WO2007128890A1 - Nacelle pour turboreacteur double flux a grand taux de dilution - Google Patents

Nacelle pour turboreacteur double flux a grand taux de dilution Download PDF

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WO2007128890A1
WO2007128890A1 PCT/FR2007/000616 FR2007000616W WO2007128890A1 WO 2007128890 A1 WO2007128890 A1 WO 2007128890A1 FR 2007000616 W FR2007000616 W FR 2007000616W WO 2007128890 A1 WO2007128890 A1 WO 2007128890A1
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nacelle
section
thrust
open position
flow
Prior art date
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Guy Bernard Vauchel
Jean Fabrice Marcel Portal
Laurent Albert Blin
Christophe Thorel
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Aircelle
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
    • F02K1/54—Nozzles having means for reversing jet thrust
    • F02K1/64—Reversing fan flow
    • F02K1/70—Reversing fan flow using thrust reverser flaps or doors mounted on the fan housing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
    • F02K1/54—Nozzles having means for reversing jet thrust
    • F02K1/64—Reversing fan flow
    • F02K1/70—Reversing fan flow using thrust reverser flaps or doors mounted on the fan housing
    • F02K1/72—Reversing fan flow using thrust reverser flaps or doors mounted on the fan housing the aft end of the fan housing being movable to uncover openings in the fan housing for the reversed flow
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the present invention relates to a nacelle for turbofan engine with a high dilution ratio comprising an internal flow channel of a secondary flow generated by the turbojet engine and having an external structure equipped with a thrust reverser device.
  • An aircraft is driven by several turbojets each housed in a nacelle also housing a set of ancillary actuators related to its operation and providing various functions when the turbojet engine is in operation or stopped.
  • These ancillary actuating devices comprise in particular a mechanical system for actuating thrust reversers.
  • a nacelle generally has a tubular structure comprising an air inlet upstream of the turbojet engine, a median section intended to surround a fan of the turbojet engine, a downstream section housing thrust reverser means and intended to surround the combustion chamber of the turbojet engine. , and is generally terminated by an ejection nozzle whose output is located downstream of the turbojet engine.
  • the modern nacelles are intended to house a turbofan engine capable of generating through the blades of the rotating fan a flow of hot air (also called primary flow) from the combustion chamber of the turbojet engine, and a flow of cold air (secondary flow) flowing outside the turbojet through an annular passage, also called vein, formed between a shroud of the turbojet engine and an inner wall of the nacelle.
  • the two air flows are ejected from the turbojet engine from the rear of the nacelle.
  • the role of a thrust reverser is, during the landing of an aircraft, to improve the braking capacity thereof by redirecting forward at least a portion of the thrust generated by the turbojet engine.
  • the inverter obstructs the cold flow vein and directs the latter towards the front of the nacelle, thereby generating a counter-thrust which is added to the braking of the wheels of the aircraft.
  • an inverter comprises movable covers movable between, on the one hand, an extended position in which they open in the nacelle a passage for deviated flow, and secondly, a retracted position in which they close this passage.
  • These covers can perform a deflection function or simply activation other means of deflection.
  • a grid inverter also known as a cascade inverter
  • the reorientation of the air flow is carried out by deflection grids, the hood having a simple sliding function aimed at discover or cover these grids.
  • Additional locking doors activated by the sliding of the cowling, generally allow a closure of the vein downstream of the grids so as to optimize the reorientation of the cold flow.
  • Modern propulsion systems are moving towards the implementation of turbofan engines with high dilution ratio, that is to say generating a flow rate of cold air much higher than the flow rate of hot air.
  • the flow rate of the cold flow can be up to ten times higher than the flow rate of the hot flow.
  • a nacelle associated with such a turbojet engine has a fan duct and a large cold flow vein adapted to such a flow rate.
  • One of the direct consequences is therefore an increase in the size of the nacelle and the mass of the propulsion unit.
  • a nacelle according to WO 96/19656 comprises a thrust reverser device which only partially blocks the inner channel so as to provide therein a leakage section allowing the circulation of a controlled leakage rate.
  • a thrust reverser device which only partially blocks the inner channel so as to provide therein a leakage section allowing the circulation of a controlled leakage rate.
  • the present invention consists of a nacelle for a high dilution rate double flow turbojet engine comprising an internal flow channel of a secondary flow generated by the turbojet engine and having an external structure equipped with a reversing device.
  • thrust adapted to move alternately from a closed position in which it allows the circulation of the secondary flow inside the direct channel in direct jet to an open position in which it discovers an opening in the external structure so as to allow a reorientation of the secondary flow according to a deflected jet by the activation of thrust reversal means
  • the thrust reverser device in the open position, partially blocking the inner channel so as to provide a section therein leakage circuit for circulating a controlled leakage rate
  • said nacelle being characterized in that when the inverter when in the open position, has a deviated jet inversion section and a leakage section through the inner channel whose sum is substantially equal to a direct jet discharge section of the secondary flow when the inverter thrust is in the closed position.
  • the thrust reverser means such as deflection grids in the case of thrust reversers with grids. Furthermore, the space required to accommodate the thrust reverser means when the thrust reverser is in the closed position, can also be reduced, which allows substantial reductions in the overall dimensions of the nacelle.
  • the total section dedicated to the passage of the secondary flow remains substantially constant in thrust reversal phase and direct jet, avoiding any increase or decrease in pressure secondary flow in the inner channel.
  • the inversion section is obtained by moving a movable cowling having a reduced thickness and capable of ensuring, in the closed position, the external and internal aerodynamic continuity of the nacelle.
  • the nacelle is intended to receive a turbojet having a dilution ratio close to ten and in that the leakage section is calculated so that the thrust reverser allows, in the open position, an inverted thrust substantially equal to twenty percent of the direct jet thrust when the inverter is in the closed position.
  • the leakage section, when the thrust reverser is in the open position represents about thirty percent of the direct jet discharge section.
  • the thrust reverser is a grid inverter.
  • the thrust reverser is an inverter with natural locking grilles.
  • the leakage section is obtained by reducing the section of the inner channel during the displacement of a movable cowl fitted to the thrust reverser device.
  • the inner channel has a boss located downstream of the movable cowl in the open position.
  • the inner channel has a boss located substantially at an upstream edge of the movable cowl in the open position.
  • FIG. 1 is a diagrammatic representation in longitudinal section of a nacelle of a high dilution rate turbofan jet engine according to the prior art equipped with a thrust reverser with natural locking gates.
  • FIG. 2 is a diagrammatic representation in longitudinal section of a nacelle of turbojet engine with a large dilution ratio according to a first variant embodiment of the invention.
  • Figure 3 is a schematic representation in longitudinal section of a nacelle turbofan engine with a high bypass rate according to a second embodiment of the invention.
  • inverter is not limited to a particular type of inverter. Although illustrated by a grid inverter comprising movable covers sliding along guide rails, it can also be implemented with inverters of different design, including doors.
  • FIG. 1 represents a nacelle 1 for a double-flow turbojet engine with a high dilution ratio according to the prior art.
  • the nacelle 1 is intended to constitute a tubular housing for a turbojet engine (not shown) double flow with a high dilution ratio and serves to channeling the air flows it generates through the blades of a fan (not shown), namely a hot air flow passing through a combustion chamber (not shown) of the turbojet, and a flow of cold air circulating outside the turbojet.
  • the nacelle 1 has a structure comprising a front section forming an air inlet 4, a median section 5 surrounding the fan of the turbojet, and a rear section surrounding the turbojet and comprising a thrust reversal system.
  • the air inlet 4 has an inner surface 4a for channeling the incoming air and an outer fairing surface 4b.
  • the median section 5 comprises, on the one hand, an internal casing 5a surrounding the turbojet fan, and on the other hand, an outer casing fairing structure 5b extending the outer surface 4b of the air inlet section 5.
  • the casing 5a is attached to the air intake section 4 that it supports and extends its inner surface 4a.
  • the rear section comprises an external structure comprising a thrust reversal system and an internal engine fairing structure 8 defining with the external surface a vein 9 intended for the circulation of a cold stream in the case of a nacelle 1 of turbojet engine as shown here.
  • the thrust reverser system comprises a movable cap 10 in translation adapted to pass alternately, on the one hand, from a closed position in which it houses deflection grids 11 and provides the structural continuity of the middle section 5 allowing thus the evacuation of the cold flow 3 through the vein 9 in direct jet 3a, and secondly, to an open position in which it discovers the deflection grids 11, then opening a passage in the nacelle 1, and blocks the vein 9 downstream of the deflection grids 11 thus allowing the reorientation of the cold flow in an inverted jet 3b.
  • the gate reversal system presented here is a natural blocking gate reversal system. This means that the movable hood 10 naturally blocks the vein 9 in the open position without requiring the presence of complementary locking doors.
  • the internal structure 8 of the rear section has downstream deflection grids 11, a hump 12 large enough to substantially reach the level of the casing 5a of the nacelle 1.
  • the diameter DM1 interior of the nacelle 1 at the outlet of the casing 5a of the middle section 5 is substantially equal to the diameter DF1 of the internal structure 8 at the hump 12.
  • the movable hood 10 has, on the one hand, an outer wall 13 capable of ensuring the external structural continuity of the nacelle 1 with the outer structure 5b of the fairing of the casing 5a, and on the other hand, a internal wall 14 adapted to ensure the internal structural continuity of the nacelle 1 with the housing 5a, the inner wall 14 substantially along the curvature of the internal structure 8 so that the vein 9 retains a substantially constant section and therefore has a hollow corresponding to the hump 12. Furthermore, the inner wall 14 and the outer wall 13 meet downstream of the movable cowl 10 to form an ejection nozzle capable of ensuring the ejection of the cold stream at a desired angle.
  • the movable cowl 10 completely closes the vein 9, the hump 12 bringing the internal structure 8 in close contact with an upstream portion of said movable cowl 10 to the operating game near maneuver.
  • the need to accommodate the hollow of the inner wall 14 of the movable hood while ensuring the aerodynamics of the nacelle requires a greater thickness between the external structures and the internal structures.
  • the nacelle has a deflection section of the large cold flow so as to deflect a large part of this cold flow. This requires the presence of larger deflection grids 11, which results in an opening length of the larger movable hood 10 and a thickness and a corresponding interior volume to accommodate the deflection grids 11 when the movable hood 10 is in the closed position.
  • This larger footprint also results in a larger mass and a difficulty of housing such a nacelle for turbojet engine with a high dilution rate under an aircraft wing.
  • the object of the present invention is to provide a solution to this congestion and mass increase.
  • the principle of the invention is based on the fact that nacelles for turbojet engines with a high dilution ratio have, due to their size, a greater natural resistance which tends to brake the aircraft. This resistance is called capturing trail. As a result, it is not FR2007 / 000616
  • the solution provided by the invention lies in the fact, during a thrust reversal phase, to retain a part of the cold stream escaping in a direct jet thus allowing a reduction in the size of the inversion means, this leakage section of the secondary flow being controlled and determined so as to ensure the necessary and sufficient inversion.
  • FIG. 2 shows a first solution consisting of keeping the hump 12 of a nacelle 1 according to the prior art but with a smaller length of the deflection gates and a corresponding reduction in the opening length of the movable cowl 10.
  • a nacelle 100 differs from the nacelle 1 only in that it comprises deflection grids 111 having a length less than the deflection gates 11 of the nacelle 1.
  • the diameter DF1 of the internal structure 8 at the hump 12 is always substantially equal to the inside diameter DM1 of the casing 5a at the outlet of the middle section 5.
  • the reduced length of the deflection grids 111 allows a smaller displacement of the movable cowl 10 when opening the thrust reversal system. As a result, the upstream portion of the movable cowl 10 no longer comes into close contact with the hump 12 but stops upstream of said hump 12, thereby leaving a leakage section S2 in the vein 9 between the moving cowl 10 and the internal structure 8. Furthermore, the deflection grids 111 being less difficult to accommodate inside the movable cowl 10 in the closed position, the total thickness of the movable cowl 10 upstream thereof can be reduced relative to to the prior art.
  • the reduced opening length of the movable cowl 10 allows a reduction in the length of guide rails (not visible) of said movable cowl 10, installed in the upper and lower part of the thrust reverser structure. This results in a reduction of the fairing of said guide rails 00616
  • the guide rails being shorter than on a thrust reverser system according to the prior art, they can be raised to the maximum side of the extrados of the movable cover 10, eliminating or reducing a portion of the flat located in the vein 9 at the inner wall 14 of the movable cowl 10 usually encountered at the passage of the guide rail.
  • the outline of the nacelle 1 is shown in broken lines in Figure 2 for comparison purposes.
  • FIG. 3 shows a second solution consisting in reducing the bump height 12 of a nacelle 1 according to the prior art and placing it further upstream.
  • a nacelle 200 differs from the nacelle 1 in that it comprises an internal structure 208 having a smaller hump 212 and disposed further upstream than the bump 12 of the nacelle 1.
  • the diameter DF2 of the internal structure 208 at the hump 212 is smaller than the internal diameter DM1 of the housing 5a. This allows to naturally provide a space between the boss 212 and the movable cover 10 in the open position, this space constituting a leakage section S3 for the cold air flow.
  • the movable cowl 10 moves to the hump 212. This being located upstream relative to the bump 12 of the prior art, the moving length of the movable cowl 10 is reduced and accommodates deflection grids 211 also of reduced length since the flow of cold air to divert 3b is less important.
  • the consequences on the overall dimension of the nacelle are the same as explained for the nacelle 100.
  • the hollow formed by the inner wall 14 of the movable cowl 10 is also less important.
  • the inner wall 14 thus has a smaller curvature that further reduces the gap between the inner wall 14 and the outer wall 13 of the movable hood upstream thereof and therefore the overall dimensions of the nacelle 200 relative to the nacelle 1.
  • the outline of the nacelle 1 is shown in broken lines in Figure 3 for comparison purposes.
  • the reduced opening length of the movable cowl 10 makes it possible to reduce the length of guide rails (no visible) of said movable cowl 10. This results in a reduction of the fairing of said guide rails which also reduces the overall dimensions of the movable cowl 10, and consequently, to minimize aerodynamic profile accidents, thereby gaining efficiency.
  • the guide rails being shorter than on a thrust reverser system according to the prior art, they can be raised to the maximum side of the extrados of the movable cover 10, eliminating or reducing a portion of the flat located in the vein 9 at the inner wall 14 of the movable cowl 10 usually encountered at the passage of the guide rail.
  • the leakage sections S2, S3 increase with the dilution ratio, so for a turbojet engine with a greater dilution ratio, the leakage section S2, S3 will be increased.
  • the leakage section S2, S3 and the deflection section are calculated in such a way that their sum is substantially equal to the section of the vein 9 direct jet.
  • the efficiency of the inversion obtained is a function of the ratio between the leakage section S2, S3 on the direct jet exhaust section.

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Abstract

Nacelle pour turboréacteur double flux à grand taux de dilution comprenant un canal intérieur d'écoulement d'un flux secondaire généré par le turboréacteur et présentant une structure externe équipée d'un dispositif d'inversion de poussée apte à passer alternativement d'une position de fermeture dans laquelle il permet la circulation du flux secondaire à l'intérieur du canal intérieur en jet direct à une position d'ouverture dans laquelle il découvre une ouverture dans la structure externe de manière à permettre une réorientation du flux secondaire selon un jet dévié par l'activation de moyens d'inversion de poussée, le dispositif d'inversion de poussée, en position d'ouverture, bloquant partiellement le canal intérieur de manière à ménager dans celui-ci une section de fuite permettant la circulation d'un débit de fuite contrôlé, ladite nacelle étant caractérisée en ce que lorsque l'inverseur de poussée en position d'ouverture, présente une section d'inversion en un jet dévié et une section de fuite à travers le canal intérieur dont la somme est sensiblement égale à une section d'évacuation en jet direct du flux secondaire lorsque l'inverseur de poussée est en position de fermeture.

Description

Nacelle pour turboréacteur double flux à grand taux de dilution
La présente invention se rapporte à une nacelle pour turboréacteur double flux à grand taux de dilution comprenant un canal intérieur d'écoulement d'un flux secondaire généré par le turboréacteur et présentant une structure externe équipée d'un dispositif d'inversion de poussée.
Un avion 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'inverseurs de poussée.
Une nacelle présente généralement une structure tubulaire 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, et est généralement terminée par une tuyère d'éjection dont la sortie est située en aval du turboréacteur.
Les nacelles modernes sont destinés à abriter un turboréacteur double flux apte à générer par l'intermédiaire des pâles 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, 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 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 œuvre pour réaliser cette réorientation du flux froid varient suivant le type d'inverseur. Cependant, dans tous les cas, la structure d'un inverseur 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. 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 connu sous le nom d'inverseur à cascade, la réorientation du flux d'air est effectuée par des grilles de déviation, le capot n'ayant qu'une simple fonction de coulissage visant à découvrir ou recouvrir ces grilles. Des portes de blocage complémentaires, activées par le coulissement du capotage, permettent généralement une fermeture de la veine en aval des grilles de manière à optimiser la réorientation du flux froid.
Il est possible d'éviter la mise en place de portes de blocage en adaptant la forme de la veine de manière à ce que celle-ci présente une forme en S, c'est-à-dire que le carénage du moteur présente une bosse qu'épouse la paroi intérieure de la nacelle formée par le capotage à cet endroit. La hauteur de la bosse est calculée de manière à ce que le capotage de l'inverseur vienne fermer de lui-même la veine lorsqu'il coulisse en position d'ouverture de l'inverseur. Dans ce cas, l'inverseur à grilles est appelé inverseur à grille à blocage naturel, le capotage coulissant venant bloquer naturellement la veine du flux froid grâce à sa forme et à la forme de ladite veine. Un tel type d'inverseur est décrit dans les documents FR 2 132 380 et US 4 232 516 par exemple.
Les ensembles propulsifs modernes s'orientent vers la mise en œuvre de turboréacteurs double flux à grand taux de dilution, c'est-à-dire générant un débit de flux d'air froid très supérieur au débit de flux d'air chaud. Typiquement le débit du flux froid peut être jusqu'à dix fois supérieur au débit du flux chaud. De ce fait, une nacelle associée à un tel turboréacteur présente un canal de soufflante et une veine de flux froid de grande taille adaptée à un tel débit. Une des conséquences directes est donc un accroissement de la taille de la nacelle et de la masse de l'ensemble propulsif. L'association entre un turboréacteur à grand taux de dilution et un système d'inverseur à grille à blocage naturel amplifie ce phénomène en demandant la présence d'une bosse plus importante dans la veine, augmentant alors dans un rapport similaire la taille du creux correspondant dans le capotage de la nacelle avec répercussion sur la paroi externe de la nacelle, l'espacement entre la paroi interne et la paroi externe devant être plus important pour tenir compte de ce creux plus profond. Ceci résulte en un diamètre total plus important de la nacelle, diamètre pouvant devenir problématique en raison de la tendance des avionneurs à équiper les avions de trains d'atterrissage plus courts, ces avions présentant une hauteur sous aile plus petite. Le document WO 96/19656 décrit une nacelle permettant de pallier certains de ces problèmes. Pour ce faire, une nacelle selon WO 96/19656 comprend un dispositif d'inversion de poussée qui ne bloque que partiellement le canal intérieur de manière à ménager dans celui-ci une section de fuite permettant la circulation d'un débit de fuite contrôlé. Toutefois, il existe toujours un besoin d'améliorer encore les avantages d'une telle nacelle.
Pour ce faire, la présente invention consiste en une nacelle pour turboréacteur double flux à grand taux de dilution comprenant un canal intérieur d'écoulement d'un flux secondaire généré par le turboréacteur et présentant une structure externe équipée d'un dispositif d'inversion de poussée apte à passer alternativement d'une position de fermeture dans laquelle il permet la circulation du flux secondaire à l'intérieur du canal intérieur en jet direct à une position d'ouverture dans laquelle il découvre une ouverture dans la structure externe de manière à permettre une réorientation du flux secondaire selon un jet dévié par l'activation de moyens d'inversion de poussée, le dispositif d'inversion de poussée, en position d'ouverture, bloquant partiellement le canal intérieur de manière à ménager dans celui-ci une section de fuite permettant la circulation d'un débit de fuite contrôlé, ladite nacelle étant caractérisée en ce que lorsque l'inverseur de poussée en position d'ouverture, présente une section d'inversion en un jet dévié et une section de fuite à travers le canal intérieur dont la somme est sensiblement égale à une section d'évacuation en jet direct du flux secondaire lorsque l'inverseur de poussée est en position de fermeture.
Ainsi, en prévoyant une section de fuite lorsque l'inverseur de poussée est en position d'ouverture, seule une fraction du flux secondaire est inversée, ce qui permet de réduire la taille et la masse des moyens d'inversion de poussée et plus généralement de l'ensemble de la nacelle.
En effet, comme exposée précédemment, une des caractéristiques des nacelles pour turboréacteur double flux à grand taux de dilution est de présenter des dimensions importantes, ce qui génère une traînée de captation élevée. Cette traînée de captation tend naturellement à freiner l'avion. Malgré ce phénomène naturel de freinage, il est néanmoins nécessaire de produire une aide au freinage par l'intermédiaire d'un système d'inversion de poussée. Toutefois, l'inversion de poussée n'a plus à être optimisée pour freiner seule l'avion et peut tenir compte de la traînée de captation importante. De ce fait, il n'est plus nécessaire d'inverser la quasi-totalité du flux secondaire, et la mise en place d'une section de fuite permet de conserver une partie du flux secondaire s'échappant en jet direct tandis que seule la fraction restante est inversée pour produire la contre-poussée nécessaire. La section de fuite ainsi mise en place est contrôlée, c'est-à-dire possède une section déterminée calculée de manière à permettre l'inversion d'une fraction du flux secondaire suffisante pour assurer le freinage de l'avion.
La quantité d'air à inverser étant réduite, il est possible de réduire les dimensions des moyens d'inversion de poussée, telles que des grilles de déviation dans le cas d'inverseurs de poussée à grilles. Par ailleurs, l'espace nécessaire pour loger les moyens d'inversion de poussée lorsque l'inverseur de poussée est en position de fermeture, peut également être réduit, ce qui permet des réductions substantielles des dimensions générales de la nacelle.
De plus, en présentant, lorsque l'inverseur de poussée est en position d'ouverture, une section d'inversion en un jet dévié et une section de fuite à travers le canal intérieur, dont la somme est sensiblement égale à une section d'évacuation en jet direct du flux secondaire lorsque l'inverseur de poussée est en position de fermeture, la section totale dédiée au passage du flux secondaire reste sensiblement constante en phase d'inversion de poussée et en jet direct, évitant toute augmentation ou diminution de pression du flux secondaire dans le canal intérieur.
Préférentiellement, la section d'inversion est obtenue par déplacement d'un capot mobile présentant une épaisseur réduite et apte à assurer, en position de fermeture, la continuité aérodynamique externe et interne de la nacelle. Avantageusement, la nacelle est destinée à recevoir un turboréacteur présentant un taux de dilution proche de dix et en ce que la section de fuite est calculée de manière à ce que l'inverseur de poussée permette, en position d'ouverture, une poussé inversée sensiblement égale à vingt pourcent de la poussée en jet direct lorsque l'inverseur est en position de fermeture. Avantageusement encore, la section de fuite, lorsque l'inverseur de poussée est en position d'ouverture, représente environ trente pourcent de la section d'évacuation en jet direct.
De manière préférentielle, l'inverseur de poussée est un inverseur à grilles. Avantageusement, l'inverseur de poussée est un inverseur à grilles à blocage naturel.
De manière avantageuse, la section de fuite est obtenue par réduction de la section du canal intérieur lors du déplacement d'un capot mobile équipant le dispositif d'inversion de poussée. Selon une première variante de réalisation, le canal intérieur présente une bosse située en aval du capot mobile en position d'ouverture.
Selon une deuxième variante de réalisation, le canal intérieur présente une bosse située sensiblement au niveau d'un bord amont du capot mobile en position d'ouverture. La mise en œuvre de l'invention sera mieux comprise à la l'aide de la description détaillée qui est exposée ci-dessous en regard du dessin annexé dans lequel :
La figure 1 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'une nacelle de turboréacteur double flux à grand taux de dilution selon l'art antérieur équipée d'un inverseur de poussée à grilles à blocage naturel.
La figure 2 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'une nacelle de turboréacteur double flux à grand taux de dilution selon une première variante de réalisation de l'invention. • La figure 3 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'une nacelle de turboréacteur double flux à grand taux de dilution selon une deuxième variante de réalisation de l'invention.
Avant de décrire en détail un mode de réalisation de l'invention, il est important de préciser que l'invention n'est pas limitée à un type d'inverseur particulier. Bien qu'illustrée par un inverseur à grilles comprenant des capots mobiles coulissant le long de rails de guidage, elle peut également être mise en œuvre avec des inverseurs de conception différente, notamment à portes.
La figure 1 représente une nacelle 1 pour turboréacteur double flux à grand taux de dilution selon l'art antérieur. La nacelle 1 est destinée à constituer un logement tubulaire pour un turboréacteur (non représenté) double flux à grand taux de dilution et sert à canaliser les flux d'air qu'il génère par l'intermédiaire des pâles d'une soufflante (non représentée), à savoir un flux d'air chaud traversant une chambre de combustion (non représentée) du turboréacteur, et un flux d'air froid circulant à l'extérieur du turboréacteur. La nacelle 1 possède une structure comprenant une section avant formant une entrée d'air 4, une section médiane 5 entourant la soufflante du turboréacteur, et une section arrière entourant le turboréacteur et comprenant un système d'inversion de poussée.
L'entrée d'air 4 présente une surface interne 4a destinée à canaliser l'air entrant et une surface externe 4b de carénage.
La section médiane 5 comprend, d'une part, un carter 5a interne entourant la soufflante du turboréacteur, et d'autre part, une structure externe 5b de carénage du carter prolongeant la surface externe 4b de la section d'entrée d'air 5. Le carter 5a est rattaché à la section d'entrée d'air 4 qu'elle supporte et prolonge sa surface interne 4a.
La section arrière comprend une structure externe comprenant un système d'inversion de poussée et une structure interne 8 de carénage du moteur définissant avec la surface externe une veine 9 destinée à la circulation d'un flux froid dans le cas d'une nacelle 1 de turboréacteur double flux tel qu'ici représentée.
Le système d'inversion de poussée comprend un capot mobile 10 en translation apte à passer alternativement, d'une part, d'une position de fermeture dans laquelle il abrite des grilles de déviation 11 et assure la continuité structurelle de la section médiane 5 permettant ainsi l'évacuation du flux froid 3 à travers la veine 9 en jet direct 3a, et d'autre part, à une position d'ouverture dans laquelle il découvre les grilles de déviation 11, ouvrant alors un passage dans la nacelle 1, et bloque la veine 9 en aval des grilles de déviation 11 permettant ainsi la réorientation du flux froid selon un jet inversé 3b. Plus précisément, le système d'inversion à grilles ici présenté est un système d'inversion à grilles à blocage naturel. Cela signifie que le capot mobile 10 bloque naturellement la veine 9 en position d'ouverture sans nécessiter la présence de portes de blocage complémentaires.
Pour ce faire, la structure interne 8 de la section arrière présente en aval des grilles de déviation 11 , une bosse 12 suffisamment importante pour atteindre sensiblement le niveau du carter 5a de la nacelle 1. Ainsi le diamètre intérieur DM1 de la nacelle 1 en sortie du carter 5a de la section médiane 5 est sensiblement égal au diamètre DF1 de la structure interne 8 au niveau de la bosse 12.
En complément de cet aménagement, le capot mobile 10 présente, d'une part, une paroi externe 13 apte à assurer la continuité structurelle externe de la nacelle 1 avec la structure externe 5b de carénage du carter 5a, et d'autre part, une paroi interne 14 apte à assurer la continuité structurelle interne de la nacelle 1 avec le carter 5a, la paroi interne 14 suivant sensiblement la courbure de la structure interne 8 de manière à ce que la veine 9 conserve une section sensiblement constante et présente par conséquent un creux correspondant à la bosse 12. Par ailleurs, la paroi interne 14 et la paroi externe 13 se rejoignent en aval du capot mobile 10 pour former une tuyère d'éjection apte à assurer l'éjection du flux froid selon un angle souhaité.
Ainsi, en position d'ouverture, le capot mobile 10 vient totalement obturer la veine 9, la bosse 12 amenant la structure interne 8 en quasi contact avec une partie amont dudit capot mobile 10 au jeu fonctionnel de manœuvre près.
La nécessité de loger le creux de la paroi interne 14 du capot mobile tout en assurant l'aérodynamisme de la nacelle demande une épaisseur plus importante entre les structures externes et les structures internes. Par ailleurs, la totalité du flux froid étant bloqué lorsque le capot mobile 10 est en position d'ouverture, la nacelle présente une section de déviation du flux froid importante de manière à pouvoir dévier une grande partie de ce flux froid. Ceci nécessite la présence de grilles de déviation 11 plus grandes, ce qui entraîne une longueur d'ouverture du capot mobile 10 plus importante ainsi qu'une épaisseur et un volume intérieur correspondant pour pouvoir loger les grilles de déviation 11 lorsque le capot mobile 10 est en position de fermeture.
Cet encombrement plus important se traduit également par une masse plus importante et une difficulté de loger une telle nacelle pour turboréacteur à grand taux de dilution sous une aile d'avion.
L'invention objet de la présente demande vise à apporter une solution à cet encombrement et augmentation de masse.
Le principe de l'invention repose sur le fait que les nacelles destinées aux turboréacteurs à grand taux de dilution possèdent, en raison de leurs dimensions, une résistance naturelle plus importante qui tend à freiner l'avion. Cette résistance est appelée traînée de captation. De ce fait, il n'est FR2007/000616
8 plus nécessaire d'optimiser l'inversion de poussée en renvoyant vers l'avant de la nacelle le maximum du flux d'air froid.
La solution apportée par l'invention réside dans le fait, lors d'une phase d'inversion de poussée, de conserver une partie du flux froid s'échappant en jet direct permettant ainsi une réduction de la taille des moyens d'inversion, cette section de fuite du flux secondaire étant contrôlée et déterminée de manière à assurer l'inversion nécessaire et suffisante.
Les figures 2 et 3 présentent deux modes de réalisation de l'invention. La figure 2 présente une première solution consistant à conserver la bosse 12 d'une nacelle 1 selon l'art antérieur mais avec une longueur plus faible des grilles de déviation et une réduction correspondante de la longueur d'ouverture du capot mobile 10.
Ainsi une nacelle 100 diffère de la nacelle 1 uniquement par le fait qu'elle comprend des grilles de déviation 111 présentant une longueur inférieure aux grilles de déviation 11 de la nacelle 1. Le diamètre DF1 de la structure interne 8 au niveau de la bosse 12 est toujours sensiblement égal au diamètre intérieur DM1 du carter 5a en sortie de la section médiane 5.
La longueur réduite des grilles de déviation 111 permet un déplacement moins important du capot mobile 10 lors de l'ouverture du système d'inversion de poussée. De ce fait, la partie amont du capot mobile 10 ne vient plus en quasi contact avec la bosse 12 mais s'arrête en amont de ladite bosse 12 ménageant de ce fait une section de fuite S2 dans la veine 9 entre le capot mobile 10 et la structure interne 8. Par ailleurs, les grilles de déviation 111 étant moins difficiles à loger à l'intérieur du capot mobile 10 en position de fermeture, l'épaisseur totale du capot mobile 10 en amont de celui- ci peut être réduite par rapport à l'art antérieur. Ceci permet en conséquence de réduire l'épaisseur E' générale de la nacelle, à savoir la distance entre le carter 5a et la structure externe 5b de la section médiane 5, cette diminution d'épaisseur E' se répercutant naturellement sur la section d'entrée d'air 4 et résulte en une diminution globale du diamètre DN2 hors tout de la nacelle 111 par rapport au diamètre DN 1 de la nacelle 1 possédant une épaisseur E.
Par ailleurs, la longueur d'ouverture réduite du capot mobile 10 permet une diminution de la longueur de rails de guidage (non visibles) dudit capot mobile 10, installés en partie haute et basse de la structure de l'inverseur de poussée. Cela entraîne une réduction du carénage desdits rails de guidage 00616
qui permet également de réduire les dimensions générales du capot mobile 10, et par voie de conséquence, de minimiser les accidents de profil aérodynamiques, gagnant ainsi en efficacité. Les rails de guidage étant plus courts que sur un système d'inversion de poussée selon l'art antérieur, ceux-ci peuvent être remontés au maximum du côté de l'extrados du capot mobile 10, supprimant ou réduisant ainsi une partie du plat situé dans la veine 9 au niveau de la paroi interne 14 du capot mobile 10 habituellement rencontré au passage du rail de guidage.
Le contour de la nacelle 1 est représenté en trait discontinu sur la figure 2 à des fins de comparaison.
La figure 3 présente une deuxième solution consistant à réduire la hauteur de bosse 12 d'une nacelle 1 selon l'art antérieur et à la placer plus en amont.
Ainsi une nacelle 200 diffère de la nacelle 1 par le fait qu'elle comprend une structure interne 208 présentant une bosse 212 moins importante et disposée plus en amont que la bosse 12 de la nacelle 1.
De ce fait, le diamètre DF2 de la structure interne 208 au niveau de la bosse 212 est inférieur au diamètre interne DM1 du carter 5a. Ceci permet de ménager naturellement un espace entre la bosse 212 et le capot mobile 10 en position d'ouverture, cet espace constituant une section de fuite S3 pour le flux d'air froid. Comme pour la nacelle 1 , le capot mobile 10 se déplace jusqu'à la bosse 212. Celle-ci étant située en amont par rapport à la bosse 12 de l'art antérieur, la longueur de déplacement du capot mobile 10 est réduite et abrite des grilles de déviation 211 également de longueur réduite puisque le flux d'air froid à dévier 3b est moins important. Les conséquences sur la dimension globale de la nacelle sont les même qu'expliquées pour la nacelle 100.
Toutefois, la bosse 212 étant moins importante, le creux formé par la paroi interne 14 du capot mobile 10 est également moins important. La paroi interne 14 présente donc une courbure moins importante qui permet de réduire encore l'écart entre la paroi interne 14 et la paroi externe 13 du capot mobile en amont de celui-ci et donc les dimensions générales de la nacelle 200 par rapport à la nacelle 1.
Le contour de la nacelle 1 est représenté en trait discontinu sur la figure 3 à des fins de comparaison. Comme pour la nacelle 100, la longueur d'ouverture réduite du capot mobile 10 permet une diminution de la longueur de rails de guidage (non visibles) dudit capot mobile 10. Cela entraîne une réduction du carénage desdits rails de guidage qui permet également de réduire les dimensions générales du capot mobile 10, et par voie de conséquence, de minimiser les accidents de profil aérodynamiques, gagnant ainsi en efficacité. Les rails de guidage étant plus courts que sur un système d'inversion de poussée selon l'art antérieur, ceux-ci peuvent être remontés au maximum du côté de l'extrados du capot mobile 10, supprimant ou réduisant ainsi une partie du plat situé dans la veine 9 au niveau de la paroi interne 14 du capot mobile 10 habituellement rencontré au passage du rail de guidage. De manière générale, les sections de fuite S2, S3 augmentent avec le taux de dilution, ainsi pour un turboréacteur à plus grand taux de dilution, on augmentera la section de fuite S2, S3.
Par ailleurs, afin d'éviter toute accumulation de flux d'air dans la veine 9 pouvant entraîner une surpression ou plus généralement tout variation de pression dans la veine 9, la section de fuite S2, S3 et la section de déviation sont calculées de manière à ce que leur somme soit sensiblement égale à la section de la veine 9 en jet direct.
L'efficacité de l'inversion obtenue est fonction du rapport entre la section de fuite S2, S3 sur la section d'échappement en jet direct. Ainsi, pour un turboréacteur double flux à taux de dilution égal à 10, il a été calculé qu'une efficacité d'inversion générant un flux inversé produisant une contre poussée sensiblement égale à 20% de la poussée généré par le flux secondaire en jet direct était suffisante. Une telle efficacité d'inversion correspondant à une section de fuite S2, S3 environ égale à 30% de la section d'échappement en jet direct.
Bien que l'invention ait été décrite avec des exemples particuliers 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 combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Nacelle (100, 200) pour turboréacteur double flux à grand taux de dilution comprenant un canal intérieur (9) d'écoulement d'un flux secondaire généré par le turboréacteur et présentant une structure externe équipée d'un dispositif d'inversion de poussée apte à passer alternativement d'une position de fermeture dans laquelle il permet la circulation du flux secondaire à l'intérieur du canal intérieur en jet direct (3a) à une position d'ouverture dans laquelle il découvre une ouverture dans la structure externe de manière à permettre une réorientation du flux secondaire selon un jet dévié (3b) par l'activation de moyens d'inversion de poussée (111, 211), le dispositif d'inversion de poussée, en position d'ouverture, bloquant partiellement le canal intérieur de manière à ménager dans celui-ci une section de fuite (S2, S3) permettant la circulation d'un débit de fuite contrôlé, ladite nacelle étant caractérisée en ce que lorsque l'inverseur de poussée en position d'ouverture, présente une section d'inversion en un jet dévié (3b) et une section de fuite (S2, S3) à travers le canal intérieur (9) dont la somme est sensiblement égale à une section d'évacuation en jet direct (3a) du flux secondaire lorsque l'inverseur de poussée est en position de fermeture.
2. Nacelle (100, 200), selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la section d'inversion est obtenu par déplacement d'un capot mobile (10) présentant une épaisseur réduite et apte à assurer, en position de fermeture, la continuité aérodynamique externe et interne de la nacelle (100, 200).
3. Nacelle (100, 200) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle est destinée à recevoir un turboréacteur présentant un taux de dilution proche de dix et en ce que la section de fuite (S2, S3) est calculée de manière à ce que l'inverseur de poussée permette, en position d'ouverture, une poussé inversée sensiblement égale à vingt pourcent de la poussée en jet direct lorsque l'inverseur est en position de fermeture.
4. Nacelle (100, 200) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la section de fuite (S2, S3), représente environ trente pourcent de la section d'évacuation en jet direct.
5. Nacelle (100, 200) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'inverseur de poussée est un inverseur à grilles (111 , 211).
6. Nacelle (100, 200) selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'inverseur de poussée est un inverseur à grilles à blocage naturel.
7. Nacelle (100, 200) selon la revendication 6, caractérisée en ce que la section de fuite est obtenue par réduction de la section du canal intérieur (9) lors du déplacement d'un capot mobile (10) équipant le dispositif d'inversion de poussée.
8. Nacelle (100) selon la revendication 7, caractérisée en ce que le canal intérieur présente une bosse (112) située en aval du capot mobile (10) en position d'ouverture.
9. Nacelle (200) selon la revendication 8, caractérisée en ce que le canal intérieur (9) présente une bosse (212) située sensiblement au niveau d'un bord amont du capot mobile (10) en position d'ouverture.
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