Brevet FR2918119A1 — publié le 20090102

La présente invention concerne un turboréacteur à double flux primaire et secondaire, comprenant une nacelle, une veine primaire et une veine secondaire ; des volets intégrés en position normale à la paroi interne de la veine secondaire sensiblement au niveau de la zone d'éjection du flux secondaire, et aptes à se déployer pour dévier ce flux et obtenir ainsi un effet d'inversion de poussée. Ces volets et leurs moyens d'actionnement constituent donc un inverseur de poussée qui, en déviant au moins partiellement le flux d'éjection des gaz de la veine secondaire et en réorientant celui-ci vers les côtés ou surtout vers l'avant du turboréacteur, génère une contre-poussée qui vient s'ajouter au freinage des roues de l'avion et facilite l'arrêt de celui-ci lors de l'atterrissage. Au minimum, l'action des volets réduit la vitesse vers l'arrière du flux d'éjection des gaz de la veine secondaire du turboréacteur. Un tel agencement pour l'inversion de poussée est utilisé notamment pour un turboréacteur à fort taux de dilution ; il est décrit en particulier par le brevet FR2676780. Avantageusement, l'agencement des volets au niveau de la zone d'éjection des gaz de flux secondaire permet de réaliser un inverseur de poussée léger, car son diamètre est sensiblement celui de la paroi interne de la veine secondaire, c'est-à-dire bien moindre que celui de la nacelle comme c'est le cas de nombreux autres dispositifs inverseurs de poussée. Toutefois, l'inverseur de poussée ainsi réalisé présente l'inconvénient que la section de passage du flux secondaire est réduite au niveau de sa zone d'éjection en sortie de nacelle. De ce fait, l'évacuation du flux secondaire se fait mal ; et comme la pression monte en amont de la zone d'obstruction de la veine par les volets, il en résulte un moins bon fonctionnement de la soufflante du turboréacteur, ce qui peut perturber le bon fonctionnement de ce dernier. Le but de l'invention est de remédier à ce problème en proposant un turboréacteur tel que défini ci-dessus, et dans lequel ce risque de dysfonctionnement est évité. Ce but est atteint grâce au fait que dans le turboréacteur, la nacelle comporte au moins une partie arrière mobile, apte à prendre une position d'inversion de poussée permettant d'augmenter la section d'éjection du flux secondaire en position déployée desdits volets. Grâce à cette conformation de la nacelle, la section de passage du flux secondaire à l'éjection est augmentée, et ainsi les dysfonctionnements précités du moteur sont évités. Avantageusement, le ratio de la section de la veine secondaire au niveau de la zone d'éjection du flux secondaire, en position d'inversion de poussée, rapporté à la même section en position normale, est supérieur à 1,05. L'absence de montée en pression préjudiciable dans cette zone est ainsi assurée. Avantageusement, au moins une partie arrière mobile (30) de la nacelle est rétractable vers l'avant du turboréacteur. Les parties arrière mobiles ainsi rétractables, sont de la sorte des éléments qui coulissent simplement vers l'avant, se rétractant ainsi à l'intérieur même du volume de la nacelle. Avantageusement, tout l'arrière de la nacelle constitue un corps rigide unique, apte à se rétracter dans la nacelle. Ce mode de réalisation de l'invention va être détaillé dans ce qui suit. Dans un autre mode de réalisation, la nacelle comporte plusieurs parties mobiles, aptes à prendre ladite position d'inversion de poussée dans laquelle la section d'éjection du flux secondaire est augmentée en position déployée des volets. En particulier, on peut prévoir avantageusement un déplacement radial des parties arrière mobiles de la nacelle, grâce à des liaisons pivotantes par exemple. Enfin, bien que cela n'ait pas été explicité, il est clair que le turboréacteur comporte des moyens d'actionnement respectivement des volets déployables et de la ou des parties arrière mobiles de nacelle, aptes à déployer les volets et à placer la ou les parties arrière mobiles de la nacelle en position d'inversion de poussée, grâce auxquels ces éléments passent de la position normale à la position d'inversion de poussée et réciproquement. Comme cela va être détaillé plus loin, avantageusement ces moyens respectifs, pour des raisons de sécurité, peuvent partiellement être communs en utilisant par exemple un actionneur primaire et/ou une commande communs. En effet, suivant le mode de réalisation préféré de l'invention, l'actionnement est réalisé en deux étages. Un premier étage primaire comporte un nombre minimal d'actionneurs, typiquement deux, par exemple des vérins, qui transmettent un mouvement simple à une structure mobile de forme sensiblement annulaire. Celle-ci transmet le mouvement tout autour du moteur jusqu'au voisinage des pièces à actionner (volets déployables et parties arrière mobiles de la nacelle). Un second étage d'actionnement, secondaire, intervient alors, notamment via des bielles, pour transmettre le mouvement de la structure mobile annulaire et actionner les pièces à actionner, à savoir les volets et les parties arrière mobiles de nacelle respectivement. On notera enfin que les moyens d'actionnement respectivement des volets déployables et des parties arrière mobiles de la nacelles, peuvent être actionnés simultanément ou non. Dans ce dernier cas, préférentiellement, le placement de la ou des parties arrière mobiles de la nacelle en position d'inversion de poussée précède le déploiement des volets déployables. La description détaillée qui suit, de modes de réalisation représentés à titre d'exemples non limitatif, va permettre d'illustrer et de faire apparaître les avantages de l'invention. Cette description se réfère aux dessins annexés, sur lesquels : - La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un turboréacteur selon l'invention, représenté en position d'inversion de poussée dans la demi-vue supérieure, et en position normale ou position de vol dans la demi-vue inférieure ; -Les figures 2A et 2B sont des vues en coupe axiale de la partie arrière du turboréacteur précédent, respectivement en position normale et d'inversion de poussée ; - Les figures 3A et 3B sont des vues en coupe axiale de la partie arrière d'un turboréacteur selon un autre mode de réalisation de l'invention, respectivement en position normale et d'inversion de poussée ; - Les figures 4 et 5 sont des vues en coupe axiale du turboréacteur de la figure 1, respectivement en position normale et d'inversion de poussée ; - La figure 6 est une vue de détail en 3/4 arrière, de la partie arrière du turboréacteur de la figure 1. En faisant référence à la figure 1, un turboréacteur selon l'invention va maintenant être décrit. Ce turboréacteur à double flux comprend un moteur central 8, un flux primaire 16 passant dans la veine primaire 12, un flux secondaire 17 qui traverse la soufflante 11 avant de passer dans la veine secondaire 13, et une nacelle 10. Les flux primaire et secondaire sont séparés par un carénage 31 de tuyère primaire séparant les flux primaire et secondaire. La paroi externe de ce carénage est la paroi interne 21 de la veine secondaire 13. Après l'éjection, les flux primaire 12 et secondaire 13 sont dénommés flux primaire 17 et secondaire 18 d'éjection. Lorsque l'inverseur de poussée est en position normale et que le turboréacteur assure sa fonction normale de propulsion, ces deux flux sont éjectés autour du cône central d'échappement 28 du turboréacteur. Pour assurer la fonction d'inversion de poussée, ce turboréacteur présente de plus des volets 20 intégrés en position normale (partie inférieure de la figure 1) à la paroi 21 du carénage 31 de tuyère primaire. Ces volets sont pivotants et se déploient en corolle autour de l'axe du turboréacteur. Ainsi, ces volets 20 peuvent être déployés pour passer dans une position d'inversion de poussée (partie supérieure de la figure 1), qui sera décrite par la suite. De plus, des logements ou décaissements peuvent être prévus en surface du carénage 31, dans lesquels les volets peuvent se placer et ainsi être en continuité avec les surfaces voisines, de telle sorte que le supplément de traînée du à la présence des volets sur le carénage soit minimal. Ces différents éléments de turboréacteur sont connus de l'homme du métier et leur constitution ne sera pas davantage détaillée. En outre, le turboréacteur comporte certains moyens et/ou caractéristiques propres à l'invention. Ainsi, avantageusement la nacelle 10 comporte une partie arrière 30 mobile. Celle-ci peut se rétracter, dans la direction de la flèche F, à l'intérieur de la partie fixe 15 de la nacelle (corps de nacelle). Avantageusement, cette partie arrière mobile est unique. La structure reste ainsi relativement simple. En outre, les séparations entre pièces ainsi créées sur les surfaces aérodynamiques pour la fonction d'inversion de poussée, sont réduites et se limitent essentiellement à la jonction entre la partie mobile 30 et le corps 15 de la nacelle ; de ce fait, le supplément de traînée aérodynamique dû à la partie arrière mobile 30 est très limité. La partie arrière mobile 30 de la nacelle a la forme sensiblement d'un tube cylindrique, dont l'épaisseur diminue au fur et à mesure que l'on se rapproche du bord de fuite de la nacelle. De manière générale, la nacelle peut comporter une ou plusieurs telles parties mobiles. Pour cette raison, même si le mode de réalisation détaillé qui est présenté ne comporte qu'une partie arrière mobile 30, il sera fait référence à une ou plusieurs parties arrière mobiles 30 de la nacelle. Pour permettre le déplacement des parties arrière mobiles 30 de la nacelle, le turboréacteur comporte des moyens d'actionnement 25 aptes à simultanément déployer les volets 20 et placer la ou les parties arrière mobiles 30 de la nacelle dans la position d'inversion de poussée. Ainsi, une commande unique des moyens d'actionnement permet de réaliser simultanément ces deux actions. Pour cette raison, le système de commande n'est pas plus complexe que dans un système d'inversion de poussée ne comportant pas l'actionnement de parties arrière mobiles de la nacelle. Par ailleurs, avantageusement les moyens d'actionnement comportent des vérins, qui sont ainsi les actionneurs 'primaires' utilisés pour l'inversion de poussée. Ces vérins sont disposés sensiblement dans la direction de l'axe A du turboréacteur. Ces vérins peuvent être sensiblement parallèles et de même course, de telle sorte que le mouvement qu'ils impriment est une simple translation. Ainsi, la cinématique pour la mise en oeuvre de l'inversion de poussée du turboréacteur est particulièrement simple, ce qui réduit le risque de panne, et permet de réaliser la fonction d'inversion de poussée avec un poids réduit. En particulier, avantageusement les moyens d'actionnement comportent exactement deux vérins, ainsi qu'il est présenté dans le turboréacteur de la figure 1, ce qui permet de réaliser l'actionnement avec une économie de moyens remarquable. Naturellement, d'autres moyens d'actionnement que des vérins peuvent être utilisés, comme des moteurs couplés à des crémaillères, etc. Un apport principal de l'invention dans le mode de réalisation présenté, réside dans le fait que les moyens d'actionnement, malgré leur simplicité (notamment dans cas de seulement deux vérins), suffisent pour faire passer en position de poussée à la fois les volets déployables 20 et la ou les parties mobiles 30 de l'arrière de la nacelle 10. Cette structure permet d'éviter la panne des volets alors que la partie arrière mobile de nacelle fonctionne, ou inversement. Pour transmettre l'action des vérins aux volets, avantageusement, les moyens d'actionnement comportent une structure annulaire reliée aux volets, et dont le coulissement permet le déploiement de ces derniers. Cette structure annulaire est logée dans le carénage de tuyère primaire, dont elle suit sensiblement la paroi externe 21, au niveau de la zone d'éjection du flux secondaire. L'arrière de la nacelle étant sensiblement cylindrique, elle est en forme d'anneau ou de tore. La structure annulaire 24 permet ainsi de transmettre le mouvement de translation communiqué par les vérins à l'ensemble des volets (directement ou indirectement) bien qu'ils soient répartis sur toute la périphérie du turboréacteur. En faisant référence aux figures 2A et 2B, le fonctionnement des moyens mis en oeuvre pour obtenir la fonction d'inversion de poussée, dans un premier mode de réalisation, va maintenant être détaillé. Ces figures présentent la partie arrière du turboréacteur, respectivement en position normale ou de vol, et en position d'inversion de poussée. Pour actionner les volets déployables 20, il est nécessaire de convertir les mouvements de translation de la structure annulaire 24, mue par les vérins 22, en un mouvement de déploiement ou respectivement de rétractation des volets 20. Cet effet est obtenu avantageusement grâce au fait que les moyens d'actionnement 25 comportent des bielles 34 d'actionnement de volets reliées à ladite structure annulaire 24, aptes à déployer et rétracter les volets 20. En effet, une première extrémité de ces bielles 34 est reliée à la structure annulaire, et leur deuxième extrémité est reliée aux volets, chacune de ces liaisons étant de type à rotule, c'est-à-dire pouvant pivoter. Sur leur côté arrière, les volets sont liés par une liaison 25 charnière avec le carénage 31. De ce fait, lors du recul de la structure annulaire, sous l'impulsion des bielles 34, les volets effectuent une rotation et se déploient, passant ainsi en position d'inversion de poussée, et inversement lorsque la structure annulaire passe de sa position arrière à sa position 30 avant, pour repasser en position normale. Ce fonctionnement est illustré par la figure 2A, sur laquelle la structure annulaire 24 est en position avant, tirée dans cette position par la rétractation des vérins 22. Sous l'action des bielles 34, les volets 18 sont plaqués contre la 35 paroi interne 21 du carénage 44, de manière à maintenir l'échappement du flux secondaire le plus laminaire possible. En outre, avantageusement, le mouvement de translation de la structure annulaire permet également de mettre en position d'inversion de poussée, ou inversement en position normale, la ou les parties arrière mobiles de la nacelle. Dans ce but, avantageusement les moyens d'actionnement 25 comportent en outre des bielles 32 d'actionnement de partie arrière de nacelle, aptes à faire passer la partie arrière de la nacelle de la position normale à la position d'inversion de poussée et inversement. Ces bielles 32 sont reliées par une première extrémité à la structure annulaire et par leur deuxième extrémité à une partie arrière mobile 30 de la nacelle. Pour pouvoir faire passer la ou les parties arrière 30 de la nacelle de la position normale à la position d'inversion de poussée et inversement, avantageusement les bielles 32 d'actionnement de partie arrière de nacelle pivotent autour de points de pivot fixes P du turboréacteur. Ces points de pivot P sont disposés sensiblement à la surface du carénage de tuyère primaire 31. Grâce à cet arrangement des bielles 32, alors que les vérins exercent une poussée sensiblement vers l'arrière lors du passage en position d'inversion de poussée, la ou les parties arrière mobiles 30 se déplacent vers l'avant. Comme les bielles 34, les extrémités des bielles 32 sont liées par des liaisons à rotule respectivement à la structure annulaire et à la partie arrière mobile 30 de la nacelle. Dans ce mode de réalisation, les bielles 32 d'actionnement de partie arrière de nacelle sont actionnées par ladite structure annulaire. Dans un autre mode de réalisation, (non représenté), les bielles d'actionnement de partie arrière de nacelle sont actionnées par les vérins, et sont directement reliées aux extrémités de ceux-ci. Il en va d'ailleurs de même pour les bielles d'actionnement de volets, qui peuvent également, dans un autre mode de réalisation, être directement reliées à des extrémités de vérins. Sous l'action des bielles 32, la ou les parties arrière mobiles de la nacelle sont placées et maintenues en position normale comme le présente la figure 2. Dans cette position, ces parties arrière mobiles de la nacelle se placent en continuité avec le corps de nacelle à l'arrière de celui-ci, permettant le fonctionnement normal du turboréacteur. Ainsi, que ce soit pour la nacelle, ou pour le carénage externe de tuyère primaire, le mode de réalisation présenté préserve avantageusement les qualités aérodynamiques du turboréacteur dans la position normale des équipements mobilisés pour l'inversion de poussée. La figure 2B présente la même partie arrière du turboréacteur, en position d'inversion de poussée. La structure annulaire est en position arrière, poussée dans cette position par l'extension des vérins 22. Sous l'action des bielles 34, les volets 18 sont déployés en corolle dans la zone d'éjection du flux secondaire, chaque volet pivotant au niveau de son extrémité arrière. Le flux secondaire est dévié vers l'extérieur et vers l'avant, générant un effet d'inversion de poussée. Sous l'action des bielles 32, la partie arrière de la nacelle est partiellement rétractée ou escamotée à l'intérieur de la nacelle, ou plus précisément à l'intérieur du corps de nacelle 15. Ainsi, grâce à la rétractation de la partie arrière 30 de la nacelle, une section de passage suffisante est ouverte pour le passage du flux secondaire d'éjection 18, ce qui permet au moteur de conserver un régime stable de fonctionnement pendant les phases d'inversion de poussée. En faisant référence aux figures 3A et 3B, un autre mode de réalisation de l'invention, dans lequel notamment la structure de la nacelle diffère du mode de réalisation précédent, va maintenant être détaillé. Les figures 3A et 3B présentent ainsi la partie arrière d'un turboréacteur, respectivement en position normale et en position d'inversion de poussée. Hormis ce qui va être maintenant décrit, le turboréacteur est identique à celui précédemment décrit. Dans ce turboréacteur, la partie arrière de la nacelle 110 comporte plusieurs parties mobiles 130 qui sont des volets arrière de nacelle, aptes à prendre une position ouverte qui est leur position d'inversion de poussée. Du fait de leur mouvement d'ouverture radiale, la section d'éjection du flux secondaire est augmentée, ce qui évite les dysfonctionnements du turboréacteur précédemment évoqués. Les volets arrière de nacelle 130 se déplacent radialement lors de leur ouverture. Leur mouvement est un mouvement de pivotement, les volets étant reliés à des points de pivot M solidaires de l'arrière du corps de nacelle 15. Les moyens d'actionnement comportent en outre des bielles 132 reliées d'une part à la structure annulaire 24, et d'autre part à chaque volet. Lors du passage en position d'inversion de poussée, le mouvement vers l'arrière de la structure annulaire 24 entraine un mouvement vers l'arrière correspondant des bielles 132. L'extrémité de la bielle 132 du côté de la nacelle, est liée à une première extrémité d'un bras de liaison 46. Cette première extrémité est asservie à coulisser dans un trou oblong 48 longitudinal ouvert dans l'arrière de la nacelle. En position normale, la première extrémité se trouve à l'extrémité avant de ce trou oblong. En position d'inversion de poussée, sous l'effet de la traction de la bielle 132, la première extrémité du bras de liaison passe à l'extrémité arrière dudit trou oblong 48. La seconde extrémité du bras de liaison 46 est liée à un point-rotule N sur le volet 46. Ce point-rotule N se trouve placé à une certaine distance non nulle du point de pivot solidaire de l'arrière du corps de nacelle, et est décalé vers l'intérieur du turboréacteur par rapport à ce dernier. De ce fait, lors du passage en position d'inversion de poussée, le bras de liaison exerce une force de déplacement au niveau du point-rotule. Sous l'effet de celle-ci, le volet 26 se déploie vers l'extérieur du turboréacteur, augmentant ainsi la section de passage pour l'éjection du flux secondaire. Ce mode de réalisation présente l'avantage d'être compatible avec la plupart des formes de nacelle. Les figures 4 et 5 présentent une vue d'ensemble du turboréacteur, en position respective de vol et d'inversion de poussée. Sur la figure 4, les volets 20 sont rabattus contre le carénage de tuyère primaire, et la nacelle a sa forme habituelle, sa partie arrière 30 étant étendue à l'arrière du corps de nacelle 15, en continuité avec celui-ci. Sur la figure 5, au contraire, les volets 20 sont déployés en corolle, déviant le flux secondaire vers l'extérieur, et la partie arrière 30 de la nacelle est partiellement escamotée dans le corps 15 de nacelle. Ces deux mouvements sont réalisés à partir de l'action des vérins 22, qui déplacent la structure annulaire 24, le déplacement de celle-ci entrainant le déploiement des volets 20 et la rétractation de la partie arrière 30 de la nacelle grâce aux bielles d'actionnement 32 et 34 citées précédemment. En faisant référence à la figure 6, l'architecture des volets déployables 20 va maintenant être détaillée. Comme il a été dit, les bielles 34 d'actionnements de volets û ou, plus généralement, les moyens d'actionnement - relient la structure annulaire aux volets. Plus précisément, les moyens d'actionnement relient la structure annulaire seulement à un premier groupe de volets, les volets-maîtres 26. En effet, avantageusement, les moyens d'actionnement sont couplés à des volets maîtres 26, entre lesquels sont intercalés des volets suiveurs 27. Chaque volet suiveur se déploie ou se rétracte sous l'action de ses volets voisins qui sont des volets maîtres. Ainsi, le nombre de volets à actionner depuis la structure annulaire est réduit, la complexité et le poids des équipements d'inversion de poussée sont diminués. REVENDICATIONS 1. Turboréacteur à double flux primaire et secondaire, comprenant une nacelle (10), une veine primaire (12) et une veine secondaire (14) ; des volets (20) intégrés en position normale à la paroi interne (21) de la veine secondaire sensiblement au niveau de la zone d'éjection du flux secondaire, et aptes à se déployer pour dévier ce flux et obtenir ainsi un effet d'inversion de poussée ; caractérisé en ce que la nacelle comporte au moins une partie arrière mobile (30), apte à prendre une position d'inversion de poussée permettant d'augmenter la section d'éjection du flux secondaire (16) en position déployée desdits volets (20). 2. Turboréacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une partie arrière mobile (30) de la nacelle est rétractable vers l'avant du turboréacteur. 3. Turboréacteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens d'actionnement (25) aptes à déployer les volets (20) et placer la ou les parties arrière mobiles (30) de la nacelle dans ladite position d'inversion de poussée. 4. Turboréacteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens d'actionnement (25) sont aptes à déployer les volets (20) et placer la ou les parties arrière mobiles (30) de la nacelle dans ladite position d'inversion de poussée simultanément. 5. Turboréacteur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que lesdits moyens d'actionnement (25) comportent une structure annulaire (24) reliée aux volets dont le coulissement permet le déploiement de ces derniers. 6. Turboréacteur selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, 35 caractérisé en ce que lesdits moyens d'actionnement comportent des vérins. 7. Turboréacteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens d'actionnement comportent exactement deux vérins. 8. Turboréacteur selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que lesdits moyens d'actionnement comportent des bielles d'actionnement de volets reliées à ladite structure annulaire (24), aptes à déployer et rétracter les volets (20). 9. Turboréacteur selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement (25) comportent en outre des bielles (32) d'actionnement de partie arrière de nacelle, aptes à faire passer la partie arrière de la nacelle de la position normale à la position d'inversion de poussée et inversement. 10. Turboréacteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que les bielles (32) d'actionnement de partie arrière de nacelle, pivotent autour de points de pivot (P) fixes du turboréacteur, pour faire passer la ou les parties arrière de la nacelle de la position normale à la position d'inversion de poussée et inversement. 11. Turboréacteur selon la revendication 9 ou 10 et la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites bielles (32) d'actionnement de partie arrière de nacelle sont actionnées par lesdits vérins. 12. Turboréacteur selon la revendication 9 ou 10 et la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites bielles (32) d'actionnement de partie arrière de nacelle sont actionnées par ladite structure annulaire (24). 13. Turboréacteur selon l'une quelconque des revendications 3 à 12, 30 caractérisé en ce que lesdits moyens d'actionnement (25) sont couplés à des volets maîtres, entre lesquels sont intercalés des volets suiveurs. 14. Turboréacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les volets sont pivotants et se déploient en corolle 35 autour de l'axe du turboréacteur. 15. Turboréacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le ratio de la section (S) de la veine secondaire au niveau de la zone d'éjection du flux secondaire, en position d'inversion de poussée rapporté à la même section en position normale, est supérieur à 1,05.