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CA 02893633 2015-06-03
WO 2014/091140 PCT/FR2013/053014
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Inverseur de poussée de nacelle et nacelle équipée d'au moins un
inverseur
La présente invention concerne un inverseur de poussée pour
nacelle de turboréacteur, ainsi qu'une nacelle pour turboréacteur intégrant un
inverseur de poussée, selon l'invention.
Dans les avions multi-moteurs, chaque moteur est logé dans une
nacelle faisant office à la fois de support et de capot du moteur.
Généralement, cette nacelle est reliée directement ou par
-- l'intermédiaire d'un mât, soit à la voilure, soit au fuselage de l'avion.
En plus de loger le turboréacteur, la nacelle peut également
recevoir différents systèmes mécaniques annexes, et notamment un système
mécanique d'actionnement d'inverseur de poussée.
L'inverseur de poussée est un dispositif qui permet de diriger le flux
d'air généré par le turboréacteur vers l'avant, permettant à la fois de
raccourcir
la distance d'atterrissage et également de limiter la sollicitation des freins
au
niveau des atterrisseurs.
De manière générale, une nacelle présente une structure
sensiblement tubulaire, avec une entrée d'air en amont du turboréacteur, suivi
d'une section médiane destinée à entourer une soufflante de turboréacteur,
une section aval intégrant à la fois les moyens d'inversion de poussée et
entourant la chambre de combustion du turboréacteur.
La nacelle comprend en outre, en son extrémité aval, une tuyère
d'éjection du flux sortant du turboréacteur.
Les technologies les plus modernes utilisent des turboréacteurs
double flux ; dans ces turboréacteurs, on vient générer par l'intermédiaire
des
pales de la soufflante, à la fois un flux d'air chaud dit flux primaire, et un
flux
d'air froid dit flux secondaire.
Ce second flux dit d'air froid circule à l'extérieur du turboréacteur à
travers un passage annulaire également appelé veine, cette veine étant formée
entre un carénage du turboréacteur et la paroi interne de la nacelle.
Dans ce type de moteur, l'inverseur de poussée vient obstruer
totalement ou partiellement la veine de flux d'air froid, afin de rediriger ce
flux
vers l'avant de la nacelle.
Il existe plusieurs technologies différentes pour réaliser ces
inverseurs de poussée.
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Une technologie particulièrement intéressante parce qu'elle réduit
la longueur de la nacelle et par conséquent limite à la fois la masse de cette
dernière et sa traînée, consiste à concevoir des inverseurs de poussée à
grilles
mobiles dans lesquelles les grilles sont logées entre les carters et le capot
de
la soufflante, lors d'un fonctionnement en jet direct de la nacelle.
Dans ce type d'inverseur de poussée, l'inversion est réalisée en
translatant le capot externe avec les grilles qui sortent ainsi de leur
logement et
permettent la redirection du flux d'air vers l'avant.
La présente invention se situe dans cette catégorie d'inverseur de
poussée à grilles mobiles.
Par ailleurs, il existe également deux types principaux de structures
de nacelle, à savoir un premier type dans lequel le capot externe est formé
avec deux demi capots, de forme sensiblement hémi- cylindrique, ces deux
demi capots étant articulés en partie supérieure sur des charnières
sensiblement parallèles à la direction de translation du capot externe.
La liaison entre les deux demi capots est réalisée par des verrous
disposés en partie inférieure.
Un deuxième type de structure de la nacelle est dite structure
monobloc ou structure en 0 dans lequel le capot externe est formé d'une seule
pièce cylindrique.
La présente invention se situe dans le domaine des nacelles de la
première catégorie citée, couramment appelée nacelle de structure en D.
En résumé, la présente invention constitue un perfectionnement
aux nacelles à structure en D, et à inverseur de poussée à grilles mobiles.
Comme pour tout type de nacelle, des opérations de maintenance
sont à prévoir régulièrement et pour ce faire, il est nécessaire de pouvoir
accéder à l'intérieur de la nacelle et, par exemple au turboréacteur, ou
encore
aux dispositifs annexes et notamment à la structure interne de l'inverseur.
Dans le type de dispositif spécifique dans lequel s'inscrit l'invention,
on réalise l'accès à l'intérieur de la nacelle en effectuant le déverrouillage
au
niveau des deux demi capots permettant une ouverture en papillon , après
avoir préalablement réalisé un déverrouillage ente les grilles mobiles et les
demi capots.
On comprend bien que ce double déverrouillage est
particulièrement désavantageux, d'une part la déconnexion des grilles mobiles
est rendue compliquée par un accès restreint au système de déconnexion, et,
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d'autre part, ce double système de déverrouillage augmente de manière
préjudiciable le poids de la nacelle ; enfin ce double système de
déverrouillage
augmente également les dimensions de la nacelle et du capot associé.
Un but de la présente invention est de remédier aux inconvénients
précités en proposant une nacelle avec un inverseur de poussée dans lequel
l'accès au moteur est autorisé par une seule action manuelle de
déverrouillage.
Un autre but de la présente invention est de proposer une nacelle
dans laquelle l'accès au moteur peut être réalisé indifféremment lorsque le
capot externe est translaté en arrière, correspondant à la position jet
indirect ou
encore vers l'avant correspondant à la position jet direct.
Un autre but de la présente invention est de proposer une nacelle
dans laquelle l'accès au moteur peut être réalisé lorsque le capot de
soufflante
est fixe ou fermé.
Un autre but de la présente invention est de proposer une nacelle
dont le poids et les dimensions sont améliorés par rapport aux nacelles de
structure en D, avec inverseur à grilles mobiles, classiquement utilisées
jusqu'à
présent.
A cet effet, l'invention concerne un inverseur de poussée pour
nacelle de turboréacteur, comprenant :
- au moins un capot externe, réalisé en deux demi-capots
articulés sur des charnières, mobiles en translation depuis une
position dite de fermeture vers au moins une position dite
d'ouverture,
- des premiers moyens d'actionnement en translation du cadre
aval,
- des seconds moyens d'actionnement en rotation de chaque
demi-capot,
- des moyens de verrouillage/déverrouillage des demi-capots
entre eux,
- des moyens d'inversion de poussée, comprenant au moins des
grilles de déviation supportées en leur extrémités amont par un
cadre amont, et en leur extrémité aval par un cadre aval, et
renfermés dans une enveloppe formée par un carter de
soufflante et par un capot de soufflante,
- des moyens de liaison entre le cadre aval et le capot externe, et
tels que, selon l'invention, les moyens de liaison de l'inverseur
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permettent de maintenir la solidarisation entre le capot externe
et le cadre aval lors de l'actionnement des premiers moyens de
l'actionnement en translation et de désolidariser le capot
externe dudit cadre aval lors de l'actionnement des seconds
moyens d'actionnement en rotation après déverrouillage desdits
demi-capots, de manière à assurer l'accès à l'intérieur de la
nacelle en une seule opération manuelle de déverrouillage.
L'invention concerne également une nacelle ou turboréacteur
d'aéronef, comprenant au moins un inverseur de poussée selon l'invention.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente
invention, apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre
d'un
exemple de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif et en référence
aux
dessins ci-annexés parmi lesquels :
- la figure 1 représente une vue schématique en perspective
d'une nacelle de turboréacteur réalisée conformément à
l'invention dans une position de maintenance ;
- la figure 2 est une vue en coupe de la nacelle représentée à la
figure 1 et centrée sur la partie médiane de la nacelle au niveau
des grilles mobiles ;
- la figure 3 est une vue en coupe de la nacelle telle que
représentée à la figure 2, la nacelle étant disposée en jet
inverse ;
- la figure 4 représente une vue agrandie du détail de réalisation
noté I à la figure 2,
- la figure 5 représente, selon une vue en perspective, les
moyens de liaison en position déconnectée.
On se reporte à la figure 1 représentant une nacelle 1 de
turboréacteur (non représenté), disposée en configuration de maintenance
avec un capot externe 2 réalisé avec deux demi-capots 3, reliés à la partie
supérieure de la nacelle 4, cette partie supérieure 4 étant destinée à servir
d'interface de liaison avec un mât réacteur non représenté dans les dessins
annexés.
On voit dans cette figure qu'il s'agit bien d'une nacelle 1 de type
structure en D, avec donc deux demi-capots 3 articulés en leur partie
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supérieure à l'aide de charnières 5 et comportant à leur extrémité inférieure
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des moyens de verrouillage/déverrouillage des demi-capots 3 entre eux.
Le cadre aval peut effectuer un mouvement de translation vers
l'arrière à l'aide des premiers moyens d'actionnement 8 qui lui sont reliés.
5 Le capot externe 2 peut effectuer un mouvement de translation
vers l'arrière, et également lorsque le capot externe 2 est déverrouillé, des
seconds moyens d'actionnement 9 permettent un déplacement en rotation de
chaque demi-capot 3.
On voit également représentés à cette figure 1 la soufflante 10 et le
capot de soufflante 11.
On se reporte cette fois plus particulièrement aux figures 2 et 3, où
on voit représentées plus en détail différentes parties de la nacelle 1, et
notamment un inverseur de poussée 12, ladite nacelle 1 étant en position jet
direct à la figure 2, et en positon jet inversé à la figure 3.
Comme représenté à la figure 2, l'inverseur de poussée 12
comprend des moyens d'inversion 13, avec des grilles de déviation 14.
Ces grilles de déviation 14 sont supportées en leur extrémité amont
15 par un cadre amont 16 et en leur extrémité aval 17 par un cadre aval 18.
Dans une variante de réalisation de l'invention, le cadre amont 16
permet d'assurer simplement la liaison des grilles de déviation 14 entre
elles.
Dans la configuration en jet direct, on voit que ces grilles de
déviation 14 sont refermées dans une enveloppe 19 formée par le carter de
soufflante 20, et par le capot de soufflante 11.
Les moyens d'inversion de poussée 13 comportent en outre des
moyens de liaison 21 entre le cadre aval 18 et le capot externe 2.
Comme on le voit en se reportant cette fois principalement à la
figure 3, les moyens de liaison 21 permettent de maintenir la solidarisation
entre le capot externe 2 et le cadre aval 18, lors de l'actionnement des
premiers moyens d'actionnement 8.
On voit ainsi à la figure 3 que les premiers moyens d'actionnement
8 ont entraîné le cadre aval 18, et les grilles de déviation 14 qui lui sont
solidaires vers l'arrière et que cette translation vers l'arrière de ce cadre
aval 18
a entraîné le déplacement suivant cette même direction du capot externe 2..
En se reportant cette fois plus particulièrement à la figure 4, on voit
représentée en détail la partie notée en majuscule sur la figure 2.
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Ce détail permet de visualiser plus précisément les moyens de
liaison 21 entre le cadre aval 18, solidaire des grilles de déviation 14, et
le
capot externe 2 par l'intermédiaire du cadre inter-panneau 22.
Selon le mode de réalisation préféré, illustré aux figures 1 à 4, les
moyens de liaison 21 comprennent une cannelure 23 coopérant avec un
couteau 24.
La cannelure 23 est solidaire du cadre aval 18, tandis que le
couteau 24 est solidarisé au capot externe 2 par l'intermédiaire du cadre
inter-
panneau 22.
A ce niveau, il est important de noter qu'éventuellement, dans un
autre mode de réalisation, la cannelure 23 pourrait être solidaire du capot
externe 2, tandis que le couteau 24 serait solidaire du cadre aval 18.
Il est également envisageable de créer un couteau 24 dont la
géométrie autorise une fixation directe sur le capot externe 2.
Enfin, suivant une autre variante de réalisation, on pourra réaliser
le cadre aval 18 et la cannelure 23 d'une seule et même pièce.
Comme représenté à la figure 4, on voit que l'extrémité 24 du
couteau est engagée dans la cannelure 23, de sorte que lorsque les premiers
moyens d'actionnement 8 sont activés, les grilles de déviation 14 et le cadre
aval 18 passent de la position illustrée à la figure 2 à celle de la figure 3,
c'est-
à-dire vient en translation sur l'arrière entraînant à son tour la cannelure
23 qui,
coopérant avec le couteau 24, vient également entraîner et par conséquent
déplacer également vers l'arrière .le capot externe 2.
Lorsque les premiers moyens d'actionnement 8 sont activés pour
revenir en position jet direct, c'est-à-dire pour passer de la position
illustrée à la
figure 3 à celle de la figure 2, l'entraînement s'effectue de la même manière
c'est-à-dire que les grilles de déviation 14 et le cadre aval 18 sont
entraînés
vers l'avant en direction du capot de la soufflante 11 à l'intérieur de leur
enveloppe 19., déplaçant par la même la cannelure 23 qui coopère avec le
couteau 24 et vient repositionner le capot externe 2 à sa position initiale.
En se reportant à nouveau à la figure 1, on voit que les deux demi-
capots 3 sont en partie relevés permettant l'accès au turboréacteur et par
ailleurs, on voit que les grilles de déviation 14, ainsi que le cadre aval 18
ne
sont plus connectés au capot externe 2.
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Pour ce faire, l'opérateur actionne les seconds moyens
d'actionnement 9, après avoir au préalable déverrouillé de demi-capots 3 à
partir des moyens de verrouillage/déverrouillage 7.
Le déverrouillage des demi-capots 3 permet à ces derniers de
pivoter autour de l'axe formé par leurs charnières 5 respectives.
Les seconds moyens d'actionnement 9 permettent la mise en
rotation de chaque demi-capot 3, à savoir leur relèvement pour les opérations
d'accès à l'intérieur de la nacelle 1 ou encore lorsque les opérations de
maintenance sont effectuées, leur abaissement en vue de réaliser à nouveau le
verrouillage des demi-capots 3 entre eux.
Notons qu'a cet effet, les seconds moyens d'actionnement en
rotation 9 comportent des vérins de commande d'ouverture 31 ces vérins de
commande 31 étant d'un part attachés d'un côté soit aux grilles de déviation
14, soit dans une variante de réalisation au cadre aval 18, et d'autre part,
de
l'autre côté, à un élément solidaire du capot externe 2.
Lorsque la nacelle sera destinée à loger des moteurs de petite
taille, la mise en rotation des demi-capots 3 peut être réalisée manuellement.
A
cet effet, une tige de verrouillage sera étendue et verrouillée manuellement
pour assurer le maintien de l'ensemble en position ouverte.
En se reportant cette fois à la figure 5, représentant les moyens de
liaison 21 en position déconnectée, on comprend que lorsque le capot externe
2 ou plus exactement lorsque les demi-capots 3 entrent en rotation, le couteau
24, solidaire du capot externe, entre également en rotation et la tête du
couteau 24 sort de la cannelure 23.
La déconnexion entre le capot externe 2 et le cadre aval 18 est
ainsi obtenue automatiquement lors de l'actionnement des seconds moyens
d'actionnement 9, grâce à la structure particulière des moyens de liaison 21.
De ce fait, il n'est plus nécessaire comme dans l'état de la
technique de venir réaliser deux opérations manuelles de déverrouillage, à
savoir une au niveau des grilles de déviation 14 et la seconde au niveau des
demi-capots 3.
Cette structure des moyens de liaison 21 est donc particulièrement
avantageuse par rapport aux solutions existantes dans les domaines des
nacelles de type structure en D à grilles mobiles, puisqu'elle assure à la
fois un
entraînement fiable en translation entre les grilles de déviation 14 et le
capot
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externe 2, tout en assurant une déconnexion entre ces éléments, lorsque les
seconds moyens d'actionnement 9 viennent relever les demi-capots 3.
Un autre avantage de cette structure est que le désengagement du
couteau 24 par rapport à la cannelure 23 peut être réalisé quel que soit la
position du capot externe 2 par rapport au carter de la soufflante 20, c'est-à-
dire lorsque la nacelle 1 est en position de jet direct, de jet inversé ou
encore
pour toute position intermédiaire entre ces deux positions extrêmes.
En se reportant à nouveau à la figure 4, on voit que la cannelure 23
est reliée à une pièce de jonction 25. Cette pièce de jonction 25 est destinée
à
assurer la continuité aérodynamique avec le bord de déviation 26 du carter de
la soufflante 20.
De manière avantageuse, on peut voir que cette pièce de jonction
25 qui a de préférence un profil sensiblement en V, porte également, sur sa
face interne 27, un joint d'étanchéité 28.Ce joint d'étanchéité 28 est en
contact
avec le bord de déviation 26 du carter de la soufflante, empêchant la création
d'un flux secondaire entre le carter de la soufflante et l'avant des volets,
lorsque la nacelle 1 est en position de jet direct.e manière avantageuse, le
joint
d'étanchéité 28 comporte une base 29 assujettie à la pièce de jonction 25,
ainsi
qu'une partie tubulaire creuse 30 venant en contact avec le bord de déviation
26, la partie tubulaire creuse 30 permettant un écrasement du joint sur la
paroi
du bord de déviation 26, améliorant par la même l'étanchéité de cette zone.
Selon un mode de réalisation avantageux, on prévoit également,
au niveau d'une extrémité des grilles de déviation 14 une coopération avec le
mât réacteur de la nacelle. L'extrémité de la grille 14 permet un coulissement
de la grille le long de ce dernier permettant de collaborer avec une
suspension
moteur positionnée au niveau de gilles de déviation 14. Cette coopération est
obtenue, avantageusement, à l'aide d'un rail en U permettant la reprise des
effort verticaux appliqués à ladite extrémité des grilles.
Grâce à la présente invention, on dispose d'une nacelle 1 équipée
d'un inverseur de poussée 12, dans laquelle il n'est pas nécessaire de
disposer
des éléments de sécurité et de verrouillage entre les grilles de déviation 14
et
d'autres ensembles fixes de la nacelle 1, permettant ainsi un accès facilité
au
moteur, un poids et un volume réduit pour la nacelle 1, tout en assurant de
manière fiable, le passage de jet direct à jet inversé et réciproquement.
Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à l'exemple de
réalisation décrit de cet inverseur de poussée et de cette nacelle, d'autres
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caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à l'Homme
du Métier, tout en restant dans la portée définie par les revendications ci-
après.
