WO2012085379A1 - Structure interne pour une nacelle d'un aéronef - Google Patents

Structure interne pour une nacelle d'un aéronef Download PDF

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WO2012085379A1
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passive
moving
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Hervé HURLIN
Olivier Kerbler
Olivier Gilo
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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
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/20—Mounting or supporting of plant; Accommodating heat expansion or creep
    • 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
    • F02K1/06—Varying effective area of jet pipe or nozzle
    • F02K1/08—Varying effective area of jet pipe or nozzle by axially moving or transversely deforming an internal member, e.g. the exhaust cone
    • F02K1/085—Varying effective area of jet pipe or nozzle by axially moving or transversely deforming an internal member, e.g. the exhaust cone by transversely deforming an internal member
    • 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 an internal structure for a nacelle for a turbojet engine of an aircraft.
  • the invention also relates to a jet engine for an aircraft engine having an outer structure concentrically covering at least a portion of such an internal structure.
  • 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 thrust reverser actuation system.
  • a nacelle generally has a tubular structure along a longitudinal axis 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 reversal means and intended to surround the chamber combustion of the turbojet engine.
  • the tubular structure is generally terminated by an ejection nozzle whose outlet is located downstream of the turbojet engine.
  • the modern nacelles are intended to house a turbofan engine capable of generating, via the blades of the rotating fan, a flow of hot air (also called “primary flow”) from the combustion chamber of the rboreactor, and a cold air flow (“secondary flow”) which flows outside the turbojet engine through an annular passage, also called “annular vein”.
  • a turbofan engine capable of generating, via the blades of the rotating fan, a flow of hot air (also called “primary flow”) from the combustion chamber of the rboreactor, and a cold air flow (“secondary flow”) which flows outside the turbojet engine through an annular passage, also called “annular vein”.
  • downstream is understood here to mean the direction corresponding to the direction of the flow of cold air entering the turbojet engine.
  • upstream refers to the opposite direction.
  • Said annular vein is formed by an external structure, called
  • Outer Fixed Structure and a concentric internal structure, called Inner Fixed Structure (IFS), surrounding the structure of the engine itself downstream of the fan.
  • the internal and external structures belong to the downstream section.
  • the outer structure may comprise one or more sliding cowls along the longitudinal axis of the nacel the between a position allowing the exhaust of the inverted air flow and a position preventing such an exhaust.
  • a plurality of sliding cowls is disposed in downstream section and has a downstream side forming the ejection nozzle for channeling the ejection of the cold air flow, hereinafter referred to as "air flow".
  • Each sliding cowl typically has a thrust reversal function.
  • This nozzle provides the power necessary for propulsion by printing a speed to the ejection fl ows.
  • This nozzle is associated with an actuating system independent or not that of the hood for varying and optimizing the section of the annular vein depending on the flight phase in which the aircraft is.
  • variable nozzle is formed of movable elements configured to allow a decrease in the ejection section of the airflow at the exit of the annular vein. These moving elements are generally actuated by control means.
  • variable nozzle is not easily transferable to other types of nacelle with or without means of thrust reversal.
  • An object of the present invention is therefore to provide a nacelle whose ejection section of the air flow is variable by means not having the aforementioned drawbacks.
  • the present invention relates to an internal structure for a nacelle for a turbojet engine of an aircraft, concentric along a longitudinal axis passing through the center of said structure and comprising a plurality of active mobile elements and passive, each active moving element is formed of one or more moving parts and each active moving element is configured to drive the adjacent passive moving elements so that the internal structure has a first nominal position in which the moving elements are in aerodynamic continuity with the passive moving elements, a second position in which the active moving elements exceed the passive moving elements outwardly of the internal structure with respect to the center of the internal structure after the active movable elements have caused the passive movable elements and a third position in which the active moving elements exceed the passive moving elements inwardly of the internal structure relative to the center of the internal structure, after the active moving elements have driven the passive moving elements.
  • internal structure interior with respect to the center of the stationary structure is understood to mean the separation from the fixed base and approaching the center of said fixed structure.
  • active mobile element an element able to move and become motor with other non-active mobile elements, said passive, so as to move them.
  • passive mobile element means an element that can be moved under the drive of at least one active mobile element.
  • the structure of the invention When introduced into a nacelle, the structure of the invention allows a simple way, reliable and effective, to change the size of the outlet ejection section of the air flow.
  • said structure advantageously makes it possible to optimize the operation of the turbojet engine and also to limit the noise nuisance in a simple and reversible manner.
  • the internal structure of the invention is independent of the thrust reversal means and can be used in any type of nacelle including or not such means.
  • the structure of the invention comprises one or more of the following optional features considered alone or according to all the possible combinations:
  • At least two moving parts cooperate between them via a driving end belonging to a driving mobile part intended to be set in motion and a driven end belonging to one or more moving parts intended to be driven by the moving mobile part set in motion which allows moving the moving elements with a minimum of effort,
  • the driven and driving extremities co-operate by sliding and / or by rotation, which allows a simple and effective drive;
  • - P ro ries mob it are driven nneas are controlled by means of control means which allows remote control of the variation of the cross section of the internal structure;
  • control means comprise a motorized system coupled to a position sensor of each movable part, which makes it possible to move the moving parts in a precise manner;
  • control means are located in a strip adjacent to an active movable element which allows to free a space sufficient for the operation of the moving parts;
  • each strip comprises an acoustic treatment which makes it possible to absorb the surrounding noise of the internal structure
  • the mobile part (s) forming an active mobile element are made of a metallic or composite material
  • the moving parts are made of different materials, which makes it possible to adapt each element of the internal structure to its function;
  • one or more materials are deformable in an elastic or thermo-deformable manner, which makes it possible not to weigh down the internal structure;
  • each part is formed of one or more longitudinal lamellae which allows a simple and efficient installation of each active mobile element.
  • the invention relates to a nacelle for a turbojet engine of an aircraft comprising an outer structure concentrically covering at least a portion of an internal structure according to the invention so as to form an annular vein.
  • At least a portion of the movable elements of the internal structure is disposed substantially facing the free end of the external structure.
  • FIG. 1 is a partial schematic section of an embodiment of a nacelle of the invention
  • FIGS. 2 to 4 are perspective views of one embodiment of the fixed internal structure of the invention in which the active and passive moving elements are in the nominal position;
  • FIGS. 5 to 7 are perspective views of the embodiment of the fixed internal structure of FIGS. 2 to 4 in which the active and passive moving elements penetrate the nacelle's vein;
  • FIGS. 8 to 10 are perspective views of the embodiment of the fixed internal structure of FIGS. 2 to 4 in which the active and passive movable elements penetrate the interior of the internal structure;
  • FIGS. 11 to 13 are diagrammatic cross sections of a mode of realisation of the structure of the invention respectively in a position in which the active and passive movable elements penetrate the annular vein, in nominal position, and in position in which the active and passive moving elements penetrate the interior of the fixed internal structure;
  • FIGS. 14 to 16 are cross-sections of another embodiment of the structure of the invention respectively in nominal position, in a position in which the active and passive movable elements penetrate the annular vein, and in the position in which the active and passive movable elements penetrate the interior of the fixed internal structure;
  • FIGS. 17 to 19 are cross-sections of another embodiment of the structure of the invention respectively in nominal position, in a position in which the active and passive movable elements penetrate the annular vein, and in the position in which the active and passive movable elements penetrate the interior of the fixed internal structure;
  • FIGS. 20 to 22 are cross-sections of another embodiment of the structure of the invention respectively in the nominal position, in the position in which the active and passive movable elements penetrate the annular vein, and in the position in which the active and passive movable elements penetrate the interior of the fixed internal structure.
  • a nacelle 1 As represented in FIG. 1, a nacelle 1 according to the invention has a substantially tubular shape along a longitudinal axis ⁇ .
  • the nacelle of the invention 1 comprises an upstream section 2 with an inlet lip 13 of air forming an air inlet 3, a median section 4 surrounding a fan 5 of a turbojet engine 6 and a downstream section 7
  • the downstream section 7 comprises an internal structure 8 (generally called "IFS") surrounding the upstream portion of the turbojet engine 6, an external structure (OFS) 9 supporting a movable cowl (not shown) comprising thrust reversal means.
  • IFS internal structure 8
  • OFS external structure
  • the IFS 8 and the FSO 9 delimit an annular vein 10 allowing the passage of an air flow 12 penetrating the nacelle 1 of the invention at the level of the air inlet 3.
  • the nacelle of the invention 1 therefore comprises walls delimiting a space, such as the air inlet 3 or the annular vein 10, in which the air flow 12 enters, circulates and is ejected.
  • the nacelle 1 of the invention ends with an ejection nozzle 21 comprising an external module 22 and an internal module 24.
  • the internal and external modules 24 24 define a flow channel of a hot air flow 25 exiting turbojet engine 6.
  • IFS 8 has a longitudinal axis ⁇ 'substantially collinear with the longitudinal axis ⁇ of the nacelle 1 of the invention.
  • the IFS 8 comprises a plurality of active movable elements 103 and passive 1 01, said active mobile elements 103 are formed of one or more moving parts 103a, 103b therebetween.
  • Each active moving element 103 is configured to drive the adjacent passive moving elements 101 so that the IFS 8 has a first nominal position in which the active moving elements 110 are in aerodynamic continuity with the passive moving elements 101 (FIGS. see FIGS. 2 to 4), a second position in which the active moving elements 103 pass the passive moving elements 101 out of the IFS 8, after the active movable elements 103 have driven the passive moving elements 101, ( see FIGS. 5 to 7) and a third position in which the active moving elements 103 pass the passive moving elements 101 inward of the IFS 8, after the active moving elements 103 have driven the passive moving elements 101. (see Figures 8 to 10).
  • inside and outside relate to the center of the IFS which corresponds substantially to that of the nacelle.
  • the annular vein 10 has a greater or lesser height depending on the positioning of the active moving elements 103 and passive 101 relative to each other. to the rest of IFS 8 which is non-mobile.
  • the IFS 8 makes it possible in a simple and efficient way to optimize the operation of the turbojet engine 6 and to reduce noise pollution.
  • the IFS 8 is independent of the movable hood of the OFS 9 and can be used in any type of nacelle including or not means of thrust reversal.
  • the cross section of the IFS 8 is in the nominal position, namely that the elements forming the IFS are in aerodynamic continuity.
  • the annular vein 10 has a constant height perpendicular to the longitudinal axis ⁇ .
  • the cross section of the IFS is no longer aerodynamically continuous at the level of the active mobile elements 103 which penetrate into the annular vein 10, thereby reducing the height of the latter.
  • This configuration is advantageous because it makes it possible to have a better operation of the turbojet engine 6 with a high dilution ratio during the descent or cruising phase.
  • the cross section of the IFS is no longer in aerodynamic continuity at the level of the active movable elements 103 which penetrate inside the IFS 8, thereby increasing the height of the annular vein 10.
  • This configuration is adapted to the operation of the blower during cases of high thrust, take-off or altitude rise phase.
  • the active moving elements 103 can drive the passive moving elements 101 so as to maintain an aerodynamic line.
  • the movable active elements 103 penetrate into the annular vein 10 thereby pushing the passive moving elements 101a and 101b.
  • Passive movable elements 101a and 101b are spaced from the nominal position shown in Fig. 10 as indicated by arrows 102.
  • the active movable elements 103 penetrate inside 105 of the IFS, thereby bringing the passive moving elements 101a and 101b closer together.
  • the passive moving elements 101a and 101b are thus brought closer to the nominal position illustrated in FIG. 12, as indicated by the arrows 104.
  • Active moving elements 103 are formed by one or more parts.
  • Each active portion 103a, 103b may be formed of one or more longitudinal lamellae which allows a simple and effective installation of each active mobile element 103.
  • the longitudinal lamellae are simple to install because said lamellae can be sufficiently flexible to allow the parts 103a and 103b to move. Said slats can be guided in translation at one end and fixed by screws at another end, for example.
  • the longitudinal lamellae can be flexible.
  • Said lamellae may be made of a metallic or composite material.
  • At least two moving parts can cooperate with one another via a driving end belonging to a moving moving part intended to be set in motion and a driven end belonging to one or more moving parts intended to be driven by the part moving mobile set in motion which allows to put in motion the active moving elements 103 with a minimum of effort.
  • the driven and driving ends can cooperate by sliding and / or by rotation which allows a simple and effective drive.
  • the movable active elements 103 are formed by two parts 103a and 103b mounted on the periphery of the nacelle 1 of the invention.
  • the driving mobile part 113b can be rotated along an eccentric axis.
  • said movable portion 103b may comprise a closed slot 107 adapted to receive a pin 108 rotatably mounted along an axis of rotation 1 09 eccentric with respect to said movable portion 103b.
  • the driving mobile part 103b may comprise a driving end 1 1 1 intended to drive the driven end 1 1 0 of the driven moving part 1 03a.
  • the driven end 1 10 comprises a closed slot 1 14 for receiving a pin 1 1 2 belonging to the driving end 1 1 1.
  • the moving parts 1 03a and 1 03b are movable in rotation along an axis of rotation 1 1 9a and 1 19b substantially perpendicular to the longitudinal axis ⁇ ', said axis being disposed at a distance from the driving 1 1 1 and driven 1 10 ends.
  • the two movable parts 1 03a and 1 03b define an aerodynamic line 1 16 disposed above (see Figure 15) or below (see Figure 16) of the aerodynamic line 1 1 5 corresponding to the nominal position of the moving parts, with respect to the center of the IFS 8.
  • each active mobile element 103 is formed of three parts 103a, 103b and 103c. Parts 1 03a, 1 03b and 103c cooperate movably and sliding together at their ends.
  • the driving mobile part 113b comprises two different driving ends 121a and 121b.
  • the driving end 121a has a pin 122a configured to fit into an open slot 124a of a driven end 120a of the movable portion 103a.
  • the driving end 1 21b has an open slot 124b configured to receive the pin 1 22b of a driven end 1 20b of the movable portion 103c.
  • the pin 122a of the driving end presses against one of the walls of the open slot 124a thereby moving the moving part 101a.
  • the open slot 1 24b of the driving end guides the pin 1 22b of the driven end 103c so as to move the driven moving part 103c.
  • the driven moving parts 103a and 103c are made rotatable by means of a lever 129a and 129c along an axis perpendicular to the longitudinal axis ⁇ ', said pivot 1 29a and 129c being spaced from the driving ends 121 and trained 120.
  • the three movable parts 103a, 103b and 103c define an aerodynamic line 1 26 positioned above it (see FIG. below (see Figure 19) of the aerodynamic l 1 25 corresponding to the nominal position of the movable parts 1 03a, 1 03b and 1 03c, relative to the center of the IFS 8.
  • each active movable element 103 may comprise two moving parts 103a and 103b.
  • the movable portion 1013b comprises a driving end 131 in contact with the driven end 1 30 of the driven movable portion 103a.
  • the driving end 131 is located substantially below the driven end 1 30 so that the driving end 1 31 supports the driven end 1 30.
  • the driving end 1 31 is also in contact with a cam 1 34 movable in rotation along an axis substantially perpendicular to the longitudinal axis ⁇ '.
  • the two movable parts 103a and 130b are rotatable about an axis 137 substantially perpendicular to the longitudinal axis ⁇ ', said axis 137 being disposed at a distance from the driving and driven ends 131 and driven 130.
  • the driven end 130 presses the driving end 131 whose position under the driven end 130 varies depending on the angle of the cam 134.
  • the two mobile parts 103a and 103b define an aerodynamic line 136 disposed above (see FIG. 21) or below (see FIG. 22) the aerodynamic alignment 135 corresponding to the nominal position of the moving parts 103a and 103b, with respect to the center of NFS 8.
  • the nozzle outlet section formed by IFS 8 and FSO 9 may have a height increased or decreased by a value between 5% and 10%.
  • the rotating part or parts are at an angle of about 7 °, this angle value may vary depending on the geometry of the elements.
  • An overlay or seal system may be provided on the surface of the IFS 8 in contact with the airflow to provide continuity of the aerodynamic surface.
  • the driving mobile parts 103 are actuated by means of control means (not shown) which makes it possible to remotely control the variation of the cross section of the IFS 8.
  • the control means may comprise a motorized system coupled to a position sensor of one or more moving parts of the active mobile element which allows to move the moving parts accurately.
  • the drive systems and position sensors of each moving part may be a system based on structural deformations composed of piezoelectric elements.
  • the control means may be located in a neighboring band and in contact with the active mobile elements which allows to free up sufficient space for the operation of the moving parts.
  • a piezoelectric strip may be fixed on said strip, in particular towards the outside of the IFS 8.
  • the control systems and position sensors are piezoelectric systems, which can be fixed on a single strip.
  • Each band may comprise an acoustic treatment which makes it possible to limit the noise emitted by the power unit comprising the nacelle and the turbojet engine.
  • the acoustic treatment can be performed by a perforated or porous skin covering an absorbent acoustic coating disposed towards the inside of the IFS 8.
  • an acoustically treated band may be in the form of an outwardly facing outer skin of the IFS 8 and an inner skin facing inwardly of the IFS 8.
  • the outer skin can be pierced or have sufficient porosity to absorb the surrounding noise.
  • the outer skin may be made of a flexible composite material such as glass, carbon, epoxy resin or the like.
  • the inner skin may be made of a softer material than that of the outer skin, such as an elastomer.
  • the inner skin may also be made of several parts interconnected by an elastomer.
  • the inner skin and the outer skin may sandwich a felt, such as Feltmetal®, or a honeycomb panel treated so as to have a flexibility compatible with the inner and outer skins.
  • the moving parts can be made of different materials which allows to adapt each element of the internal structure to its function.
  • One or more materials used may be elastically deformable or heat-deformable, ie deformable depending on the heat, which allows not to burden the IFS.

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Abstract

Structure interne pour une nacelle d'un aéronef L'invention se rapporte à une structure interne(8)pour une nacelle (1) pour un turboréacteur double flux d'un aéronef comprenant une pluralité d'éléments mobiles actifs (103) et passifs (101), chaque élément mobile actif (103) est formé d'une ou de plusieurs parties mobiles (103a, 103b) et chaque élément mobile actif (103) est configuré de sorte à entraîner les éléments mobiles passifs adjacents (101) de manière à ce que la structure interne (103) présente une première position nominale, une deuxième position dans laquelle les éléments mobiles actifs (103) dépassent les éléments mobiles passifs (101) vers l'extérieur de la structure interne (8) et une troisième position dans laquelle les éléments mobiles actifs (103) dépassent les éléments mobiles passifs (101) vers l'intérieur de la structure interne (8). L'invention se rapporte également à une nacelle comportant une structure externe et une telle structure interne.

Description

Structure interne pour une nacelle d'un aéronef
La présente invention se rapporte à une structure interne pour une nacelle pour un turboréacteur d'un aéronef.
L'invention se rapporte égal ement à u ne nacel l e pou r u n turboréacteur d'un aéronef comportant une structure externe recouvrant de manière concentrique au moins une partie d'une telle structure interne.
Un aéronef 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'inverseur de poussée.
Une nacelle présente généralement une structure tubulaire suivant un axe longitudinal 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. La structure tubulaire est généralement terminée par une tuyère d'éjection dont la sortie est située en aval du turboréacteur.
Les nacelles modernes sont destinées à abriter un turboréacteur double flux apte à générer par l'intermédiaire des pales de la soufflante en rotation un flux d'air chaud (également appelé « flux primaire ») issu de la chambre de combustion d u tu rboréacteu r, et u n fl ux d'ai r froid (« flux secondaire ») qui circule à l'extérieur du turboréacteur à travers un passage annulaire, également appelé « veine annulaire».
On entend ici par le terme « aval » la direction correspondant au sens du flux d'air froid pénétrant dans le turboréacteur. Le terme « amont » désigne la direction opposée.
Ladite veine annulaire est formée par une structure externe, dite
Outer Fixed Structure (OFS) et une structure interne concentrique, dite Inner Fixed Structure (IFS), entourant la structure du moteur proprement dite à l'aval de la soufflante. Les structures interne et externe appartiennent à la section aval. La structure externe peut comporter un ou plusieurs capots coulissants su ivant l 'axe long itud inal de la nacel le entre une position permettant l'échappement du flux d'air inversé et une position empêchant un tel échappement.
Par ailleurs, une pluralité de capots coulissants est disposée en section aval et présente un côté aval formant la tuyère d'éjection visant à canaliser l'éjection du flux d'air froid, désigné ci-après par « flux d'air ». Chaque capot coulissant a typiquement une fonction d'inversion de poussée. Cette tuyère fournit la puissance nécessaire pour la propulsion en imprimant une vitesse aux fl ux d 'éjection . Cette tuyère est associée à u n système d'actionnement indépendant ou non de celui du capot permettant de faire varier et d'optimiser la section de la veine annulaire en fonction de la phase de vol dans laquelle se trouve l'aéronef.
Usuellement, la tuyère variable est formée d'éléments mobiles configurés de sorte à permettre une diminution de la section d'éjection du flux d'air au niveau de la sortie de la veine annulaire. Ces éléments mobiles sont généralement actionnés par des moyens de commande.
Cependant, une telle variation de la section d'éjection du flux d'air est assez complexe à mettre en œuvre. En effet, cela suppose la mise en place de pièces mécaniques ou de système supplémentaire au niveau du capot coulissant. De plus ce type de tuyère variable n'est pas facilement transposable à d'autres types de nacelle présentant ou non des moyens d'inversion de poussée.
Un but de la présente invention est donc de fournir une nacelle dont la section d'éjection du flux d'air est variable par des moyens ne présentant pas les inconvénients précités.
A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention a pour objet une structure interne pour une nacelle pour un turboréacteur d'un aéronef, concentrique selon un axe longitudinal passant au centre de ladite structure et comprenant une pluralité d'éléments mobiles actifs et passifs, chaque élément mobile actif est formé d'une ou de plusieurs parties mobiles et chaque élément mobile actif est configuré de sorte à entraîner les éléments mobiles passifs adjacents de manière à ce que la structure interne présente une première position nominale dans laquelle les éléments mobiles actifs sont en continuité aérodynamique avec les éléments mobiles passifs, une deuxième position dans laquelle les éléments mobiles actifs dépassent les éléments mobiles passifs vers l'extérieur de la structure interne par rapport au centre de la structure interne après que les éléments mobiles actifs ont entraîné les éléments mobiles passifs et une troisième position dans laquelle les éléments mobiles actifs dépassent les éléments mobiles passifs vers l'intérieur de la structure interne par rapport au centre de la structure interne, après que les éléments mobiles actifs ont entraîné les éléments mobiles passifs.
On entend ici par « intérieur de la structure interne par rapport au centre de la structu re fixe» , la d irection partant de la base fixe et se rapprochant du centre de ladite structure fixe.
On entend ici par « extérieur de la structure interne par rapport au centre de la structure fixe», la direction partant de la base fixe et s'éloignant du centre de ladite structure fixe.
On entend ici par « élément mobile actif », un élément apte à se déplacer et à devenir moteur auprès d'autres éléments mobiles non actifs, dits passifs, de sorte à mettre en mouvement ces derniers.
On entend ici par « élément mobile passif », un élément apte à être déplacé sous l'entraînement d'au moins un élément mobile actif.
Lorsqu'introduite dans une nacelle, la structure de l'invention permet de manière simple, fiable et efficace, de modifier la taille de la section d'éjection de sortie du flux d'air.
De ce fa it, ladite structure permet de manière avantageuse d'optimiser le fonctionnement du turboréacteur et également de limiter la nuisance sonore de manière simple et réversible.
En outre, la structure interne de l'invention est indépendante des moyens d'inversion de poussée et peut être employée dans tout type de nacelle comprenant ou non de tels moyens.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention, la structure de l'invention comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes considérées seules ou selon toutes les combinaisons possibles :
- au moins deux parties mobiles coopèrent entre el les par l'intermédiaire d'une extrémité entraînante appartenant à une partie mobile entraînante destinée à être mise en mouvement et d'une extrémité entraînée appartenant à une ou plusieurs parties mobiles destinées à être entraînées par la partie mobile entraînante mise en mouvement ce qui permet de mettre en mouvement les éléments mobiles avec un minimum d'effort,
- les extrém ités entraînées et entraînantes coopèrent par glissement et/ou par rotation ce qui permet un entraînement simple et efficace ; - l es pa rti es mob i l es entraîn a ntes sont action n ées pa r l'intermédiaire de moyens de commande ce qui permet de commander à distance la variation de la section transversale de la structure interne ;
- les moyens de commande comprennent un système motorisé couplé à un capteur de position de chaque partie mobile ce qui permet de mettre en mouvement de manière précise les parties mobiles ;
- les moyens de commande sont situés dans une bande adjacente à un élément mobile actif ce qui permet de libérer un espace suffisant pour le fonctionnement des parties mobiles ;
- chaque bande comporte un traitement acoustique ce qui permet d'absorber le bruit environnant de la structure interne ;
- la ou les parties mobiles formant un élément mobile actif sont réalisées dans un matériau métallique ou composite ;
- les parties mobiles sont réalisées dans des matériaux différents ce qui permet d'adapter chaque élément de la structure interne à sa fonction ;
- un ou plusieurs matériaux sont déformables de manière élastique ou thermodéformable ce qui permet ne pas alourdir la structure interne ;
- chaque partie est formée d'une ou de pl usieu rs lamelles longitudinales ce qui permet une installation simple et efficace de chaque élément mobile actif.Selon un autre aspect, l'invention a pour objet une nacelle pour u n turboréacteur d'un aéronef comportant une structure externe recouvrant de manière concentrique au moins une partie d'une structure interne selon l'invention de sorte à former une veine annulaire.
Préférentiellement, au moins une partie des éléments mobiles de la structure interne est disposée sensiblement en regard de l'extrémité libre de la structure externe.
L'invention sera davantage comprise à la lecture de la description non limitative qui va suivre, faite en référence aux figures ci-annexées.
- la figure 1 est une coupe schématique partielle d'un mode de réalisation d'une nacelle de l'invention ;
- les figures 2 à 4 sont des vues en perspective d'une mode de réalisation de la structure interne fixe de l'invention dans laquelle les éléments mobiles actifs et passifs sont en position nominale ;
- les figures 5 à 7 sont des vues en perspective du mode de réalisation de la structure interne fixe des figures 2 à 4 dans laquelle les éléments mobiles actifs et passifs pénètrent la veine de la nacelle ; - les figures 8 à 10 sont des vues en perspective du mode de réalisation de la structure interne fixe des figu res 2 à 4 dans laquelle les éléments mobiles actifs et passifs pénètrent l'intérieur de la structure interne ;
- les figures 1 1 à 13 sont des coupes transversales schématiques d'un mode de réal isation de la structure de l'invention respectivement en position dans laquelle les éléments mobiles actifs et passifs pénètrent la veine annulaire, en position nominale, et en position dans laquel le les éléments mobiles actifs et passifs pénètrent l'intérieur de la structure interne fixe ;
- les figures 14 à 16 sont des coupes transversales d'un autre mode de réalisation de la structure de l'invention respectivement en position nominale, en position dans laquel le les éléments mobiles actifs et passifs pénètrent la veine annulaire, et en position dans laquelle les éléments mobiles actifs et passifs pénètrent l'intérieur de la structure interne fixe ;
- les figures 17 à 19 sont des coupes transversales d'un autre mode de réalisation de la structure de l'invention respectivement en position nominale, en position dans laquel le les éléments mobiles actifs et passifs pénètrent la veine annulaire, et en position dans laquelle les éléments mobiles actifs et passifs pénètrent l'intérieur de la structure interne fixe ;
- les figures 20 à 22 sont des coupes transversales d'un autre mode de réalisation de la structure de l'invention respectivement en position nominale, en position dans laquel le les éléments mobiles actifs et passifs pénètrent la veine annulaire, et en position dans laquelle les éléments mobiles actifs et passifs pénètrent l'intérieur de la structure interne fixe.
Comme représenté sur la figure 1 , une nacelle 1 selon l'invention présente une forme sensiblement tubulaire selon un axe longitudinal Δ. La nacelle de l'invention 1 comprend une section amont 2 avec une lèvre d'entrée 1 3 d'air formant une entrée d'air 3, une section méd iane 4 entourant une soufflante 5 d'un turboréacteur 6 et une section aval 7. La section aval 7 comprend une structure interne 8 (généralement appelée « IFS ») entourant la partie amont du turboréacteur 6, une structure externe (OFS) 9 supportant un capot mobile (non représenté) comportant des moyens d'inversion de poussée.
L'IFS 8 et l'OFS 9 délimitent une veine annulaire 10 permettant le passage d'un flux d'air 12 pénétrant la nacelle 1 de l'invention au niveau de l'entrée d'air 3. La nacelle de l'invention 1 comporte donc des parois délimitant un espace, telle que l'entrée d'air 3 ou la veine annulaire 10, dans lequel le flux d'air 12 pénètre, circule et est éjecté.
La nacelle 1 de l'invention se termine par une tuyère d'éjection 21 comprenant un module externe 22 et un module interne 24. Les modules interne 24 et externe 22 définissent un canal d'écoulement d'un flux d'air chaud 25 sortant du turboréacteur 6.
L'IFS 8 présente un axe longitudinal Δ' sensiblement colinéaire à l'axe longitudinal Δ de la nacelle 1 de l'invention.
L' IFS 8 comprend une pluralité d'éléments mobiles actifs 103 et passifs 1 01 , lesdits éléments mobiles actifs 103 sont formés d'une ou d e plusieurs parties mobiles 103a, 103b entre elles. Chaque élément mobile actif 103 est configuré de sorte à entraîner les éléments mobiles passifs adjacents 101 de manière à ce que l'IFS 8 présente une première position nominale dans laquelle les éléments mobiles actifs 1 03 sont en continuité aérodynamique avec les éléments mobiles passifs 101 (voir les figures 2 à 4), une deuxième position dans laquelle les éléments mobiles actifs 103 dépassent les éléments mobiles passifs 101 vers l'extérieur de l'IFS 8, après que les éléments mobiles actifs 103 ont entraîné les éléments mobiles passifs 101 , (voir les figures 5 à 7) et une troisième position dans laq uel le les éléments mobiles actifs 103 dépassent les éléments mobiles passifs 101 vers l'intérieur de l' IFS 8, après que les éléments mobiles actifs 103 ont entraîné les éléments mobiles passifs 101 (voir les figures 8 à 10).
Les termes « intérieur » et « extérieur » sont relatifs au centre de l'IFS qui correspond sensiblement à celui de la nacelle.
De ce fa it, lorsq ue l ' I FS 8 est montée da ns l a n acel le 1 d e l'invention, la veine annulaire 10 présente une hauteur plus ou moins grande en fonction du positionnement des éléments mobiles actifs 103 et passifs 101 par rapport au reste de l'IFS 8 qui est non mobile. De ce fait, l'IFS 8 permet de manière simple et efficace d'optimiser le fonctionnement du turboréacteur 6 et de réduire les nuisances sonores.
En outre, l'IFS 8 est indépendante des capot mobiles de l'OFS 9 et peut être employée dans tout type de nacelle comprenant ou non des moyens d'inversion de poussée.
De manière plus précise, selon le mode de réalisation des figures 2 à 4, la section transversale de l'IFS 8 est en position nominale, à savoir que les éléments formant l'IFS sont en continuité aérodynamique. La veine annulaire 10 a une hauteur constante perpendiculairement à l'axe longitudinal Δ.
Selon le mode de réalisation des figures 5 à 7, la section transversale de l'IFS n'est plus en continuité aérodynamique au niveau des éléments mobiles actifs 103 qui pénètrent dans la veine annulaire 10, réduisant de ce fait la hauteur de cette dernière. Cette configuration est avantageuse car elle permet d'avoir un meilleur fonctionnement du turboréacteur 6 à fort taux de dilution en phase de descente ou en croisière.
Selon le mode de réalisation des figures 8 à 10, la section transversale de l'IFS n'est plus en continuité aérodynamique au niveau des éléments mobiles actifs 103 qui pénètrent à l'intérieur de l'IFS 8, augmentant de ce fait la hauteur de la veine annulaire 10. Cette configuration est adaptée au fonctionnement de la soufflante lors des cas de forte poussée, au décollage ou en phase de montée en altitude.
Comme représenté sur les figures 11 à 13, les éléments mobiles actifs 103 peuvent entraîner les éléments mobiles passifs 101 de sorte à conserver une ligne aérodynamique. Ainsi, dans le cas de la figure 11, les éléments mobiles actifs 103 pénètrent dans la veine annulaire 10 repoussant de ce fait les éléments mobiles passifs 101a et 101b. Les éléments mobiles passifs 101a et 101b sont écartés par rapport à la position nominale illustrée à la figure 10, comme indiqué par les flèches 102.
Ainsi, dans le cas de la figure 13, les éléments mobiles actifs 103 pénètrent à l'intérieur 105 de l'IFS, rapprochant de ce fait les éléments mobiles passifs 101a et 101b. Les éléments mobiles passifs 101a et 101b sont ainsi rapprochés par rapport à la position nominale illustrée à la figure 12, comme indiqué par les flèches 104.
Les éléments mobiles actifs 103 sont formés par une ou plusieurs parties. Chaque partie active 103a, 103b peut être formée d'une ou de plusieurs lamelles longitudinales ce qui permet une installation simple et efficace de chaque élément mobile actif 103. En effet, les lamelles longitudinales sont simples à installer car lesdites lamelles peuvent être suffisamment souples pour permettre le déplacement des parties 103a et 103b. Lesdites lamelles peuvent être guidées en translation à une extrémité et fixées par des vis à une autre extrémité, par exemple. Les lamelles longitudinales peuvent être souples. Lesdites lamelles peuvent être réalisées dans un matériau métallique ou composite. Au moins deux parties mobiles peuvent coopérer entre elles par l'intermédiaire d'une extrémité entraînante appartenant à une partie mobile entraînante destinée à être mise en mouvement et d'une extrémité entraînée appartenant à une ou plusieurs parties mobiles destinées à être entraînées par la partie mobile entraînante mise en mouvement ce qui permet de mettre en mouvement les éléments mobiles actifs 103 avec un minimum d'effort.
Les extrémités entraînées et entraînantes peuvent coopérer par glissement et/ou par rotation ce qui permet un entraînement simple et efficace.
Selon un premier mode de réalisation représenté aux figures 14 à 16, les éléments mobiles actifs 103 sont formés par deux parties 103a et 103b montées sur la périphérie de la nacelle 1 de l'invention.
Selon ce mode de réalisation, la partie mobile entraînante 1 03b peut être mobile en rotation selon un axe excentré. Pour ce faire, ladite partie mobile 103b peut comporter une fente fermée 107 apte à recevoir un pion 108 monté en rotation selon un axe de rotation 1 09 excentré par rapport à ladite partie mobile 103b.
La partie mobile entraînante 103b peut comprendre une extrémité 1 1 1 entraînante destinée à entraîner l'extrémité entraînée 1 1 0 de la partie mobile entraînée 1 03a. Pour ce faire, l'extrémité entraînée 1 10 comporte une fente fermée 1 14 destinée à recevoir un pion 1 1 2 appartenant à l'extrémité entraînante 1 1 1 . Les parties mobiles 1 03a et 1 03b sont mobiles en rotation suivant un axe de rotation 1 1 9a et 1 19b sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal Δ', ledit axe étant disposé à distance des extrémités entraînante 1 1 1 et entraînée 1 10.
Ainsi, suivant la position du pion 1 1 2 dans la fente fermée 1 14, les deux parties mobiles 1 03a et 1 03b définissent une ligne aérodynamique 1 16 disposée au-dessus (voir figure 15) ou au-dessous (voir figure 16) de la ligne aérodynamique 1 1 5 correspondant à la position nominale des parties mobiles, par rapport au centre de l'IFS 8.
Dans le cas de la figure 15, la section de la veine annulaire 10 est réduite alors que celle de la figure 16 est augmentée.
Selon un second mode de réalisation des figures 17 à 19, chaque élément mobile actif 1 03 est formé de trois parties 1 03a, 1 03b et 1 03c. Les parties 1 03a, 1 03b et 103c coopèrent de manière mobile et coulissante entre elles au niveau de leurs extrémités. Selon le mode de réalisation des figures 17 à 19, la partie mobile entraînante 1 03b comporte deux extrém ités entraînantes 1 21 a e t 1 21 b différentes. L'extrémité entraînante 121 a présente un pion 122a configuré pour venir dans une fente ouverte 124a d'une extrémité entraînée 120a de la partie mobile 103a. L'extrémité entraînante 1 21 b présente une fente ouverte 124b configurée pour recevoir le pion 1 22b d'une extrémité entraînée 1 20b de la partie mobile 103c.
Lorsque la partie entraînante 103a est mise en mouvement, le pion 122a de l'extrémité entraînante appuie sur une des parois de la fente ouverte 124a mettant de ce fait en mouvement la partie mobile 1 03a. La fente ouverte 1 24b de l'extrémité entraînante guide le pion 1 22b de l'extrém ité entraînée 103c de sorte à mettre en mouvement la partie mobile entraînée 103c.
Les parties mobiles entraînées 103a et 103c sont rendues mobiles en rotation g râce à u n p ivot 129a et 129c selon un axe sens ibl ement perpendiculaire à l'axe longitudinal Δ', ledit pivot 1 29a et 129c étant disposé à distance des extrémités entraînante 121 et entraînée 120.
Ainsi, suivant la position des pions 122a et 1 22b dans les fentes ouvertes 124a et 1 24b, les trois parties mobiles 103a, 103b et 103c définissent une l igne aérodynam ique 1 26 d isposée au-dessus (voir figure 18) o u a u- dessous (voir figure 19) de la l igne aérodynamique 1 25 correspondant à la position nominale des parties mobiles 1 03a, 1 03b et 1 03c, par rapport au centre de l'IFS 8.
Dans le cas de la figure 18, la section de la veine annulaire 10 est réduite alors que celle de la figure 19 est augmentée.
Selon encore un autre mode de réalisation représenté aux figures
20 à 22, chaque élément mobile actif 1 03 peut comprendre deux parties mobi les 1 03a et 1 03b . Dans ce cas, l a partie mobi le entraînante 1 03b comporte une extrémité entraînante 131 en contact avec l'extrémité entraînée 1 30 de la partie mobile entraînée 103a. Typiquement, l'extrémité entraînante 131 est située sensiblement sous l'extrémité entraînée 1 30 de sorte q ue l'extrém ité entraînante 1 31 supporte l'extrémité entraînée 1 30. L'extrémité entraînante 1 31 est également en contact avec une came 1 34 mobile en rotation suivant un axe sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal Δ'. Les deux parties mobiles 103a et 130b sont mobiles en rotation suivant un axe 137 sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal Δ', ledit axe 137 étant disposé à distance des extrémités entraînante 131 et entraînée 130. D e c e fa i t , l 'extrémité entraînée 130 appuie sur l'extrémité entraînante 131 dont la position sous l'extrémité entraînée 130 varie en fonction de l'angle de la came 134.
Ainsi, suivant la position angulaire de la came 134, les deux parties mobiles 103a et 103b définissent une ligne aérodynamique 136 disposée au- dessus (voir figure 21 ) ou au-dessous (voir figure 22) d e l a l i g n e aérodynamique 135 correspondant à la position nominale des parties mobiles 103a et 103b, par rapport au centre de NFS 8.
Dans le cas de la figure 21 , la section de la veine annulaire 10 est réduite alors que celle de la figure 22 est augmentée.
Typiquement, la section de sortie de tuyère formée par l'IFS 8 et l 'OFS 9 peut présenter une hauteur augmentée ou d iminuée d'une valeur comprise entre 5% et 1 0% . Pour ce faire, typiquement, la ou les parties mobiles en rotation le sont suivant un angle égal à environ 7°, cette valeur d'angle pouvant varier en fonction de la géométrie des éléments.
Un recouvrement ou un système de joint peut être prévu sur la surface de l'IFS 8 en contact avec le flux d'air de sorte à assurer une continuité de la surface aérodynamique.
Les parties mobiles entraînantes 103 sont actionnées par l'intermédiaire de moyens de commande (non représentés) ce qui permet de commander à distance la variation de la section transversale de l'IFS 8.
Les moyens de commande peuvent comprendre un système motorisé couplé à un capteur de position d'une ou de plusieurs parties mobiles de l'élément mobile actif ce qui permet de mettre en mouvement de manière précise les parties mobiles. Les systèmes d'entraînement et de capteurs de position de chaque partie mobile peuvent être un système basé sur des déformations de structure composé d'éléments piézoélectriques.
Les moyens de commande peuvent être situés dans une bande voisine et en contact avec les éléments mobiles actifs ce qui permet de libérer un espace suffisant pour le fonctionnement des parties mobiles. Dans ce cas et d an s l e cas où l e ca pteu r est u n système p iézoél ectriq ue, une bande piézoélectrique peut être fixée sur ladite bande, notamment vers l'extérieur de l'IFS 8. Dans le cas où les systèmes de commande et de capteurs de position sont des systèmes piézoélectriques, ces derniers peuvent être fixés sur une seule et même bande. Chaque bande peut comporter un traitement acoustique ce qui permet de limiter le bruit émis par le groupe propulseur comprenant la nacelle et le turboréacteur.
Le traitement acoustique peut être réalisé par une peau perforée ou poreuse recouvrant un revêtement acoustique absorbant disposé vers l'intérieur de l'IFS 8.
Dans une variante, une bande traitée acoustiquement peut être réalisée sous la forme d'une peau extérieure disposée vers l'extérieure de l'IFS 8 et d'une peau intérieure d isposée vers l'intérieure de l' IFS 8. La peau extérieure peut être percée ou présenter une porosité suffisante pour absorber le bruit environnant. La peau extérieure peut être réalisée dans un matériau composite souple de type verre, carbone, résine époxy ou équivalent. La peau intérieure peut être réalisée dans un matériau plus souple que celui de la peau extérieure, tel qu'un élastomère. La peau intérieure peut également être réalisée en plusieurs parties reliées entre elles par un élastomère.
La peau intérieure et la peau extérieure peuvent prendre en sandwich un feutre, tel que Feltmetal®, ou un panneau de nid d'abeille traité de sorte à présenter une souplesse compatible avec les peaux intérieure et extérieure.
Les parties mobiles peuvent être réalisées dans des matériaux différents ce qui permet d'adapter chaque élément de la structure interne à sa fonction.
Un ou plusieurs matériaux employés peuvent être déformables de manière élastique ou thermodéformable, à savoir déformable en fonction de la chaleur, ce qui permet ne pas alourdir l'IFS.
Bien entendu, les caractéristiques décrites dans le cadre des modes de réal isation décrits ci-dessus peuvent être prises isolément ou combinées entre elles sans sortir de la portée de la présente invention.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Structure interne (8) pour une nacelle (1 ) pour un turboréacteur (8) d'un aéronef, concentrique selon un axe longitudinal (Δ') passant au centre de ladite structure (8) et comprenant une pluralité d'éléments mobiles actifs (103) et passifs (101 ), chaque élément mobile actif (103) est formé d'une ou de plusieurs parties mobiles (103a, 103b, 103c) et chaque élément mobile actif (103) est configuré de sorte à entraîner les éléments mobiles passifs adjacents (101 ) de manière à ce que la structure interne (103) présente une première position nominale dans laquelle les éléments mobiles actifs (103) sont en continuité aérodynamique avec les éléments mobiles passifs (101 ), u ne deuxième position dans laquelle les éléments mobiles actifs (103) dépassent les éléments mobiles passifs (101 ) vers l'extérieur de la structure interne (8) par rapport au centre de la structure interne (8) après que les éléments mobiles actifs (103) ont entraîné les éléments mobiles passifs (101 ) et une troisième position dans laquelle les éléments mobiles actifs (103) dépassent éléments mobiles passifs (101 ) vers l'intérieur de la structure interne (8) par rapport au centre de la structure interne (8), après que les éléments mobiles actifs (103) ont entraîné les éléments mobiles passifs (101 ).
2. Structure (8) selon la revendication précédente, dans laquelle au moins deux parties mobiles (103a, 103b, 1 03c) coopèrent entre elles par l'intermédiaire d'une extrémité entraînante (1 1 1 ; 121 ; 131 ) appartenant à une partie mobile (103b) entraînante destinée à être mise en mouvement et d'une extrémité entraînée (1 10 ; 120 ; 130) appartenant à une ou plusieurs parties mobiles (103a, 103c) destinées à être entraînées par la partie mobile (103b) entraînante mise en mouvement.
3. Structure (8) selon la revendication précédente, dans laquelle les extrémités entraînées (1 10 ; 1 20 ; 1 30) et entraînantes (1 1 1 ; 1 21 ; 131 ) coopèrent par glissement et/ou par rotation.
4. Structure (8) selon l'une quelconque des revend ications précédentes, dans laquelle les parties mobiles (103a, 103b, 103c) entraînantes sont actionnées par l'intermédiaire de moyens de commande.
5. Structure (8) selon la revendication précédente, dans laquelle les moyens de commande comprennent un système motorisé couplé à un capteur de position de chaque partie mobile (103a, 103b, 103c).
6. Structure (8) selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle les moyens de commande sont situés dans une bande adjacente à un élément mobile actif (103).
7. Structure (8) selon la revendication précédente, dans laquelle chaque bande comporte un traitement acoustique.
8. Structure (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la ou les parties mobiles (103a, 103b, 103c) formant un élément mobile actif (103) sont réalisées dans un matériau métallique ou composite.
9. Structure (8) selon la revendication précédente, dans laquelle les parties mobiles (103a, 103b, 103c) sont réalisées dans des matériaux différents.
10. Structure (8) selon la revendication 8 ou 9, dans laquelle un ou plusieurs matériaux sont déformables de manière élastique ou thermodéformable.
11. Structure (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chaque partie (103a, 103b, 103c) est formée d'une ou de plusieurs lamelles longitudinales.
12. Nacelle (1) pour turboréacteur (6) d'un aéronef comportant une structure externe (9) recouvrant de manière concentrique au moins une partie d'une structure interne (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes de sorte à former une veine annulaire (10).
13. Nacelle (1) selon la revendication précédente, dans laquelle au moins une partie des éléments mobiles (103) de la structure interne (8) est disposée sensiblement en regard de l'extrémité libre de la structure externe (9).
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