Brevet FR2922058A1 — publié le 20090410

La présente invention se rapporte à un actionneur linéaire télescopique pour déplacer un premier et un second éléments relativement à un élément fixe, ces trois éléments appartenant en particulier à un inverseur de poussée pour nacelle de turboréacteur tel que décrit par exemple dans la demande de brevet français non encore publiée et enregistrée sous le n° 06.05512 au nom de la demanderesse et inclus ici par référence. 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 système mécanique d'actionnement d'inverseurs 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 abritant des moyens d'inversion de poussée et destinée à entourer la chambre de combustion du turboréacteur, et est généralement terminée par une tuyère d'éjection dont la sortie est située en aval du turboréacteur. Les nacelles modernes sont destinés 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. 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 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, la translation du capot mobile s'effectuant selon un axe longitudinal sensiblement parallèle à l'axe de la nacelle. Des portes de blocage complémentaires, 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. Outre sa fonction d'inversion de poussée, le capot coulissant appartient à la section arrière et présente un côté aval formant une tuyère d'éjection visant à canaliser l'éjection des flux d'air. Cette tuyère peut venir en complément d'une tuyère primaire canalisant le flux chaud et est alors appelée tuyère secondaire. Le document FR 06.05512 répond aux problèmes d'adaptation de la section de la tuyère aux diverses phases de vol rencontrées, en particulier les phases de décollage et d'atterrissage de l'avion. Ce document FR 06.05512 décrit (voir les figures 1 et 2 du dessin en annexe) un inverseur de poussée comprenant, d'une part, des grilles de déviation 11 d'au moins une partie d'un flux d'air du turboréacteur, et d'autre part, au moins un capot 10 mobile en translation selon une direction sensiblement longitudinale de la nacelle apte à passer alternativement d'une position de fermeture dans laquelle il assure la continuité aérodynamique de la nacelle et couvre les grilles de déviation 11, à une position d'ouverture dans laquelle il ouvre un passage dans la nacelle et découvre les grilles de déviation 11. Le capot mobile 10 comprend une partie externe 10a et une partie interne 10b montées chacune mobile en translation et reliées à un vérin d'actionnement télescopique 30 apte à permettre leur translation longitudinale (voir figure 2). La partie externe 10a (côté aval du capot 10) forme une tuyère d'éjection visant à canaliser l'éjection des flux d'air. En divisant le capot mobile 10 en une partie interne 10b et une partie externe 10a déplaçables au moins partiellement indépendamment l'une par rapport à l'autre, il est possible d'adapter aux conditions de vol les positions relatives de la partie externe 10a et de la partie interne 10b de manière à faire varier la section de la tuyère d'éjection formée par le capot mobile 10 en faisant varier la longueur de la ligne aérodynamique interne du capot mobile 10, à la fois lorsque le capot mobile 10 est en position de fermeture et recouvre les grilles de déviation 11, et lorsque le capot mobile 10 est en position d'ouverture. Le vérin télescopique 30 possède une première tige 30b pour déplacer la partie interne 10b et une deuxième tige 30a montée coulissante dans la première tige 30b pour déplacer la partie externe 10a de capot. Le rattachement de la partie interne 10b à la première tige 30b est réalisé par l'intermédiaire d'ceillets oblongs 32 disposés de part et d'autre de la tige 30b, de manière à réduire le porte à faux du point de rattachement et éviter toute contrainte d'hyperstaticité dans l'alignement des trois points d'attache du vérin 30 au cadre avant fixe et aux parties externe 10a et interne 10b du capot mobile. Cette solution est satisfaisante pour un vérin pneumatique ou hydraulique qui dispose de suffisamment de puissance disponible pour compenser la survenue d'efforts de frottement parasites entre les deux tiges de vérin 30a et 30b, dus à un mauvais alignement. En revanche, pour un vérin électrique, des efforts de frottement parasites restent dommageables car la nécessité d'augmenter la puissance disponible pour surmonter ces frottements se traduit alors par un surdimensionnement du moteur électrique de commande du vérin, ce qui affecte la masse, l'encombrement et donc le coût de l'ensemble. Par ailleurs, un vérin électrique double effet présente généralement des difficultés d'actionnement. En effet, la deuxième tige étant mobile par rapport à la base du vérin, il est difficile de regrouper les moyens d'actionnement dans ladite base du vérin et la deuxième tige doit généralement être équipée de son propre moteur, qui sera donc également mobile. La présente invention vise à éviter ces inconvénients en proposant un actionneur linéaire télescopique qui soit simple, compact et léger et puisse à la fois permettre un regroupement des moyens d'actionnement et tolérer des différences d'alignement entre ses points de rattachement avec un élément fixe et un premier et un second éléments à déplacer indépendamment par rapport à cet élément fixe. A cet effet, l'invention a pour objet un actionneur linéaire télescopique pour déplacer un premier et un second éléments relativement à un élément fixe, comprenant une base, destinée à être rattachée à l'élément fixe, et servant de logement à une première tige bloquée en rotation et apte à être entraînée en translation par l'intermédiaire d'un arbre d'entraînement destiné à être relié à des moyens d'entraînement en rotation, la première tige étant destinée à être rattachée par une extrémité au premier élément à déplacer, caractérisé en ce que la première tige supporte deuxième tige disposée dans le prolongement de celle-ci et destinée à être rattachée par une extrémité au deuxième élément à déplacer, ladite deuxième tige étant apte à être bloquée en rotation et entraînée en translation par l'intermédiaire d'un deuxième arbre traversant la base et relié à des moyens d'entraînement en rotation Ainsi, en prévoyant que l'arbre d'entraînement de la deuxième tige traverse le premier étage de l'actionneur, il est possible de regrouper les moyens d'actionnement des deux tiges de l'actionneur dans la base de ce dernier. Ceci permet également d'envisager l'actionnement des deux tiges par un seul moteur, par exemple. Avantageusement, l'arbre de la deuxième tige étant par ailleurs divisé en une première partie et une deuxième partie assemblées au moyen d'un joint cinétique. Avantageusement encore, le joint cinétique est une liaison rotule. Ainsi, en divisant le deuxième arbre d'entraînement en deux parties liées par une liaison rotule, la deuxième tige présente une plus grande tolérance d'alignement avec la première tige. Par ailleurs, la liaison rotule permet la transmission totale du mouvement de rotation de la première partie de l'arbre d'entraînement à sa deuxième partie, même non parfaitement alignée. Avantageusement, la deuxième tige est supportée par un moyen de guidage radial et axial offrant des propriétés de rotulage. Avantageusement encore, une extrémité de la première tige forme un fourreau pour le guidage en translation de la deuxième tige. De manière préférentielle, le deuxième arbre d'entraînement est apte à être entraîné en rotation par l'intermédiaire d'une transmission par fourreau rotatif apte à permettre une translation du deuxième arbre permettant de suivre un déploiement ou une rétractation de la première tige tout en maintenant l'entraînement de l'arbre en rotation. Préférentiellement, les moyens d'entraînement des arbres de transmission sont électriques. Préférentiellement encore, la mise en translation des tiges s'effectue au moyen d'un système vis / écrou. La présente invention se rapporte également à un inverseur de poussée pour nacelle de turboréacteur comprenant, d'une part, des moyens de déviation d'au moins une partie d'un flux d'air du turboréacteur, et d'autre part, au moins un capot mobile en translation selon une direction sensiblement parallèle à un axe longitudinal de la nacelle apte à passer alternativement d'une position de fermeture dans laquelle il assure la continuité aérodynamique de la nacelle et couvre les moyens de déviation, à une position d'ouverture dans laquelle il ouvre un passage dans la nacelle et découvre les moyens de déviation, le capot mobile comprenant au moins une partie externe et au moins une partie interne montées chacune mobile en translation, caractérisé en ce qu'il comprend également un actionneur selon l'invention de manière à permettre leur déplacement, indépendamment l'une par rapport à l'autre ou ensemble, selon une direction sensiblement longitudinale de la nacelle. La mise en oeuvre de l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée qui est exposée ci-dessous en regard du dessin annexé. La figure 1 (déjà commentée) est une vue partielle schématique en coupe longitudinale d'un inverseur de poussée selon l'art antérieur, équipé d'un capot mobile séparé en une partie interne et une partie externe déplaçables l'une par rapport à l'autre. La figure 2 (déjà commentée) représente un vérin télescopique d'actionnement des parties interne et externe de capot de type pneumatique ou hydraulique selon l'art antérieur pour l'actionnement de l'inverseur de poussée formant tuyère variable de la figure 1. La figure 3 représente schématiquement un exemple d'actionneur linéaire télescopique selon l'invention, applicable à un inverseur de poussée du type illustré sur les figures 1 et 2 pour le déplacement des parties interne et externe de son capot mobile. Les figures 4a à 4e sont des vues analogues à la figure 3 qui 35 illustrent différentes configurations de fonctionnement de cet actionneur linéaire télescopique. La figure 5 est une représentation d'une variante de réalisation de l'actionneur représenté sur les figures 3, 4a à 4e présentant une rupture du deuxième arbre d'entraînement et une liaison par joint homocinétique. L'actionneur linéaire télescopique illustré sur la figure 3 vise à permettre de déplacer un premier élément û ici, la partie interne 10b de capot des figures 1 et 2 - et un second élément û ici, la partie externe 10a de capot - relativement à un élément fixe, ici un cadre avant fixe 102 de l'inverseur de poussée. L'actionneur comprend une base 101 de forme générale tubulaire, prévue pour être rattachée au cadre avant fixe 102 par un cardan 103. Un tube 106 tubulaire, formant une première tige de l'actionneur télescopique, prévu pour être rattaché à une extrémité, par un cardan 108, à la partie interne 10b, est monté mobile en translation axiale mais bloqué en rotation par le cardan 108. Une vis d'entraînement 104 de type vis à billes est monté mobile en rotation dans le tube dont une région taraudée vient en prise avec une région filetée de cette vis d'entraînement 104. De premiers moyens motorisés électriques d'entraînement 107 sont prévus pour entraîner en rotation la vis d'entraînement 104 de manière à déployer le tube 106 hors de la base 101 ou le rétracter dans cette dernière. Une glissière tubulaire 111 est montée mobile en rotation dans la vis d'entraînement 104. Une première tige 112, liée en translation axiale avec le fourreau 106, est montée mobile en translation axiale dans la glissière tubulaire 111. De seconds moyens motorisés électriques d'entraînement 113 sont prévus pour entraîner en rotation la glissière 111. Le tube 117, constituant une deuxième tige de l'actionneur télescopique, mobile en translation mais bloqué en rotation, est rattaché par une extrémité 118 à la partie externe 10a de capot. Les figures 4a à 4c montrent trois configurations de fonctionnement de l'actionneur en situation de poussée directe, lorsque le tube 106 est rétracté. La figure 4a illustre une configuration de l'avion, dans laquelle le manchon 117 est totalement rétracté. La section de tuyère est alors minimale. Sur la figure 4b, un déploiement partiel du tube 117 permet d'atteindre une section de tuyère supérieure à la section minimale et correspondant à une nouvelle phase de vol. Dans une autre phase de vol, un déploiement complet du tube 117, permet d'accroître encore la section de tuyère à son maximum (voir figure 4c). Les figures 4d et 4e illustrent deux configurations de fonctionnement en situation d'inversion de poussée, lorsque le fourreau 106 est totalement déployé. Il est ainsi aisé de synchroniser le déploiement ou le retrait du manchon 117 et du fourreau 106 de plusieurs actionneurs télescopiques parallèles tels que décrits ci-dessus, au moyen de flexibles (non représentés) ou d'un pilotage électrique. La figure 5 présente un vérin selon l'invention dans lequel la première tige 112 est prolongée, par l'intermédiaire d'un joint cinétique 116, par une deuxième partie d'arbre d'entraînement 115 également entraînée en rotation et apte à entraîner en translation par, l'intermédiaire d'un écrou, un tube 117. Un tel perfectionnement permet à l'actionneur un léger débattement angulaire entre la première tige et la deuxième tige et tolère donc des défauts dans l'alignement des éléments mobiles. Plus précisément, les moyens de liaison à rotule 116 comprennent un roulement à rotules disposé entre les arbres 112 et 115. Cette liaison à rotule permet de transmettre à la seconde partie de l'arbre 115 le mouvement de rotation imprimé à la première tige 112 par la glissière 111 tout en autorisant des variations d'alignement entre les points d'attache 118, 103 et 108. Comme mentionné, des actionneurs selon l'invention sont particulièrement destinés à actionner les parties d'un capot d'inverseur de poussée. Bien évidemment, selon la taille du capot à déplacer, il peut être nécessaire d'utiliser un ou plusieurs actionneurs. Dans le cas où plusieurs actionneurs sont utilisés, la synchronisation des deux tiges avec les autres actionneurs pourra être effectuée par synchronisation électrique entre les différents moteurs, par exemple, ou encore en utilisant un moteur pour les premières tiges et un moteur pour les deuxièmes tiges, la puissance de chaque moteur étant transmise aux tiges concernées par un moyen préférentiel de type arbre flexible. Il convient également de noter qu'il a été décrit un mode de réalisation dans lequel les arbres de l'actionneur sont mis en rotation chacun par un moteur électrique propre. II est bien évidemment possible en variante de prévoir qu'un seul moteur électrique actionnera les deux arbres soit indépendamment l'un de l'autre soit simultanément. 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. REVENDICATIONS 1.- Actionneur linéaire télescopique pour déplacer un premier (10b) et un second (10a) éléments relativement à un élément fixe (102), comprenant une base (101), destinée à être rattachée à l'élément fixe (102), et servant de logement à une première tige (106) bloquée en rotation et apte à être entraînée en translation par l'intermédiaire d'un arbre (104) d'entraînement destiné à être relié à des moyens d'entraînement (107) en rotation, la première tige étant destinée à être rattachée par une extrémité (108) au premier élément à déplacer, caractérisé en ce que la première tige supporte deuxième tige (117) disposée dans le prolongement de celle-ci et destinée à être rattachée par une extrémité (118) au deuxième élément à déplacer, ladite deuxième tige étant apte à être bloquée en rotation et entraînée en translation par l'intermédiaire d'un deuxième arbre d'entraînement (112) traversant la base et relié à des moyens d'entraînement en rotation (113, 111). 2. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre 20 de la deuxième tige étant par ailleurs divisé en une première partie (112) et une deuxième partie (115) assemblées au moyen d'un joint cinétique (119). 3.- Actionneur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le joint cinétique est une liaison rotule (119) 4.- Actionneur selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la deuxième tige (117) est supportée par un moyen de guidage radial et axial offrant des propriétés de rotulage. 30 5.- Actionneur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le deuxième arbre d'entraînement (112, 115) est apte à être entraîné en rotation par l'intermédiaire d'une transmission par fourreau (111) rotatif apte à permettre une translation du deuxième arbre (112, 115) permettant de suivre un déploiement ou une rétractation de la première tige 35 tout en maintenant l'entraînement de l'arbre en rotation. 25 6.- Actionneur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement des arbres de transmission (104, 112, 115) sont électriques. 7.- Actionneur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la mise en translation des tiges (106, 117) s'effectue au moyen d'un système vis / écrou. 8.- Inverseur de poussée pour nacelle (1) de turboréacteur comprenant, d'une part, des moyens de déviation (11) d'au moins une partie d'un flux d'air (3b) du turboréacteur, et d'autre part, au moins un capot mobile (10) en translation selon une direction sensiblement parallèle à un axe longitudinal de la nacelle apte à passer alternativement d'une position de fermeture dans laquelle il assure la continuité aérodynamique de la nacelle et couvre les moyens de déviation, à une position d'ouverture dans laquelle il ouvre un passage dans la nacelle et découvre les moyens de déviation, le capot mobile comprenant au moins une partie externe (10a) et au moins une partie interne (10b) montées chacune mobile en translation, caractérisé en ce qu'il comprend également un actionneur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 de manière à permettre leur déplacement, indépendamment l'une par rapport à l'autre ou ensemble, selon une direction sensiblement longitudinale de la nacelle.25