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Dispositif d'inversion de poussée avec fonction aérodynamique
de cadre avant
La présente invention se rapporte à une nacelle de turboréacteur
comprenant une section aval équipée d'un dispositif d'inversion de poussée
monté sur un cadre avant.
Un avion est mû 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, tel que par exemple, un
système d'inversion de poussée.
Une nacelle présente généralement une structure tubulaire
comprenant une entrée d'air en amont du turboréacteur, une section médiane
destinée à entourer une soufflante du turboréacteur, une section aval destinée
à entourer la chambre de combustion du turboréacteur et abritant le cas
échéant les moyens d'inversion de poussée, et 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 pâles de la soufflante en
rotation un flux d'air chaud (également appelé flux primaire) issu de la
chambre
de combustion du turboréacteur, et un flux d'air froid (flux secondaire) qui
circule à l'extérieur du turboréacteur à travers un passage annulaire,
également
appelé veine, formé entre un carénage du turboréacteur et une paroi interne de
la nacelle. Les deux flux d'air sont éjectés du turboréacteur par l'arrière de
la
nacelle.
Le rôle d'un inverseur de poussée est, lors de l'atterrissage d'un
avion, d'améliorer la capacité de freinage de celui-ci en redirigeant vers
l'avant
au moins une partie de la poussée générée par le turboréacteur. Dans cette
phase, l'inverseur obstrue la veine du flux froid et dirige ce dernier 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 oeuvre pour réaliser cette réorientation du flux
froid 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
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passage destiné au flux dévié, et d'autre part, une position d'escamotage dans
laquelle ils ferment ce passage. Ces capots peuvent remplir une fonction de
déviation (inverseur à portes pivotantes) ou simplement d'activation d'autres
moyens de déviation.
Dans le cas d'un inverseur à grilles, également connu sous le nom
d'inverseur à cascade, la réorientation du flux d'air est effectuée par des
grilles
de déviation, le capot n'ayant qu'une simple fonction de coulissage visant à
découvrir ou recouvrir ces grilles. Des portes de blocage complémentaires,
également appelées volets, activées par le coulissement du capotage,
permettent généralement une fermeture de la veine en aval des grilles de
manière à optimiser la réorientation du flux froid.
Afin de supporter les capots mobiles d'inversion et de lier la section
aval au reste de la nacelle et notamment à la section médiane par
l'intermédiaire du carter de soufflante, la section aval comprend des éléments
fixes et notamment des poutres longitudinales liées en amont à un ensemble
sensiblement annulaire appelé cadre avant, formé en une ou plusieurs parties
entre lesdites poutres longitudinales, et destiné à être fixé à la périphérie
du
bord aval du carter de la soufflante du moteur.
Dans le cas d'un inverseur à grilles à capots mobiles en translation,
les éléments fixes support comprendront typiquement deux poutres
longitudinales supérieures dites douze heures, disposées de part et d'autre
d'un pylône de rattachement de la nacelle ou d'une interface de type pylône,
et
deux poutres longitudinales inférieures dites six heures.
Ces poutres servent également de support à des rails de guidage
en translation des capots mobiles.
Le cadre avant est alors formé de deux demi-cadres sensiblement
hémicylindriques liant les poutres supérieures et inférieures entre elles de
part
et d'autre d'un axe longitudinal de la nacelle.
Dans le cas d'un inverseur de poussée de type cascade ou à
grilles, ce cadre avant sert également à supporter l'ensemble de grilles de
déviation disposé entre lesdites poutres.
En position d'inversion de poussée, l'air dévié s'écoule à travers les
grilles de déviation depuis la veine de circulation entre le cadre avant et un
bord amont du capot mobile reculé.
Ainsi, afin de maximiser les performances d'inversion de poussée,
le cadre avant doit présenter un profil aérodynamique favorisant un écoulement
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laminaire du flux dévié et le moins possible générateur d'accidents
aérodynamiques sur le trajet d'écoulement de l'air dévié. C'est pourquoi, il
présente un profil incurvé, au moins à proximité de la veine de circulation du
flux d'air à son amorce de déviation. Cette portion incurvée est appelée bord
de
déviation.
Certains accidents de ligne en jet direct ne sont pas supprimables
et doivent donc être minimisés.
Un premier accident de ligne existe du fait du montage du cadre
avant sur le carter de soufflante. Outre les difficultés d'alignement parfait
entre
le cadre avant et le carter au niveau de l'intérieur de la veine, il convient
de
noter qu'afin d'éviter un écopage de l'air par le cadre avant, un bord amont
de
l'interface entre le cadre avant et le carter peut être rayonné vers
l'externe.
De fait, il en résulte nécessairement la présence d'une cavité,
constituant un accident aérodynamique dans la veine.
De la même manière, il existe également nécessairement un jeu
fonctionnel entre ce cadre avant et les volets de blocage qui, en position de
fermeture doivent venir reconstituer au mieux la continuité aérodynamique
intérieure de la veine. Afin d'éviter tout écopage, un bord amont des volets
de
blocage est également recourbé vers l'extérieur de la nacelle, créant ainsi
une
seconde cavité.
Il convient toutefois de noter que les volets sont mobiles autour
d'un axe de pivotement aval et que l'interface de montage des volets n'est pas
étanche. Il existera donc nécessairement un écopage minimal à travers les
cavités de logements des volets de blocage.
Ainsi, en flux non inversé, dit direct, le flux d'air rencontrent aux
moins deux accidents de lignes, respectivement au niveau d'une interface
entre le cadre avant et le carter de soufflante, et au niveau d'un
affleurement
entre le cadre avant et les volets de blocage.
En position d'inversion de poussée, le flux dévié reste perturbé par
la première cavité qui, en perturbant l'écoulement du flux d'air, entraîne un
léger retard à la déviation du flux d'air qui ne colle plus parfaitement au
bord de
déviation du cadre avant.
On comprend donc qu'aussi bien les performances en jet direct
qu'en jet inversé peuvent être impactées par ces accidents aérodynamiques.
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Une première solution pour répondre simplement à ce problème est
de relever une partie inférieure du cadre avant pour créer un empochement
permettant d'y recevoir l'amont des volets de blocage.
Cette solution est notamment décrite dans le document US
4 185 798.
Une limitation d'une telle solution réside toutefois dans le fait qu'en
mode inversion de poussée, le flux d'air a tendance à poursuivre son trajet
direct et à ne pas recoller au bord de déviation, ce qui réduit de manière
importante l'efficacité du dispositif d'inversion de poussée.
La présente invention vise à proposer une solution alternative ne
présentant pas de tels inconvénients et vise pour ce faire un dispositif
d'inversion de poussée pour nacelle de turboréacteur comprenant, d'une part,
des moyens de déviation, et d'autre part, au moins un capot mobile
relativement à au moins une structure fixe comportant au moins un cadre avant
au moins partiellement périphérique et équipé de moyens de liaison à une
partie amont correspondante, ledit capot mobile étant monté mobile entre une
position de fermeture dans laquelle il assure la continuité aérodynamique de
la
nacelle et désactive les moyens de déviation, à une position d'ouverture dans
laquelle il ouvre un passage dans la nacelle et active les moyens de
déviation,
le dispositif d'inversion de poussée étant caractérisé en ce que le cadre
avant
présente un bord de déviation comprenant un prolongement amont formant
bavette déformable destinée à venir en interface aérodynamique avec la partie
amont correspondante à laquelle est rattaché le cadre avant, et en ce qu'une
partie du capot mobile est conformée de manière à venir, en position de
fermeture, en interface avec ladite partie amont de rattachement en forçant la
bavette déformable en retrait.
Ainsi, en prévoyant une bavette d'interface déformable, cette
dernière peut adopter une configuration différente en fonction des
configurations d'inversion de poussée et de pression dans la veine du
turboréacteur.
En position de jet direct, c'est-à-dire en position de fermeture de
l'inverseur de poussée, une partie du capot mobile est prolongée vers l'amont
de manière à venir en interface au niveau de la partie amont de rattachement.
De ce fait, et de manière similaire au document US 4 185 798, il n'existe plus
qu'une seule zone d'interface au lieu de deux précédemment.
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L'invention, grâce à la présence de la bavette déformable, permet
de reconstituer la structure aérodynamique courant en mode d'inversion de
poussée. Plus précisément, en position d'inversion de poussée, la bavette
déformable n'est plus forcée en retrait et revient en position de travail dans
5 laquelle elle assure la continuité aérodynamique du bord de déviation avec
la
partie amont de rattachement.
Préférentiellement, la partie amont de rattachement du cadre avant
est un carter de soufflante.
De manière préférentielle, les moyens de liaison du cadre avant à
la partie amont de rattachement sont de type couteau/gorge.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif
d'inversion de poussée est un inverseur de poussée à grilles de déviation, le
capot mobile étant mobile en translation selon un axe sensiblement
longitudinal
de la nacelle, couvrant et découvrant les grilles respectivement en position
de
fermeture et d'ouverture.
Préférentiellement, les grilles de déviation sont montées sur le
cadre avant.
Avantageusement, la partie du capot mobile conformée de manière
à venir forcer la bavette déformable est un volet de blocage, notamment monté
pivotant par une extrémité amont sur le capot mobile.
Alternativement, il pourra s'agir d'une excroissance amont dédiée
du capot mobile.
De manière avantageuse, la bavette déformable est sectorisée.
Selon une première variante de réalisation, la bavette déformable
est réalisée à partir d'au moins un matériau élastomère. Préférentiellement
encore, la bavette déformable comprend une âme à lamelle, éventuellement
recouverte d'un revêtement souple.
Selon une deuxième variante de réalisation, la bavette déformable
se présente sous la forme d'un volet pivotant monté à l'encontre d'un moyen de
renvoi élastique vers sa position d'interface en jet direct.
De manière avantageusement complémentaire, le dispositif
d'inversion de poussée comprend un moyen de butée limitant le retour de la
bavette vers sa position d'interface en jet direct. Cette butée assure ainsi
un
positionnement optimal maximum de la bavette dans sa configuration active.
Avantageusement, cette butée pourra être réglable, discrète, et
située sur la partie amont de rattachement.
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La présente invention sera mieux comprise à la lumière de la
description détaillée qui suit en regard du dessin annexé dans lequel :
- la figure 1 est une représentation schématique en coupe
longitudinale d'un dispositif d'inversion de poussée selon l'art antérieur.
- la figure 2 est une représentation schématique partielle en coupe
du dispositif de la figure 1 équipé d'une bavette déformable selon un premier
mode de réalisation.
- la figure 3 est une représentation schématique partielle en coupe
du dispositif de la figure 1 équipé d'une bavette déformable selon un deuxième
mode de réalisation.
- la figure 4 est une représentation schématique d'un exemple de
sectorisation de la bavette de la figure 3.
- les figures 5 et 6 sont des exemples de réalisation de l'invention
avec association d'une butée à la bavette flexible, la butée étant
respectivement située sur un cadre avant et sur le capot mobile.
- la figure 7 est une représentation partielle schématique dans
lequel le dispositif d'inversion de poussée comprend un volet de blocage
venant en interface avec la bavette.
- la figure 8 est une représentation schématique en coupe
longitudinale d'une variante de réalisation dans laquelle la structure amont
d'interface est une excroissance du capot mobile.
Un dispositif d'inversion de poussée 1 à grilles de déviation 2 est
représenté schématiquement en coupe longitudinale sur la figure 1.
Un tel dispositif d'inversion de poussée 1 équipe une section arrière
d'une nacelle entourant un turboréacteur (non visible) et définit avec une
structure interne fixe de carénage 3 d'une partie arrière du turboréacteur,
une
veine 4 de circulation d'un flux d'air dit secondaire généré par le
turboréacteur.
Le dispositif d'inversion de poussée 1 comprend un capot mobile 5
monté mobile en translation le long d'un axe sensiblement longitudinal de la
nacelle entre une position d'ouverture dans laquelle le capot mobile 5 est
reculé, ouvre un passage dans la nacelle et découvre les grilles de déviation
2,
et une position de fermeture dans laquelle il assure la continuité de la
nacelle
et recouvre les grilles de déviation 2.
Le capot mobile 5 est mobile relativement à une structure fixe,
comprenant, d'une part, des poutres de support et guidage (non visibles), et
d'autre part, un cadre avant 6, ledit cadre avant 6 pouvant être
éventuellement
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réalisé en plusieurs parties, et notamment en deux demi-parties
hémicylindriques.
Le cadre avant 6 assure le rattachement du dispositif d'inversion de
poussée 1 à une structure amont de la nacelle, en l'occurrence un carter 7
entourant une soufflante du turboréacteur par l'intermédiaire d'une liaison de
type couteau 8/gorge 9 au moins partiellement périphérique.
Le cadre avant 6 assure également le support des grilles de
déviation 2.
Afin d'assurer un bon guidage du flux d'air en mode d'inversion de
poussée, le cadre avant 6 est équipé d'un bord de déviation 10 venant en
continuité du carter 7 et définissant une courbure vers l'extérieur de la
nacelle.
Conformément à l'invention, le bord de déviation 10 présente un
prolongement amont formant bavette déformable destinée à venir en interface
aérodynamique avec le carter 7 auquel est rattaché le cadre avant 6.
De plus, une partie du capot mobile 5 est conformée de manière à
venir, en position de fermeture, en interface avec ladite partie amont de
rattachement en forçant la bavette déformable en retrait.
Des exemples de réalisation sont représentés sur les figures 2 à 8.
La figure 2 présente une bavette déformable réalisée sous la forme
d'un volet 111 monté pivotant autour d'un axe A transversal et forcé en
position
de continuité aérodynamique avec le carter 7 par un ressort 112. La bavette
pourra être réalisée sous la forme d'une pluralité de volets 111 périphériques
sectorisés.
La figure 3 présente une bavette déformable réalisée sous la forme
d'une languette 121 réalisée à partir d'un matériau élastomère et rattachée,
notamment par collage, dans le prolongement amont du bord de déviation 10.
La languette 121 pourra être réalisée à partir d'une âme en lamelle souple et
recouverte d'un revêtement souple permettant des écarts de positionnement
des lamelles entre elles. La bavette pourra de même être sectorisée.
La constitution de la bavette peut également être très simple et,
comme représenté sur la figure 4, cette bavette pourra être réalisée par une
disposition en lamelles 123 et présenter des découpes 124 qui, en position
rétractée viennent en contact ou proches, et procurent un jour en position
d'inversion.
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Avantageusement, et comme représenté sur les figures 5 et 6, la
languette 121 souple pourra être associée à une butée 125 de retenue en
position d'interface avec le carter 7.
Sur la figure 5, cette butée 125 est située sur un bord périphérique
du carter 7 et coopère un rebord 126 correspondant de la languette 121.
Il en va de même pour la figure 6 à la différence que la butée 125
est montée sur le cadre avant 6.
Bien évidemment, un moyen de butée peut être également prévu
pour les bavettes réalisées sous la forme de volets pivotants 111 de la figure
2.
De manière avantageusement complémentaire, les butées 125
pourront être réglables et discrètes.
Conformément à l'invention, en position de fermeture, une partie
amont du dispositif d'inversion de poussée 1 vient forcer la bavette
déformable
en position de retrait et assurer à sa place l'interface aérodynamique avec le
carter 7.
A partir, du dispositif d'inversion de poussée 1 selon l'art antérieur
représenté sur la figure 1, cette partie amont pourra être un volet de blocage
15
monté pivotant par une extrémité amont sur le capot mobile 5.
Comme visible sur la figure 7, ce volet de blocage 15 sera
légèrement prolongé en amont pour venir en interface avec le carter 7 à la
place de la bavette déformable.
Afin d'améliorer la manoeuvre des éléments en contact et d'assurer
leur longévité, une rampe de glissement 16 peut être appliquée, notamment sur
une extrémité interne du volet 15.
La figure 8 montre un deuxième mode de réalisation dans lequel la
partie amont venant forcer la bavette déformable en position de retrait et
assurer à sa place l'interface aérodynamique avec le carter 7 est une
excroissance fixe 18 du capot mobile 5, le volet de blocage 17 restant en
arrière en aval du bord amont du capot mobile 5.
Cette technologie peut de même être appliquée pour un inverseur à
grilles sans volet, l'inversion étant permise par les lignes internes du canal
secondaire en forme de S et qui se trouve obstruées par le seul recul de la
structure mobile. (inverseur appelé aussi "blockerless").
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
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comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs
combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.
