Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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WO 2014/091139 PCT/FR2013/053013
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Système de synchronisation pour dispositif d'inversion de poussée
La présente invention se rapporte au domaine des inverseurs de
poussée pour nacelle d'aéronef.
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 dispositif 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 intégrant
éventuellement le dispositif d'inversion de poussée, et est généralement
terminée par une tuyère d'éjection dont la sortie est située en aval du
turboréacteur.
L'ensemble propulsif constitué par la nacelle et le turboréacteur est
accroché à une structure fixe de l'aéronef, telle une aile ou une partie d'un
fuselage, par un pylône ou mât d'accrochage ou de suspension.
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.
Une nacelle comprend généralement une structure externe, dite
Outer Fixed Structure (OFS), qui définit, avec une structure interne
concentrique de la section arrière, dite Inner Fixed Structure (IFS),
entourant la
structure du turboréacteur proprement dite en arrière de la soufflante, un
canal
annulaire d'écoulement, encore appelé veine secondaire, visant à canaliser un
flux d'air froid, dit secondaire, qui circule à l'extérieur du turboréacteur.
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
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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
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 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.
De façon connue, les grilles de déviation sont montées sur un
cadre avant servant de partie fixe du dispositif d'inversion de poussée et
rattaché à un carter de la soufflante du turboréacteur. Ce cadre avant assure
également le support de vérins d'actionnement des capots mobiles.
Le plus souvent, la section aval de nacelle est réalisée à partir de
deux demi structures sensiblement hémicylindriques situées, en partie
supérieure (dite 12 heures), de part et d'autre d'un mât réacteur de
rattachement du turboréacteur à l'avion et liées entre elles en partie
inférieure
(dite 6 heures).
Les demi-structures sont rattachées au mât réacteur par
l'intermédiaire d'une demi-poutre supérieure, et comprennent également une
demi-poutre inférieure. Ces demi-poutres inférieure et supérieure sont
équipées de rails de coulissement pour le capot mobile d'inversion de poussée
de la demi-structure correspondante.
Lorsque le dispositif d'inversion de poussée comprend ainsi
plusieurs capots mobiles, un aspect important est leur synchronisation. En
effet, il est important que les capots se déplacent simultanément et soient
précisément coordonnés. A défaut, tout décalage entre les capots mobiles peut
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conduire à des phénomènes, d'arc-boutement, voire de blocage desdits
capots.
Il est connu d'effectuer la synchronisation des capots mobiles au
niveau d'actionneurs de ces derniers, notamment dans le cas d'actionneurs
électriques dont la position de déploiement ou de rétractation peut être
contrôlée de manière précise, notamment grâce à des systèmes d'arbres de
transmission flexibles entre un moteur électrique et ses actionneurs.
Cela est en revanche plus difficilement réalisable avec des
actionneurs de type pneumatique ou hydraulique.
Actuellement, le seul système permettant de maintenir les capots
synchronisés est donc cette synchronisation mécanique mise en oeuvre au
niveau des actionneurs. Un exemple d'un tel système est décrit dans le
document WO 2009/147333.
En cas de rupture d'un des éléments de ce système
d'actionnement (par exemple rupture d'un vérin mais également d'un arbre
flexible de transmission), la synchronisation n'est plus assurée et les capots
mobiles peuvent se décaler de plusieurs centaines de millimètres sous l'effet
notamment des chargements aérodynamiques et/ou inertiels, ce qui peut
entraîner, comme mentionner précédemment, arc-boutement, blocage, voire
rupture et casse des capots.
Sur les programmes existants, il y a généralement deux capots
mobiles (gauche et droit) et trois actionneurs par capot mobile. Ces capots
sont
également en général plus raides dans une direction axiale du fait de lignes
aérodynamiques plus épaisses entre les lignes interne et externe. Ceci rend
ces capots coulissants plus tolérants à une rupture d'un élément du système
d'actionnement.
Certains systèmes d'inversion de poussée n'utilisent toutefois que
deux vérins par capot mobile et les lignes aérodynamiques interne et externe
des capots sont rapprochées, ce qui diminue fortement leur raideur axiale.
Une autre solution pour augmenter la tenue structurale des capots,
et assurer leur synchronisation, est utilisée sur des dispositifs d'inversion
de
poussée ne comprenant qu'un unique capot mobile sensiblement périphérique,
et consiste à relier à 12h, au niveau du pylône, les deux côtés du capot
coulissant par une pièce structurale traversant de part en part le mât moteur.
Un inconvénient majeur de cette solution est que lorsque le capot coulisse
recule pour se mettre en position d'inversion de poussée, la pièce structurale
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recule également ce qui oblige à prévoir une large saignée dans le mât moteur,
ce qui n'est bien évidemment pas optimal pour sa tenue structurale.
Il existe donc un besoin pour un système de synchronisation
complémentaire ne reposant pas sur les actionneurs.
Pour ce faire, la présente invention se rapporte à un dispositif
d'inversion de poussée pour nacelle de turboréacteur comportant au moins
deux capots montés chacun mobile en translation par rapport à une structure
fixe selon une direction sensiblement parallèle à un axe longitudinal de la
nacelle entre une position amont de fermeture dans laquelle il assure la
-- continuité aérodynamique de la nacelle, et une position aval d'ouverture
dans
laquelle il ouvre un passage dans la nacelle, caractérisé en ce que le
dispositif
d'inversion de poussée comprend au moins un câble de synchronisation tendu
entre les deux capots mobiles de manière à présenter une première extrémité
rattachée à un point amont d'un premier capot, une deuxième extrémité
-- rattachée à un point aval du deuxième capot, et les points de rattachement
amont et aval étant déterminés par rapport à une zone médiane fixe de
passage du câble entre les deux capots.
Ainsi, grâce au câble tendu, le deuxième capot ne peut pas reculer
plus que le premier capot. En revanche, le recul du premier capot permet
-- d'augmenter la longueur de câble disponible pour le deuxième capot et donc
son recul de la même longueur. Il en va de même pour la fermeture desdits
capots.
Ce câble permet d'obtenir une synchronisation indépendante des
actionneurs de l'inverseur de poussée et permet donc de pallier toute
-- défaillance de ces derniers.
En outre, la présente invention repose sur l'utilisation de
composants fiables et simples et ne nécessite pas de modifications
importantes de l'architecture des capots coulissant. L'impact sur la masse de
l'ensemble est faible.
Selon un mode préféré de réalisation, les capots sont disposés de
part et d'autre d'une structure fixe au niveau de laquelle est définie la zone
médiane de passage du câble.
De manière préférentielle, que la structure fixe comprend une
poutre longitudinale. Avantageusement, la poutre longitudinale est une poutre
-- supérieure dite 12 heures.
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Préférentiellement, la structure fixe participe à une structure
d'accrochage à un mât de rattachement.
Selon un mode de réalisation avantageux, la zone médiane fixe de
passage du câble de synchronisation est définie au moins en partie à l'aide
5 d'une ou plusieurs poulies de renvoi.
De manière avantageuse, le dispositif d'inversion de poussée
comprend deux câbles de synchronisation croisés.
Préférentiellement, le câble de synchronisation est maintenu en
tension à l'aide d'au moins un galet tendeur.
Avantageusement, le dispositif comprend au moins un verrou de
recul associé au capot mobile auquel le câble est rattaché en amont.
La présente invention se rapporte également à une nacelle de
turboréacteur comprenant un tel dispositif d'inversion de poussée.
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 simplifiée de la structure d'un
dispositif d'inversion de poussée selon l'invention.
- la figure 2 est une vue de dessus selon l'axe A-A de la figure 1
montrant un premier mode de réalisation de l'invention,
- la figure 3 est une vue de dessus selon l'axe A-A de la figure 1
montrant un deuxième mode de réalisation de l'invention,
Comme visible sur la figure 1, un dispositif d'inversion de poussée
1 selon l'invention comprend deux capots 11, 12 montés mobiles en translation
de part et d'autre d'une structure d'accrochage 4 à un mât de rattachement
(non représenté).
Conformément à l'objet de l'invention il s'agit donc d'assurer la
synchronisation des déplacements du capot mobile 11, situé à gauche de la
structure d'accrochage 4 par rapport à l'avant de la nacelle, et du capot
mobile
12, situé à droite de ladite structure d'accrochage.
Pour ce faire, conformément à l'invention et comme visible sur la
figure 2, l'inverseur de poussée 1 comprend un câble de synchronisation 2
tendu entre les capots mobiles 11, 12, ledit câble de synchronisation
présentant une première extrémité rattachée à un point amont 111 du premier
capot 11, une deuxième extrémité rattachée à un point aval 121 du deuxième
capot 12. Les points de rattachement amont 111 et aval 121 étant déterminés
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par rapport à une zone médiane fixe de passage 3 du câble 2 entre les deux
capots 11, 12.
La zone médiane fixe de passage 3 du câble 2 est définie au
niveau de la structure d'accrochage 4 à l'aide de poulies de renvoi 31
assurant
le passage du câble du côté gauche au côté droit de la structure d'accrochage
4 à travers cette dernière.
Il convient de noter que le capot 11 gauche est associé à un verrou
de recul 5 disposé sur le côté gauche de la structure d'accrochage 4 et
interdisant le recul dudit capot mobile. Le câble de synchronisation 2 bloque
alors naturellement le recul du capot droit 12.
Lorsque le capot gauche 11 recule vers une position d'inversion de
poussée, la longueur totale du câble n'est pas modifiée et celui-ci coulisse à
travers la structure d'accrochage 4.
Ainsi, un déplacement du capot gauche 11 réduit la longueur de
câble 2 disponible du côté gauche de la structure d'accrochage 4 et augmente
la longueur de câble 2 disponible du côté droit. Le point de rattachement 121
droit du câble étant situé en aval du point de rattachement gauche 111 du
câble, par rapport à la zone médiane de passage 3, la distance de câble 2
supplémentaire du côté droit permet le déplacement du capot droit 12 de la
même longueur que le capot gauche 11.
Dans le cas où le dispositif ne comprend qu'un seul câble de
synchronisation 2 comme décrit ci-dessus, le capot gauche 11, du côté du
verrou de recul 5, constitue un capot maître, par rapport auquel s'effectue la
synchronisation du capot droit 12, constituant un capot esclave.
Une synchronisation totalement réciproque peut être assurée par la
mise en place de deux câbles de synchronisation 2a, 2b croisés, comme
représenté sur la figure 3.
Afin de limiter les vibrations dans le câble de synchronisation 2
pendant les phases de vol, celui-ci peut être maintenu en tension à l'aide
d'un
système de type galet tendeur.
Un tel système de galet tendeur peut également permettre
d'autoriser une faible désynchronisation entre les deux capots 11, 12 afin
d'éviter que le système ne soit hyperstatique par rapport aux vérins
d'entraînement qui pilotent déjà la position des capots 11, 12 en l'absence de
problèmes. On évite alors ainsi de faire travailler le câble 2 en fatigue
puisque
celui-ci n'est sollicité que lorsque la désynchronisation des capots 11, 12
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dépasse une valeur prévue, cette valeur limite de désynchronisation n'étant
atteinte que lors de la rupture d'un élément du système d'entraînement des
capots 11, 12, vérin ou arbre flexible par exemple.
On notera également que la longueur du câble de synchronisation
2 doit être préférentiellement légèrement supérieure à la course souhaitée des
capots mobiles 11, 12 plus la largeur de la zone médiane fixe de passage 3
(largeur de la structure d'accrochage 4 en l'espèce).
Avantageusement, les points de rattachement 111, 121 du câble 2
de synchronisation seront situés sur des glissières de coulissement des capots
11, 12 afin d'éviter l'ajout de nouvelles pièces structurales.
Préférentiellement,
ces attaches seront démontables de manière à permettre la pose/dépose des
capots 11, 12.
Dans le cas où un système de galet tendeur est utilisé, il est
possible d'équiper le ou les galets de contacteurs qui se déclenchent lorsque
le
câble se détend ou casse.
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.
