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CA 02600289 2007-09-19
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DISPOSITIF POUR ACTIONNER LES CAPOTS MOBILES ÉQUIPANT UN
INVERSEUR DE POUSSÉE
La présente invention se rapporte à système d'actionnement de deux capots
mobiles d'un inverseur de poussée, et à un inverseur de poussée équipé d'un
tel système.
Le rôle d'un inverseur de poussée lors de l'atterrissage d'un avion est
d'améliorer la capacité de freinage d'un avion 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 ceuvre 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 remplir 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 portes, 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 pneumatiques qui nécessitent un réseau de transport d'un
fluide sous pression. Ce fluide sous pression est classiquement obtenu soit
par
piquage d'air sur le turboréacteur dans le cas d'un système pneumatique, soit
par prélèvement sur le circuit hydraulique de l'avion. Cependant, de tels
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systèmes requièrent une maintenance importante car la moindre fuite dans le
réseau hydraulique ou pneumatique peut avoir des conséquences
dommageables tant sur l'inverseur que sur d'autres parties de la nacelle. Par
ailleurs, en raison de l'espace réduit disponible dans le cadre avant de
l'inverseur, la mise en place et la protection d'un tel circuit sont
particulièrement
délicates et encombrantes.
Pour pallier les divers inconvénients liés aux systèmes pneumatiques et
hydrauliques, les constructeurs d'inverseurs de poussée ont cherché à les
remplacer et à équiper au maximum leurs inverseurs d'actionneurs
électromécaniques, plus légers et plus fiables. Un tel inverseur est décrit
dans
le document EP 0 843 089.
La présente invention a notamment pour but de fournir un agencement
particulièrement fiable de tels actionneurs électromécaniques.
On atteint ce but de l'invention avec un système d'actionnement de deux
capots mobiles d'un inverseur de poussée, comprenant :
- pour chaque capot, un vérin central et deux vérins additionnels,
- un moteur, et
- des arbres de transmission flexibles, disposés d'une part entre ledit moteur
et lesdits vérins centraux, et d'autre part entre chaque vérin central et ses
deux
vérins additionnels associés.
Grâce à cet agencement particulier, la rupture d'un arbre de transmission
flexible entre deux vérins associés à un même capot permet à deux vérins sur
trois de continuer à fonctionner, et ne remet donc pas en question la
possibilité
d'actionner ce capot.
Suivant une autre caractéristique optionnelle de l'invention, ledit moteur est
électrique.
Suivant une caractéristique optionnelle du système selon l'invention, ledit
moteur électrique est un moteur synchrone autopiloté : un tel moteur est
particulièrement bien adapté à l'invention car il est apte à recevoir une
commande de couple ou de vitesse.
Suivant d'autres caractéristiques optionnelles du système selon l'invention
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- ce système comprend des moyens pour limiter la vitesse desdits capots au
début de leur phase d'ouverture : en limitant la vitesse d'ouverture du capot
mobile en début de course, et plus précisément jusqu'à dépassement des
pièces sensibles, la puissance d'un choc sera limitée à ce que peuvent
supporter ces pièces sensibles sans qu'il soit nécessaire de les
surdimensionner pour qu'elles puissent résister à un choc se produisant à
vitesse élevée et puissance élevée ;
- lesdits moyens de limitation de vitesse comprennent une interface de
commande et des moyens pour compter le nombre de tours effectués par l'un
des arbres de transmission flexibles reliés audit moteur ;
- lesdits moyens de comptage de tour comprennent un résolveur.
La présente invention se rapporte également à un inverseur de poussée
équipé d'un système conforme à ce qui précède.
La mise en oeuvre 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 grille.
La figure 2 est une représentation schématique des capots mobiles et de
leur système d'actionnement.
La figure 3 est un diagramme représentant les étapes de fonctionnement
d'un procédé de commande du système selon l'invention.
Avant de décrire en détail un mode de réalisation de l'invention, il est
important de préciser que le système et le procédé décrits ne sont pas limités
à
un type d'inverseur en particulier. Bien qu'illustrée par un inverseur à
grilles
comprenant des capots mobiles coulissant le long de rails, l'invention pourra
être mise en ceuvre avec des inverseurs de conception différentes, notamment
à portes. Par ailleurs, le principe de la limitation de vitesse au début de
l'ouverture des capots mobiles peut être appliqué sur toute sorte de moteur
d'actionnement des capots mobiles, un moteur électrique n'étant que plus
facile à commander.
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La figure 1 présente une vue schématique partielle d'une nacelle intégrant
un inverseur de poussée 1. Le turboréacteur n'est pas représenté. Cet
inverseur de poussée 1 possède une structure comprenant deux capots
mobiles 2 semi-circulaires susceptibles de coulisser le long de rails (non
visibles) pour découvrir des grilles 3 d'aubes de déviation placées entre les
capots mobiles 2 et une section de passage du flux d'air 4 à dévier. Des
portes
de blocage 5 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 5, celles-ci sont mécaniquement reliées au capot mobile 2
par des charnières et à la structure fixe par un système de bielles (non
représentées).
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 8a, 8b respectivement connectés aux vérins 6a, 6b
pour les actionner.
Le système d'actionnement des capots mobiles 2 est représenté seul à la
figure 2. 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 8a, puis aux vérins additionnels 6b par des
arbres de transmission flexibles 8b.
Un moteur synchrone autopiloté est un moteur électrique 7 particulièrement
bien adapté à un procédé selon l'invention car apte à recevoir une commande
de couple ou de vitesse. Son fonctionnement repose sur l'interaction entre un
champ magnétique rotorique et un champ magnétique statorique tournant.
Dans un tel moteur électrique 7, un capteur détecte la position exacte du
rotor
et permet à un convertisseur de fréquence de maintenir un angle entre le rotor
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et le champ tournant statorique égal à 90 de façon à ce que le couple moteur
soit toujours maximal. Une modulation de l'amplitude du champ tournant
statorique fixe la valeur du couple moteur. Le capteur donne également une
information sur la vitesse de rotation du moteur électrique 7.
5 Le contrôle du couple délivré et de la vitesse de rotation d'un tel moteur
électrique 7 est simple. Pour que la vitesse reste constante en cas de
diminution ou augmentation de charge, il faut diminuer ou augmenter le couple
moteur. L'amplitude du champ tournant statorique sera donc réduite ou
augmentée mais la fréquence du champ ne sera pas modifiée. Pour que le
couple reste constant, il convient de diminuer la vitesse tout en maintenant
l'amplitude du champ statorique. Un variateur réduit la fréquence du champ
statorique, en conservant son amplitude.
Un diagramme montrant les étapes d'un procédé de commande du système
selon l'invention pour l'ouverture en condition normale de l'inverseur de
poussée 1 est représenté à la figure 3.
Initialement, l'ordre 100 est donné par le pilote de déployer l'inverseur. Le
moteur électrique 7 est activé au cours d'une étape 101 qui lui fixe une
consigne de couple égale à 10 N.m par exemple. Suit alors une séquence
d'ouverture déterminée provoquant l'ouverture des capots mobiles 2.
La séquence comprend également deux sous-étapes de test 103, 104,
formant une étape de bridage du moteur électrique 7, consistant à
régulièrement analyser respectivement le déplacement du capot mobile 2 puis
la vitesse de rotation du moteur électrique 7.
Si lors de l'étape de test 103, il apparaît que le capot mobile n'a pas
dépassé la position des verrous, alors l'étape de test 104 est appliquée,
sinon
la séquence d'ouverture se poursuit normalement jusqu'à son terme, quand le
capot mobile est totalement ouvert. L'analyse du déplacement des capots
mobiles 2 permet donc de n'appliquer la limitation de vitesse qu'en début
d'ouverture. En pratique, le déplacement des capots mobiles 2 est obtenu au
moyen d'un résolveur terminant l'arbre de transmission flexible 8a et
permettant de compter le nombre de tours effectué par ce dernier. D'autres
moyens sont cependant tout à fait envisageables.
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Suite à l'étape de test 103, l'étape de test 104 analyse donc la vitesse de
rotation du moteur électrique 7, représentative de la vitesse d'ouverture du
capot mobile 2. Si la vitesse de rotation du moteur électrique 7 est
supérieure à
la vitesse limite prédéterminée, alors un ordre 105 fixe une consigne de
couple
plus basse au moteur électrique 7. En diminuant le couple délivré par le
moteur
électrique 7 alors que les charges à vaincre restent constantes, sa vitesse
diminue également.
Il est également possible de prévoir une sous-étape consistant à tester si la
vitesse des rotation est inférieure à la vitesse limite préfixée de manière à
obtenir une régulation de la vitesse maintenant cette dernière au plus près de
la valeur limite, évitant de ce fait une limitation trop importante de la
vitesse
entraînant une perte de temps inutile.
Une fois cette étape de test 104 complétée et éventuellement une nouvelle
consigne de couple fixée, le procédé reprend la séquence d'ouverture jusqu'à
son terme.
