Brevet FR2494775A1 — publié le 19820528

La présente invention concerne un inverseur de poussée pour moteur à réaction, avec ou sans dilution du jet principal, notamment monté sur un aéronef. On sait que, en vue de raccourcir la distance d'arrêt d'un avion ou bien encore pour accroître la sécurité lors d'un freinage sur piste humide ou glacée, on peut utiliser, sur les avions pourvus de moteurs à réaction, un inverseur de jet produisant une poussée de freinage. A cette fin, on connait déjà des inverseurs de poussée comportant au-moins une porte montée pivotante autour d'un axe qui est transversal et sensiblement dia- métral au jet dudit moteur et qui est disposé en aval de la tuyère de sortie de celui-ci, ladite porte pou- vant occuper une position repliée pour laquelle elle forme une partie du carénage dudit moteur ou du fuse- lage de l'aéronef ou une position déployée pour laquelle elle est disposée transversalement audit jet. Dans ces inverseurs de poussée connus, la -ou les portes sont montées pivotantes grâce à deux articulations diamétrale- ment opposées et sont commandées par l'intermédiaire d'au moins un vérin longitudinal agissant au niveau desdites articulations. Bien entendu, les systèmes de commande et de contrôle des vérins, permettant de passer à volonté de la position "ljet direct" à "jet inversé" sont notam- ment conçus pour présenter un taux de pannes aussi fai- ble que possible. Quelle que soit la valeur de ce taux, les règlements officiels de sécurité imposent cependant à juste titre au fabricant de démontrer par essais qu'un mauvais fonctionnement éventuel n'entraîne pas de situa- tion catastrophique pour l'avion. Ainsi, doit-on faire d'une part la démonstration d'un passage accidentel en poussée inverse, lorsque l'avion est en vol normal, et d'autre part la démonstration d'un passage accidentel en 4 2494775 poussée directe, lorsque l'avion est en train de freiner grâce à ses inverseurs de poussée. Ces démonstrations, toujours délicates, peuvent conduire à l'introduction de modifications de l'avion concerné, et à l'introduction de systèmes de sécurité complémentaires, tel qu'un système de réduction automatique des gaz en cas de mauvais fonc- tionnement d'un des inverseurs de poussée. L'objet de la présente invention consiste à améliorer la sécurité générale de fonctionnement d'un inverseur de poussée en rendant le déplacement de ses organes physi- quement impossible lorsque le moteur développe une puis- sance sensiblement supérieure à la puissance de ralenti. Dans ces conditions, une défaillance quelconque des mail- lons électriques, hydrauliques ou pneumatiques de la chaîne de commande ou de contrôle ne pourra jamais en- traîner un changement de position accidentel dangereux, puisque ce changement ne pourra se produire qu'à une puissance du moteur voisine du ralenti. A cette fin, selon l'invention, l'inverseur de poussée pour moteur à réaction d'un aéronef, comportant au moins une porte montée pivotante autour d'un axe qui est transversal et sensiblement diamétral au jet dudit moteur et qui est disposé en aval de la tuyère de sortie de celui- ci, ladite porte étant articulée grâce à deux articulations diamétralement opposées et pouvant occuper une position repliée pour laquelle elle forme une partie du carénage dudit moteur ou du fusela- ge de l'aéronef ou une position déployée pour laquelle elle est disposée transversalement audit jet, ce dispositif de commande comportant au moins un vérin lon- gitudinal pour la commande de ladite porte par l'intermédiaire de biellettes et au moins un dispositif de verrouillage étant prévu pour verrouiller ladite porte en position repliée, caractérisé en ce que le déverrouillage de ladite porte par ledit dispositif de verrouillage, en vue du passage de sa position repliée à sa position déployée, n'est effectif qu'après que celle -ci ait été préalablement amenée dans une posi- tion surescamotée par rapport à la position repliée et en ce que ledit inverseur comporte au moins une butée qui ne permet le passage de la porte de la position repliée à la position surescamotée que lorsque le régime dudit moteur est inférieur à un seuil voisin du ralenti. Ainsi, les portes ne peuvent passer de leur position re- pliée à leur position déployée, qu'après être passées par leur position surescamotée et l'atteinte de cette posi- tion surescamotée ne peut être obtenue que si le régime du moteur est nettement inférieur à celui correspondant au vol normal. Il est donc impossible qu'une ouverture accidentelle des portes de l'inverseur se produise en vol, sauf si le régime du moteur est suffisamment réduit. Dans le cas o le dispositif de verrouillage comporte un vérin pour l'actionnement d'un crochet pivotant suscepti- ble de venir s'accrocher derrière une partie de ladite porte, il est avantageux que ce crochet comporte à son extrémité un prolongement ou dent de sécurité, in- terdisant le déverrouillage de la porte en position repliée avant passage par la position surescamotée. Ladite butée peut comporter un ensemble cylindre-piston relié à une prise de pression desgaz du moteur, de sorte que la position et/ou la force de réaction du piston dans le cylindre est fonction du régime dudit moteur. La butée proprement dite peut alors être formée par une tige solidaire du piston et faisant saillie à l'extérieur du cylindre. Un ressort antagoniste peut être prévu à l'in- térieur dudit cylindre pour agir sur le piston en direc- tion opposée à la porte d'inverseur correspondante. Dans le cas o la porte d'inverseur subit, en po- sition repliée, une action des gaz du moteur tendant à la pousser vers l'extérieur, c'est-à-dire à l'ouvrir, la butée peut être une- simple butée élastique. Ainsi, lorsque le régime du moteur est supé- rieur audit seuil, c'est l'action conjuguée de la butée élastique et des gaz de sortie du moteur qui empêche le passage en position surescamotée. Lorsque le régime du moteur tombe en dessous dudit seuil, l'action des gaz de sortie du moteur sur les portes diminue et les butées élastiques ne sont plus suffisamment rigides, pour s'op- poser seules au passage en position surescamotée. Par ailleurs, selon un autre aspect de la présente inven- tion, pour éviter le risque de repliement intempestif de la porte d'inverseur lorsque celle -ci est en position dé- ployée et exerce son action de freinage sur l'aéronef, on choisit la puissance du vérin de commande d'ouverture de la porte et l'embiellage de ce vérin pour que, en posi- tion déployée de. la porte, et pour uarégime moteur dé- terminé supérieur au ralenti, le moment, par rapport à l'articulation de ladite porte des forces aérodynamiques qui sont exercées sur celle -ci par le jet du moteur soit supérieur au moment de rétraction susceptible d'être exercé par ledit vérin. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre com- ment l'invention peut être réalisée. La figure 1 montre, en perspective, la partie arrière d'un avion, avec moteur central, pourvu d'un inverseur de poussée. La figure 2 montre, en perspective du dessus, un vérin de commande des portes de l'inverseur. La figure 3 est une coupe longitudinale schématique du vérin de la figure 2. La figure 4 est une coupe transversale selon la ligne IV-IV de la figure 3, illustrant le mécanisme anti-rota- tion du double piston. La figure 5 montre, en perspective du dessous, un dispo- sitif de verrouillage hydraulique selon l'invention. La figure 6 est une coupe longitudinale schématique du dispositif de verrouillage hydraulique de la figure 5. La figure 7 illustre schématiquement les différentes po- sitions pouvant être prises par les portes de l'inver- seur de poussée. La figure 8 est un diagramme illustrant le fonctionne- ment du dispositif de commande selon l'invention. La figure 9 illustre schématiquement en perspective une variante de réalisation du dispositif de commande selon l'invention. La figure 10 montre, à plus grande échelle, le dispositif de verrouillage du dispositif de la figure 9. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La partie arrière 1 d'avion montrée en perspective par la figure 1 comporte un moteur central 2, pourvu d'un inver- seur de poussée comportant deux portes d'inversion 3 et 4 identiques, articulées autour d'un axe vertical disposé en aval de la tuyère de fan du moteur 2. A cet effet, les portes d'inversion 3 et 4 comportent à leur partie supé- rieure, des ferrures d'articulation 5 et 6 respectivement, et, à leur partie inférieure, des ferrures d'articulation 7 et 8 respectivement. Les ferrures d'articulation supérieures 5- et 6 des por- tes 3 et 4 sont articulées à l'extrémité arrière 9 du corps d'un vérin hydraulique de commande à double-corps 10, tandis que les ferrures d'articulation inférieures 7 et 8 desdites portes sont articulées à l'extrémité ar- rière il d'un dispositif hydraulique de verrouillage 12. Le vérin de commande 10 et le dispositif de verrouillage 12 se trouvent diamétralement opposés et ils sont fixés sur le canal de fan 13 du moteur 2. A cet effet, le cadre arrière 14 de ce canal de fan comporte une ferrure d'attache supérieure 15, à chapeau 16, pour la fixation du vérin de commande 10 et une ferrure d'attache supéri- eure 17, à chapeau 18, pour la fixation du dispositif de verrouillage 12. Ainsi, le vérin de commande 10 et le dispositif de verrouillage 12 sont directement montés sur le cadre arrière 14. De plus, les ferrures 15 et 17 sont fixées également au cadre 19. précédant le cadre 14, par l'intermédiaire de-longerons 20,21 et 22,23 respec- tivement. On voit qu'ainsi les extrémités arrière 9 du corps de vérin 10 et il du dispositif de verrouillage 12 peuvent jouer respectivement le rôle de support de pivot supé- rieur et inférieur des portes 3 et 4, par rapport au canal de fan 13. Les ferrures d'articulation 5 et 6 sont articulées sur l'extrémité arrière 9 du corps du vérin par l'intermédi- aire d'axes 24 et 25 respectivement, tandis que les fer- rures d'articulation 7 et 8 sont articulées sur l'extré- mité arrière 11 au moyen d'axes 26 et 27 respectivement. La figure 3 illustre la structure du vérin de commande 10. Celui-ci comporte deux cylindres distincts 28 et 29 alignés, mais écartés l'un de l'autre, et réunis par un manchon 30. Les corps des cylindres 28,29 et le manchon sont solidaires les uns des autres et peuvent ne for- mer qu'une seule pièce.- A l'intérieur des cylindres 28 et 29 sont agencés des pistons 31 et 32, respectivement. Les pistons 31 et 32 sont rendus solidaires l'un de l'autre par une tige de piston commune intermédiaire 33, comportant des oreilles d'attache 34 et 35, diamétralement opposées, traversant la paroi latérale du manchon 30 par des fentes longitu- dinales 36 et 37. Sur les oreilles d'attache 34 et 35 sont articulées des biellettes 38 et 39 respectivement, par l'intermédiaire d'axes 40 ou 41 (voir la figure 2). A leurs extrémités opposées aux oreilles 34 et 35, les biellettes 38 et 39 sont articulées aux ferrures d'arti- culation supérieures 5 et 6, respectivement au moyen d'axes 42 et 43. L'amenée et l'échappement de fluide hydraulique dans les cylindres 28 et 29 se font par l'intermédiaire de con- duits 44 et 45, débouchant dans la partie de ceux-ci op- posée à la tige de piston intermédiaire 33. Lorsque le conduit 44 est relié à une source de fluide hydraulique sous pression, tandis que le conduit 45 est à l'échappement (situation qui est représentée sur la figure 3), l'ensemble de piston 31-tige de piston 33- piston 32 se déplace vers la droite de la figure 3 et les biellettes 38 et 39 forcent les portes 3 et 4 à se déployer et à prendre la position représentée sur la figure 1 et indiquée parP1sur la figure 7. En position déployée, les portes 3 et 4 peuvent être ver- rouillées par un dispositif mécanique non représenté. Inversement, lorsque le conduit 45 est relié à la source de fluide hydraulique sous pression, tandis que le con- duit 44 est à l'échappement, l'ensemble piston 31-tige de piston 33piston 32 se déplace vers la gauche de la figure 3 et les biellettes 38 et 39 ramènent les portes 3 et 4 en position repliée le long du canal de fan 13. En réalité, dans cette position repliée commandée Dar le vérin 10, les portes 3 et 4 peuvent prendre soit une po- sition d'escamotage normal, désignée par P2 sur la figu- re 7, pour laquelle le profil desdites portes continue celui de la partie 1, soit une position de surescamotage, désignée par P3 sur la figure 7, pour laquelle le profil desdites portes se trouve en retrait par rapport au carénage de la partie arrière 1. Afin d'éviter que l'ensemble 31,32,33 puisse tourner par rapport à l'ensemble 28,29,30, la tige de piston 32 com- porte un alésage coaxial dans lequel pénètre une saillie cylindrique 46 solidaire de l'ensemble 28,29,30 et ces alésage et saillie sont pourvus de rainures et nervures longitudinales coopérantes (voir la figure 4). Les figures 5-et 6 illustrent le dispositif de verrouil- lage hydraulique 12 des portes 3 et 4 en position repliée. Ce dispositif de verrouillage 12 comporte un corps cylin- drique 47, de dimension voisine de celle de l'ensemble 28,29,30 et à l'extrémité libre duquel est disposée l'extrémité d'articulation 11 des portes 2 et 3. A son autre extrémité, le corps cylindrique 47 comporte un épaulement 48 destiné à coopérer avec le chapeau 18 de la ferrure de fixation 17. Sur le corps 47, sont arti- culés deux crochets latéraux 49 et 50, diamétralement opposés et pourvus de dents de sécurité 49a et 50a, respectivement, à leur extrémité. Ils peuvent pivoter autour d'axes 51 et 52, orthogonaux à la direction lon- gitudinale du corps 47. A l'intérieur de ce dernier est logé un vérin hydraulique 53, susceptible d'être alimenté par un conduit 54. Le cylindre 55 du vérin 53 est fixé par rapport au corps 47, tandis que le piston 56 est chargé par un ressort 57. Lorsque les portes 3 et 4 sont repliées, les crochets 49 et 50, sous l'action du res- sort 57 sont en prise avec des axes 58 et 59, solidaires des ferrures d'articulation 7 et 8, respectivement et verrouillant ainsi lesdites portes en position repliée. Le piston 56 est solidaire d'une queue de piston 60, en prise avec les talons des crochets 49 et 50. Lorsqu'un fluide hydraulique est admis dans le conduit 54, le piston 56 est repoussé à l'encontre de l'action du res- sort 57 (vers la droite de la figure 6) et les crochets 49 et 50 tendent à basculer dans le sens de la libéra- tion des axes 58 et 59. Si à ce moment, les portes 3 et 4 sont en position de surescamotage P3, sous l'action du vérin 10, alors les crochets 49 et 50 basculent en libé- rant lesdits axes 58 et 59. On peut ensuite déployer les portes 3 et 4 par action dudit vérin 10, pour les amener. en position déployée Pl. En revanche, si au moment de l'admission de fluide hydraulique dans le conduit 54, les portes 3 et 4 sont en position d'escamotage normal P2. alors les crochets 49 et 50 ne peuvent basculer, mal- gré la commande qu'ils reçoivent, car dans ce cas les dents de sécurité 49a et 50a s'accrochent derrière les axes 58 et 59 et s'opposent à l'ouverture des portes 3 et 4. Au repliement dés portes 3 et 4, les axes 58 et 59 vien- nent s'encliqueter automatiquement derrière les crochets 49 et 50 et leur dent respective 49a et 50a. Par ailleurs, sur les longerons 22 et 23 sont prévues deux butées opposées 61 et 62, respectivement suscepti- bles de coopérer avec les portes 3 et 4. Chacune des butées 61 et 62 forme un cylindre dans lequel est disposé un piston 63, pourvu d'une tige de piston 64, saillant vers l'extérieur en direction de la porte 3 ou 4 corres- pondante. Les pistons 63, et donc leur tige de piston 64, sont poussés vers l'extérieur (en direction des portes 3 et 4) par la pression des gaz du moteur appli- qués sur une de leurs faces grâce à une prise de pres- sion 65 et vers l'intérieur (en direction opposée à celle des portes 3-et 4) par l'action d'un ressort 66. La force des ressorts 66 et la longueur des tiges 64, ainsi que la puissance en surescamotage du vérin de com- mande 10 sont prévues, en fonction des caractéristiques du moteur sur lequel est monté l'inverseur selon l'invention pour que, tant que le régime dudit moteur est supérieur à un seuil prédéterminé inférieur au régime normal de vol, les tiges 64 fassent suffisamment saillie.vers l'extérieur pour servir de butée empêchant les portes 3 et 4 de pouvoir passer de leur position d'escamotage P2 à leur position de surescamotage P3, même si le vérin 10 est commandé dans ce sens. Ainsi, si le régime du moteur est supérieur au seuil prédéterminé, il est impossible de surescamoter les portes 3 et 4 et donc de déverrouiller celles-ci. Les butées 61 et 62, associées aux dents de sécurité 49a et 50a, constituent donc un dispositif de verrouillage interdisant toute ouverture accidentelle des portes 3 et 4. En effet, un ordre accidentel de déverrouillage des portes 3 et 4 reçu par le vérin 12 ne peut être suivi d'effet que si lesdites portes se sont préalablement déplacées de leur position escamotée P2 à leur position surescamotée P3, c'est-à-dire si les butées 64 se sont suffisamment rétractées, ce qui signifie que le régime du moteur est alors au ralenti. On voit donc que le risque de se trouver en état d'ouver- il ture accidentelle des portes 3 et 4 en vol normal est impossible: d'une part, une telle mise en état pour une ouverture accidentelle exigerait la coïncidence peu pro- bable d'ordres accidentels de déverrouillage et de sures- camotage et d'ouverture desdites portes et, d'autre part, même si une telle coïncidence avait lieu, elle ne pour- rait avoir d'effet à cause des butées 61 et 62. Sur la figure 8,on a représenté (courbes en trait plein) l'évolution du moment M des forces aérodynamiques, appliqués à une porte 3 ou p 4, autour d'un axe 24 ou 25 correspondant, pendant l'ou- verture desdites portes et en fonction de l'angle d'ou- verture O. L'évolution de ce moment M p, entre l'angle d'ouverture OE correspondant à la position escamotée P et l'angle d'ouverture eD' correspondant à la posi- tion déployée P1, est représentée par une courbe dont l'allure générale est représentative du fait que les portes 3 et 4 ont tendance, sous l'action des forces aérodynamiques, à rester complètement déployées, et ceci d'autant plus que le régime du moteur est plus élevé. Au régime maximal, l'évolution de Mp sera représenté par la courbe KM, tandis qu'au ralenti l'évolution de Mp sera représentée par'la courbe Km. A chaque régime inter- médiaire du moteur correspond une courbe (Ki) comprise entre (K m) et (KM) . Par ailleurs, le vérin de commande 10, associé à son embiellage 38,39, 42,43 présente un moment sensiblement rectiligne, mais croissant entre E et OD' représenté sur la figure 8 par la droite (L), et conduisant à un moment maximal M en position déployée c des portes 3 et 4. Ainsi, si le dispositif inverseur de poussée est en fonctionnement normal (portes déployées en position Pl), il restera naturellement déployé pour tout régime du moteur créant, pour l'angle d'ouverture 0D' un moment d'ouverture MPi supérieur à la valeur maximale Mc pou- vant être développée par le vérin 10 et son embiellage 38,39,42,43, quelle que soit la défaillance du système de commande. Ainsi, par un choix approprié de la puissan- ce du vérin 10 et de la position des pivots 42 et 43, on peut garantir l'impossibilité d'un escamotage accidentel des portes 3 et 4 de la position déployée P1 à la posi- tion repliée P2, non seulement pour des puissances éle- vées du moteur, mais encore pour toute puissance du moteur supérieure à celle, voisine du ralenti, qui pour- rait engendrer, en cas de panne soudaine, une force en un couple perturbateur dangereux pour le pilotage de l'avion. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 6, on a sup- posé qu'il n'existait qu'un seul vérin de commande 10 et un seul vérin de verrouillage 12, diamétralement opposés. Il va de soi que l'on peut prévoir plusieurs vérins de commande 10 et/ou plusieurs vérins de verrouillage 12, disposés autrement. Par exemple, sur la figure 9, on a représenté un dispositif inverseur de poussée compor- tant un vérin de commande 10 et deux vérins de verrouil- lage 12. Les deux vérins 12 sont diamétralement opposés l'un de l'autre, l'un d'eux étant monté sur le vérin 10. Comme le montrent par ailleurs les figures 9 et 10, les crochets 49 et 50 peuvent traverser des ouvertures 67 de la paroi des portes 3 et 4 pour venir s'accrocher à l'in- térieur de celle-ci, un logement spécial 68 ou 69 étant prévu pour les dents de sécurité 49a et 50a. Par ailleurs, dans certaines structures d'inverseur de poussée, par exemple celle décrite par le brevet français 77.06360, les portes d'inverseur subissent, en position repliée, un effort de pression différentielle qui est fonction du régime du moteur et qui tend à repousser lesdites portes en position d' ouverture, donc contrariant le passage en position surescamotée P3. Dans ce cas, l'évolution des courbes (Ki) au voisinage de l'angle 6E est représenté par les portions de pointillés et non plus par les portions en trait plein (voir la figure 8) et les butées-à piston 61 et 62 alimentées par la pres- sion des gaz du moteur, ne sont plus nécessaires et peuvent être remplacées par de simples butées élastiques 70 et 71, camme montré par la figure 10. Ainsi, on peut choisir convenablement la raideur élasti- que desdites butées 70 et 71, pour que l'action de celles-ci conjuguée à celle de la pression exercée par les gaz du moteur sur les portes interdise le passage en surescamotage, tant que le régime dudit moteur est supérieur audit seuil prédéterminé, mais pour que, lorsque ladite pression des gaz a disparu ou suffisam- ment diminué par suite du fait que le régime du moteur est en-dessous dudit seuil, lesdites butées élastiques ne soient pas seules suffisamment fortes pour s'opposer au surescamotage des portes. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Inverseur de poussée pour moteur à réaction d'un aé- ronef, comportant au moins une porte montée pivotante autour d'un axe qui est transversal et sensiblement diamétral au jet dudit moteur et qui est disposé en aval de la tuyère de sortie de celui-ci, ladite porte étant articulée grâce à deux articulations diamétralement opposées et pou- vant occuper une position repliée par laquelle elle forme une partie du carénage dudit moteur ou du fuselage de l'aéronef ou une position déployée pour laquelle elle -est disposée transversalement audit jet, ce dispositif de commande comportant au moins un vérin longitudinal pour la commande de ladite porte par l'intermédiaire de biellettes et au moins un dispositif de verrouillage étant prévu pour verrouiller ladite porte en position repliée, caractérisé en ce que le déverrouillage de ladite porte par ledit dispositif de verrouillage, en vue du passage de sa position repliée à sa posi- tion déployée, n'est effectif qu'après que celle -ci ait été préalablement amenée dans une position surescamotée par rapport à la position repliée et en ce que ledit inverseur comporte au moins une butée qui ne permet le passage de la porte de la position repliée à la position surescamotée que lorsque le régi- me dudit moteur est inférieur à un seuil voisin du ralenti. 2.- Inverseur de poussée selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de verrouillage comporte un vérin pour l'actionnement d'un crochet pivotant susceptible de venir s'accrocher derrière une par- tie de ladite porte, caractérisé en ce que ledit crochet comporte à son extrémité un prolongement ou dent de sécurité, interdisant le déverrouillage de la porte en position repliée avant passage par la position surescamotée. 3.- Inverseur de poussée selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite butée compor- te un ensemble cylindre-piston relié à une prise de pression desgaz du moteur, de sorte que la position et/ou la force de réaction du piston dans le cylindre est fonction du régime dudit moteur. 4.- Inverseur de poussée selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la porte d'inverseur subit en position repliée, une action des gaz du moteur tendant à la pousser vers l'extérieur, caractérisé en ce que la butée est une simple butée élastique 5.Inverseur de poussée selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on choisit la puissance du vérin de commande d'ouver- ture de la porte et l'embiellage de ce vérin pour que, en position déployée de la porte et pour un régime moteur déterminé supérieur au ralenti, le moment, par rapport aux articulations de ladite por- te des forces aérodynamiques qui sont exercées sur celle -ci par le jet du moteur soit supérieur au moment de rétraction susceptible d'être exercé par ledit vérin..