Brevet FR2934327A1 — publié le 20100129

La présente invention concerne une nacelle de turboréacteur comprenant un dispositif d'inversion de poussée et une section de tuyère variable. 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 destinées à abriter un turboréacteur double flux apte à générer par l'intermédiaire des pales 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 éléments 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 éléments mobiles peuvent remplir une fonction de déviation ou simplement d'activation d'autres moyens de déviation. On connait ainsi les inverseurs à grilles dans lesquels la réorientation du flux d'air est effectuée par des grilles de déviation, l'élément mobile consistant alors en un capot coulissant visant à découvrir ou recouvrir ces grilles, la translation de ce capot s'effectuant selon un axe longitudinal sensiblement parallèle à l'axe de la nacelle. Des volets d'inversion de poussée, activés par le déplacement du capot en amont ou en aval de la nacelle, permettent généralement une fermeture de la veine en aval des grilles de manière à optimiser la réorientation du flux froid. Par ailleurs, outre sa fonction d'inversion de poussée, le capot coulissant appartient à la section arrière et présente un côté aval formant la tuyère d'éjection visant à canaliser l'éjection des flux d'air. La section optimale de la tuyère d'éjection doit être adaptée en fonction des différentes phases de vol, à savoir les phases de décollage, de croisière et d'atterrissage de l'avion. Ainsi, la tuyère d'éjection doit être associée à un système d'actionnement permettant de faire varier et d'optimiser sa section en fonction de la phase de vol dans laquelle se trouve l'avion. Un tel dispositif d'inversion de poussée présente une structure complexe de part la multiplicité des pièces qui le constituent et la nécessité de plusieurs systèmes d'actionnement dédiés pour déplacer le capot, les volets d'inversion de poussée ainsi que pour le réglage de la section de la tuyère d'éjection. La fiabilité d'un tel dispositif s'en trouve affectée, les difficultés de maintenance sont multipliées tout comme la masse du dispositif. Un but de la présente invention est de pallier les problèmes définis ci-25 dessus. Ainsi, un but de la présente invention est de proposer un dispositif d'inversion de poussée présentant une structure simplifiée. A cet effet, l'invention propose un dispositif d'inversion de poussée comprenant un capot mobile monté en translation selon une direction 30 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 des moyens de déviation à une position d'ouverture dans laquelle il ouvre un passage dans la nacelle et découvre les moyens de déviation, ledit capot mobile étant également prolongé par au moins une section de tuyère montée à une extrémité aval dudit capot mobile, caractérisé en ce que ladite tuyère comprend au moins un panneau monté mobile en rotation, ledit panneau étant adapté pour pivoter entre une position normale dans laquelle il assure la continuité aérodynamique de la nacelle et une position d'inversion de poussée dans laquelle il obstrue une veine de flux froid formée entre une structure fixe de carénage du turboréacteur et la nacelle. Grâce à la présente invention, les panneaux mobiles peuvent se placer dans une position dans laquelle ils bloquent la veine de flux d'air froid et renvoient cet air vers les moyens de déviation permettant ainsi le jet inversé sans nécessiter des volets d'inversion de poussée. Avantageusement, on supprime ainsi les volets d'inversion de poussée. Selon des modes particuliers de réalisation, l'ensemble amère de véhicule peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles: - le panneau est, en outre, adapté pour pivoter vers une position entraînant une variation de la section de la tuyère ; - le panneau est, en outre, lié à une structure fixe de carénage du turboréacteur par au moins une bielle montée mobile en rotation autour de points d'ancrage respectivement sur le panneau mobile et sur ladite structure fixe ; - le panneau est associé à un moyen d'actionnement apte à activer en fonction l'un de l'autre le pivotement dudit panneau vers une position entrainant la variation de la section de la tuyère et le pivotement dudit panneau vers une position où il obstrue la veine de flux froid ; - le moyen d'actionnement est un vérin électrique, hydraulique ou 30 pneumatique monté sur le capot mobile ; - le panneau est de forme trapézoïdale ; - l'épaisseur du bord de fuite peut être réduite localement autour de chaque panneau; - le dispositif comprend, en outre, des moyens pour assurer une cinématique décalée entre deux panneaux adjacents ; - le panneau est monté mobile en rotation autour d'un pivot selon un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal de la nacelle ; - le dispositif comprend, en outre, des moyens pour assurer une cinématique identique entre deux panneaux adjacents ; - le panneau est monté mobile en rotation autour d'un pivot oblique par rapport au plan normal à l'axe longitudinal de la nacelle ; - le dispositif comprend, en outre, des moyens d"étanchéité entre la veine de flux froid et l'externe de la nacelle agencés sous les moyens de déviation à l'intérieur de l'enveloppe du bord de déviation du flux afin de ne pas pressuriser la structure interne du capot mobile ; - les moyens d'étanchéité comprennent une casquette d'étanchéité apte à servir de bouclier au passage d'air en position d'inversion de poussée. D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : les figures 1 a et 1 b sont, respectivement, des vues en perspective d'un dispositif d'inversion de poussée présentant des panneaux mobiles dans une position en jet direct et une position en jet inverse ; - la figure 2 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'un dispositif d'inversion de poussée selon un mode de réalisation de la présente invention; - les figures 3 à 5 sont des représentations schématiques en coupe longitudinale du dispositif d'inversion de poussée de la figure 2 présentant des panneaux mobiles respectivement dans une position de tuyère ouverte, une position de tuyère fermée et une position en jet inverse; la figure 6 est une vue en perspective de panneaux mobiles d'un dispositif d'inversion de poussée selon la présente invention ; - la figure 7 est une vue en perspective d'une variante de réalisation de la figure 6 ; - la figure 8 est une vue partielle en perspective d'un système d'actionnement de panneaux mobiles d'un dispositif d'inversion de poussée selon la présente invention. Comme illustré sur les figures la et 1 b, une nacelle est destinée à constituer un logement tubulaire pour un turboréacteur 1 double flux et sert à canaliser les flux d'air qu'il génère par l'intermédiaire de pales d'une soufflante, à savoir un flux d'air chaud traversant une chambre de combustion et un flux d'air froid circulant à l'extérieur du turboréacteur. La nacelle possède de façon générale une structure comprenant une section amont formant une entrée d'air, une section médiane entourant la soufflante du turboréacteur 1 et une section aval entourant le turboréacteur 1. En s'appuyant sur la figure 2, cette section aval 10 comprend une structure externe 11 comportant un dispositif d'inversion de poussée 20 et une structure interne 12 de carénage de moteur définissant avec la structure externe 11 une veine 13 destinée à la circulation d'un flux froid dans le cas de la nacelle de turboréacteur 1 double flux telle que présentée ici. La section aval 10 comprend, en outre, un cadre avant 15, un capot mobile d'inverseur de poussée 30 et une section de tuyère d'éjection 40. Le capot mobile d'inverseur de poussée 30 est destiné à être actionné selon une direction sensiblement longitudinale de la nacelle entre une position de fermeture dans laquelle il vient au contact du cadre avant 15 et assure la continuité aérodynamique des lignes de la section aval 10 et une position d'ouverture dans laquelle il est écarté du cadre avant ouvrant, alors, un passage dans la nacelle en découvrant des grilles 14 de déviation de flux d'air. Le dispositif d'inversion de poussée 20 comprend, en outre, un déflecteur 50 en amont du capot mobile 30 destiné à rediriger l'air vers les grilles de déviation lorsqu'il est entièrement déployé. Par ailleurs, la section de tuyère d'éjection 40 dans le prolongement du capot mobile 30 comprend une série de panneaux mobiles 41 montés en rotation à une extrémité aval du capot mobile 30 et répartis sur la périphérie de la section de tuyère d'éjection 40 tel qu'illustré sur les figures 1 a et 1 b. Ils sont montés par l'intermédiaire de pivots 60 fixés sur le capot mobile 30 et sur eux-mêmes. io Selon l'invention, chaque panneau 41 mobile est adapté pour pivoter entre une position normale dans laquelle il assure la continuité aérodynamique de la nacelle c'est-à-dire que les lignes aérodynamiques de la nacelle et du panneau sont sans rupture de pente et une position d'inversion de poussée dans laquelle il obstrue une veine de flux froid formée entre une structure fixe 15 de carénage du turboréacteur et la nacelle. Ainsi, avantageusement, les panneaux mobiles 41 peuvent se placer dans une position dans laquelle ils bloquent la veine 13 de flux d'air F froid et renvoient cet air vers les grilles de déviation 14 qui assurent la réorientation du flux F permettant ainsi le jet inversé sans qu'il soit nécessaire de prévoir des 20 volets d'inversion de poussée. Cela signifie que l'on peut s'affranchir de disposer ces volets d'inversion de poussée en amont du capot mobile 30 entraînés en rotation par l'intermédiaire de bielles fixées dans la structure interne de carénage pour obturer la veine 13 de manière à optimiser l'inversion du flux d'air. 25 Il s'ensuit une grande fiabilité puisqu'un seul système d'actionnement est mis en oeuvre pour réaliser l'inversion de poussée et le contrôle de la section de la tuyère d'éjection 40 et le nombre d'éléments d'actionnement présents dans la veine 13 est diminué par rapport aux dispositifs de l'art antérieur comme on le verra plus loin dans la description. Par ailleurs, chaque panneau mobile 41 est également adapté pour pivoter vers une position entraînant une variation de la section de la tuyère d'éjection 40. Selon un mode de réalisation illustré sur les figures 2 à 5, le passage d'une position à une autre des panneaux mobiles 41 est commandé par un mouvement de translation du capot mobile 30 activé par des moyens d'actionnement 70. Les moyens d'actionnement 70 sont aptes à activer en fonction l'un de l'autre le pivotement de chaque panneau 41 vers une position entrainant la variation de la section de la tuyère d'éjection 40 et le pivotement de chaque panneau 41 vers une position où il obstrue la veine 13 de flux froid F. La partie interne du capot mobile 30 est ainsi reliée à au moins une extrémité d'un vérin apte à permettre le déplacement du capot mobile 30 en amont ou en aval de la nacelle. L'autre extrémité du vérin est fixée au cadre avant 15. Le vérin peut être de type pneumatique, hydraulique ou électrique. Par ailleurs, chaque panneau 41 est relié par une bielle d'actionnement 61 à la structure interne 12 de carénage. Cette bielle d'actionnement 61 assure le pivotement du panneau 41 correspondant lors d'un déplacement du capot mobile 30 vers l'amont ou vers l'aval de la nacelle. Avantageusement, suivant le degré de déplacement du capot mobile 30, on peut régler le degré de pivotement des panneaux mobiles 41 et permettre soit de faire varier la section de tuyère d'éjection 40 soit d'entraîner l'inversion du flux d'air froid F dans la veine 13 en jet inverse. Les figures 2 à 5 illustrent différentes positions des panneaux mobiles 41 en fonction du degré de déplacement du capot mobile 30. Sur la figure 2, le capot mobile 30 est en position de fermeture recouvrant les grilles de déviation 14 et présentant une section de tuyère habituelle. Sur la figure 3, le vérin 70 étant un peu étendu, le capot mobile 30 a été légèrement reculé vers l'aval en entrainant le pivotement des panneaux 41 vers l'extérieur de la veine 13 afin d'augmenter la section de la tuyère d'éjection 40. Sur la figure 4, le capot mobile a été légèrement avancé vers l'amont pour réduire la section de la tuyère d'éjection 40 en entrainant les panneaux 41 vers l'intérieur de la veine 13. Ainsi, un déplacement relativement faible du capot mobile 30 permet de faire varier la section de tuyère d'éjection 40. Sur la figure 5, le vérin 70 est déployé au maximum. Le capot mobile 30 est ainsi pleinement ouvert vers l'aval de la nacelle et les panneaux mobiles 41 jouent pleinement leur rôle d'inverseur de poussée obturant la veine 13. De préférence, le déplacement du capot mobile 30 d'une longueur sensiblement égale à la longueur des grilles de déviation 14 permet le basculement des panneaux 41 à l'intérieur de la veine 13 pour l'obturer de façon à forcer l'écoulement du flux froid F vers les grilles de déviation 14. Ainsi, comme illustré sur les figures 2 à 5, le pivotement des panneaux 41 est réalisé par un mouvement de translation simple du capot mobile 30, à savoir un déplacement relativement faible pour réaliser la variation de la section de tuyère d'éjection 40 et un déplacement d'une longueur sensiblement égale à la longueur des grilles de déviation pour réaliser la fonction d'inverseur de poussée des panneaux 41. Bien que l'invention soit illustrée par un exemple dans lequel la bielle d'actionnement 61 de chaque panneau 41 est oblique et l'extrémité liée au panneau est situé en amont de l'extrémité liée à la structure interne 12 de carénage, il est possible d'inverser l'orientation de la bielle d'actionnement 61. Dans ce cas, un recul du capot mobile 30 entrainera une réduction de la section de tuyère d'éjection 40 au lieu d'une augmentation comme présenté ici. Le dispositif d'inversion de poussée comprend, en outre, des moyens d'étanchéité 80 agencés sous les grilles de déviation 14 à l'intérieur de l'enveloppe du bord de déviation du flux permettant ainsi de ne pas pressuriser la partie interne de la structure du capot mobile 30. Du fait du faible déplacement du capot 30 pour réaliser la variation de la section de tuyère 40, il est possible de loger les moyens d'étanchéité 80 dans la structure du cadre avant 15, un joint d'étanchéité 81 étant préférentiellement porté par le cadre 15 lui-même. Les moyens d'étanchéité 80 comprennent, en outre, une casquette d'étanchéité 82 portée dans le prolongement amont de la partie interne du capot 30 mobile et du déflecteur 50 assure le contact étanche dans les phases de jet direct et d'utilisation du réglage de section de la tuyère 40 entre les éléments fixe et mobile du dispositif d"inversion de poussée. io De plus, dans le cas où le déplacement du capot mobile 30 est d'une longueur supérieure à la longueur des grilles de déviation 14, la casquette d'étanchéité 82 peut servir de bouclier au flux et ainsi obliger l'air à se diriger vers les grilles de déviation 14. Par ailleurs, dans un premier mode de réalisation, la cinématique des 15 panneaux 41 adjacents est décalée : cela signifie que les mouvements de deux panneaux 41 adjacents sur la périphérie de la tuyère d'éjection 40 sont actionnés en léger décalage les uns par rapport aux autres. Ceci offre l'avantage de permettre le recouvrement des panneaux 41 sans interférence entre eux lorsqu'ils sont utilisés en jet inverse en tant 20 qu'inverseur de poussée. Pour définir une telle cinématique, chacun des pivots autour desquels pivotent les panneaux 41 sont alignés ou bien non alignés et agencés selon un axe sensiblement parallèle à la base des panneaux 41 et le décalage peut être complété par des bielles d'actionnement 61 associées à chacun des panneaux 25 41 de différentes longueurs ou des panneaux de forme différente. Dans ce premier mode de réalisation, chaque panneau 41 est ainsi monté mobile en rotation autour d'un pivot selon un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal de la nacelle. Au contraire, dans un autre mode de réalisation de la présente invention 30 illustré sur la figure 8, chaque pivot associé à un panneau 41 est agencé suivant un axe légèrement oblique par rapport au plan normal à l'axe longitudinal de la nacelle et, par conséquent, chaque bielle 61 ne pivote plus dans un plan non rayonnant avec l'axe longitudinal de la nacelle. On évite ainsi toute interférence entre deux panneaux 41 adjacents lors de leur mouvement pour obturer la veine 13 de flux froid tout en conservant 5 une cinématique identique pour chacun d'entre eux. Par ailleurs, tel qu'illustré sur la figure 1, dans une première variante de réalisation, les panneaux mobiles 41 ont une forme générale rectangulaire. Un autre découpage possible des panneaux 41 est illustré sur les figures 6 et 7. 10 Ces panneaux 41 présentent des découpages latéraux définissant des panneaux 41 de forme trapézoïdale dont la base est fixée au capot 30. Ces panneaux 41 étant répartis sur toute la périphérie de la tuyère 40, la zone de liaison entre deux panneaux 41 adjacents présente alors une forme triangulaire. 15 La présence de ces découpes permet d'éviter de possibles interférences entre les panneaux adjacents 41 et, plus précisément, de supprimer le recouvrement entre ces derniers lors de leur déploiement complet à l'intérieur de la veine 13 de flux froid pour l'obstruer afin de réaliser l'inversion de poussée. 20 Dans la configuration des panneaux en jet inverse, ces derniers viennent en juxtaposition sans interférence entre eux. Ainsi, la cinématique est la même pour l'ensemble des panneaux 41. Il est à noter que les découpages latéraux peuvent prendre toutes les formes souhaitées par l'homme de métier, de même le jeu entre les panneaux 25 41 peut ne pas être constant. La figure 7 représente une vue d'un mode de réalisation particulier des panneaux 41 dans le cas où l'extrémité arrière de la tuyère 40 est d'épaisseur significative notamment du fait de contraintes sur les lignes aérodynamiques et de contraintes de structure. 30 L'épaisseur du bord de fuite du capot 30 est réduite localement en amincissant le rayon des lignes aérodynamiques au niveau de chaque zone de liaison entre deux panneaux adjacents (indiqué par la référence A) définissant des vallées illustrées par la référence C s'étendant dans la direction longitudinale du capot 30. On prolonge cet amincissement (indiqué par la référence B) vers les 5 deux cotés opposés obliques de chaque panneau mobile 41 pour assurer la continuité aérodynamique du capot 30. On obtient ainsi une section de culot de nacelle constante. Ceci offre un avantage d'un point de vue aérodynamique : en effet, on élimine ainsi les fortes turbulences appelées traînée de culot dues à une rupture trop brusque et 10 importante de l'épaisseur du bord de fuite du capot 30, rupture dégradant fortement les performances aérodynamiques de la nacelle. Bien évidemment, l'invention ne se limite pas aux seules formes de réalisation de cette nacelle décrites ci-dessus à titre d'exemples mais elle embrasse au contraire toutes les variantes possibles. REVENDICATIONS1. Dispositif d'inversion de poussée comprenant un capot (30) mobile monté en translation selon une direction sensiblement parallèle à un axe longitudinal d'une nacelle apte à passer alternativement d'une position de fermeture dans laquelle il assure la continuité aérodynamique de la nacelle et couvre des moyens de déviation à une position d'ouverture dans laquelle il ouvre un passage dans la nacelle et découvre les moyens de déviation, ledit capot (30) mobile étant également prolongé par au moins une section de tuyère (40) monté à une extrémité aval dudit capot (30) mobile caractérisé en ce que ladite tuyère (40) comprend au moins un panneau (41) monté mobile en rotation, ledit panneau (41) étant adapté pour pivoter entre une position normale dans laquelle il assure la continuité aérodynamique de la nacelle et une position d'inversion de poussée dans laquelle il obstrue une veine (13) de flux froid formée entre une structure fixe de carénage (12) du turboréacteur et la nacelle. 2. Dispositif d'inversion de poussée selon la revendication 1 caractérisé en 20 ce que le panneau (41) est, en outre, adapté pour pivoter vers une position entrainant une variation de la section de la tuyère (40). 3. Dispositif d'inversion de poussée selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que le panneau (41) est, en outre, lié à la une 25 structure fixe de carénage (12) du turboréacteur par au moins une bielle (61) montée mobile en rotation autour de points d'ancrage respectivement sur le panneau (41) mobile et sur ladite structure fixe (12). 30 4. Dispositif d'inversion de poussée selon l'une des revendications 2 à 3 caractérisé en ce que le panneau est associé à un moyen 5d'actionnement (70) apte à activer en fonction l'un de l'autre le pivotement dudit panneau (41) vers une position entrainant la variation de la section de la tuyère (40) et le pivotement dudit panneau (41) vers une position où il obstrue la veine (13) de flux froid. 5. Dispositif d'inversion de poussée selon la revendication 4 caractérisé en ce que le moyen d'actionnement (70) est un vérin électrique, hydraulique ou pneumatique monté sur le capot mobile (30). 10 6. Dispositif d'inversion de poussée selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le panneau (41) est de forme trapézoïdale. 7. Dispositif d'inversion de poussée selon l'une des revendications 15 précédentes caractérisé en ce que l'épaisseur du bord de fuite est réduite localement autour de chaque panneau (41). 8. Dispositif d'inversion de poussée selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour assurer 20 une cinématique décalée entre deux panneaux (41) adjacents. 9. Dispositif d'inversion de poussée selon la revendication 8 caractérisé en ce que le panneau (41) est monté mobile en rotation autour d'un pivot selon un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal de la nacelle. 10. Dispositif d'inversion de poussée selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour assurer une cinématique identique entre deux panneaux (41) adjacents. 30 11. Dispositif d'inversion de poussée selon la revendication 10 caractérisé en ce que le panneau (41) est monté mobile en rotation autour d'un 25pivot oblique par rapport au plan normal à l'axe longitudinal de la nacelle. 12. Dispositif d'inversion de poussée selon l'une des revendications s précédentes caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, des moyens d"étanchéité (80) entre la veine de flux froid (13) et l'externe de la nacelle agencés sous les moyens de déviation (14) à l'intérieur de l'enveloppe du bord de déviation du flux afin de ne pas pressuriser la structure interne du capot mobile (30). 10 13. Dispositif d'inversion de poussée selon la revendication 12 caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité (80) comprennent une casquette d'étanchéité (82) apte à servir de bouclier au passage d'air en position 15 d'inversion de poussée. 14. Nacelle de turboréacteur double flux comprenant une section aval (10) équipée d'un dispositif d'inversion de poussée selon l'une des revendications précédentes. 20