Brevet FR2933126A1 — publié le 20100101

Actionnement d'un inverseur de poussée dans une turbomachine La présente invention concerne une turbomachine, telle qu'un turboréacteur d'aéronef, comprenant un inverseur de poussée et des 5 moyens d'actionnement de cet inverseur de poussée. L'inverseur de poussée d'un turboréacteur est un système qui permet de dévier en sens opposé une partie du flux s'écoulant dans le turboréacteur, pour freiner l'aéronef équipé de ce turboréacteur. Cette déviation est obtenue par interposition d'obstacles dans la veine 10 d'écoulement du flux, ces obstacles étant déplacés depuis une position rabattue vers une position déployée par des moyens d'actionnement. On connaît par exemple des inverseurs de poussée du type à grilles, à portes, et à paupières. Dans la technique actuelle, les moyens d'actionnement d'un 15 inverseur de poussée comprennent un ou plusieurs vérins hydrauliques qui sont alimentés en fluide sous pression par au moins un circuit hydraulique de l'aéronef qui alimente également des moyens d'actionnement de composants de l'aéronef tels que des spoilers, des aérofreins, etc., servant aux commandes de vol de cet aéronef. La pression de fluide en sortie de 20 ce type de circuit hydraulique est relativement importante (par exemple de l'ordre de 200 bars), ce qui permet d'utiliser un vérin relativement compact pour manoeuvrer les obstacles de l'inverseur de poussée. Cependant, cette technologie présente de nombreux inconvénients. En cas de défaillance de la pompe hydraulique du circuit, l'inverseur de 25 poussée ne peut plus être actionné. II peut être nécessaire de prévoir un accumulateur hydraulique dans la nacelle de la turbomachine, cet accumulateur permettant de stocker du fluide sous pression et de libérer ce fluide sur demande pour utiliser l'inverseur de poussée en cas de panne de la pompe. 30 De plus, le fluide hydraulique utilisé (en général du Skydrol�) est sensible aux variations de température. Lorsque la température environnante est basse (température minimale de fonctionnement inférieure à -15°C), le fluide hydraulique présente une viscosité importante, ce qui accroît le temps nécessaire à la manoeuvre de l'inverseur de poussée pour son déploiement et son rabattement. Au contraire, lorsque la température environnante est élevée (température maximale de fonctionnement supérieure à 90°C), le fluide hydraulique devient acide et très agressif envers certains matériaux, ce qui peut entraîner des fuites et des pollutions du turboréacteur. En cas de fuite de ce fluide, il n'est alors plus possible de commander l'inverseur de poussée et les composants des commandes de vol de l'aéronef qui sont actionnés au moyen du même circuit hydraulique. Ce fluide hydraulique est par ailleurs inflammable et il est préférable de prévoir un dispositif coupe-feu de l'alimentation de l'inverseur de poussée pour éviter un feu moteur en cas de fuite de ce fluide. Le déploiement ou le rabattement de l'inverseur de poussée doit être rapide (il dure moins de deux secondes) et a en général lieu lors de l'atterrissage de l'aéronef au moment où les composants des commandes de vol tels que les spoilers et les aérofreins ainsi que le train d'atterrissage sont également actionnés. Le circuit hydraulique de l'aéronef doit être dimensionné pour délivrer un débit de fluide sous pression suffisant à chacun de ces éléments, ce qui se traduit par une installation hydraulique plus lourde. On pourrait proposer des moyens d'actionnement d'un inverseur de poussée à moteur électrique, ou à vérin pneumatique mais ces technologies ne sont pas utilisables pour de petits moteurs, en raison de leur masse et de leur coût. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique aux problèmes de la technique antérieure. Elle propose à cet effet une turbomachine, comprenant au moins un inverseur de poussée et des moyens d'actionnement de cet inverseur de poussée, caractérisée en ce que les moyens d'actionnement comprennent au moins un vérin ou moteur hydraulique qui est alimenté en fluide sous pression par un circuit de carburant de la turbomachine. Les moyens d'actionnement de l'inverseur de poussée de la turbomachine sont reliés selon l'invention au circuit de carburant de la turbomachine de sorte que le circuit hydraulique de l'aéronef devient indépendant du fonctionnement de l'inverseur de poussée et peut être simplifié, ce qui se traduit par une réduction du coût et de la masse de ce circuit hydraulique. L'invention présente d'autres avantages. En cas de défaillance de la pompe du circuit hydraulique, le fonctionnement des moyens d'actionnement de l'inverseur de poussée n'en est pas affecté. La commande de l'inverseur de poussée peut avoir lieu à tout moment dans la mesure où la turbomachine est en fonctionnement. Le carburant est moins sensible aux variations de température que le fluide hydraulique. En cas de faible température environnante, le carburant, qui est généralement utilisé pour refroidir le circuit de lubrification du moteur, est réchauffé. Le carburant est utilisable à plus haute température et a un comportement à chaud moins problématique que celui du fluide hydraulique précité. De plus, le problème de feu moteur est résolu car l'aéronef est déjà équipé d'un dispositif coupe-feu bloquant l'alimentation en carburant. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens d'actionnement comprennent au moins un vérin mécanique, par exemple du type vis à billes, dont la tige est reliée à l'inverseur de poussée et dont le cylindre est entraîné en rotation par l'arbre de sortie du moteur hydraulique ou par un arbre annexe accouplé à l'arbre de sortie du moteur hydraulique. Les moyens d'actionnement comprennent de préférence des moyens de freinage et/ou de blocage en rotation de l'arbre de sortie du moteur hydraulique, de l'arbre annexe, et/ou de la vis du ou de chaque vérin mécanique, ces moyens de freinage et de blocage étant reliés à des moyens de commande manuelle et/ou électrique. Dans ce cas, ces moyens de freinage et de blocage représentent une ligne de défense supplémentaire, complétant les deux autres lignes de défense, destinée à empêcher tout déploiement intempestif de l'inverseur de poussée en vol. Ces moyens sont de préférence directement contrôlés par le pilote de l'aéronef au moyen d'une commande électrique. En régime de croisière par exemple, les moyens de blocage sont activés pour empêcher la rotation de l'arbre d'entraînement des vis à billes et de cette manière le déploiement de l'inverseur de poussée. Ce déploiement en vol ne nécessite aucune force de poussée ou de traction car, si le flux de gaz dévié par l'inverseur de poussée en position déployée a tendance à s'opposer au rabattement de l'inverseur, il facilite au contraire le déploiement de l'inverseur depuis sa position rabattue. Les moyens de freinage peuvent alors être utilisés pour empêcher l'arbre du moteur ou l'arbre annexe d'être entraîné en rotation par la force exercée par le flux de gaz s'écoulant dans la turbomachine sur l'inverseur. Ces moyens comportent par exemple un frein commandé par une électro-vanne et destiné à coopérer avec des moyens correspondants prévus sur l'arbre de sortie du moteur ou sur l'arbre annexe. Le moteur hydraulique peut être relié au circuit de carburant par une unité de commande contrôlant la différence de pression entre l'entrée et la sortie de fluide du moteur hydraulique, le débit de carburant délivré au moteur hydraulique, et le sens de passage du carburant dans ce moteur. Cette unité de commande peut être reliée à l'entrée et à la sortie d'une pompe haute-pression ou en parallèle d'une unité de dosage du circuit de carburant de la turbomachine. Ce circuit alimente également en carburant, en plus des injecteurs de la chambre de combustion de la turbomachine, des actionneurs d'éléments à géométrie variable tels que des aubes de redresseur à calage variable. L'unité de commande est de préférence reliée à des moyens de pressurisation et de génération de débit, de façon à ce que, en cas de pression ou de débit trop faible dans le circuit de carburant de la turbomachine (par exemple durant un régime de ralenti de la turbomachine), les moyens d'actionnement de l'inverseur de poussée aient les ressources nécessaires en termes de pression et de débit de fluide pour la manoeuvre de l'inverseur. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente de manière très schématique des moyens d'actionnement d'un inverseur de poussée d'une turbomachine selon l'invention, ces moyens d'actionnement étant reliés au circuit d'alimentation en carburant de cette turbomachine ; - la figure 2 représente de manière très schématique une variante de réalisation des moyens d'actionnement de l'inverseur de poussée. On a schématiquement représenté en figure 1 un circuit 10 d'alimentation en carburant d'une turbomachine qui est relié à des moyens 12 d'actionnement d'un inverseur de poussée de la turbomachine. Cette turbomachine est par exemple un turboréacteur et comporte un inverseur de poussée du type à grilles, à portes ou à paupières. L'inverseur de poussée comprend un ou plusieurs volets 14 qui sont déplacés par les moyens d'actionnement 12 entre une position déployée et une position rabattue (flèche 16) afin de dévier ou non une partie du flux secondaire s'écoulant dans la turbomachine, comme cela est bien connu de l'homme du métier. Le déplacement des volets 14 peut avoir lieu en translation ou en pivotement autour d'un axe. Le circuit 10 d'alimentation en carburant comprend essentiellement un réservoir de carburant 18 auquel est reliée l'entrée d'une pompe basse- pression 20 dont la sortie alimente une pompe haute-pression 22, par exemple une pompe à engrenages. Cette pompe haute-pression 22 est entraînée mécaniquement par la turbomachine et sa vitesse de rotation est proportionnelle à celle de la turbomachine. Le débit et la pression de carburant en sortie de la pompe 22 sont déterminés par la vitesse de rotation de cette pompe. La sortie de la pompe haute-pression 22 alimente une unité de dosage 24 (FMU ou Fuel Metering Unit) qui permet de doser la quantité de carburant envoyée à des injecteurs 26 de carburant de la turbomachine en fonction des conditions de fonctionnement. La pression du carburant en sortie de la pompe haute-pression 22 ou de l'unité de dosage 24 est par exemple comprise entre 20 et 50 bars. La différence de pression entre l'entrée et la sortie de la pompe 22 est également utilisée pour commander un ensemble 28 d'équipements auxiliaires à géométrie variable, comprenant notamment des actionneurs d'aubes de redresseur à calage variable, ainsi que les moyens 12 d'actionnement de l'inverseur de poussée. Ces moyens d'actionnement 12 comprennent une unité de commande 30 qui contrôle l'alimentation d'un moteur hydraulique 32 dont l'arbre de sortie 34 entraîne le déploiement et le rabattement des volets 14 de l'inverseur de poussée par l'intermédiaire de vérins mécaniques 36. Les vérins 36 sont au nombre d'un par volet 14 à manoeuvrer et sont par exemple du type vis à billes. Ils comprennent chacun une tige ou une vis reliée fixement au volet 14 et un cylindre entraîné en rotation directement par l'arbre de sortie 34 du moteur 32 ou bien par un arbre annexe 38 accouplé au moteur hydraulique par des moyens 40 appropriés (tels que des roues dentées par exemple), comme cela est représenté dans le dessin. Le moteur hydraulique 32 comprend une entrée et une sortie de fluide qui sont reliés à l'unité de commande 30, cette unité étant elle-même reliée à l'entrée et à la sortie de fluide de la pompe haute-pression 22. L'unité de commande 30 est alimentée en carburant sous pression de façon continue par la pompe haute-pression 22, dont le débit et la pression en sortie varient en fonction du régime de la turbomachine. L'unité de commande 30 a pour fonction de contrôler la différence de pression entre l'entrée et la sortie du moteur hydraulique 32, le débit de carburant délivré au moteur hydraulique, et le sens de passage du carburant dans ce moteur (flèches 42) de façon à entraîner en rotation l'arbre 34 du moteur dans un sens ou dans l'autre (flèche 43). Les moyens d'actionnement 12 selon l'invention fonctionnent de la manière suivante. Lorsqu'un volet 14 de l'inverseur de poussée doit être déployé, pour freiner l'aéronef équipé de la turbomachine, l'unité de commande 30 contrôle le débit, la pression et le sens du carburant alimentant le moteur 32 de sorte que l'arbre de sortie de ce moteur tourne dans le sens du déploiement et transmette un couple déterminé. Les organes tournants des vérins 36 sont alors entraînés en rotation directement par l'arbre 34 ou par l'intermédiaire des moyens d'accouplement 40 et de l'arbre annexe 38, de façon à ce que les tiges des vérins soient déployées ou rétractées pour manoeuvrer en conséquence le volet 14 de l'inverseur. Dans la variante de réalisation représentée en figure 2, les moyens d'actionnement 12' de l'inverseur de poussée comprennent en outre des moyens 44 de freinage et de blocage de la rotation de l'arbre annexe 38, et des moyens 46 de pressurisation et de génération de débit montés entre l'unité de commande 30 et la sortie de la pompe haute-pression 22. Les moyens 44 permettent de freiner la rotation de l'arbre 38 ou bien de le bloquer pour éviter que celui-ci entraîne une manoeuvre non désirée des volets 14 de l'inverseur en fonctionnement. Le freinage de l'arbre 38 peut s'avérer utile pour réduire la vitesse de déploiement du volet 14 qui a tendance à être accélérée par le flux secondaire s'écoulant dans la veine de la turbomachine. Ces moyens 44 peuvent comprendre une électrovanne reliée à un frein 48 comportant par exemple une garniture de friction, ce frein 48 étant destiné à coopérer par serrage avec des moyens correspondants de l'arbre 38 pour assurer le freinage et/ou le blocage de cet arbre. Ce frein 48 peut en variante coopérer avec l'arbre de sortie 34 du moteur. Les moyens 46 permettent d'augmenter la pression de carburant alimentant l'unité de commande et ainsi de pallier à toute baisse de pression dans le circuit 10 lorsque la turbomachine et donc la pompe 22 tournent au ralenti. Ils comprennent par exemple une pompe et une vanne de pressurisation. Dans la variante représentée en figure 3, les moyens 46 de pressurisation et de génération de débit sont montés en parallèle de la pompe haute-pression 22. La pompe basse-pression 20 alimente la pompe haute-pression 22 et les moyens 46, et l'unité de commande 30 est reliée à l'entré et à la sortie des moyens 46.15 REVENDICATIONS1. Turbomachine, comprenant au moins un inverseur de poussée et des moyens (12) d'actionnement de cet inverseur de poussée, caractérisée en ce que les moyens d'actionnement comprennent au moins un vérin ou moteur (32) hydraulique qui est alimenté en fluide sous pression par un circuit (10) de carburant de la turbomachine. 2. Turbomachine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'actionnement (12) comprennent au moins un vérin mécanique (36) par exemple du type vis à billes dont la tige est reliée à l'inverseur de poussée et dont le cylindre est entraîné en rotation par l'arbre de sortie (34) du moteur hydraulique (32) ou par un arbre annexe (38) accouplé à l'arbre de sortie du moteur hydraulique. 3. Turbomachine selon l'une des revendications 2, caractérisée en ce que les moyens d'actionnement (12) comprennent des moyens (44) de freinage et/ou de blocage en rotation de l'arbre de sortie (34) du moteur hydraulique (32), de l'arbre annexe (38), et/ou de la vis du ou de chaque vérin mécanique (36), ces moyens de freinage ou de blocage étant reliés à des moyens de commande manuelle et/ou électrique. 4. Turbomachine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le moteur hydraulique (32) est relié au circuit (10) de carburant par une unité de commande (30) contrôlant la différence de pression entre l'entrée et la sortie de fluide du moteur hydraulique, le débit de carburant délivré au moteur hydraulique, et le sens de passage du carburant dans ce moteur. 5. Turbomachine selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'unité de commande (30) est reliée à l'entrée et à la sortie d'une pompe haute-pression (22) ou d'une unité (24) de dosage du circuit (10) de carburant de la turbomachine. 6. Turbomachine selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que l'unité de commande (30) est reliée à des moyens (46) de pressurisation et de génération de débit carburant.