WO2009024659A1 - Inverseur de poussee avec systeme de freinage des actionneurs - Google Patents

Inverseur de poussee avec systeme de freinage des actionneurs Download PDF

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WO2009024659A1
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braking means
braking
nacelle
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Benoit Kubiak
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Aircelle
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
    • F02K1/54Nozzles having means for reversing jet thrust
    • F02K1/64Reversing fan flow
    • F02K1/70Reversing fan flow using thrust reverser flaps or doors mounted on the fan housing
    • F02K1/72Reversing 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
    • F02K1/54Nozzles having means for reversing jet thrust
    • F02K1/76Control or regulation of thrust reversers
    • F02K1/763Control or regulation of thrust reversers with actuating systems or actuating devices; Arrangement of actuators for thrust reversers

Definitions

  • the present invention relates to a thrust reverser with grids for turbojet nacelle
  • the role of a thrust reverser during the landing of an aircraft is to improve the braking capacity of the latter by redirecting forward at least a portion of the thrust generated by the turbojet engine.
  • the inverter obstructs the gas ejection nozzle and directs the ejection flow of the engine towards the front of the nacelle, thereby generating a counter-thrust which is added to the braking of the wheels of the engine. 'plane.
  • the structure of an inverter comprises movable covers movable between, on the one hand, an extended position in which they open in the nacelle a passage intended for the deflected flow, and on the other hand, a position retraction in which they close this passage.
  • These movable hoods may furthermore fulfill a deflection function or simply the activation of other deflection means.
  • the movable cowls slide along rails so that when backing up during the opening phase, they discover deflection blade grids disposed in the thickness of the nacelle.
  • a linkage system connects the movable hood to blocking doors that expand within the ejection channel and block the output in direct flow.
  • each movable hood pivots so as to block the flow and deflect it and is therefore active in this reorientation.
  • these mobile covers are actuated by hydraulic or mechanical actuators with pneumatic or electric control.
  • the two primary locks hold each mobile cowl in the retracted position and resume the efforts to translate said movable cowl. These locks are redundant to cover a possible failure of one of the primary locks, each lock being sized to fully resume the sum of efforts to translate the movable cover.
  • the thrust reverser systems are provided with three separate control unlocking lines.
  • the aerodynamic loads encountered in flight fatigue locks and further pushes are also exerted on the ground locks during maintenance operations when it is necessary to manually unlock these locks.
  • the electrically operated thrust reverser systems are provided with helical link actuators, for example of the "ball screw” type, and are actuated by electric motors in direct contact with the actuator or by means of transmission cables. mechanical transmission. These rotary power transmission devices induce dimensional inertial loads for holding the actuator stops and the inverter structure and require the use of deceleration strategies of the electrical control in the end-of-travel zones.
  • the present invention aims to provide a thrust reversal system generally more reliable and less subject to premature wear of some of its mechanical components.
  • the present invention relates to a thrust reverser for a turbojet engine nacelle comprising at least one movable cowl mounted on a fixed inverter structure between a closed position in which they provide the aerodynamic continuity of the nacelle and deactivate means deflecting at least a portion of the air flow and an opening position in which they open a passage in the nacelle and activate said deflection means, each movable cover being able to be moved between these two positions by at least an actuating means, characterized in that the actuating means are associated with at least one mechanical braking means of said actuating means.
  • the establishment of mechanical braking means of the mobile cover actuating means allows, on the one hand, to have additional security in the event of engine or electronic failure, but also to have a system of retaining the actuating means which can then be slightly claimed to meet the braking means.
  • This last characteristic makes it possible to induce in the thrust reversal system a preload when the movable covers are in the closed position.
  • this preload allows better absorption of vibrations and relative movements between parts, which reduces mechanical fatigue.
  • the braking means contributes substantially to maintaining the inverter in the closed position.
  • this preload makes it possible to reduce the tensions exerted on the means for locking the half-parts to one another, which makes it easier to unlock and reduces fatigue wear.
  • the braking means may allow stop the system and avoid a violent arrival of mobile covers on the ultimate stops.
  • the actuating means are electric actuating means of the electric cylinders type capable of being driven by at least one associated electric motor.
  • the braking means are implemented at the level of the electric motor.
  • the braking means are arranged to act at a drive shaft of the electric motor.
  • the actuating means are driven through flexible transmission shafts.
  • the braking means are arranged at the level of the flexible transmission shafts. More particularly, the brakes may be of jaw type coming to grip the drive shaft
  • the inverter is a gate-type inverter.
  • the braking means are associated with synchronization means between them.
  • the braking means are static braking means having an engagement position by default current.
  • the braking means are disengaged manually.
  • the present invention also relates to a nacelle for a turbojet, characterized in that it comprises at least one thrust reverser according to the invention
  • Figure 1 is a partial schematic perspective view of a nacelle incorporating a thrust reverser grids.
  • Figure 2 is a schematic representation of the movable covers and their actuating system.
  • Figure 3 is a schematic representation of the drive system of Figure 2.
  • a thrust reverser 1 with grids generally has a structure comprising two semicircular movable hoods 2 slidable along rails (not shown) to discover deflection blade grids placed between the movable hoods 2 and a passage section. the airflow to deflect.
  • Locking doors are arranged inside the structure so as to pivot and move from a position in which they do not interfere with the passage of the air flow 4 to a position in which they block this passage.
  • these are mechanically connected to the movable cover 2 by hinges and to the fixed structure by a system of connecting rods.
  • the displacement of the mobile covers 2 on the rails along the outside of the structure is provided by a set of jacks 6a, 6b mounted on a front frame inside which are housed an electric motor 7 and flexible transmission shafts. ⁇ a, ⁇ b respectively connected to the jacks 6a, 6b to actuate them.
  • each movable cowl 2 can be translated along its rails under the action of three jacks 6a, 6b, comprising a central jack 6a and two additional jacks 6b, actuated by a single electric motor 7 connected to a control interface 9.
  • the power delivered by the electric motor 7 is first distributed to the central cylinders 6a via two flexible transmission shafts ⁇ a, then to the additional cylinders 6b by flexible transmission shafts ⁇ b.
  • each central cylinder 6a redistributing the movement to the additional cylinders 6b is equipped with a manual control box 9 allowing an opening or closing Manual of the corresponding mobile cover 2 during maintenance operations.
  • the drive means of the two movable covers 2 are associated with braking means.
  • Figures 2 and 3 show brake blocks 10 arranged on either side of the motor 7 at a drive shaft for the right cover and a drive shaft for the left cover.
  • the braking means used may be, for example a static brake with a lack of current using a type of multi-disc brakes, spring-loaded and / or electrically unlockable by an integrated linear actuator.
  • the brake is released and provides a precharge of the flexible transmission chain to avoid contact with the mechanical locks housed for example in the actuators
  • the braking means 10 will be controlled on unlocking by one or more control units (not shown) when the thrust reversal is selected.
  • the static brake can be used to immobilize the moving hoods 2 in emergencies and to avoid dynamic impacts in the event of loss of end-of-travel control.
  • the brake holds the movable covers 2 on the stops and no longer on the lower locks. The unlocking of these can therefore be performed without load and therefore without wear on said locks.
  • a manually operated brake inhibit mechanism is also installed.
  • This mechanism can be a simple lever against the thrust of the springs, for example, and thus release the disks. Actuation of this lever will freely drive the movable covers 2 and then secure them in the desired position by re-engaging the brake.

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Abstract

La présente invention se rapporte à un inverseur de poussée pour nacelle de turboréacteur comprenant au moins un capot mobile (2) monté sur une structure fixe d'inverseur entre une position de fermeture dans laquelle ils assurent la continuité aérodynamique de la nacelle et désactivent des moyens de déviation d'au moins une partie du flux d'air et une position d'ouverture dans laquelle ils ouvrent un passage dans la nacelle et activent lesdits moyens de déviation, chaque capot mobile étant apte à être déplacé entre ces deux positions par au moins un moyens d'actionnement (6a, 6b), caractérisé en ce que les moyens d'actionnement sont associés à au moins un moyen de freinage (10) mécanique desdits moyens d'actionnement.

Description

Inverseur de poussée avec système de freinage des actionneurs
La présente invention se rapporte à un inverseur de poussée à grilles pour nacelle de turboréacteur
Le rôle d'un inverseur de poussée lors de l'atterrissage d'un avion est d'améliorer la capacité de freinage de ce dernier en redirigeant vers l'avant au moins une partie de la poussée générée par le turboréacteur. Dans cette phase l'inverseur obstrue la tuyère d'éjection des gaz et dirige le flux d'éjection du moteur 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 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 mobiles peuvent en outre emplir une fonction de déviation ou simplement d'activation d'autres moyens de déviation.
Dans les inverseurs à grilles par exemple, les capots mobiles coulissent le long de rails de manière à ce qu'en reculant lors de la phase d'ouverture, ils découvrent des grilles d'aubes de déviation disposées dans l'épaisseur de la nacelle. Un système de bielles relie ce capot mobile à des portes de blocage qui se déploient à l'intérieur du canal d'éjection et bloquent la sortie en flux direct. Dans les inverseurs à porte en revanche, chaque capot mobile pivote de manière à venir bloquer le flux et le dévier et est donc actif dans cette réorientation.
De manière générale, ces capots mobiles sont actionnés par des vérins hydrauliques ou mécaniques à commande pneumatiques ou électriques.
Pour des raisons de sécurité évidentes, ces vérins doivent être équipés de verrous destinés à assurer leur maintien en position rétractée et éviter tout déploiement accidentel d'un capot mobile de l'inverseur de poussée. On distingue généralement deux types de verrous, appelés respectivement verrous primaires, montés en double, et verrou tertiaire.
Les deux verrous primaires maintiennent chaque capot mobile en position escamotée nominale et reprennent les efforts qui visent à faire translater ledit capot mobile. Ces verrous sont redondants pour couvrir une éventuelle défaillance d'un des verrous primaires, chaque verrou étant dimensionné pour pouvoir reprendre intégralement la somme des efforts visant à faire translater le capot mobile.
La fonction du verrou tertiaire est celle d'un système de verrouillage de secours qui est sollicité pour reprendre des efforts visant à faire translater le capot mobile uniquement en cas de défaillance des deux verrous primaires.
Ces verrous sont généralement actionnés par l'intermédiaire d'un signal de commande dont l'envoi fait partie de la procédure d'ouverture de l'inverseur. Ils nécessitent donc leur propre alimentation électrique.
Ces systèmes de verrouillage répondent par ailleurs à des normes de sécurité strictes, notamment suite à l'accident Lauda Air dans lequel l'ouverture inopinée du système d'inversion de poussée en vol était en cause dans la perte de l'avion.
Ces verrous sont des pièces importantes pour la sécurité en vol et il existe toujours un besoin de systèmes de verrouillage à la fois fiables, résistants, légers et simples.
Comme expliqué précédemment, les systèmes d'inversion de poussée sont munis de trois lignes de défense de déverrouillage à commande distincte. Les charges aérodynamiques rencontrées en vol fatiguent les verrous et de plus des poussées sont également exercées sur les verrous au sol lors des opérations de maintenance lorsqu'il est nécessaire de déverrouiller manuellement ces verrous. Les systèmes d'inverseur de poussée à commande électrique sont munis d'actionneurs à liaison hélicoïdale, par exemple de type « vis à bille » et sont actionnés par des moteurs électriques en prise directe sur l'actionneur ou par l'intermédiaire de câbles de transmission mécanique. Ces dispositifs de transmission de puissance rotatifs induisent des chargent inertielles dimensionnantes pour la tenue des butées d'actionneur et de la structure d'inverseur et nécessitent l'emploi de stratégies de décélération de la commande électrique dans les zones de fin de course.
La présente invention a pour but de proposer un système d'inversion de poussée globalement plus fiable et moins sujet à une usure prématurée de certains de ses constituants mécaniques.
La présente invention se rapporte pour se faire à un inverseur de poussée pour nacelle de turboréacteur comprenant au moins un capot mobile monté sur une structure fixe d'inverseur entre une position de fermeture dans laquelle ils assurent la continuité aérodynamique de la nacelle et désactivent des moyens de déviation d'au moins une partie du flux d'air et une position d'ouverture dans laquelle ils ouvrent un passage dans la nacelle et activent lesdits moyens de déviation, chaque capot mobile étant apte à être déplacé entre ces deux positions par au moins un moyens d'actionnement, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement sont associés à au moins un moyen de freinage mécanique desdits moyens d'actionnement.
Ainsi, la mise en place de moyens de freinage mécanique des moyens d'actionnement de capots mobiles permet, d'une part, de disposer d'une sécurité additionnelle en cas de défaillance moteur ou électronique, mais également de disposer d'un système de retenue des moyens d'actionnement qui peuvent alors être légèrement prétendu à rencontre des moyens de freinage.
Cette dernière caractéristique permet d'induire dans le système d'inversion de poussée une précharge lorsque les capots mobiles sont en position de fermeture.
En vol, cette précharge permet une meilleure absorption des vibrations et des mouvements relatifs entre les pièces, ce qui en diminue la fatigue mécanique. Par ailleurs, bien que n'étant pas un système de verrouillage proprement dit, les moyens de freinage contribue sensiblement au maintien de l'inverseur en position de fermeture.
Au sol, lors d'opération de maintenance, cette précharge permet de réduire les tensions s'exerçant sur les moyens de verrouillage des demi-parties entre elles, ce qui permet d'en faciliter le déverrouillage et en réduit l'usure par fatigue. En cas de panne moteur ou électronique lors d'une manœuvre de fermeture de l'inverseur, les moyens de freinage pourront permettre d'arrêter le système et d'éviter une arrivée violente des capots mobiles sur les butées ultimes.
De manière préférentielle, les moyens d'actionnement sont des moyens d'actionnement électriques du type vérins électriques aptes à être entraînés par au moins un moteur électrique associé.
Avantageusement, les moyens de freinage sont mis en œuvre au niveau du moteur électrique.
Avantageusement encore, les moyens de freinage sont disposés de manière à agir au niveau d'un arbre d'entraînement du moteur électrique.
De manière préférentielle, les moyens d'actionnement sont entraînés par le biais d'arbres de transmission flexibles.
De manière alternative ou complémentaire, les moyens de freinage sont disposés au niveau des arbres de transmission flexibles. Plus particulièrement, les freins pourront être de type à mâchoires venant enserrer l'arbre d'entraînement
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'inverseur est un inverseur à grilles.
De manière préférentielle, les moyens de freinage sont associés à des moyens de synchronisation entre eux.
Avantageusement, les moyens de freinage sont des moyens de freinage statique possédant une position d'engagement par défaut de courant.
Avantageusement encore, les moyens de freinage sont débrayables manuellement.
La présente invention se rapporte également à une nacelle pour turboréacteur, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un inverseur de poussée selon l'invention
La mise en œuvre de l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée qui est exposée ci-dessous en regard du dessin annexé dans lequel :
La figure 1 est une vue schématique partielle en perspective d'une nacelle intégrant un inverseur de poussée à grilles.
La figure 2 est une représentation schématique des capots mobiles et de leur système d'actionnement. La figure 3 est une représentation schématique du système d'entraînement de la figure 2.
Avant de décrire en détail un mode de réalisation de l'invention, il est important de préciser que le système décrit n'est pas limité à un type d'inverseur particulier.
Bien qu'illustré par un inverseur à grilles à actionnement électrique, il est bien évidemment possible d'appliquer le principe de l'invention à un actionnement pneumatique ou hydraulique, ainsi qu'à un autre type d'inverseur, par exemple à portes. Un inverseur de poussée 1 à grilles possède généralement une structure comprenant deux capots mobiles 2 semi-circulaire susceptibles de coulisser le long de rails (non représentés) pour découvrir des grilles d'aubes de déviation placées entre les capots mobiles 2 et une section de passage du flux d'air à dévier. Des portes de blocage sont disposées à l'intérieur de la structure de manière à pouvoir pivoter et passer d'une position dans laquelle elles ne gênent pas le passage du flux d'air 4 à une position dans laquelle elles bloquent ce passage. Afin de coordonner l'ouverture des capots mobiles 2 avec une position obturante des portes de blocage, celles-ci sont mécaniquement reliées au capot mobile 2 par des charnières et à la structure fixe par un système de bielles.
Le déplacement des capots mobiles 2 sur les rails le long de l'extérieur de la structure est assurée par un ensemble de vérins 6a, 6b montés sur un cadre avant à l'intérieur duquel sont logés un moteur électrique 7 et des arbres flexibles de transmission δa, δb respectivement connectés aux vérins 6a, 6b pour les actionner.
Plus précisément, chaque capot mobile 2 peut être translaté le long de ses rails sous l'action de trois vérins 6a, 6b, comprenant un vérin central 6a et deux vérins additionnels 6b, actionnés par un unique moteur électrique 7 relié à une interface de commande 9. La puissance délivrée par le moteur électrique 7 est tout d'abord distribuée aux vérins centraux 6a par l'intermédiaire de deux arbres de transmission flexibles δa, puis aux vérins additionnels 6b par des arbres de transmission flexibles δb.
De manière complémentaire, chaque vérin central 6a redistribuant le mouvement aux vérins additionnels 6b est équipé d'une boîte de commande manuelle 9 permettant une ouverture ou fermeture manuelle du capot mobile 2 correspondant lors d'opérations de maintenance.
Selon l'invention, les moyens d'entraînement des deux capots mobiles 2 sont associés à des moyens de freinage. Les figures 2 et 3 présentent des blocs de freinage 10 disposés de part et d'autre du moteur 7 au niveau d'un arbre d'entraînement pour le capot droit et d'un arbre d'entraînement pour le capot gauche.
Les moyens de freinage utilisés pourront être, par exemple un frein statique à manque de courant utilisant une technologie de type frein à disques multiples, à rappel par ressort et/ou à commande électrique de déverrouillage par un actionneur linéaire intégré.
Lorsque les capots mobiles 2 de l'inverseur sont rammenés en position fermée sur leur butée respective, le frein est relâché et assure une précharge de la chaîne de transmission flexible permettant d'éviter un contact des verrous mécaniques logés par exemple dans les actionneurs
6a, 6b.
Les moyens de freinage 10 seront pilotés au déverrouillage par une ou plusieurs unités de commande (non représentées) lorsque l'inversion de poussée est sélectionnée. Le frein statique peut être utilisé pour immobiliser les capots mobiles 2 dans des cas d'urgences et pour éviter des impacts dynamiques en cas de perte de contrôle de fin de course.
Dans le cas du déverrouillage mécanique des verrous pour la maintenance, le frein maintient les capots mobiles 2 sur les butées et non plus sur les verrous inférieurs. Le déverrouillage de ces derniers peut donc s'effectuer sans charge et donc sans usure sur lesdits verrous.
Un mécanisme d'inhibition du frein à commande manuelle est également installé. Ce mécanisme peut être un simple levier contrant la poussée des ressorts, par exemple, et ainsi libérer les disques. L'actionnement de ce levier permettra d'entraîner librement les capots mobiles 2 puis de les sécuriser dans la position voulue en réengageant le frein.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison 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 . Inverseur (1 ) de poussée pour nacelle de turboréacteur comprenant au moins un capot mobile (2) monté sur une structure fixe d'inverseur entre une position de fermeture dans laquelle ils assurent la continuité aérodynamique de la nacelle et désactivent des moyens de déviation (3) d'au moins une partie du flux d'air et une position d'ouverture dans laquelle ils ouvrent un passage dans la nacelle et activent lesdits moyens de déviation, chaque capot mobile étant apte à être déplacé entre ces deux positions par au moins un moyens d'actionnement (6a, 6b), caractérisé en ce que les moyens d'actionnement sont associés à au moins un moyen de freinage (10) mécanique desdits moyens d'actionnement.
2. Inverseur (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens d'actionnement sont des moyens d'actionnement électriques du type vérins électriques (6a, 6b) aptes à être entraînés par au moins un moteur électrique associé (7).
3. Inverseur (1 ) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de freinage (10) sont mis en oeuvre au niveau du moteur électrique (7).
4. Inverseur (1 ) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de freinage (10) sont disposés de manière à agir au niveau d'un arbre d'entraînement du moteur électrique (7).
5. Inverseur (1 ) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement (6a, 6b) sont entraînés par le biais d'arbres de transmission flexibles (δa, 8b).
6. Inverseur (1 ) selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de freinage sont disposés au niveau des arbres de transmission flexibles (8a, 8b).
7. Inverseur (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'inverseur est un inverseur à grilles (3).
8. Inverseur (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens de freinage (10) sont associés à des moyens de synchronisation entre eux.
9. Inverseur (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à
8, caractérisé en ce que les moyens de freinage (10) sont des moyens de freinage statique possédant une position d'engagement par défaut de courant.
10. Inverseur (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à
9, caractérisé en ce que les moyens de freinage (10) sont débrayables manuellement.
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