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Portes d'inverseur de poussée à ouvertures latérales
La présente invention se rapporte à une porte pour inverseur de
poussée à portes ainsi qu'a un tel inverseur de poussée et à une nacelle
équipée d'un tel inverseur de poussée.
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 oeuvre 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.
Plus précisément, un dispositif d'inversion de poussée à portes
comprend une ou plusieurs portes montées pivotantes de manière à pouvoir,
sous l'action de moyens d'entraînement, basculer entre une position inactive
dite de fermeture lors d'un fonctionnement de la nacelle dit en jet direct
dans
laquelle les portes constituent une partie de la section aval, et une position
d'inversion ou position d'ouverture dans laquelle elles basculent de telle
façon
qu'une partie aval de chaque porte vienne obstruer au moins partiellement le
conduit de la nacelle et qu'une partie amont ouvre dans la section aval un
passage permettant au flux d'air d'être canalisé radialement par rapport à un
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axe longitudinal de la nacelle, lors d'un fonctionnement de la nacelle en jet
inverse.
Un inverseur de poussée a pour but principal de permettre une
réduction de la distance de freinage d'un aéronef, en orientant vers l'amont
de
la nacelle le flux d'air traversant le turboréacteur.
Il est par ailleurs nécessaire qu'une telle inversion de flux d'air
n'endommage pas le turboréacteur. C'est notamment le cas lorsque la section
efficace de sortie du flux d'air est trop faible, engendrant des surpressions
dans
la nacelle, et pouvant conduire à un endommagement du turboréacteur.
La ou les porte(s) de l'inverseur de poussée doivent par
conséquent assurer d'une part, une redirection suffisante du flux d'air afin
que
l'inverseur de poussée remplisse effectivement ses fonctions et, d'autre part,
un échappement d'une partie du flux d'air en quantité suffisante pour ne pas
que la fonction d'inversion de poussée endommage le turboréacteur.
On connaît de l'état de l'art le document EP 0 558 381, lequel fait
état de becquets percés, afin de laisser passer une partie du flux d'air
lorsque
les portes sont ouvertes, contribuant à la résolution du problème de
l'endommagement du moteur, mais présentant l'inconvénient de perdre en
efficacité en ce qui concerne la fonction d'inversion de poussée.
On connaît également le document WO 2008/142243 décrivant des
portes pour inverseur de poussée munies de becquets que l'on vient fixer en
tête de porte, ces becquets étant montés pivotants dans un plan du cadre
avant autour d'un axe sensiblement horizontal à l'axe longitudinal de la
nacelle.
On connaît par ailleurs le document EP 0 915 246, qui décrit un
inverseur de poussée à portes présentant des cavités de déviation vers le haut
de la porte.
Le document EP 0 836 000 a pour but de d'augmenter le débit de
flux d'air traversant en créant des zones de fuite sous les portes. Un autre
objectif de ce document est de faire permettre de récupérer totalement ou
partiellement les fuites créées afin de générer une contre-poussée
additionnelle à la contre-poussée principale.
Les documents EP 0 368 725 et EP 0 965 744 divulguent des
portes pour inverseur de poussée creusées permettant d'obtenir un effort de
contre-poussée acceptable et un débit d'air traversant suffisant pour ne pas
endommager le turboréacteur. Cependant, cette solution se trouve trop
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complexe à mettre en oeuvre et ne contribue pas à la résolution d'un problème
récurrent dans le domaine de l'aéronautique, celui de la perte de poids.
Enfin, le dispositif selon le document EP 2 060 766 prévoit de
placer des becquets de manière longitudinale sur la porte de l'inverseur, de
manière à mieux redresser l'écoulement et améliorer la contre-poussée.
On retiendra de ces solutions celles proposées dans les documents
WO 2008/142243 et EP 0 558 381, qui rendent efficace la contre-poussée, et
celle décrite dans le brevet EP 0 836 000, qui autorise un passage de flux
d'air
traversant les portes, permettant d'éviter l'endommagement du moteur.
Cependant, un inconvénient commun à ces solutions est qu'elles
ne traitent qu'un seul aspect de la problématique, à savoir soit d'assurer une
redirection suffisante du flux d'air afin que l'inverseur de poussée remplisse
effectivement ses fonctions, soit de satisfaire à un échappement suffisant du
flux d'air en pour ne pas endommager le turboréacteur.
Par ailleurs, les dispositifs de l'art antérieur sont complexes de
réalisation, ou inadaptés au problème inhérent à l'aéronautique, qui est la
recherche permanente de réduction de poids.
Ainsi, un but de la présente invention est de résoudre les
inconvénients de l'art antérieur, en proposant un dispositif facile
d'intégration,
capable à la fois d'augmenter les efforts de contre-poussée tout en
n'augmentant pas la pression à l'intérieur de la nacelle, afin de ne pas
endommager le turboréacteur.
A cet effet, l'invention propose une porte pour inverseur de
poussée à portes susceptible d'évoluer entre une position correspondant à un
fonctionnement en jet direct d'une nacelle pour turboréacteur destinée à
intégrer ledit inverseur de poussée, et une position correspondant à un
fonctionnement en jet inverse de ladite nacelle, ladite porte comprenant une
paroi interne conçue pour s'intégrer à une veine de circulation d'un flux
d'air
généré par ledit turboréacteur, une paroi externe conçue pour assurer la
continuité aérodynamique externe de ladite nacelle, au moins une paroi
latérale
assurant le raccordement entre lesdites parois interne et externe de ladite
porte, et des moyens de déflexion du flux d'air généré par le turboréacteur,
ladite porte étant remarquable en ce que lesdits moyens de déflexion
comprennent une cavité de la porte, ladite cavité étant conformée pour
acheminer au moins une fraction dudit flux d'air depuis au moins une entrée
d'air solidaire de la paroi interne de la porte vers au moins une sortie d'air
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solidaire de la paroi latérale de la porte, de sorte à rediriger, lors d'un
fonctionnement de la nacelle en jet inverse, au moins une partie dudit flux
d'air
en amont de la paroi interne de la porte.
Grâce à cette disposition de l'invention, une partie du flux d'air
passant par les cavités se trouve redirigée vers l'avant, c'est-à-dire vers
l'amont de la nacelle, augmentant ainsi les efforts de contre-poussée.
Par ailleurs, le débit d'air sortant est augmenté par les entrées d'air
créées dans la paroi interne de la porte. Ceci permet de ne pas endommager le
turboréacteur lors de fonctionnement en jet inverse.
De manière avantageuse, les moyens de déflexion comprennent
une extension de la paroi externe formant une jupe s'étendant, d'une part,
dans
une direction sensiblement parallèle à la surface de la paroi interne de la
porte
selon l'invention et, d'autre part, au-delà de la paroi latérale de ladite
porte.
Une telle disposition des moyens de déflexion permet d'augmenter
les efforts de contre-poussée.
Avantageusement, les moyens de déflexion sont constitués par une
pièce rapportée dont un de ses côtés est apte à être fixé à l'intérieur de la
paroi
interne de la porte selon l'invention et un autre de ses côtés est apte à être
fixé
à l'intérieur de la paroi latérale de ladite porte.
Ceci permet une intégration simple et peu onéreuse des moyens
de déflexion dans la porte selon l'invention.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la cavité est
constituée par un fond solidaire des côtés de la pièce rapportée, ledit fond
étant incurvé dans une direction telle qu'un flux d'air est dévié depuis
l'entrée
d'air de la paroi interne de la porte vers la sortie d'air de la paroi
latérale de
ladite porte.
Le fond incurvé de la pièce rapportée permet de réaliser la
déflexion d'une partie du flux d'air depuis l'entrée d'air en paroi interne de
la
porte vers la sortie en paroi latérale de ladite porte.
Par ailleurs, selon une autre caractéristique de l'invention, les
entrées d'air sont situées aux extrémités latérales de la paroi interne de
ladite
porte.
Idéalement, la porte selon l'invention comprend deux entrées d'air
et deux sorties d'air.
Par ailleurs, les entrées et sorties d'air sont situées en partie
inférieure de ladite porte.
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Cet agencement a pour avantage de permettre aux entrées d'air de
recevoir un volume d'air important, permettant une augmentation du débit de
fuite.
D'autre part, l'invention concerne aussi un inverseur de poussée à
5 portes pour nacelle de turboréacteur comprenant au moins une porte selon
l'invention.
Enfin, l'invention concerne une nacelle pour turboréacteur équipée
d'au moins un inverseur de poussée à portes selon l'invention.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente
invention, apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va
suivre,
selon les modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs, et en
référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente une nacelle de turboréacteur en
fonctionnement jet inverse, équipée d'un inverseur de poussée à porte selon
l'invention ;
- la figure 2 illustre en vue de face une porte selon l'invention ;
- la figure 3 est un agrandissement de la zone III de la figure 2,
correspondant à une vue isométrique centrée de la porte selon l'invention ;
- la figure 4 est une vue isométrique également centrée sur les
entrée et sortie d'air de la porte selon l'invention, une partie de la paroi
interne
de la porte n'étant pas représentée ;
- la figure 5 représente schématiquement le cheminement de l'air
parcourant la paroi interne d'une porte selon l'invention puis défléchi par
les
cavités.
Sur l'ensemble des figures, des références identiques ou
analogues désignent des organes ou ensembles d'organes identiques ou
analogues.
Un inverseur de poussée comprend de manière générale et connue
au moins une porte apte à être actionnée par des moyens d'actionnement tels
que des vérins afin de passer d'une position porte fermée correspondant à
un fonctionnement en jet direct de la nacelle, à une position porte ouverte
correspondant à un fonctionnement jet inverse de la nacelle.
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En se référant à la figure 1, illustrant une nacelle 1 pour
turboréacteur 3 fonctionnant ici en jet inverse, un inverseur de poussée à
portes selon l'invention comprend deux portes 5a, 5b selon l'invention.
Les portes 5a et 5b étant identiques, on désigne par porte 5 l'une
des portes 5a ou 5b dans la suite de la description.
Une porte 5 selon l'invention est constituée par une paroi interne 7
reliée à une paroi externe 9 par l'intermédiaire d'une paroi latérale 11, et
comprend selon l'invention des moyens de déflexion 13.
Pour un fonctionnement jet direct (non représenté) de la nacelle 1,
la paroi interne 7 de la porte 5 forme, avec la structure interne 2 de
carénage
de turboréacteur 3, une veine V destinée à la circulation d'un flux d'air
froid F
du turboréacteur 3, encore appelé flux d'air secondaire.
La paroi externe 9 de la porte 5 est conçue pour assurer la
continuité aérodynamique externe de la nacelle 1 lors d'un fonctionnement en
jet direct de cette dernière.
Lors d'un fonctionnement en jet inverse de la nacelle 1,
correspondant à une position où les portes 5 sont en position ouvertes telles
que représentées en figure 1, les moyens de déflexion 13 permettent de
défléchir la trajectoire d'une partie du flux d'air froid F.
On se réfère à la figure 2, illustrant une porte 5 selon l'invention en
vue de face.
La porte 5 comprend en chacune de ses extrémités latérales 15
une découpe, de forme sensiblement rectangulaire, d'une portion de la paroi
interne 7 de la porte 5.
Cette découpe constitue une entrée d'air 17 conformée pour laisser
entrer une partie du flux d'air F dans un espace défini en partie intérieure
de la
porte 5, c'est-à-dire entre les parois interne 7, externe 9, et latérale 11 de
la
porte 5.
Une telle découpe peut bien évidemment adopter une autre forme
géométrique adaptée pour laisser entrer une partie du flux d'air F en partie
intérieure de la porte 5.
Par ailleurs, selon une caractéristique de l'invention, les entrées et
sorties d'air 17 et 19 sont situées en partie inférieure de la portes, c'est-à-
dire,
et comme visible en figure 2, que lesdites entrées et sorties d'air sont
situées
dans une zone de la porte 5 plus proche de la veine V que d'un bord libre 6 de
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la porte 5, lors d'un fonctionnement en jet inverse de la nacelle, ledit bord
libre
correspondant au bord opposé à celui qui est lié à la nacelle lors d'un
fonctionnement jet inverse de ladite nacelle.
D'autre part, la porte 5 comprend idéalement deux entrées d'air 17
et deux sorties d'air 19.
En se référant maintenant à la figure 3, correspondant à une vue
centrée sur une extrémité latérale 15 de la portes, la paroi interne 7 de la
porte
5 comprend une entrée d'air 17 telle que précédemment décrite.
La paroi latérale 11 de la porte 5 comprend également une
découpe, de forme sensiblement rectangulaire et sensiblement de mêmes
dimensions que la découpe formant l'entrée d'air 17, destinée à former une
sortie d'air 19 afin de laisser s'échapper le flux d'air précédemment entré
par
l'entrée d'air 17, comme décrit ci-après.
Une telle découpe peut bien évidemment adopter une autre forme
géométrique de mêmes dimensions que celles de la découpe formant l'entrée
d'air 17.
On se réfère à la figure 4, illustrant la porte 5 selon l'invention,
centrée sur les entrée et sortie d'air 17 et 19, sur laquelle une partie des
parois
interne 7 et latérale 11 de la porte n'est pas représentée.
Les moyens de déflexion 13 selon l'invention sont constitués par
une pièce 21 conformée pour créer un passage destiné à acheminer l'air
depuis l'entrée d'air 17 vers la sortie d'air 19.
La pièce 21 comprend un fond 23 de forme sensiblement
rectangulaire et incurvé. Ce fond 23 est conformé pour relier une longueur de
la découpe formant l'entrée d'air 17 à une longueur de la découpe formant la
sortie d'air 19.
Le fond 23 est recouvert en ses largeurs par des plaques 25
sensiblement de forme triangulaire.
Ces plaques 25, formant avec le fond 23 la pièce 21, sont
nécessaires pour éviter que l'air entrant par l'entrée d'air 17 ne s'échappe
en
partie intérieure de la porte 5. Elles ferment la pièce 21 en ses deux
extrémités
et délimitent l'entrée d'air 17 et la sortie d'air 19.
La pièce 21 comprend deux côtés 22a, 22b, chaque côté étant
constitué par un ensemble d'arrêtes correspondant à la longueur du fond 23 et
à un côté de chaque plaque triangulaire 25.
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La pièce 21 est destinée à être rapportée à la porte 5. Un premier
côté 22a de la pièce 21 est rendu solidaire de l'intérieur de la paroi interne
7 de
la porte 5, et un deuxième côté 22b de la pièce 21 est rendu solidaire de
l'intérieur de la paroi latérale 11 de la porte 5.
Cette solidarisation peut être réalisée par soudage, par collage, ou
par tout autre moyen connu de l'homme du métier permettant de rapporter une
pièce à une autre.
La pièce 21 définit une cavité de la porte 5, et les entrée et sortie
d'air 17 et 19 communiquent ainsi entre elles par l'intermédiaire du fond
incurvé
23 de la pièce 21.
Par ailleurs, les moyens de déflexion 13 comprennent également
une jupe 27 référencée en figure 3, formée par une portion de l'extrémité
latérale de la paroi externe 9.
La surface de la jupe 27 s'étend vers l'extérieur de la porte 5, c'est-
à-dire au-delà de la paroi latérale 11 de la porte 5.
Par ailleurs, ladite jupe 27 s'étend dans une direction sensiblement
parallèle à la surface de la paroi interne 7 de la porte 5.
Cette jupe est de préférence formée par une extension de la paroi
externe 9 au-delà de la paroi latérale 11 de la porte 5.
En mode de fonctionnement jet direct de la nacelle, correspondant
à une position où les portes 5 de l'inverseur de poussée sont fermées, un flux
d'air froid F traverse la veine V.
Lorsque l'on passe d'une position jet direct vers une position jet
inverse de la nacelle, correspondant à une position où les portes sont
ouvertes,
le flux d'air se trouve repoussé vers l'amont de la nacelle, permettant à
l'aéronef de réduire sa distance de freinage.
On se réfère maintenant à la figure 5 et à la description faite
précédemment.
En mode de fonctionnement jet inverse de la nacelle, les portes 5
obstruent le passage du flux d'air froid F traversant la veine V.
Lorsque le flux d'air secondaire F circule dans la veine V et
rencontre une porte 5, un flux d'air F' se crée. Ce dernier circule sur la
paroi
interne 7 de la porte 5 avant d'être redirigé vers l'amont de la nacelle,
ayant
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pour effet de créer une contre-poussée permettant à l'aéronef d'augmenter ses
efforts de freinage.
Comme illustré en figure 5, et grâce aux caractéristiques de la
porte 5 selon l'invention, un flux d'air F" issu du flux d'air F' circulant
sur la
paroi interne 7 de la porte 5 se crée par l'intermédiaire des moyens de
déflexion 13.
Comme décrit précédemment, une partie du flux d'air F' est
directement redirigé vers l'amont de la nacelle 1 et une autre partie F" entre
dans chaque entrée d'air 17 de la paroi interne 7 de la portes.
Lorsque le flux d'air F" circule dans la cavité de la porte 5, le fond
incurvé 23 de ladite pièce rapportée 21 permet au flux d'air F" d'appuyer sur
la
paroi interne 7 de la porte 5.
Le flux d'air F" s'échappe ensuite de la cavité de la porte 5 par la
sortie d'air 19 en paroi latérale 11 de la porte 5. Le flux d'air F" est alors
dirigé
vers l'amont de la paroi interne 7 de la porte 5, augmentant alors les efforts
de
contre-poussée.
Selon une caractéristique de l'invention, la jupe 27 formée par
l'extrémité latérale de la paroi externe 9 de la porte 5, s'étendant dans une
direction sensiblement parallèle à la surface de la paroi interne 7 de la
porte 5,
permet au flux d'air F" de mieux être redressé.
Par ailleurs, le débit de fuite du flux d'air secondaire F circulant
dans la veine V se trouve augmenté grâce aux entrées et sorties d'air 17 et
19,
ce qui permet de préserver le turboréacteur des contraintes élevées dues aux
efforts de contre-poussée importants.
De telles caractéristiques structurelles permettent d'obtenir des
efforts de contre-poussée augmentés tout en autorisant un débit de fuite d'air
important.
En effet, dans l'art antérieur, l'augmentation des efforts de contre-
poussée avait pour inconvénient principal d'augmenter la pression dans la
nacelle, et ainsi de soumettre le turboréacteur à des contraintes mécaniques
importantes pouvant endommager son fonctionnement.
Selon d'autres problématiques de l'art antérieur, l'homme du métier
savait adapter le débit de fuite d'air afin de ne pas endommager le
turboréacteur, mais les efforts de contre-poussée se trouvaient sensiblement
réduits.
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Grâce à la présente invention, un compromis est réalisé entre
l'augmentation des efforts de poussée et la suffisance de débit de fuite d'air
nécessaire pour ne pas endommager le turboréacteur.
On augmente sensiblement les efforts de contre-poussée grâce
5 aux fonds incurvés de la cavité de la porte et aux sorties d'air en
parois
latérales de la porte, et on réduit les risques d'endommagement du
turboréacteur en créant des entrées d'air sur la paroi interne de la porte.
Par ailleurs, un tel agencement d'une porte selon la présente
invention permet une réalisation peu onéreuse et non pénalisante par rapport
10 au problème de la réduction de poids.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes
de réalisation de ces portes, inverseur de poussée muni de ces portes et
nacelle intégrant un tel inverseur de poussée, décrites ci-dessus à titre
d'exemples, mais elle embrasse au contraire toutes les variantes.
