 actionnées par l’arche 508 ce qui simplifie le système.
Comme le montrent la Fig. 6 et la Fig. 7, le système de manœuvre 500 comporte également un système d’activation 600 qui déplace l’arche 508 selon une rotation autour de l’axe longitudinal X combinée à une translation parallèle à l’axe longitudinal X lorsque le coulisseau 218 se déplace en translation.
Le système d’activation 600 comporte ici un rail 602 solidaire de la structure fixe 206 et un coulisseau secondaire 604 solidaire de l’arche 508 et qui coulisse le long du rail 602.
Ainsi, lorsque l’ensemble mobile 214 se déplace vers l’arrière, l’arche 508 est déplacée vers l’arrière avec le coulisseau secondaire 604 qui suit alors le rail 602 qui est fixe et dont la forme tend à déplacer le coulisseau secondaire 604 et donc l’arche 508 en rotation autour de l’axe longitudinal X. Ce déplacement en rotation entraîne alors chaque tige 512 et donc chaque joint de cardan 514 en rotation. Chaque arbre principal 502 est alors déplacé en rotation autour de son axe de rotation 504 en déplaçant la pale 250 en position déployée.
Le rail 602 est globalement parallèle à la direction longitudinale X et il présente des déviations assurant le déplacement approprié du coulisseau secondaire 604 pour déplacer l’arche 508.
Le déplacement vers l’avant de l’ensemble mobile 214 permet de replacer les lames 250 en position escamotée.
Le déplacement de toutes les lames 250 est alors relativement simple à mettre en œuvre et il ne nécessite pas d’actionneurs autres que ceux nécessaires au déplacement du coulisseau 218.
Pour empêcher une lame 250 de passer au-delà de la position escamotée lorsqu’elle vient de la position déployée, l’ensemble mobile 214 comporte pour chaque lame 250, une butée 606 contre laquelle la lame 250 vient en appui en position escamotée. Chaque butée 606 est ici disposée sur la périphérie extérieure des lames 250 et est fixée à un support 608 solidaire de l’ensemble mobile 214.
Dans le mode de réalisation de l’invention présenté à la Fig. 7, le coulisseau secondaire 604 porte quatre galets 702 (seulement deux sont visibles) qui sont disposés par paire de part et d’autre du rail 602.
La liaison entre le coulisseau secondaire 604 et l’arche 508 est réalisée par une bielle 704 dont une extrémité est montée articulée sur l’arche 508 et dont l’autre extrémité est montée articulée sur le coulisseau secondaire 604.
L’invention a été plus particulièrement décrite dans le cas d’une nacelle sous une aile mais elle peut s’appliquer à une nacelle située à l’arrière du fuselage.
Claims (5)
- Turboréacteur double flux (100) présentant un axe longitudinal (X) et comportant un moteur (20) et une nacelle (102) entourant le moteur (20) qui comporte un carter de soufflante (202), où une veine (204) d’un flux secondaire (208) est délimitée entre la nacelle (102) et le moteur (20) et dans laquelle un flux d’air circule selon un sens d’écoulement, ladite nacelle (102) comportant :
- une structure fixe (206) fixée au carter de soufflante (202),
- un ensemble mobile (214) présentant un capot mobile (216) et un coulisseau (218), le capot mobile (216) étant fixé au coulisseau (218), le coulisseau (218) étant mobile en translation sur la structure fixe (206) selon une direction de translation entre une position avancée dans laquelle le coulisseau (218) est positionné de manière à ce que le capot mobile (216) soit rapproché du carter de soufflante (202) et une position reculée dans laquelle le coulisseau (218) est positionné de manière à ce que le capot mobile (216) soit éloigné du carter de soufflante (202) pour définir entre eux une fenêtre (220) ouverte entre la veine (204) et l’extérieur de la nacelle (102),
- une pluralité de lames (250), chacune comportant une première extrémité montée mobile en rotation sur le coulisseau (218) autour d’un axe de rotation et où les lames (250) sont décalées angulairement de proche en proche autour de l’axe longitudinal (X), où chaque lame (250) est mobile entre une position escamotée dans laquelle la lame (250) est en dehors de la veine (204) et une position déployée dans laquelle la lame (250) est en travers de la veine (204),
- un ensemble d’actionneurs assurant le déplacement du coulisseau (218) entre la position avancée et la position reculée, et inversement, et
- un système de manœuvre (500) qui déplace chaque lame (250) de la position escamotée à la position déployée lorsque le coulisseau (218) se déplace de la position avancée à la position reculée, et inversement, où le système de manœuvre (500) comporte:
- pour chaque lame (250), un arbre principal (502) monté mobile en rotation sur le coulisseau (218) autour d’un axe de rotation (504), et à une première extrémité duquel la lame (250) est fixée,
- une arche (508) coaxiale avec l’axe longitudinal (X),
- pour chaque lame (250), un arbre secondaire (510) monté mobile en rotation sur l’arche (508) autour d’un axe radial par rapport à l’axe longitudinal (X),
- pour chaque arbre secondaire (510), une tige (512) solidaire dudit arbre secondaire (510) et un joint de cardan (514) assurant la liaison entre la deuxième extrémité de l’arbre principal (502) et la tige (512), où l’axe de la tige (512) et l’axe de l’arbre principal (502) ne sont pas colinéaires, et
- un système d’activation (600) qui déplace l’arche (508) en rotation autour de l’axe longitudinal (X) lorsque le coulisseau (218) se déplace en translation. - Turboréacteur double flux (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système d’activation (600) comporte un rail (602) solidaire de la structure fixe (206) et un coulisseau secondaire (604) solidaire de l’arche (508) et qui coulisse le long du rail (602).
- Turboréacteur double flux (100) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la liaison entre le coulisseau secondaire (604) et l’arche (508) est réalisée par une bielle (704) dont une extrémité est montée articulée sur l’arche (508) et dont une autre extrémité est montée articulée sur le coulisseau secondaire (604).
- Turboréacteur double flux (100) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que pour chaque lame (250), l’ensemble mobile (214) comporte une butée (606) contre laquelle la lame (250) vient en appui en position escamotée, lorsqu’elle vient de la position déployée.
- Aéronef (10) comportant au moins un turboréacteur double flux (100) selon l'une des revendications précédentes.
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| US2933890A (en) * | 1955-01-20 | 1960-04-26 | Boeing Co | Nozzle closing jet deflectors |
| DE102013225045A1 (de) * | 2013-12-05 | 2015-06-11 | Technische Universität Dresden | Schubumkehreinheit für ein Strahltriebwerk |
| US9133790B2 (en) * | 2010-04-09 | 2015-09-15 | Aircelle | Aircraft propulsion system provided with reverse thrust means |
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2019
- 2019-12-10 FR FR1914050A patent/FR3104211B1/fr active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2933890A (en) * | 1955-01-20 | 1960-04-26 | Boeing Co | Nozzle closing jet deflectors |
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