Brevet FR2742482A1 — publié le 19970620

La présente invention concerne un dispositif d'inversion de poussée pour moteur à réaction à double flux. Plus particulièrement, elle se rapporte à un dispositif d'inversion de poussée du type à portes basculantes qui fait l'objet notamment du brevet US- A-4 485 970 dont la déposante est cessionnaire. Un dispositif de ce type est monté dans un capotage extérieur entourant la structure moteur et de même axe que celui-ci, ledit capotage délimitant avec la structure du moteur un canal annulaire pour la circulation d'un flux de gaz pulsé par un ventilateur d'une zone amont vers une zone aval du capotage, le dispositif d'inversion étant constitué par des portes basculantes disposées dans des ouvertures (ou puits d'inversion) pratiquées dans ledit capotage et délimitées, en amont et en aval, par des parties fixes annulaires amont et aval du capotage et, latéralement, par des poutres longitudinales solidaires du capotage, lesdites portes étant articulées, dans la structure fixe du capotage, autour de pivots afin de pouvoir être déplacées, sous l'action d'une commande de basculement, entre une position escamotée, dite de croisière, dans laquelle les portes obturent les ouvertures du capotage, et une position déployée, dite d'inversion, dans laquelle lesdites portes bloquent la circulation du flux de gaz circulant dans le canal annulaire pour le dévier vers l'extérieur. La présente invention se propose d'améliorer le dispositif décrit ci-dessus en augmentant sa sécurité de fonctionnement tout en améliorant les performances du moteur à réaction. On sait, en effet, que les exigences de sécurité pour ce qui concerne les avions à réaction sont de plus en plus draconiennes. En particulier, pour les inverseurs à portes, il est demandé que des dispositions très efficaces soient prévues pour éviter toute ouverture intempestive des portes d'inverseur lors du vol en croisière, tout en maintenant des performances du moteur optimales. On est amené, pour répondre à ces exigences, à prévoir, outre le verrouillage des vérins de commande du basculement des portes, une série de verrous auxiliaires qui entraînent des complications structurelles et un accroissement de poids, qui sont contradictoires avec le maintien des performances du moteur. L'invention propose un système simple et particulièrement efficace pour répondre aux conditions rappelées ci-dessus. A cet effet, le dispositif d'inversion selon l'invention se caractérise par le fait qu'une tuyère annulaire mobile, susceptible de coulisser longitudinalement, parallèlement à l'axe X-X' du moteur, entre une position avancée vers l'amont et une position reculée vers l'aval, est logée à l'intérieur de la partie fixe annulaire aval du capotage, l'extrémité amont de la tuyère présentant un moyen de blocage qui, lorsque la tuyère est en position avancée vers l'amont, est adapté à bloquer les portes basculantes en position escamotée, interdisant ainsi toute ouverture intempestive desdites portes, et qui, lorsque la tuyère est en position reculée vers l'aval, cesse de bloquer les portes permettant ainsi leur basculement pour les faire passer de leur position escamotée de croisière à leur position déployée d'inversion. On obtient ainsi une interdiction totale d'ouverture des portes en position croisière, interdiction d'autant plus efficace que la tuyère coopère avec la partie arrière des portes, c'est-à-dire dans une zone éloignée des pivots de portes. De façon avantageuse, la tuyère mobile est montée coulissante dans des rails diamétralement opposés par rapport à l'axe X-X' du moteur, ces rails étant solidaires de la structure fixe du capotage. De plus, le coulissement de la tuyère est obtenu par un moyen de commande indépendant de la commande de basculement des portes basculantes. Le moyen de blocage dont est munie la tuyère est constitué selon une forme de réalisation préférée, par une partie de la tuyère coopérant avec une partie des portes basculantes, ce moyen de blocage pouvant être une jupe annulaire amont de la tuyère destinée à s'engager à l'intérieur d'une cavité pratiquée dans l'extrémité aval des portes basculantes, la longueur de la partie de la jupe coopérant avec ladite cavité étant inférieure à la course en translation vers l'aval de la tuyère, afin de permettre une libération complète des portes en fin de course de la tuyère. Un avantage supplémentaire offert par le dispositif selon l'invention réside dans le fait que la tuyère mobile constitue une tuyère à section de sortie variable. A cet effet, la surface interne de la tuyère mobile est conique d'amont en aval, la section la plus étroite étant située à son extrémité aval. De la sorte en position tuyère reculée vers l'aval, la section de sortie de celle-ci, mesurée entre l'extrémité aval de la tuyère et la paroi externe de la structure moteur, est supérieure à la section de sortie de tuyère lorsqu'elle est en position avancée vers l'amont. On notera que, comme le déplacement de la tuyère est commandé de façon indépendante, on peut la placer en toute position intermédiaire souhaitée entre ses deux positions extrêmes. De cette manière, on a la possibilité de jouer sur le débit du flux de gaz. On décrira à présent une forme de réalisation de l'invention à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: * la figure 1 est une vue en perspective de la partie arrière d'un moteur à réaction équipé d'un inverseur de poussée selon l'invention, dans laquelle la tuyère à section variable est en position totalement avancée vers l'amont; * la figure 2 est une coupe schématique et partielle selon la ligne II-II de la figure 1. * la figure 3 est une vue en perspective similaire à la figure 1, mais représentant la tuyère à section variable en position totalement reculée vers l'aval; * la figure 4 est une coupe schématique et partielle selon la ligne IV-IV de la figure 3, montrant en outre, en trait interrompu, une porte d'inverseur en position d'inversion; et * la figure 5 est une demi-coupe transversale pratiquée selon la ligne V-V de la figure 1. Dans l'exemple de réalisation représenté dans les dessins, on se réfère à un moteur à réaction monté sous voilure, mais on comprendra que l'invention s'applique également aux moteurs montés en nacelle latérale. De même, l'inverseur à portes représenté à titre d'illustration comporte quatre portes basculantes, mais l'invention concerne également les inverseurs ayant un nombre de portes différent, par exemple deux ou trois portes. Comme ceci est bien connu, un moteur monté sous voilure est supporté, comme représenté aux figures i et 5, notamment, par un mât longitudinal 1 auquel est fixé, dans une chape 5 (figure 5), le capotage extérieur désigné de façon générale en 2. Ce capotage, sensiblement concentrique à l'axe longitudinal X-X' du moteur (non représenté) est constitué par deux demi-coquilles symétriques par rapport au plan vertical du moteur et articulées en 4 dans les chapes 5 du mât, afin de pouvoir s'ouvrir pour permettre l'accès aux organes tournants du moteur dans un but d'entretien. Des ferrures longitudinales supérieure 3 et inférieure 6 assurent la rigidité des demi-coquilles en permettant d'une part leur accrochage au mât 1 et, d'autre part, le verrouillage de leur extrémité inférieure par un système de crochets 7. De plus, aux ferrures 3 et 6 sont fixées les deux parties symétriques de l'enveloppe SM du groupe moteur qui sont ainsi solidaires des coquilles du capotage 2. Entre l'enveloppe SM et la paroi interne du capotage 2 est ménagé un canal C annulaire permettant la circulation d'un flux de gaz secondaire pulsé de l'amont vers l'aval du moteur, par un ventilateur situé à l'avant du moteur et non représenté. Cette circulation se fait selon la flèche F en position de croisière et selon la flèche F1 en position d'inversion de poussée (figures 2 et 4). Le capotage 2 présente, de façon connue, des ouvertures 8 ou puits d'inversion, ces ouvertures étant délimitées, en amont Am et en aval Av, par des ceintures continues annulaires 9 et 10 et, latéralement, par des poutres longitudinales 11, 12 et 13. Dans ces ouvertures 8 sont logées les portes d'inverseur 14 articulées entre les poutres longitudinales autour de pivots PP (voir figures 2 et 4). Les portes sont ainsi adaptées à basculer entre la position escamotée, ou de croisière, représentée en traits pleins aux figures 1 à 4 et la position déployée, ou d'inversion de poussée, représentée en trait interrompu en 14a à la figure 4. Comme on le voir particulièrement à la figure 5, à l'intérieur des demicoquilles constituant le capotage 2 sont logés deux éléments symétriques semi-tubulaires formant ensemble une tuyère 15. Chaque élément de tuyère est monté par ses extrémités munies de galets 16, de façon à pouvoir coulisser longitudinalement et parallèlement à l'axe X- X', dans des rails supérieur 17 et inférieur 18, qui sont solidaires des ferrures 3 et 6. Le déplacement en translation de la tuyère est réalisé par des vérins 19, 20 et 21 logés dans les parties fixes 11, 12 et 13 du capotage. En section longitudinale, comme représenté à la figure 2, la tuyère 15 présente une surface externe amont 23 sensiblement cylindrique, prolongée en aval par une surface 24 convergeant vers l'axe du moteur, cet agencement assurant, en position de tuyère avancée vers l'amont (comme à la figure 2), une continuité aérodynamique avec la surface extérieure du capotage. La paroi intérieure de la tuyère présente, de l'aval vers l'amont, une surface 25 conique prolongée, au point 25a, par un épaulement délimitant une surface en retrait parallèle à la surface externe 23, et constituant avec celle-ci une jupe cylindrique 22. On notera qu'avantageusement, le point 25a est plus éloigné de l'axe moteur X-X' que le point 25b situé à l'extrémité de la tuyère, celle-ci étant par conséquent une tuyère convergente. La jupe 22 de la tuyère est destinée à coopérer, en position de croisière représentée à la figure 2, avec la partie arrière des portes basculantes 14 qui présentent une cavité 26 délimitée par une surface supérieure 27 inclinée et par une languette inférieure 28, la jupe 22 s'engageant entre la face 27 et la languette 28 pour assurer le blocage des portes en position escamotée. On notera que la course 29 de déplacement en translation de la tuyère 15, entre ses deux positions extrêmes représentées respectivement en trait plein et en trait interrompu, 15a, à la figure 2, est supérieure à la longueur 30 (figure 4) de la jupe 22 et de la cavité 26, de telle manière qu'en position de tuyère reculée au maximum vers l'aval représentée plus clairement à la figure 4, l'ouverture des portes en position déployée d'inversion puisse se faire sans aucune gêne. On comprendra que, en agissant sur les vérins de commande 19, 20, 21 du coulissement de la tuyère, on peut régler la position de celle-ci comme on le désire et la placer dans toute position intermédiaire entre ses positions extrêmes. Elle peut ainsi jouer le rôle habituel d'une tuyère à section de sortie variable. Cela est d'autant plus vrai que la forme de l'enveloppe SM de la structure moteur présente, comme on le voit sur les figures 2 et 4, notamment, un profil convergent. On constate alors que la section S2 de sortie de la tuyère en position reculée vers l'aval est supérieure à la section S1 de sortie correspondant à la position avancée vers l'amont. On obtient ainsi une amélioration des performances du moteur. Sur les figures 2 et 4, on a représenté en J des joints d'étanchéité. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'inversion de poussée pour moteur d'avion à réaction à double flux, monté dans un capotage extérieur (2) entourant la structure moteur (SM) et de même axe longitudinal (X-X') que celui-ci, ledit capotage (2) délimitant avec la structure moteur un canal annulaire (C) pour la circulation d'un flux de gaz pulsé par un ventilateur d'une zone amont (Am) vers une zone aval (Av) du capotage, ledit dispositif d'inversion étant constitué par des portes basculantes (14) disposées dans des ouvertures (8) pratiquées dans ledit capotage (2) et délimitées, en amont et en aval, par des parties fixes annulaires amont (9) et aval (10) du capotage et, latéralement, par des poutres longitudinales (11, 12, 13) solidaires du capotage, lesdites portes (14) étant articulées, dans la structure constituée par lesdites parties fixes du capotage, autour de pivots (PP) afin de pouvoir être déplacées, sous l'action d'une commande de basculement, entre une position escamotée, dite de croisière, dans laquelle les portes (14) obturent les ouvertures (8) du capotage, et une position déployée, dite d'inversion, dans laquelle lesdites portes (14) bloquent la circulation du flux de gaz circulant dans le canal annulaire (C) pour le dévier vers l'extérieur, ledit dispositif d'inversion étant caractérisé en ce qu'une tuyère annulaire mobile (15), susceptible de coulisser longitudinalement, parallèlement à l'axe (X-X') du moteur, entre une position avancée vers l'amont et une position reculée vers l'aval, est logée à l'intérieur de la partie fixe annulaire aval (10) du capotage (2), l'extrémité amont de la tuyère (15) présentant un moyen de blocage (22) qui, lorsque la tuyère (15) est en position avancée vers l'amont, est adapté à bloquer les portes basculantes (14) en position escamotée, interdisant ainsi toute ouverture intempestive desdites portes, et qui, lorsque la tuyère (15) est en position reculée vers l'aval cesse de bloquer les portes (14), permettant ainsi leur basculement pour les faire passer de leur position escamotée de croisière à leur position déployée d'inversion. 2 - Dispositif d'inversion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tuyère mobile (15) est montée coulissante dans des rails (17-18) diamétralement opposés par rapport à l'axe (X-X') du moteur, ces rails étant solidaires de la structure fixe (11-13) du capotage (2). 3 - Dispositif d'inversion selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le coulissement de la tuyère (15) est obtenu par un moyen de commande (19, 20, 21) indépendant de la commande de basculement des portes basculantes (14). 4 - Dispositif d'inversion selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moyen de blocage (22) dont est munie la tuyère (15) est constitué par une partie de celle-ci coopérant avec une partie (27, 28) des portes basculantes (14). 5 - Dispositif d'inversion selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit moyen de blocage est constitué par une jupe annulaire (22) destinée à s'engager à l'intérieur d'une cavité (26) pratiquée à l'intérieur de l'extrémité aval des portes basculantes (14), la longueur (30) de la partie de la jupe (22) coopérant avec ladite cavité (26) étant inférieure à la course (29) en translation vers l'aval de la tuyère. 6 - Dispositif d'inversion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tuyère mobile (15) constitue une tuyère à section de sortie variable. 7 Dispositif d'inversion selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la surface interne (25) de la tuyère mobile est conique d'amont en aval, la section la plus étroite (25b) étant située à son extrémité aval. 8 - Dispositif d'inversion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, en position de tuyère reculée vers l'aval, la section de sortie (S2) de celle-ci, mesurée entre l'extrémité aval de5 la tuyère (15)et la paroi externe (SM) de la structure moteur, est supérieure à la section de sortie (S1) de tuyère lorsqu'elle est en position avancée vers l'amont.