Brevet FR2379705A1 — publié le 19780901

La présente invention a pour objet un dispositif inverseur de poussée pour réacteur d'avion comportant un canal annulaire d'éjection. On connaît des inverseurs de poussée pour moteurs à turbine à gaz comprenant un canal annulaire d'éjection dans lequel une série de volets ou d'obstacles sont angulairement déplaçables entre une première position dans laquelle ils obturent des ouvertures d'inverseur et une seconde position dans laquelle ils s'étendent au travers du canal annulaire en prenant appui sur la paroi radialement intérieure qui délimite le canal annulaire. Ces dispositifs connus ne permettent pas toutefois d'éviter certains inconvénients. D'une part la cinématique de déplacement des obstacles ou volets obturateurs ne permet pas déviter, durant toute la phase de déplacement de ces obstacles, que ceux-ci soient soumis à des battements, générateurs de vibrations. D'autre part, une telle cinématique comporte souvent des points d'attache sur la paroi interne ou corps central délimitant le canal annulaire, ce qui entraîne un encombrement relativement important des embiellages, générateur de traînées parasites dans l'écoulement. Cet encombrement est d'autant plus sensible que les volets obturateurs sont parfois réalisés en deux parties distinctes, mobiles l'une par rapport à l'autre.Un autre inconvénient de ces dispositions est de rendre malaisé l'accès au moteur, cet accès exigeant la dépose simultanée des deux capotages délimitant le canal annulaire. Le dispositif inverseur de poussée selon 11 invention permet de rémédier à de tels inconvénients et est remarquable notamment en ce que ltenveloppe extérieure comporte au moins une partie, axialement mobile par rapport à une partie fixe située en amont de ladite partie mobile, et comportant un logement d'escamotage, en position de poussée directe, des volets déviateurs, chaque volet déviateur étant articulé par un bord à l'amont dudit logement et articulé par son bord opposé à une bielle reliée elle-meme,'par l'intermédiaire d'un levier coudé, à ladite partie fixe de l'enveloppe, des moyens de rappel et des moyens de butée, logés dans ladite partie fixe, agissant successivement sur le levier coudé pour déterminer, lors du déplacement de la partie mobile, deux phases successives, respectivement une phase de maintien en position escamotée et une phase de dé placement angulaire progressif dans le canal annulaire, des volets déviateurs. On remarquera que les moyens de rappel permettent d'éviter les battements des volets dès la première phase de déplacement de la partie mobile de l'enveloppe, en maintenant en charge la bielle commandant les volets. Une telle cinématique ne comporte d'autre part aucune liaison avec la paroi intérieure, l'embiellage constitué par le levier coudé et la bielle n'occupent dans le flux gazeux qu'un faible encombrement. Une autre caractéristique avantageuse du dispositif inverseur de poussée selon l'invention consiste en ce que la partie mobile comporte une face amont annulaire munie d'un joint d'étanchéité torique élastique compressible, par l'intermédiaire duquel ladite face amont annulaire vient en contact d'une face aval annulaire de la partie fixe de l'enveloppe. La phase finale de l'opération de passage en position de poussée directe ou la phase initiale de l'opération de passage en position d'inversion de poussée peut donc s'effectuer de manière progressive et en l'absence de tous chocs. Ce dispositif inverseur de poussée trouve une application particulièrement intéressante pour des moteurs double flux, notamment à taux de dérivation élevé où l'inversion de poussée met en oeuvre principalement ou uniquement la dérivation du flux froid. Le dispositif selon l'invention présente en effet l'avantage de permettre d'accéder au capotage du moteur central sans avoir à déposer l'enveloppe extérieure ou les éléments de liaison. Dans une version préférée, la partie axialement mobile de l'enveloppe extérieure est constituée par la partie arrière du carénage de l'ensemble d'éjection secondaire et comporte des évidements ouverts vers l'amont pour le logement des structures fixes support de grilles d'aubes garnissant les ouvertures latérales et de moyens actuateurs et de guidage de la partie mobile. Un avantage particulier de cette version résulte de ce que la course vers l'aval de la partie mobile peut être suffisamment longue pour permettre aux volets déviateurs de former vers l'aval avec la paroi intérieure un angle aigu. Cette configuration de la position des volets permet en effet de découvrir une plus grande surface d'ouvertures latérales, laissant passage par conséquent à un plus grand débit pour la poussée de freinage. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemples non limitatifs, illustrés par les dessins an nexés, dans lesquels . es ueîs a la T igure 1 est une vue en perspective d'un réacteur équipé d'un dispositif d'inverseur de poussée selon un premier mode de réalisation de l'invention - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale partielle du dispositif inverseur de poussée de la figure 1, replié dans la position de poussée directe - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale partielle du dispositif inverseur de poussée en position active - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale partielle d'un second mode de réalisation du dispositif inverseur selon l'invention, en position repliée dé poussée directe - les figures 5 et 6 sont des vues en coupe longitudinale partielle du même dispositif inverseur de poussée, dans deux configurations successives de la position active. Sur la vue en perspective de la figure I on a représenté un turboréacteur double flux comprenant- une soufflante amont (non représentée) et contenue dans un carter 1 et un moteur de base s'é- tendant vers l'aval au-delà de la soufflante et enveloppé par un capotage 2. Un capotage ou enveloppe extérieure entoure le turboréacteur et comprend un capotage d'entrée d'air 3, un capotage de carter de soufflante 4 et une enveloppe extérieure 5 constituant la partie arrière du carénage de l'ensemble d'éjection secondaire pour un flux froid s'écoulant dans le canal annulaire délimité par la paroi interne de l'enveloppe extérieure 5 et par le capotage 2. du moteur de base. L'enveloppe extérieure 5 comporte une partie axialement mobile 6 montrée sur la figure en position reculée vers l'aval et découvrant un ensemble de structures fixes sur lequel on peut voir notamment les grilles d'aubes 7 équipant les ouvertures latérales d'inverseur et des moyens actuateurs 3 pour le déplacement de la partie mobile 6. Ces structures fixes comportent également des moyens de guidage non représentés tels que des rails pour le déplacement de la partie mobile 6, divers longerons etc... On aperçoit également, figuré de manière schématique en position déployée, l'inverseur de poussée qui sera décrit plus en détail sur les vues en coupe des figures 2 et 3. Sur les figures 2 et 3 on voit que la partie mobile 6 de ltenveloppe extérieure du canal annulaire 9 comporte deux viroles coniques 10 et T1 ménageant entre-elles un évidement 12, ouvert vers l'amont pour le logement notamment des grilles d'aubes 7 et des moyens actuateurs 8 du déplacement de la partie mobile 6, et ouvert vers l'aval pour le coulissement sur la partie fixe arrière 13 du carénage de l'ensemble d'éjection. On voit sur la figure 2 que la peau extérieure de la virole conique 10 prolonge de manière continue le profil de la peau extérieure du carénage fixe 13. De même, la peau intérieure de la virole 11 prolonge de manière continue la peau intérieure du carénage 13.Cette virole 11 comporte dans sa partie amont des logements tels que 14 dans lesquels sont escamotés des volets déviateurs tels que 15 dont la face tournée vers le canal annulaire 9 reconstitue également en position escamotée le profil extérieur du canal annulaire 9. Le bord amont de chaque volet 15 est articulé en deux points 16 à la partie amont de la virole Il et en un point 17 de son bord opposé à une bielle 18. La bielle 18 est elle-même articulée par son autre extrémité an 19 à un levier coudé 20. Ce levier coudé 20 présente la forme d'un renvoi à sonnette à deux branches 21 et 22, mobile autour d'un point d'articulation fixe 24 placé à l'extrémité de la branche 22 du levier coudé 20.Les points d'articulation 24 des leviers coudés 20 sont fixés en des points d'une partie fixe 27, par exemple sur des parois radiales angulairement réparties dans l'espace situé entre le carter de soufflante 1 et son capotage 4. Le levier coudé 20 est articulé par son point 23,à'l'extrémité d'un moyen de rappel élastique 25 constitué, dans exemple représenté par un ressort trajaillant en compression et maintenu dans un boitier de guidage. Le moyen de rappel 25 est articulé en 26 sur la partie fixe 27 de manière à pouvoir pivoter pour suivre le déplacement en rotation du point d'articulation 23. Selon une particularité importante de cette construction, le dispositif comporte également des moyens de butée 28 pour limiter le déplacement en rotation du levier coudé 20 autour de son point d'articulation 24. La vue en co.upe de la figure 3 montre la position du levier coudé 20 prenant appui par sa branche 21 sur la butée 28 lorsque le volet 15 est en position d'inversion de pcussée. On remarquera que la bielle 18 dans cette position est sensiblement dans le prolongement de la branche 21 du levier coudé 20 maintenant immobilisé en position. Cette configuration permet un travail en traction de la bielle 18 ainsi qu'il sera examiné plus loin dans l'exposé de fonctionnement général. Selon une autre caractéristique importante, la virole 11 comporte sur sa face amont 29, venant s'adapter en position repliée sur une face aval 30 de la partie fixe 27, un joint torique élastique 32 qui s'étend de manière continue et légèrement en saillie sur tout le pourtour de la face annulaire 29. Sur les vues en coupe longitudinale partielle des figures 4, 5 et 6 on a représenté, dans un turboréacteur double flux comprenant une soufflante, un second mode de réalisation du dispositif inverseur de poussée dans lequel la partie axialement mobile, sur laquelle sont articulés les volets déviateurs, est constituée par toute la partie arrière du carénage de l'ensemble d'éjection secondaire. La structure générale du turboréacteur étudiée ici comporte beaucoup d'analogies avec celui illustré à la figure 1, on utilisera donc les mêmes repères dans ce qui suit pour désigner les parties homologues déjà décrites précédemment. C'est ainsi que le turboréacteur double flux pris ici comme exemple d'application comporte une partie fixe 27 située en amont de la partie axialement mobile 31.Un ensemble de structures fixes supporté par un anneau 43 et solidaire de la partie fixe 27 comprend des grilles d'aubes 7 équipant les ouvertures latérales de l'inverseur, des moyens d'entrainement 8 et de guidage de la partie mobile 31. Le carénage 31 comporte des évidements, ouverts vers l'amont et ménagés entre un capotage externe 34 et un capotage interne 35, pour le logement des structures fixes. Les moyens d'entraînement, figurés en a sur les figures 4, 5 et 6, peuvent être constitués par exemple par des vérins, dont les tiges 36 coulissent au travers d'ouvertures pratiquées dans l'anneau 43 et sont fixées à leurs extrémités par des articulations 44 à la partie axialement mobile 31. D'une manière analogue à l'exemple décrit précédemment, le capotage interne 35 comporte dans sa partie amont des logements tels que 14 dans lesquels sont escamotés les volets déviateurs tels que 15, dont la face interne, tournée vers le canal annulaire 9 en position d'escamotage, reconstitue le profil extérieur du canal annulaire 9.Le bord amont de chaque volet 15 est articulé en deux points 16 à la partie amont du capotage interne 35 et en un point 17 de son bord opposé à une bielle 18, elle-même articulée par son autre extrémité en 19 à un levier coudé 20, semblable à celui décrit à propos des figures 2 et 3. Des moyens de rappel 25 et de butée 28 sont également prévus pour le levier coudé de chaque volet 15. Dans l'exemple illustré aux figures 4, 5 et 6, les moyens de butée 28 et les moyens de rappel 25 sont incorporés dans un même ensemble, constitué par deux cylindres 45 et 46 téléscopiquement emboîtés formant respectivement boitier pour un ressort travaillant en compression, et manchon articulé en 23 sur le levier coudé 20. Les éléments des deux cylindres venant en butée l'un contre l'autre, en position d'extension du ressort, sont constitués par les bords épaissis 47 et 48 des deux cylindres. La partie mobile 31 comporte également, sur une face annulaire venant s'adapter à une face correspondante de la partie fixe 27, au moins un joint torique élastique 32. On a représenté dans la partie arrière du logement 14 une butée 37 pour le point d'articulation 17 du volet 15 dans sa position escamotée illustrée à la figure 4. Dans la variante illustrée aux figures 4, 5 et 6, la paroi intérieure 2 du canal annulaire 9, qui dans l'exemple constitue le capotage du moteur de base, comporte, à l'emplacement de la circonférence d'appui du bord des volets déviateurs lorsqu'ils sont dans la position illustrée aux figures 5 et 6, une couronne d'étanchéité 38. Cette couronne d'étanchéité 38 peut être constituée par exemple d'une série de petits volets 39 susceptibles de pivoter, par leur souplesse propre ou autour d'une articulation 40, à l'intérieur d'un logement annulaire 41, sous l'effet de l'effort exercé par les bords des volets déviateurs 15 déployés. Dn décrira maintenant le fonctionnement générai du dispositif d inversion de poussée selon l'invention. Dans la position repliée des volets déviateurs 15, telle qu'illustrée aux figures 2 et 4, le capotage de la partie fixe 27 forme un profil continu avec le capotage de la partie mobile située en aval, les faces annulaires en regard venant en contact, par l'intermédiaire du joint élastique continu 32, à l'état comprimé. Pour placer les volets déviateurs 15 en position d'inversion de poussée on actionne les moyens actuateurs E de déplacement de la partie mobile 31, qui coulisse vers l'arrière progressivement en dégageant les ouvertures latérales d'inverseur. Dans une première phase de ce coulissement vers l'arrière, la géométrie de l'embiel- lage 18-20 permet simultanément que le levier coudé 20 effectue un mouvement de rotation par rapport à son axe 24, mouvement aidé par le moyen de rappel élastique 25, et que l'articulation 17 reste immobilisée contre sa butée 37, cette immobilisation étant aidée par la pression des gaz du canal 9. On remarquera qu'au cours de la première phase du mouvement l'élasticité des moyens de rappel 25 permet de compenser les tolérances dimensionnelles des jeux et, de ce fait, de maintenir les volets 15 plaqués, dans leur logement 14.Cette première phase se prolonge jusqu'à te que le déplacement en rotation du levier coudé 20 soit arrêté par la mise en butée de la branche 21 par les moyens de butée 28. Une deuxième phase débute alors, illustrée aux figures 3, 5 et 6 au cours de laquelle le levier coudé 20 est maintenu- en position immobile sous l'effet combiné de l'action des moyens de butée 28 et de la traction exercée sur sa branche 21 par la bielle 18. La bielle 18 pivote alors autour du point d'articulation en entraînant par le point d'articulation 1.7 le bord d'appui du volet 15, qui quitte son logement 14 pour venir finalement au contact de la paroi intérieure 2 en obturant la veine annulaire 9. Dans l'opération de passage de la position d'inversion de poussée à la position de poussée directe, les moyens actuateurs 8 agissent sur la partie mobile pour déplacer celle-ci vers l'amont, la bielle 18 agissant alors sur le bord d'appui du volet 15 pour commander la rotation de celui-ci autour du point d'articulation 16. Cette première phase s'achève par la venue de l'articulation 17 au contact des moyens de butée 37 à l'intérieur du logement 14. Au cours d'une deuxième phase la branche 21 du levier coudé 20 commence à pivoter autour de son articulation 24 sous l'action des moyens de rappel 25 en quittant la butée 28. La face annulaire amont de la partie axialement mobile vient finalement progressivement au contact de la face annulaire aval correspondante de la partie fixe 27, par l'intermédiaire du joint d'étanchéité élastique 32 qui se comprime progressivement. On remarquera que dans les deux opérations de mise en position de poussée directe ou de mise en position d'inversion de poussée les efforts appliqués aux volets par les gaz se transmettent aux structures fixes et mobiles du carénage de manière répartie, le cheminement des efforts passant d'une part par le point d'articula d'autre part tion 16 à la partie axialement mobile de l'enveloppe extérieure et/ par l'embiellage 18-20 à la structure fixe 27. D'autre part les moyens de déplacement des volets déviateurs ne mettant en oeuvre aucun point d'articulation avec la paroi intérieure du canal annulaire, le constructeur est affranchi de contraintes affectant le choix de l'emplacement où s'effectue l'obturation de la veine, ce qui permet d'effectuer celle-ci dans une région de dimensions transversales optimum, oì il suffit de disposer de volets relativement courts ce qui contribue à diminuer le poids et ltencombrement du dispositif La figure 6 illustre une caractéristique supplémentaire du dispositif selon l'invention.Dans le second mode de réalisation en effet il est possible, dans l'opération de passage en position d'inversion de poussée de dépasser la position dans laquelle les volets 15 obturent sensiblement transversalement la veine, en prolongeant la course vers l'arrière du carénage mobile 31. Dans une dernière phase les volets 15 continuent à pivoter alors autour de leur articulation 17, dans une limite d'environ 15 l pour venir former vers l'arrière avec la paroi intérieure 2 un angle aigu. L'étanchéité au bord d'appui des volets sur la paroi intérieure 2 est assurée par la couronne 38 qui permet au bord d'appui des volets de prendre appui de manière permanente sur les petits volets 39 de cette couronne. Les figures 4, 5 et 6 montrent enfin un perfectionnement qui peut être apporté pour réduire encore la légère traînée parasite opposée à l'écoulement par les embiellages lorsqu'ils pénètrent dans le canal annulaire 9. Un carénage profilé 42 entoure les extrémités de la branche 21 et de la bielle 18 ainsi que leur point d'articulation 19. Ce carénage profilé 42 est mobile en rotation par rapport à un axe transversal, par exemple commun avec l'axe de l'articulation 19, pour permettre le maintien en position ce ce carénage parallèlement aux lignes de courant du flux gazeux parcourant le canal annulaire 9. Le dispositif inverseur de poussée selon I'mention trouve une application particulièrement intéressante au cas de turboréac teur à soufflante à taux de dérivation élevé, où la poussée de l'in verseur est tirée principalement ou uniquement du flux froid. Il doit être bien compris que l'invention ne se limite pas aux exemples décrits et pourrait être appliquée également à la version du ffZla chaud dans un moteur simple flux du type comportant un corps/central. il doit être entendu é.galement que d'autres modes de réa lisation, pouvant se présenter à l'esprit desspécialistes par subs titution d'équivalents techniques, doivent être considérés comme I faisant partie de la présente invention. REVENDICATION5 1. Dispositif inverseur de poussée, pour réacteur d'avion comportant un canal annulaire d'éjection parcouru par un flux gazeux et limité par une enveloppe extérieure et une paroi intérieure, du type dans lequel une pluralité de volets déviateurs sont déplaçables entre une position de poussée directe où iis sont escamotés dans l'en- veloppe extérieure et une position d'inversion de poussée où ils sont au contact avec la paroi intérieure pour permettre l'échappement du flux gazeux à l'atmosphère au travers d'au moins une ouverture latérale et avec une composante de vitesse dirigée vers l'amont, caractérisé en ce que l'enveloppe extérieure comporte au moins une partie, axialement mobile par rapport à une partie fixe située en amont de ladite partie mobile, et comportant un logement d'escamotage, en po- sition de poussée directe, des volets déviateurs, chaque volet déviateur étant articulé par un bord à l'amont dudit logement et articulé par son bord opposé à une bielle reliée elle-même, par l'intermédiaire d'un levier coudé, à ladite partie fixe de l'enveloppe, des moyens de rappel et des moyens de butée, logés dans ladite partie fixe, agissant successivement sur le levier coudé pour déterminer, lors du déplacement de la partie mobile, deux phases successives, respectivement une phase de maintien en position escamotée et une phase de déplacement angulaire progressifs dans le canal annulaire, des volets déviateurs. 2. Dispositif inverseur de poussée selon la revendication 1 caractérisé en ce que la partie mobile comporte une face amont annulaire munie d'un joint d'étanchéité torique élastique compressible, par l'intermédiaire duquel ladite face amont annulaire vient au con tact d'une face aval annulaire de la partie fixe de l'enveloppe. 3. Dispositif d'inversion de poussée selon la revendication 1 ou 2, applicable à un moteur double flux, caractérisé en ce que la partie axialement mobile de l'enveloppe extérieure est constituée par la partie arrière du carénage de l'ensemble d'éjection secondaire et comporte des évidements ouverts vers l'amont pour le logement des structures fixes support de grilles d'aubes garnissant les ouvertures latérales et de moyens actuateurs et de guidage de la partie mobile. 4. Dispositif d'inversion de poussée selon l'une des reven dications précédentes caractérisé en ce que la course vers l'aval de la partie mobile est suffisamment longue pour permettre aux joliets déviateurs de former vers l'aval avec la paroi intérieure- un angle aigu. 5. Dispositif d'inversion de poussée selon la revendication 4 caractérisé en ce que la paroi intérieure comporte, à l'em- placement de la circonférence d'appui du bord des volets déviateurs, une couronne d'étanchéité permettant l'enfoncement du bord des volets dans la paroi intérieure. 6. Dispositif d'inversion de poussée selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le point d'articulation de la bielle au levier coudé est entouré par un carénage profilé, mobile en rotation par rapport à son axe transversal pour le maintien en position parallèle aux lignes de courants du flux gazeux, durant le déplacement du levier coudé.