Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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WO 2011/144837 PCT/FR2011/051046
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Inverseur de poussée à grilles ou à cascade, pour un turboréacteur d'avion
La présente invention concerne un inverseur de poussée à grilles
ou à cascade, pour un turboréacteur d'avion.
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. Ces dispositifs
d'actionnement
annexes comprennent notamment un système mécanique d'inversion de
poussée.
Plus précisément, 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 abritant les moyens d'inversion de poussée et destinée à entourer
la chambre de combustion du turboréacteur, 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 pales 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 canal 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 engendrée par le turboréacteur. Dans cette
phase, l'inverseur obstrue le canal annulaire du flux d'air froid et dirige ce
dernier vers l'avant de la nacelle, engendrant 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
d'air 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 (ou jet inverse ) dans laquelle ils ouvrent
dans la
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nacelle un passage destiné au flux dévié, et d'autre part, une position
d'escamotage (ou jet direct ) dans laquelle ils ferment ce passage.
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 étant monté coulissant selon l'axe de la
nacelle de
manière à découvrir ou recouvrir ces grilles. Des portes de blocage
complémentaires, également appelées volets d'inversion, activées par le
coulissement du capotage, permettent généralement une fermeture du canal
annulaire de flux d'air froid en aval des grilles de manière à optimiser la
réorientation de ce flux d'air.
Le coulissement du capot mobile entre ses positions jet direct
et jet inverse est assuré par des vérins répartis à la périphérie de la
nacelle.
Classiquement, ces vérins sont fixés en amont sur une partie fixe
de la nacelle, telle que le cadre avant de support des grilles de déviation,
et en
aval à l'intérieur du capot mobile, par l'intermédiaire de ferrures adaptées.
Plus précisément, les tiges d'actionnement de ces vérins traversent
le cadre arrière de support des grilles de déviation pour coopérer avec le
capot
mobile.
Ceci implique nécessairement que le cadre arrière des grilles de
déviation présente un certain encombrement radial.
Or dans les nacelles modernes, où l'on cherche à réduire les pertes
aérodynamiques dues aux surfaces mouillées, les lignes sont de plus en plus
ramassées, et il importe donc notamment de pouvoir réduire l'épaisseur radiale
du cadre arrière.
La présente invention a ainsi notamment pour but de fournir des
moyens permettant de réduire l'épaisseur du cadre arrière de support des
grilles de déviation.
On atteint ce but de l'invention avec un inverseur de poussée à
grilles pour nacelle de turboréacteur à double flux d'avion, comprenant :
- un cadre avant supportant une pluralité de grilles de déviation,
- un capot monté coulissant entre une position jet direct dans
laquelle il recouvre lesdites grilles et une position jet inverse dans
laquelle il
découvre ces grilles, ce capot comprenant un diaphragme sensiblement
annulaire venant se placer bord à bord avec ledit cadre avant et radialement à
l'intérieur desdites grilles lorsque ledit capot se trouve en position jet
direct,
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-des volets d'inversion de poussée, montés pivotant sur ledit
diaphragme entre une position jet direct dans laquelle ils autorisent la
circulation d'air froid vers l'aval de l'inverseur, et une position jet
inverse dans
laquelle ils dirigent cet air froid vers lesdites grilles, et
- des vérins d'actionnement dudit capot entre ses positions jet
direct et jet inverse,
cet inverseur de poussée étant remarquable en ce que les
extrémités amont desdits vérins sont destinées à être montées sur une partie
fixe de ladite nacelle, et en ce que les extrémités aval de ces vérins sont
montées sur le bord amont dudit diaphragme.
Grâce à ces caractéristiques, les vérins n'ont plus à traverser le
cadre arrière de support des grilles de déviation, puisque le diaphragme se
trouve radialement à l'intérieur (c'est-à-dire sous) ce cadre.
On peut de la sorte minimiser l'épaisseur de ce cadre arrière, et
donc réduire l'épaisseur du capot mobile.
Par ailleurs, comme les vérins se trouvent dans le prolongement du
diaphragme, on n'augmente pas pour autant l'encombrement dans la zone
située radialement à l'intérieur (c'est-à-dire sous) ce diaphragme.
A noter également que l'agencement selon l'invention convient
également lorsque les grilles d'inversion sont autosupportées, c'est-à-dire
lorsqu'il n'y a pas de cadre arrière, et que les grilles sont uniquement
fixées
entre elles et sur le cadre avant.
Suivant d'autres caractéristiques optionnelles de cet inverseur de
poussée selon l'invention :
- lesdits vérins sont situés sous lesdites grilles ;
- lesdits vérins sont situés entre lesdites grilles ;
- les axes desdits vérins sont situés dans l'alignement dudit
diaphragme : cette disposition particulière permet une répartition optimale
des
efforts ;
- ledit diaphragme comporte un bord amont replié vers l'intérieur de
la nacelle, supportant des ferrures de fixation des extrémités aval desdits
vérins ;
- ledit bord amont supporte en outre un joint d'étanchéité apte à
être plaqué contre ledit cadre avant lorsque ledit capot mobile est en
position
jet direct avantageusement sous le vérin ,
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- ledit cadre avant comporte une gorge annulaire munie d'un joint,
et le bord amont dudit diaphragme comporte une jupe apte à venir s'encastrer
dans cette gorge lorsque ledit capot mobile est en position jet direct ;
- ledit cadre avant comporte des cavités aptes à recevoir les
extrémités aval desdits vérins, et au moins une partie desdites ferrures,
lorsque
ledit capot mobile se trouve en position jet direct.
La présente invention se rapporte également à une nacelle
incorporant un inverseur de poussée conforme à ce qui précède.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention
apparaîtront à la lumière de la description qui va suivre, et à l'examen des
figures ci-annexées, dans lesquelles :
- la figure 1 représente, en coupe axiale, la zone des grilles
d'inversion d'un inverseur de poussée selon l'invention,
lorsque cet inverseur se trouve en position jet direct ;
- la figure 2 représente cet inverseur en position jet inverse;
- la figure 3 représente un autre mode de réalisation de cet
inverseur selon l'invention, en position respectivement jet
direct (traits continus), et jet inverse (pointillés), et
- la figure 4 représente encore un autre mode de réalisation
de l'inverseur selon l'invention, en position jet inverse.
Sur l'ensemble de ces figures, des références identiques ou
analogues désignent des organes ou ensemble d'organes identiques et
analogues.
On se reporte à présent aux figures 1 et 2, sur lesquelles on
peut voir un inverseur de poussée à grilles selon l'invention, disposé en aval
du
carter de soufflante 3 d'un turboréacteur à double flux, et de son capot de
soufflante 5 associé.
Cet inverseur de poussée selon l'invention comporte une
pluralité de grilles de déviation 7, fixées entre un cadre avant 9 et un cadre
arrière 11 fixe.
Un capot mobile 13, comportant un panneau extérieur 15 et un
diaphragme intérieur 17, est monté coulissant entre une position dans laquelle
ce panneau et ce diaphragme recouvrent les grilles de déviation 7 (figurel),
et
une position jet inverse, dans laquelle ce panneau 15 et ce diaphragme 17
découvrent ces grilles 7 (figure 2).
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L'actionnement du capot mobile 13 entre ces deux positions est
effectué par une pluralité de vérins 19 disposés à la périphérie de la
nacelle, et
dont le corps 21 est fixé en amont du cadre avant 9, et dont la tige
d'actionnement 23 coopère avec le diaphragme intérieur 17 par l'intermédiaire
5 d'une ferrure 25.
Plus précisément le diaphragme intérieur 17 comporte, dans sa
partie amont, un bord 27 plié vers l'intérieur de la nacelle, c'est-à-dire en
direction de l'axe A de cette nacelle.
Le bord amont 27 du diaphragme 17 supporte un joint
d'étanchéité 29 apte à être plaqué contre le cadre avant 9 lorsque le capot
mobile 13 se trouve en position jet direct, comme cela est représenté à la
figure
1.
Une pluralité de volets d'inversion de poussée 31 sont de plus
montés pivotants sur le diaphragme 17, entre une position jet direct (figure
1)
dans laquelle ils réalisent la continuité et la dynamique avec la paroi
intérieure
33 du capot mobile 13 , et une position en jet inverse (figure 2) dans
laquelle ils
obturent la veine d'air froid 35 délimitée par la paroi intérieure 33 du capot
mobile 13 et le carénage (souvent désigné par IFS : Internai Fixed
Structure ) entourant le moteur du turboréacteur (non représenté).
A noter que l'actionnement des volets d'inversion de poussée
31 est effectué par des bielles 39 interposées entre ces volets et le carénage
37. De même le concept peut s'adapter à n'importe quel concept
d'entraînement des volets sans bielle dans la veine.
Le mode de fonctionnement et les avantages de l'inverseur de
poussée dont les principaux éléments viennent d'être décrits, sont les
suivants.
En situation de jet direct (figure 1), le flux d'air froid circule à
l'intérieur de la veine 35, selon la flèche F1, en direction de l'aval de la
nacelle,
permettant de réaliser la poussée nécessaire au vol de l'avion.
En position de jet inverse (figure 2), les tiges 23 des vérins 19
sortent des corps 21 de ces vérins, faisant coulisser le capot mobile 13 vers
l'aval de la nacelle, ce qui a pour effet d'une part, de découvrir les grilles
d'inversion 13, et d'autre part, de faire basculer les volets d'inversion 31
vers
une position dans laquelle ils obturent la veine d'air froid 35, sous l'action
de
leurs bielles respectives 39.
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Cette opération a pour effet de dévier le flux d'air froid, circulant
à l'intérieur de la veine 35 à travers les grilles d'inversion 7, vers l'avant
de la
nacelle, comme cela est indiqué par la flèche F2.
Cette déviation d'air vers l'avant de la nacelle provoque le
freinage de l'avion, lors de l'atterrissage.
Le fait que les vérins 19 soient placés de manière que leurs
tiges d'actionnement 23 coopèrent avec le diaphragme intérieur 17 du capot
mobile 13 permet de s'affranchir de la nécessité de faire traverser le cadre
arrière 11 par ces tiges 23, comme c'était le cas dans la technique
antérieure.
On peut de la sorte avoir un cadre arrière dont l'épaisseur
radiale e est minimale, compte tenu de l'absence de nécessité de prévoir des
orifices et des festonnages dans ce cadre.
On peut même envisager de se passer complètement d'un tel
cadre, dans les applications particulières où les grilles de déviation 7 sont
autosupportées, c'est-à-dire fixées uniquement au cadre avant 9 et entre
elles.
On notera de plus que la coopération des tiges 23 des vérins 19
avec le diaphragme interne 17 évite également d'encombrer par ces tiges
l'espace situé sous (c'est-à-dire radialement à l'intérieur) de ce diaphragme.
Comme cela est visible à la figure 2, la géométrie des ferrures
25 est étudiée de manière qu'en position jet direct elles viennent se placer
juste
en amont du cadre arrière 11, sans interférer avec celui-ci.
De préférence, l'axe desdits vérins 19 est situé dans le
prolongement exact du diaphragme intérieur 17, de manière à assurer une
répartition optimale des efforts.
Comme cela est montré sur la figure 1, on prévoit que le cadre
avant 9 comporte des logements, c'est-à-dire des ouvertures aptes à accueillir
la ferrure 25 lorsque le capot mobile 13 se trouve en position jet direct.
Dans cette position, le joint 29, comprimé entre le bord amont
27 et le cadre avant 9, permet de garantir la parfaite étanchéité de la veine
d'air
froid 35 vis-à-vis de l'extérieur, et ainsi d'éviter toute perte de poussée.
Le mode de réalisation de la figure 3 se distingue du précédent
essentiellement en ceci que le joint d'étanchéité 29 est à présent disposé à
l'intérieur d'une gorge annulaire formée à l'intérieur du cadre avant 9, le
bord
amont 27 du diaphragme intérieur 17 comportant alors dans ce cas, une jupe
43 apte à venir s'encastrer dans la gorge 41, et donc à venir comprimer le
joint
29, en position jet direct.
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Dans le mode de réalisation de la figure 4, on voit que le vérin
19 peut être disposé légèrement plus vers l'extérieur de la nacelle, au point
qu'il interfère avec le volume défini par la grille de déviation 7 : dans ce
cas,
des espaces sont prévus entre les grilles de déviation 7, de manière à
permettre le passage de la tige d'actionnement 23 du vérin 19.
La ferrure 25 est alors bien entendu conformée de manière à
permettre le rattachement correct de l'extrémité de la tige d'actionnement 23
du
vérin avec le bord amont 27 du diaphragme intérieur 17.
Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux
modes de réalisation décrits et représentés, fournis à titre de simples
exemples.
