Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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WO 2009/098402
PCT/FR2008/001659
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Système de verrouillage pour structure d'entrée d'air d'une nacelle de
turboréacteur
La présente invention se rapporte à un dispositif de verrouillage
pour une structure d'entrée d'air translatable équipant une nacelle de
turboréacteur.
Un avion est propulsé par un ou plusieurs ensembles propulsifs
comprenant un turboréacteur logeant dans une nacelle tubulaire. Chaque
ensemble propulsif est rattaché à l'avion par un mât situé généralement sous
une aile ou au niveau du fuselage.
Une nacelle présente généralement une structure comprenant une
entrée d'air en amont du moteur, une section médiane destinée à entourer une
soufflante du turboréacteur, et une section aval destinée à entourer la
chambre
de combustion du turboréacteur et abritant des moyens d'inversion de
poussée.
L'entrée d'air comprend, d'une part, une lèvre d'entrée adaptée
pour permettre la captation optimale vers le turboréacteur de l'air nécessaire
à
l'alimentation de la soufflante et des compresseurs internes du turboréacteur,
et d'autre part, une structure aval sur laquelle est rapportée la lèvre et
destinée
à canaliser convenablement l'air vers les aubes de la soufflante, ladite
structure
aval comprenant une virole externe et un panneau acoustique interne.
L'ensemble est rattaché en amont d'un carter de la soufflante appartenant à la
section médiane de la nacelle.
La structure médiane entoure la soufflante et se décompose
généralement en une paroi interne formant ledit carter de soufflante et une
paroi externe se présentant sous la forme de capots amovibles montés
pivotants autour d'un axe longitudinal formant charnière en partie supérieure
(à
12h) de la nacelle en vue de permettre un accès à l'intérieur de la nacelle.
L'assemblage de ces divers éléments (capots mobiles, carter, lèvre
d'entrée d'air, virole externe, panneau acoustique) est générateur de
nombreuses ruptures aérodynamiques dues à la présence de décalages et
d'écarts entre ces éléments inhérents à leur fixation entre eux. Par ailleurs,
les
capots mobiles sont montés sur des charnières, également génératrices de
perturbations aérodynamiques.
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Une solution pour améliorer la continuité aérodynamique de la surface
externe d'une nacelle consiste à intégrer la lèvre d'entrée d'air à la virole
externe
en y incluant tout ou partie du capot entourant le carter de soufflante de
manière à
former une structure monobloc. L'ensemble de la paroi ainsi formée est montée
mobile en translation. La nacelle peut également comprendre un système de
verrouillage manuel de ladite structure d'entrée d'air et un système manuel
associé d'aide à la translation.
Dans une nacelle de turboréacteur présentant une telle structure
translatable, le bord interne de la lèvre d'entrée d'air vient, lorsque ladite
structure
translatable est en position fermée, en contact avec une zone amont d'une
paroi
interne de la structure d'entrée d'air, paroi interne généralement réalisée
sous la
forme d'un panneau acoustique.
La structure translatable est guidée et maintenue sur une structure fixe,
comprenant la paroi interne de la structure d'entrée d'air, par une pluralité
de rails.
L'interface est rendue étanche par un système de joint et est renforcée par
un système de pions de centrage disposés sur la périphérie de la jonction
lèvre
d'entrée d'air / virole acoustique et permettant d'améliorer sa tenue aux
déplacements radiaux.
Le maintien de la structure mobile selon les directions longitudinales
s'effectue principalement par boulonnage de la structure mobile sur une
structure
fixe dans une zone proche d'une interface d'installation de la virole
acoustique sur
le carter de soufflante.
Un tel système de verrouillage nécessite donc un grand nombre de
moyens de fixation dont le montage et le démontage sont longs et fastidieux.
On connaît également un système de verrouillage manuel comprenant un
système de préhension de la structure mobile par la poignée en fin de
manoeuvre
de la structure. Cette technique permet d'éviter un montage/démontage long et
fastidieux avec un système de maintien par boulonnage. Toutefois, un tel
système
n'est pas adapté à un entraînement motorisé de la structure mobile puisque le
système d'entraînement manuel et le verrouillage sont couplés. On notera
également que le réglage de la prétension des verrous est également long et
fastidieux.
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De ce fait, il existe un besoin pour un système de verrouillage d'une
telle structure mobile permettant de résoudre tout ou partie de ces problèmes.
Pour ce faire, la présente invention se rapporte à une nacelle pour
turboréacteur comprenant une structure d'entrée d'air apte à canaliser un flux
d'air vers une soufflante du turboréacteur et une structure médiane destinée à
entourer ladite soufflante et à laquelle est rattachée la structure d'entrée
d'air
de manière à assurer une continuité aérodynamique, la structure d'entrée d'air
comprenant, d'une part, au moins un panneau interne fixé à la structure
médiane et formant avec cette dernière une structure fixe de la nacelle, et
d'autre part, au moins un panneau externe longitudinal rattaché de manière
amovible à la structure fixe et intégrant une lèvre d'entrée d'air de manière
à
former une structure d'entrée d'air amovible, caractérisée en ce que la
structure d'entrée d'air amovible est équipée de moyens de verrouillage
périphériques comprenant au moins un verrou électrique apte chacun à
coopérer avec un moyen de retenue complémentaire.
Ainsi, en équipant la nacelle de moyens de verrouillage
périphérique électriques, le verrouillage et le déverrouillage de la structure
d'entrée d'air sont aisément comrnandables et actionnables à distance au
moyen d'une ou plusieurs commandes centralisées, par exemple, une
commande avion et/ou une commande nacelle.
La mise en oeuvre de moyens de verrouillage électriques permet
également d'éviter la mise en place de moyens de verrouillage et
déverrouillage externe manuels (poignées, câbles) générateur d'accidents
aérodynamiques tout en évitant également de recourir à des systèmes de
boulonnages dont la mise en place et le déverrouillage sont longs et
fastidieux.
Avantageusement, le verrou électrique comprend un crochet apte à
coopérer avec un étrier correspondant.
Préférentiellement, la structure d'entrée d'air amovible est équipée
d'un système de guidage de type rail/glissière monté sur une partie de la
structure fixe. Préférentiellement encore, le ou les verrous électriques sont
disposés chacun sensiblement au niveau d'un rail de guidage. Ainsi, les
moyens de verrouillage sont préférentiellement situés au niveau des zones
d'efforts et permettent donc une meilleures reprises de ces derniers.
Avantageusement, le ou les verrous électriques sont associés à au
moins un moyen de détection de la position de verrouillage et/ou de
déverrouillage.
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De manière avantageuse, la nacelle comprend un organe de
commande des moyens de verrouillage.
Selon une variante de réalisation avantageuse, l'organe de
commande est une poignée, de préférence rétractable, apte à permettre
l'entraînement de la structure d'entrée d'air en déplacement.
De manière avantageuse, chaque moyen de verrouillage électrique
est apte à être verrouillé et déverrouillé manuellement depuis l'extérieur de
la
nacelle, par exemple par le biais d'une trappe aménagée dans la paroi externe
de la structure d'entrée d'air.
De manière avantageuse encore, les moyens de verrouillages
électriques sont aptes à recevoir chacun un plot d'inhibition mécanique conçu
pour permettre le blocage du moyen de verrouillage électrique correspondant.
Avantageusement, les moyens de retenue complémentaires de
chaque moyen de verrouillage sont réglables en prétension.
Selon une première variante de réalisation, le réglage du moyen de
retenue complémentaire s'effectue au moyen d'une vis de réglage apte à
déplacer un talon présentant une surface inclinée de manière à permettre un
réglage du moyen de retenue complémentaire selon la direction de retenue.
Selon une deuxième variante de réalisation, le réglage du moyen
de retenue complémentaire s'effectue au moyen d'une vis sans fin apte à
coopérer avec une zone filetée dudit moyen de retenue de manière à permettre
une translation du moyen de retenue selon la direction de retenue.
Avantageusement, le réglage des moyens de retenue
complémentaires peut s'effectuer depuis l'extérieur de la nacelle.
De manière préférentielle, les moyens de retenue complémentaires
sont rattachés à la structure fixe tandis que les verrous électriques sont
rattachés à la structure amovible.
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 représentation schématique partielle d'une
structure d'entrée d'air d'une nacelle selon l'invention, la structure
d'entrée d'air
étant en position de fermeture.
La figure 2 est une représentation schématique partielle de la
structure d'entrée d'air de la figure 1, la structure d'entrée d'air étant en
position
d'ouverture.
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La figure 3 est une représentation schématique partielle agrandie
d'un premier mode de réalisation d'un moyen de verrouillage équipant la
nacelle des figures 1 et 2.
La figure 4 est une représentation schématique partielle agrandie
5 d'un deuxième mode de réalisation d'un moyen de verrouillage équipant la
nacelle des figures 1 et 2.
La figure 5 est une représentation schématique partielle agrandie
d'un troisième mode de réalisation d'un moyen de verrouillage équipant la
nacelle des figures 1 et 2.
La figure 6 est une représentation schématique partielle agrandie
d'un moyen de verrouillage équipant la nacelle des figures 1 et 2, ledit moyen
de verrouillage étant mécaniquement inhibé.
La figure 7 représente un premier mode de réalisation du
prétensionnement d'un moyen de verrouillage équipant une nacelle selon
l'invention.
La figure 8 représentent un deuxième mode de réalisation du
prétensionnement d'un moyen de verrouillage équipant une nacelle selon
l'invention.
Une nacelle selon l'invention telle que représentée partiellement
sur les figures 1 et 2 constitue un logement tubulaire pour un turboréacteur
(non visible) dont elle sert à canaliser les flux d'air qu'il génère en
définissant
des lignes aérodynamiques internes et externes nécessaires à l'obtention de
performances optimales. Elle abrite également différents composants
nécessaires au fonctionnement du turboréacteur ainsi que des systèmes
annexes tels qu'un inverseur de poussée.
La nacelle est destinée à être rattachée à une structure fixe d'un
avion, telle qu'une aile, par l'intermédiaire d'un pylône.
Plus précisément, la nacelle possède une structure comprenant
une section avant formant une entrée d'air 2, une section médiane (non
visible)
entourant une soufflante (non visible) du turboréacteur, et une section
arrière
(non visible) entourant le turboréacteur et pouvant abriter un système
d'inversion de poussée (non représenté).
L'entrée d'air 2 se divise en deux zones, à savoir d'une part, une
lèvre 2a d'entrée adaptée pour permettre la captation optimale vers le
turboréacteur de l'air nécessaire à l'alimentation de la soufflante et des
compresseurs internes du turboréacteur, et d'autre part, une structure aval 2b
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comprenant un panneau externe 20 et un panneau interne 21, généralement
acoustique.
Selon la nacelle de l'art antérieur à laquelle s'applique la présente
invention, la lèvre 2a est intégrée au panneau externe 20 de manière à former
une pièce unique démontable, le panneau interne 21 étant rattaché en amont
d'un carter de la soufflante appartenant à la section médiane de la nacelle
par
l'intermédiaire de brides de fixation 3, solidaires respectivement de la
structure
aval 2b et du carter.
La structure d'entrée d'air 2 peut être modulaire et comprendre une
pluralité de panneaux externes 20 définissant chacun une portion de lèvre
d'entrée d'air 2a correspondante.
Le panneau interne 21 est réalisé à partir d'une virole acoustique et
est relié par l'intermédiaire des brides 3 au carter de la section médiane. Ce
panneau interne 21 constitue donc une partie fixe de la structure d'entrée
d'air
2 sur laquelle est destinée à être rapporté et fixé, de manière démontable, le
panneau externe 20 intégrant la lèvre d'entrée d'air 2a.
On notera qu'en variante, le panneau externe 20 peut également
comprendre tout ou partie d'un panneau externe de la structure médiane.
Pour ce faire, chaque bride 3 supporte également une cloison 5
périphérique radiale.
Cette cloison 5 peut porter des centreurs et des centreurs
secondaires s'étendant perpendiculairement à ladite cloison 5 vers l'amont de
la nacelle.
On notera également que la structure d'entrée d'air 2, peut
s'étendre axialement par l'intermédiaire de son panneau externe 20 au-delà
d'une bride d'attache du panneau interne 21 à la structure fixe de la nacelle
1
pour avoisiner une structure externe d'une structure d'inversion de poussée
appartenant à la section aval de la nacelle et éventuellement recouvrir les
capots. Un système de verrous peut alors être prévu pour maintenir la
structure
d'entrée d'air sur la cloison 5 solidaire de la structure du carter ou d'une
structure amont de la structure aval.
On notera encore que la cloison 5 périphérique radiale peut être
portée directement par la structure même du carter de soufflante afin de
fournir
un maximum d'enveloppe interne à l'entrée d'air 2.
Le panneau externe 20 intégrant la lèvre d'entrée d'air 2a forme
donc conformément à l'état de la technique une partie amovible destinée à être
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rapportée sur la partie fixe et plus particulièrement sur la cloison
périphérique
5.
Des renforts internes des panneaux internes et externes existants
ne sont pas représentés et dépendent de la raideur recherchée par l'homme du
métier.
Plus particulièrement, la structure amovible pourra être montée, par
exemple, sur un système de coulissement rail 6 / glissière 7 comprenant une
pluralité de rails 6 / glissières 7 réparties sur la périphérie de la
structure
d'entrée d'air 2.
Selon l'invention, le maintien de la structure amovible s'effectue par
des moyens de verrouillage comprenant au moins un verrou électrique 10 de
type crochet apte chacun à coopérer avec un moyen de retenue
complémentaire 11 de type étrier.
En l'espèce les moyens de retenue complémentaires 11 sont
rattachés à la structure fixe tandis que les verrous électriques 10 sont
rattachés
à la structure amovible.
Les moyens de verrouillage peuvent être équipés chacun d'au
moins un raidisseur supportant le verrou. En l'espèce, les raidisseurs sont
associés aux glissières 7, mais cela n'est pas strictement nécessaire.
Les figures 1 et 2 montrent la structure amovible respectivement en
position fermée et ouverte.
Les commandes de verrouillage et de déverrouillage des moyens
de verrouillage électriques sont regroupés au niveau d'un moyen de
commande externe de la nacelle et/ou au niveau du cockpit de l'avion.
Les moyens de retenue 11, de type étriers, sont positionnés sur la
structure fixe de la nacelle dans une zone garantissant la meilleure rigidité
structurale afin d'éviter toute déflexion de cette interface.
De manière avantageuse, on pourra utiliser des verrous électriques
de type connu dans lesquels en fin de manoeuvre de fermeture, un système
trois points est dépassé par le système de bielles d'entraînement du crochet
afin de garantir une tenue optimale sous tous les chargements vus par cet
équipement en cycle de vol.
Chaque verrou présente avantageusement une vis 12
d'entraînement du crochet dépassant du verrou 10 en direction de l'extérieur
de la nacelle.
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Pour chaque verrou une trappe 13 correspondant peut-être
ménagée dans le panneau externe 20 permettant un accès à une extrémité de
la vis 12.
En ouvrant la trappe 13, il est ainsi possible de venir raccorder sur
l'extrémité de la vis 12 un outil 9 apte à permettre un entraînement manuel de
cette dernière.
L'outil pourra être avantageusement guidé par une ferrure 14 fixée
sur l'interne du panneau externe 20 au niveau de la trappe 13.
Si le rotor du moteur doit être bloqué pour permettre le
déplacement de la vis d'entraînement 12 à travers le cors du moteur, plusieurs
solutions connues de l'homme du métier peuvent être appliquées comme
l'exemple proposé dans lequel un second trou 22 est pratiqué dans la ferrure
14 pour permettre la mise en place d'un axe 24 de blocage du moteur.
Ce mode de réalisation est représenté sur les figures 3 et 4.
En conditions normales, un bouchon est placé à l'intérieur de la
trappe 13 dans la ferrure 14 de manière à restaurer la ligne aérodynamique
extérieure.
L'entraînement manuel peut également s'effectuer par le biais d'un
composant dédié de type MDU 30 (Manuel Drive Unit, unité d'entraînement
manuel) lié au moteur d'entraînement du verrou électrique 10. Ce mode de
réalisation est représenté sur la figure 5.
On pourra également introduire dans la trappe 13 un bouchon 15
particulier présentant un appendice 15a apte à coopérer avec la vis 12 de
manière à venir la bloquer. Un tel bouchon permettra alors d'inhiber
mécaniquement le verrou électrique. Cette configuration est représentée sur la
figure 6. Le bouchon 15 pourra présenter un appendice aérodynamique visible
de l'extérieur de la nacelle afin de rappeler sa présence.
Au moins une partie des moyen de verrouillage 10 sont chacun
associés à un moyen de signalisation de leur état de verrouillage ou de
déverrouillage et dont l'information peut être remontée jusqu'au cockpit ou
une
centrale de commande, par exemple.
Ce moyen de signalisation peut se présenter sous la forme d'un
détecteur de proximité disposé sur l'étrier 11 en regard d'une extrémité du
crochet 10 de manière à obtenir un signal de type tout ou rien et
d'assurer
que le crochet est intègre et réellement en place pour remplir sa fonction.
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Le moyen de signalisation est de préférence placé sur un élément
fixe (étrier, par exemple) afin de réduire les interfaces de déconnexion, ce
qui
réduirait la fiabilité du système.
Les moyens de verrouillage équipant une nacelle selon l'invention
présentent également des moyens de réglage en pré-tension.
Actuellement, le réglage de la pré-tension dans les systèmes de
verrouillage mécaniques est généralement réalisé en positionnant un peson en
bout de la poignée, crochet en contact sur l'étrier, puis en tirant sur le
peson et
en vérifiant la valeur de traction obtenue.
Lorsque cette valeur n'est pas adéquate, il faut alors accéder au
système de fixation de l'étrier et le régler en position axiale puis à nouveau
effectuer le contrôle jusqu'à l'obtention de la valeur souhaitée.
Dans le cadre d'un verrouillage électrique tel qu'ici utilisé, la valeur
de pré-tension peut être contrôlée de différentes manières, telles que par la
tension donnée au moteur lors du verrouillage, par le biais d'un système
d'entraînement manuel à l'aide d'une clé dynamométrique, par un capteur de
tension installé sur une des parties mécaniques en contact et tension comme le
crochet ou l'étrier, ou encore par un limiteur de couple installé sur l'une
des
parties mécaniques en contact et tension comme le crochet ou l'étrier.
Ces divers moyens sont utilisés pour contrôler et surveiller la
tension.
Les présents moyens de verrouillage sont également équipés de
moyens de réglage permettant d'ajuster la valeur de pré-tension lorsque la
structure amovible est en position fermée.
La figure 7 présente un premier moyen de réglage de la pré-
tension.
En l'espèce, une ferrure 40 est disposée sur la structure externe
amovible en vis-à-vis de l'élément à régler (étrier 11 ici) lorsque ladite
structure
amovible est en position fermée. Une ouverture 41 est pratiquée dans la
ferrure
de manière à permettre le passage d'un outil de réglage tel qu'une clé.
Bien évidemment, pour des raisons de continuité aérodynamique,
on pratiquera l'ouverture la plus petite possible. Un bouchon aérodynamique
pourra fermer l'ouverture en exploitation.
L'étrier 11 est monté mobile en translation selon la direction de
verrouillage est présente une lumière 42 apte à recevoir un talon 43
présentant
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une première extrémité de faible épaisseur et une deuxième extrémité
d'épaisseur plus importante.
En déplaçant le talon 43 à l'aide d'une vis de réglage 44 apte à être
man uvrée grâce à l'outil introduit à travers la ferrure 41, il est possible
de
5 régler la position axiale de l'étrier 11 et par voie de conséquence, la
tension
dans avec le crochet 10 lors du verrouillage. La précision du réglage sera
bien
évidemment fonction de la pente donnée au talon 43.
Bien évidemment, la ferrure 40 d'accès pourra être remplacée par
une trappe, par exemple, ou tout autre moyen permettant l'accès à la vis de
10 réglage.
La figure 8 présente un deuxième moyen de réglage de la pré-
tension.
En l'espèce, une trappe 50 d'accès est ménagée dans la paroi
externe 20 de la structure amovible en vis-à-vis de l'élément à régler (étrier
11
ici) lorsque ladite structure amovible est en position fermée. Un accès par
ferrure tel que précédemment décrit est bien évidemment possible.
Le moyen de réglage de la pré-tension comprend une vis sans fin
51 coopérant avec une extrémité filetée 52 de l'étrier, de manière à permettre
ainsi un déplacement axial de ce dernier lorsque la vis sans fin 51 est mise
en
rotation.
Un dispositif de verrouillage 53 de la vis sans fin est ajouté de
manière à assurer la tenue du réglage dans le temps.
Afin de réduire les efforts parasites et fiabiliser la lecture de la
valeur de couple sur la clé dynamométrique, une butée spécifique de réduction
du frottement peut être insérée entre le support fixe et l'écrou de réglage.
Un limiteur de couple peut également être ajouté en entrée de la
vis sans fin, assurant ainsi un contrôle de la tension dans l'étrier sans
avoir
besoin d'utiliser une clé dynamométrique. De plus, ce système peut être
motorisé afin d'assurer une tension identique permanente par contrôle de
tension permanent.
Le verrouillage peut être associé à une détection de proximité de la
structure amont amovible proche de sa position de fermeture, ladite détection
de proximité pouvant soit autoriser la mise en oeuvre du verrouillage. Ceci
permet de garantir une bonne distance pour la préhension de l'étrier par le
crochet. La détection de proximité pourra éventuellement être utilisée
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également pour déclencher un verrouillage automatique en fonction de cette
approche de la structure amovible.
Bien que l'invention ait été décrite avec un exemple particulier 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.
