WO2013093256A1 - Nacelle de turboreacteur d'aeronef a partie arriere notamment annulaire monobloc et actionneur - Google Patents

Nacelle de turboreacteur d'aeronef a partie arriere notamment annulaire monobloc et actionneur Download PDF

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actuator
nut
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screw
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Corentin HUE
Jérôme CORFA
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Aircelle
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    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the present invention relates to an actuator for an aircraft jet engine nacelle having a rear part, in particular a single-piece annular part.
  • the rear part A defining, with the fairing C of the turbojet engine (often referred to as "IFS" or "fixed internal structure"), the flow vein cold V, is in the form of a one-piece ferrule: it is commonly referred to as "O-Duct" type boat.
  • the rear part of nacelle A is slidably mounted on a top beam S by means of rails R, between the operating position visible in FIG. 1, and a maintenance position visible in FIG. 2, in which the rear portion of the nacelle is spaced towards the rear of the nacelle, thus allowing access to the turbojet T for maintenance operations.
  • NFS C can be opened towards the outside of the nacelle, by pivoting the two halves that compose it around substantially parallel axes. to the axis of the nacelle.
  • the sliding movement of the rear part of the nacelle towards its maintenance position can be carried out manually, or by means of electric or hydraulic actuators.
  • FIG. 1 An example of such an actuator of the prior art is shown in FIG. 1
  • such an actuator comprises a worm 1 on which is screwed a nut 3, itself secured to an actuating tube 5 whose free end terminates in an eyelet or ball 7 .
  • balls 8 are interposed between the threads of the screw 1 and those of the nut 3, so as to reduce friction, so that this type of actuator is commonly referred to as a "ball screw”.
  • the screw 1 comprises, at its end opposite to that of the ball 7, a pinion 9 with oblique teeth cooperating with a pinion master 1 1 itself driven directly or indirectly by an electric motor. Under the action of this electric motor, one can rotate the screw 1 in one direction or the other, and thus translate the nut 3 in one direction or the other, and thus lengthen or retract the tube 5.
  • the present invention thus aims to overcome the aforementioned drawbacks.
  • an actuator for a jet engine nacelle comprising a rear part, in particular a single-piece annular, comprising:
  • a set of screws comprising a translating screw without rotation engaged with said nut and a ball joint at one end of said screw to be fixed to said rear portion.
  • the screw which thus passes through the nut, can be translated by rotating the nut: this screw can pass from a position where the fixing ball is substantially in contact with the nut. at a position where it is distant from this nut a length substantially equal to the length of the screw.
  • the actuator according to the invention can reduce substantially by half, compared to the aforementioned prior art, the cantilever when it is in full extension position.
  • said motor assembly comprises a support and a casing adapted to be fixed on this support and to enclose said nut;
  • said actuator comprises a protection tube fixed on said support, suitable for containing said screw when the actuator is in the retracted position: this tube makes it possible to protect the screw from particles capable of seizing the actuator, and to limit the movements of vibration of the screw.
  • the present invention also relates to a single-piece annular aircraft turbojet engine nacelle comprising a plurality of actuators in accordance with the foregoing, disposed between a fixed part of this nacelle and said rear nacelle part.
  • this nacelle comprises a top beam and said nacelle rear part is slidably mounted on rails disposed on either side of the beam, an actuator according to the above being mounted on each side of the beam.
  • this beam in the vicinity of said rails: in such a nacelle, because of the character of the rear part, it can be satisfied with two actuators; the fact of providing that they are close to the rails limits the tilting moments printed by these actuators to the rear part of nacel when it opens, and therefore the risk of jamming;
  • the present invention also relates to a propulsion unit, comprising a nacelle according to the above, and a turbojet engine placed inside this nacelle.
  • FIG. 1 is a view of an "O-Duct" nacelle of the prior art, as described in the preamble of the present description, in normal operating configuration;
  • FIG. 2 is a view of this nacel the maintenance configuration
  • FIG. 3 is a view in axial section of an actuator of the surrounding technology, evoked in the preamble of the present description
  • FIGS. 4 and 5 are perspective views of a propulsion assembly comprising a nacelle according to the invention, comprising a rear part represented respectively in normal operating and maintenance positions
  • FIG. 6 is a perspective view of the system. actuating the rear part of the nacelle of Figures 4 and 5, and
  • FIG. 7 is a side view of one of the actuators of the actuating system of FIG. 6.
  • upstream and downstream must be understood in relation to the flow of air flow inside the propulsion unit formed by the nacelle and the turbojet, that is, from the left to the right of Figures 4 and 5.
  • a propulsion system for aircraft comprising on the one hand a turbojet 15, and on the other hand a nacelle 17 enveloping the turbojet engine.
  • FIGS. 4 and 5 only the rear part A of the nacelle is shown, but it must of course be understood that in fact the nacelle is intended to completely cover the turbojet engine 15.
  • the turbojet engine 15 comprises in particular an upstream part 21 forming a fan casing, and a downstream part 23 forming the engine strictly speaking, in which the compression, combustion and ejection of the gases allowing the propulsion of the aircraft are carried out.
  • the rear part of nacelle 25 may incorporate a thrust reversal function, for example of the grid type.
  • the rear portion of nacelle 25 is slidably mounted between a normal operating position shown in Figure 4, and a maintenance position shown in Figure 5, for performing ground maintenance operations: in this position, an operator can access in particular to the motor 23.
  • the nacelle rear part 25 is monobloc, that is to say it is formed in one piece, and is slidably mounted by rails on a top beam 27.
  • this is commonly referred to as an "O-Duct" type thrust reverser, as opposed to a “D-Duct” type thrust reverser, in which there has two rear half-parts each mounted sliding on an upper beam and a lower beam.
  • the top beam 27 allows in particular the attachment of the propulsion unit to a suspension pylon, d isposé under the wing of an aircraft.
  • two actuators 29a and 29b are positioned on either side of the top beam 27, and each interposed between the fan casing 21 and the nacelle rear part 25. .
  • each actuator 29 comprises a support 33 on which a housing 35 is fixed.
  • This nut is rotatably mounted inside the housing 35, but immobile in translation, as opposed to the actuator of the prior art.
  • the actuator 29 further comprises a worm 37 (37a,
  • the actuator according to the invention comprises a protective tube 45 fixed on the support 33, able to accommodate the entire length of the worm 39.
  • the actuator according to the invention can be fixed substantially on the upstream edge of the rear part of nacelle 25, thus interfering with the structure of the latter at a minimum: this limits the interference of the actuator especially with the regions of this rear part of nacelle which are encumbered by other organs.
  • the protection tube 45 serves to protect the worm 39 of the actuator, as well as to limit the vibrations when it is in the retracted position shown in FIG.
  • the ball 43 thus drives the rear part of nacelle 25 towards its downstream position, being observed that in the position of maximum extension shown in FIG. 5, the distance separating the support 33 from the point of attachment of the worm 39 to the rear part of nacelle 25 is at most equal to the length of this screw, and not twice the length of this screw, unlike the actuator of the prior art mentioned in the preamble of the present description.

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Abstract

Nacelle de turboréacteur d'aéronef à partie arrière notamment annu- laire monobloc, comprenant un actionneur (29) comprenant: • - un ensemble moteur comprenant un écrou rotatif sans translation et des moyens pour entraîner cet écrou en rotation, et • - un ensemble de vis (37) comprenant une vis (39) translatante sans rotation en prise avec ledit écrou et une rotule (43) à une ex- trémité de cette vis (39) destinée à être fixée audit élément.

Description

NACELLE DE TURBOREACTEUR D'AERONEF A PARTIE ARRIERE NOTAMMENT ANNULAIRE
MONOBLOC ET ACTIONNEUR
La présente invention se rapporte à un actionneur pour nacelle de turboréacteur d'aéronef à partie arrière notamment annulaire monobloc.
Comme cela est visible sur la figure 1 , dans certaines nacelles pour turboréacteurs à double flux, la partie arrière A, définissant, avec le carénage C du turboréacteur (souvent désigné par « IFS » - ou « structure interne fixe ») la veine de flux froid V, se présente sous la forme d'une virole monobloc : on parle dans ce cas couramment de nacelle de type « O-Duct ».
Dans ce type de nacelle, la partie arrière de nacelle A est montée coulissante sur une poutre sommitale S grâce à des rails R, entre la position de fonctionnement visible à la figure 1 , et une position de maintenance visible à la figure 2, dans laquelle la partie arrière de nacelle se trouve écartée vers l'arrière de la nacelle, permettant ainsi l'accès au turboréacteur T pour les opérations de maintenance.
Plus précisément, une fois que la partie arrière A a coulissé vers sa position aval visible à la figure 2, on peut ouvrir NFS C vers l'extérieur de la nacelle, en faisant pivoter les deux moitiés qui le composent autour d'axes sensiblement parallèles à l'axe de la nacelle.
Le mouvement de coulissement de la partie arrière de nacelle vers sa position de maintenance, peut être réalisé manuellement, ou bien au moyen d'actionneurs électriques ou hydrauliques.
Un exemple d'un tel actionneur de la technique antérieure est représenté à la figure 3.
Comme cela est visible sur cette figure, un tel actionneur comprend une vis sans fin 1 sur laquelle est vissé un écrou 3, lui-même solidaire d'un tube d'actionnement 5 dont l'extrémité libre se termine par un œillet ou rotule 7.
De préférence, des billes 8 sont interposées entre les filets de la vis 1 et ceux de l'écrou 3, de manière à réduire les frottements, de sorte que l'on désigne couramment ce type d'actionneur par « vis à billes ».
La vis 1 comporte, à son extrémité opposée à celle de la rotule 7, un pignon 9 à denture oblique coopérant avec un pignon maître 1 1 lui-même entraîné directement ou indirectement par un moteur électrique. Sous l'action de ce moteur électrique, on peut faire pivoter la vis 1 dans un sens ou dans l'autre, et ainsi translater l'écrou 3 dans un sens ou dans l'autre, et donc allonger ou rétracter le tube 5.
Ces mouvements du tube 5 permettent, par l'intermédiaire de la rotule 7, d'agir sur la partie arrière de nacelle A.
Comme on peut le comprendre, lorsqu'un tel actionneur se trouve en position d'extension complète, son porte-à-faux est très important, à savoir sensiblement égal à deux fois la longueur de la vis 1 .
Outre l e fa it q u 'u n tel porte-à-faux peut être générateur de frottements importants, voire de blocage notamment de l'écrou 3 par rapport à la vis 1 , il nécessite un dimensionnement important des différentes pièces (vis 1 , écrou 3, tube 5) afin d'offrir une résistance suffisante aux efforts de flambage ; un tel dimensionnement entraîne un surpoids.
La présente invention a ainsi notamment pour but de remédier aux inconvénients susmentionnés.
On atteint ce but de l'invention avec un actionneur pour nacelle de turboréacteur d'aéronef à partie arrière notamment annulaire monobloc, comprenant :
- un ensemble moteur comprenant un écrou rotatif sans translation et des moyens pour entraîner cet écrou en rotation, et
- un ensemble de vis comprenant une vis translatante sans rotation en prise avec ledit écrou et une rotule à une extrémité de cette vis destinée à être fixée à ladite partie arrière.
Grâce à ces caractéristiques, la vis, qui traverse donc l'écrou, peut être translatée par mise en rotation de l'écrou : cette vis peut dont passer d'une position où la rotule de fixation se trouve pratiquement en contact avec l'écrou, à une position où elle se trouve distante de cet écrou d'une longueur sensiblement égale à la longueur de la vis.
On comprend donc que du fait qu'il permet, lorsqu'il se trouve en position rétractée, un point d'attache de la partie arrière de nacelle au plus proche de l'ensemble moteur, l'actionneur selon l'invention permet de réduire sensiblement de moitié, par rapport à l'art antérieur susmentionné, le porte-à- faux lorsqu'il se trouve en position d'extension complète.
On peut de la sorte réduire le dimensionnement de cet actionneur, et gagner en poids. Suivant d'autres caractéristiques optionnelles de l'actionneur selon l'invention :
- ledit ensemble moteur comprend un support et un carter apte à être fixé sur ce support et à renfermer ledit écrou ;
- ledit actionneur comprend un tube de protection fixé sur ledit support, apte à contenir ladite vis lorsque l'actionneur se trouve en position rétractée : ce tube permet de protéger la vis de particules susceptibles de gripper l'actionneur, et de limiter les mouvements de vibration de la vis.
La présente invention se rapporte également à une nacelle de turboréacteur d'aéronef à partie arrière annulaire monobloc, comprenant une pluralité d'actionneurs conformes à ce qui précède, disposés entre une partie fixe de cette nacelle et ladite partie arrière de nacelle.
Su ivant d'autres caractéristiques optionnelles, cette nacelle comprend une poutre sommitale et ladite partie arrière de nacelle est montée coulissante sur des rails disposés de part et d'autre de la poutre, un actionneur conforme à ce qui précède étant monté de chaque côté de cette poutre, au voisinage desdits rails : dans une telle nacelle, du fait du caractère de la partie arrière, on peut se contenter de deux actionneurs ; le fait de prévoir qu'ils se trouvent à proximité des rails permet de limiter les moments de basculement imprimés par ces actionneurs à la partie arrière de nacel le lors de son ouverture, et donc les risques de coincement ;
La présente invention se rapporte également à un ensemble propulsif, comprenant une nacelle conforme à ce qui précède, et un turboréacteur placé à l'intérieur de cette nacelle.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description qui va suivre, et à l'examen des figures ci-annexées, dans lesquelles :
- la figure 1 est une vue d'une nacelle de type « O-Duct » de la technique antérieure, tel le que décrite en préam bule de la présente description , en config u ration de fonctionnement normal ;
- la figure 2 est une vue de cette nacel le en configuration de maintenance ;
- la figure 3 est une vue en coupe axiale d'un actionneur de la tech n iq ue a ntérieu re , évoq ué da ns le préa m bu l e d e l a présente description, - les figures 4 et 5 sont des vues en perspective d'un ensemble propulsif comprenant une nacelle selon l'invention, comprenant une partie arrière représentée respectivement en positions de fonctionnement normal et de maintenance, - la figure 6 est une vue en perspective du système d'actionnement de la partie arrière de la nacelle des figures 4 et 5, et
- la figure 7 est une vue de côté de l'un des actionneurs du système d'actionnement de la figure 6.
Sur l'ensemble de ces figures, des références identiques ou analogues représentent des organes ou ensembles d'organes identiques ou analogues.
On a par ailleurs représenté sur l'ensemble de ces figures un repère X, Y, Z, dont les axes X et Z sont respectivement parallèles à l'axe A de la nacelle et à la verticale, et l'axe Y est perpendiculaire aux deux autres axes.
A noter que dans la présente demande de brevet, les termes « amont » et «aval » doivent s'entendre par rapport à la circulation du flux d'air à l'intérieur de l'ensemble propulsif formé par la nacelle et le turboréacteur, c'est-à-dire de la gauche vers la droite des figures 4 et 5.
On se reporte à présent aux figures 4 et 5, sur lesquelles on peut voir un ensemble propulsif pour aéronef, comprenant d'une part un turboréacteur 15, et d'autre part une nacelle 17 enveloppant ce turboréacteur.
Sur les figures 4 et 5, seule la partie arrière A de la nacelle est représentée, mais il faut bien entendu comprendre qu'en réalité la nacelle a vocation à caréner entièrement le turboréacteur 15.
Le turboréacteur 15 comporte notamment une partie amont 21 formant carter de soufflante, et une partie aval 23 formant le moteur à proprement parler, dans lequel sont réalisées la compression, la combustion et l'éjection des gaz permettant la propulsion de l'aéronef.
La partie arrière de nacelle 25 peut incorporer une fonction d'inversion de poussée, par exemple du type à grilles. La partie arrière de nacelle 25 est montée coulissante entre une position de fonctionnement normal représentée à la figure 4, et une position de maintenance représentée à la figure 5, permettant de réaliser les opérations de maintenance au sol : dans cette position, un opérateur peut accéder notamment au moteur 23. La partie arrière de nacelle 25 est monobloc, c'est-à-dire qu'elle est formée d'un seul tenant, et est montée coulissante au moyen de rails sur une poutre sommitale 27.
Comme indiqué dans le préambule de la présente description, on parle dans ce cas couramment d'inverseur de poussée du type « O-Duct », par opposition à un inverseur de poussée à grilles de type « D-Duct », dans lequel il y a deux demi-parties arrière montées chacune coulissante sur une poutre supérieure et une poutre inférieure.
La poutre sommitale 27 permet notamment la fixation de l'ensemble propulsif à un pylône de suspension , d isposé sous l'aile d'un aéronef.
Comme on peut le voir sur les figures 4 et 5, deux actionneurs 29a et 29b sont d isposés de part et d'autre de la poutre somm itale 27, et interposés chacun entre le carter de la soufflante 21 et la partie arrière de nacelle 25.
On notera que le fait de positionner les deux actionneurs 29a et 29b à proximité de la poutre sommitale 27 permet de limiter les moments de renversement imposés par ces actionneurs à la partie arrière de nacelle 25, et ainsi de réduire les risques de coincement de cette partie arrière lors de son coulissement.
En se reporta nt à l a fig u re 6, on peut voir que les deux actionneurs selon l'invention 29a et 29b sont mus par un arbre rotatif souple 31 , lui-même actionné par un moteur électrique ou hydraulique, comme cela est connu en soi : ce type d'arbre souple est souvent désigné par « flexshaft », par les techniciens du métier.
En se reportant à présent plus particul ièrement à la figure 7, on peut voir que chaque actionneur 29 comporte un support 33 sur lequel est fixé un carter 35.
A l'intérieur de ce carter 35 se trouve un écrou (non représenté), susceptible de tourner autour de l'axe de l'actionneur 29, sous l'effet de la rotation de l'arbre flexible 31 .
Cet écrou est donc monté rotatif à l'intérieur du carter 35, mais immobile en translation, par opposition à l'actionneur de la technique antérieure.
L'actionneur 29 comporte par ailleurs une vis sans fin 37 (37a,
37b sur la figure 5) en prise avec l'écrou qui se trouve à l'intérieur du carter 35, comportant à son extrémité libre une rotule 43 destinée à être fixée sur la partie arrière de nacelle 25.
A l'opposé de la rotule 43, l'actionneur selon l'invention comporte un tube de protection 45 fixé sur le support 33, apte à accueillir toute la longueur de la vis sans fin 39.
Le mode de fonctionnement et les avantages de l'actionneur selon l'invention résultent directement de la description qui précède.
Lorsque la nacelle est fermée (figure 4), la vis sans fin 39 est rétractée, c'est-à-dire qu'elle occupe tout le volume intérieur du tube de protection 45 : dans cette position, la rotule 43 se trouve au plus près du support 33, comme représenté à la figure 7.
Grâce à cette proximité, l'actionneur selon l'invention peut être fixé pratiquement sur le bord amont de la partie arrière de nacelle 25, interférant ainsi au minimum avec la structure de celle-ci : on limite ainsi l'interférence de l'actionneur notamment avec les régions de cette partie arrière de nacelle qui sont encombrées par d'autres organes.
Le tube de protection 45 permet de protéger la vis sans fin 39 de l'actionneur, ainsi que d'en limiter les vibrations lorsqu'elle se trouve dans la position rétractée représentée à la figure 5.
Lorsque l'on souhaite faire coulisser la partie arrière de nacelle 25 vers sa position de maintenance représentée à la figure 5, on fait tourner au moyen de l'arbre flexible 31 l'écrou qui se trouve à l'intérieur du carter 35 : cette rotation a pour effet d'assurer une extension de la vis sans fin 39, c'est-à- dire un déplacement de cette vis vers la droite de la figure 5.
La rotule 43 entraîne ainsi la partie arrière de nacelle 25 vers sa position aval, étant observé que dans la position d'extension maximale représentée à la figure 5, la distance séparant le support 33 du point d'attache de la vis sans fin 39 à la partie arrière de nacelle 25, est au plus égale à la longueur de cette vis, et non au double de la longueur de cette vis, contrairement à l'actionneur de la technique antérieure mentionné en préambule de la présente description.
On peut de la sorte réduire sensiblement le porte-à-faux de l'actionneur lorsqu'il se trouve en position d'extension complète, et par conséquent diminuer le dimensionnement des différentes pièces constitutives de cet actionneur, permettant in fine de gagner en poids. Bien entendu, lorsque l'on souhaite ramener la partie arrière de nacelle 25 de sa position aval représentée à la figure 5 à sa position fermée (figure 4), on fait tourner l'écrou qui se trouve à l'intérieur du carter 35 en sens inverse, permettant la rétraction de la vis sans fin 39 à l'intérieur du tube de protection 45.
Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, fourn is à titre de simples exemples.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Nacelle de turboréacteur d'aéronef à partie arrière annulaire monobloc (25), comprenant une pluralité d'actionneurs (29a, 29b), disposés entre une partie fixe (21 ) de cette nacelle et ladite partie arrière de nacelle (25), chaque actionneur comprenant :
- un ensemble moteur comprenant un écrou rotatif sans translation et des moyens (31 ) pour entraîner cet écrou en rotation, et
- un ensemble de vis (37) comprenant une vis (39) translatante sans rotation en prise avec ledit écrou et une rotule (43) à une extrémité de cette vis (39) destinée à être fixée à ladite partie arrière.
2. Nacelle selon la revendication 1 , comprenant une poutre sommitale (27), et dans laquelle ladite partie arrière de nacelle (25) est montée coulissante sur des rails disposés de part et d'autre de la poutre (27), un actionneur (29a, 29b) étant monté de chaque côté de cette poutre (27), au voisinage desdits rails.
3. Nacelle selon l'une des revendications 1 ou 2, dans laquelle l'ensemble moteur de chaque actionneur (29a, 29b) comprend un support (33) et un carter (35) apte à être fixé sur ce support et à renfermer ledit écrou.
4. Nacel le selon la revend ication 3, dans laq uel le chaq ue actionneur (29a, 29b) comprend un tube de protection (45) fixé sur ledit support
(33), apte à contenir ladite (39) vis lorsque l'actionneur se trouve en position rétractée.
5. Ensemble propulsif, comprenant une nacelle conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, et un turboréacteur (21 , 23) placé à l'intérieur de cette nacelle.
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