Brevet FR2975971A1 — publié le 20121207

L'invention se rapporte à une nacelle pour un turboréacteur double flux d'un aéronef comprenant en section aval une structure interne fixe destinée à entourer une partie du turboréacteur double flux et une structure externe entourant au moins en partie la structure interne fixe de sorte à délimiter une veine annulaire au travers de laquelle circule un flux d'air. Un aéronef est mu 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'inverseur de poussée. Une nacelle présente généralement une structure tubulaire suivant un axe longitudinal 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. La structure tubulaire 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 annulaire». On entend ici par le terme « aval » la direction correspondant au sens du flux d'air froid pénétrant dans le turboréacteur. Le terme « amont » désigne la direction opposée. Ladite veine annulaire est formée en section aval par une structure externe, dite Outer Fixed Structure (OFS) et une structure interne concentrique, dite Inner Fixed Structure (IFS), entourant la structure du moteur proprement dite à l'aval de la soufflante. Les structures interne et externe appartiennent à la section aval. La structure externe peut comporter un ou plusieurs capots coulissants suivant l'axe longitudinal de la nacelle entre une position permettant l'échappement du flux d'air inversé et une position empêchant un tel échappement. Une tuyère à section variable en sortie de la veine annulaire est formée par des éléments mobiles configurés de sorte à permettre une diminution ou une augmentation de la section d'éjection du flux d'air au niveau de la sortie de la veine annulaire afin d'optimiser la section de cette dernière en fonction de la phase de vol dans laquelle se trouve l'aéronef. Cependant, les dispositifs d'actionnement desdits éléments mobiles sont encombrants et alourdissent la nacelle. Un but de la présente invention est donc de fournir une nacelle dont la section d'éjection du flux d'air froid est variable par des moyens ne 10 présentant pas les inconvénients précités. A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention a pour objet une nacelle pour un turboréacteur double flux d'un aéronef comprenant en section aval une structure interne fixe destinée à entourer une partie du turboréacteur double flux et une structure externe entourant au moins en partie 15 la structure interne fixe de sorte à délimiter une veine annulaire au travers de laquelle circule un flux d'air, la structure externe comprenant au moins un volet mobile disposé en extrémité aval de la structure externe et en regard de la veine annulaire, chaque volet mobile étant mobile en rotation de sorte à passer d'une position d'agrandissement ou de diminution de la hauteur de la section 20 de la veine annulaire par rapport à une position de repos uniquement sous l'action de la pression exercée sur ledit volet mobile par le flux d'air circulant dans la veine annulaire en regard dudit volet mobile, ledit volet mobile étant apte à revenir d'une position d'agrandissement ou de diminution à une autre position grâce à un moyen de retour élastique. 25 Grâce à la nacelle de l'invention, le ou les volets mobiles permettent à la section de l'extrémité aval de la veine annulaire, communément appelée « tuyère à section variable », d'avoir une hauteur variable sans dispositif d'actionnement encombrant ni alourdissant. En effet, lesdits volets mobiles sont aptes à passer d'une position à une autre position uniquement 30 sous l'effet de la pression exercée par le flux d'air circulant dans la veine annulaire. La présente invention permet donc d'obtenir une tuyère à section variable de manière simple, efficace, peu coûteuse et peu encombrante. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, la nacelle de 35 l'invention comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes considérées seules ou selon toutes les combinaisons possibles : - le moyen de retour élastique est disposé en extrémité amont au niveau de l'axe du pivot du ou des volets mobiles ce qui permet un bon pivotement de chaque volet mobile ; - le moyen de retour élastique comprend un ou plusieurs ressorts configurés pour s'opposer au moment exercé par la pression du flux d'air dans la veine annulaire ce qui permet de manière simple et fiable un bon positionnement de chaque volet ; - le moyen de retour élastique comporte deux ressorts mis en opposition de sorte à obtenir une raideur désirée ; - le moyen de retour élastique comporte deux ressorts mis en parallèle ce qui permet d'obtenir en fonction de la raideur de chaque ressort une tuyère à section variable à trois positions ou plus ; - le ou les ressorts comprennent un ou plusieurs ressorts de torsion ; - le ou les ressorts comprennent une barre de torsion ; - un ou plusieurs volets mobiles sont réalisés dans un matériau à mémoire de forme, choisi parmi une famille d'alliages superélastiques existants, tel notamment le Nitinol, alliage de Nickel et Titane, ou à venir, ..., ce qui permet d'éviter un couple de résistance au niveau du moyen de retour élastique et de limiter la sensibilité des volets mobiles aux coups de vent de type rafale ; On pourra notamment s'inspirer du document US 2011/003038891. - chaque volet mobile est associé à une ou plusieurs butées radiales disposées de sorte à limiter les déplacements angulaires dudit volet 25 mobile ; - la nacelle de l'invention comporte en outre un moyen de blocage configuré pour bloquer un volet mobile dans au moins une des positions d'agrandissement et de diminution ; - au moins une partie d'un volet mobile est sensiblement recouverte 30 par une partie de la structure externe ce qui permet d'augmenter la taille du volet mobile et donc de faciliter sa rotation ; - l'extrémité amont d'un volet mobile est fixée à l'extrémité aval d'un autre volet mobile, les deux volets mobiles étant en continuité aérodynamique. L'invention sera davantage comprise à la lecture de la description 35 non limitative qui va suivre, faite en référence aux figures ci-annexées. - la figure 1 est une coupe schématique partielle d'un mode de réalisation d'une nacelle de l'invention ; - la figure 2 est une coupe schématique partielle d'un agrandissement de la zone II de la figure 1 dont la nacelle comporte un mode de réalisation d'un volet mobile dans une position d'agrandissement ; - la figure 3 est une coupe schématique partielle du mode de réalisation de la figure 2 dans laquelle le volet mobile est en position de diminution de la hauteur de la section de la veine annulaire ; - la figure 4 est une coupe schématique partielle d'une variante du 10 mode de réalisation de la figure 2 ; - la figure 5 une coupe schématique partielle d'une variante du mode de réalisation de la figure 3 ; - la figure 6 est une coupe schématique partielle d'une autre variante du mode de réalisation de la figure 2 ; 15 - la figure 7 une coupe schématique partielle d'une autre variante du mode de réalisation de la figure 3. - les figures 8 et 9 sont des vues en perspectives de l'ensemble volet / structure fixe muni d'un système élastique à base de barre de torsion - la figure 1 0 est représentation schématique en coupe 20 longitudinale d'un premier mode de réalisation d'un système de volet des figures 8 et 9. - la figure 11 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'un deuxième mode de réalisation d'un système de volet des figures 8 et 9 utilisant des ressorts de torsion, 25 - la figure 12 est une vue schématique d'un mode de réalisation d'un moyen de blocage du volet, composé d'un ou plusieurs doigts de verrouillage actifs entrants dans des percages dédiés. - la figure 13 est une vue schématique d'un mode de réalisation de butées, limitant la rotation du volet et comprenant deux couples de butées sur 30 la structure fixe et sur le volet mobile, chaque couple de butée limitant la rotation du volet dans un sens. - La figure 14 montre une courbe représentant le comportement type de deux ressorts possédant deux raideurs différentes, lesdites raideurs étant obtenues en ayant sur chaque segment, soit un ressort actif, soit deux 35 ressorts actifs. Comme représenté sur la figure 1, une nacelle 1 selon l'invention présente une forme sensiblement tubulaire selon un axe longitudinal A. La nacelle de l'invention 1 comprend une section amont 2 avec une lèvre d'entrée 13 d'air formant une entrée d'air 3, une section médiane 4 entourant une soufflante 5 d'un turboréacteur 6 et une section aval 7. La section aval 7 comprend une structure interne 8 (généralement appelée « IFS ») entourant la partie amont du turboréacteur 6, une structure externe (OFS) 9 pouvant supporter un capot mobile comportant des moyens d'inversion de poussée. L'IFS 8 et l'OFS 9 délimite une veine annulaire 10 permettant le passage d'un flux d'air 12 pénétrant la nacelle 1 de l'invention au niveau de l'entrée d'air 3. La nacelle 1 de l'invention se termine par une tuyère d'éjection 21, dite tuyère primaire, comprenant un module externe 22 et un module interne 24. Les modules interne 24 et externe 22 définissent un canal d'écoulement d'un flux d'air chaud 25 sortant du turboréacteur 6. Comme représenté sur la figure 2, la structure externe 9 comprend au moins un volet mobile 101 disposé en extrémité aval de la structure externe 9 et en regard de la veine annulaire 10, chaque volet mobile 101 étant mobile en rotation de sorte à passer d'une position d'agrandissement ou de diminution de la hauteur h de la section de la veine annulaire 10 par rapport à une position de repos uniquement sous l'action de la pression exercée sur ledit volet mobile 101 par le flux d'air 112 circulant dans la veine annulaire 10 en regard dudit volet mobile 101 et du flux d'air 113 circulant à l'extérieur de la nacelle, ledit volet mobile 101 étant apte à revenir d'une position d'agrandissement ou de diminution à une autre position grâce à un moyen de retour élastique. La nacelle 1 de l'invention peut donc de manière simple fiable et efficace présenter une section de sortie de la tuyère à section variable en fonction uniquement de la pression exercée par le flux d'air 112 circulant dans la veine annulaire 10 et le flux d'air 113 externe, ou autrement dit en fonction de la phase de vol. En effet, la pression exercé par les flux d'air 112 et 113 dépendent du cas de charge. Ainsi, lors du décollage, la pression sur le volet 101 est augmentée pour devenir maximale à une valeur de référence typique de 50000 Pa. Lors de la phase de croisière en vol, cette pression est plus faible et est typiquement comprise entre 35000 et 25000 Pa. Lors de la phase d'aterrissage, cette pression diminue encore pour atteindre une pression comprise entre 15000 et 5000 Pa. Suivant ces conditions de vols et donc de pression du flux d'air 112, le volet mobile 101 pivote suivant son axe de pivotement 120, typiquement situé en extrémité amont 121 du volet mobile 101. De ce fait, la hauteur h de la section de la veine annulaire 10 est agrandie ou réduite sous l'action combinée de la pression et des systèmes élastiques de rappel. De manière plus précise, la pression exercée par le flux d'air de la veine 112 et les différentes composantes du flux d'air externe 113 (par exemple : vitesse avion, incidence, rafales,...) sur le volet peut donc avoir un effet sur le volet mobile 101 supérieur à celui des systèmes de retour élastiques, de telle sorte que ledit volet 101 pivote pour augmenter la hauteur h. De même, l'effet de ces pressions peut donc avoir un effet sur le volet mobile 101 inférieur à celui des systèmes de retour élastiques, de telle sorte que ledit volet 101 pivote pour diminuter la hauteur h. La présente invention permet donc d'obtenir une tuyère à section variable non actionnée par un dispositf externe au volet mobile 101 encombrant et alourdissant. De ce fait, on obtient de manière avantageuse un gain de masse et de place. En outre, de manière très avantageuse, le volet mobile 101 peut prendre des positions continues et non discrètes qui sont uniquement influencées par la valeur de la pression exercée par le flux d'air 112 et 113 ainsi que part les raideurs du système élastique. Par conséquent, la hauteur h de la section de la veine annulaire 10 est ajustée de manière très précise selon le besoin de la nacelle 1 de l'invention pour améliorer les performances de cette dernière. Typiquement, le volet mobile 101 est monté en continuité aérodynamique à l'extrémité aval de la structure externe 9 afin de ne pas impacter sur les performances de la nacelle 1 de l'invention. Pour ce faire et comme représenté sur les figures 2 et 3, une partie amont du volet 101 peut être disposée dans une cavité 130 prévue dans la structure externe 9. Le débattement angulaire de chaque volet 101 peut être compris typiquement entre -4° et +4° par rapport à la position de repos. La variation de la hauteur h peut donc être comprise entre +30mm et -30mm. La longueur de chaque volet mobile 101 peut être comprise entre 300mm et 1000mm. Ces valeurs sont données à titre purement indicatif et ne sont pas limitatives des performances et caractéristiques de l'invention. Le moyen de retour élastique peut être disposé en extrémité amont 121 au niveau de l'axe du pivot 120 du ou des volets mobiles ce qui permet un 5 bon pivotement de chaque volet mobile 101. Le moyen de retour élastique peut comprendre un ou plusieurs ressorts configurés pour s'opposer au moment exercé par la pression du flux d'air 112 dans la veine annulaire 10 et externe 113 ce qui permet de manière simple et fiable un bon positionnement de chaque volet mobile 101. 10 Le moyen de retour élastique peut comporter deux ressorts mis en opposition de sorte à obtenir une raideur désirée, le profil de raideur pouvant notamment éventuellement inclure une zone de fonctionnement avec un ressort non actif de manière à avoir une pente de la courbe de raideur non constante et ainsi définir des plages de fonctionnement différentes (figure 14 15 par exemple). Ceci permet d'obtenir en fonction de la raideur de chaque ressort une tuyère à section variable à trois, ou plus, positions. Le moyen de retour élastique peut comporter deux ressorts mis en parallèle incluant éventuellement une zone de fonctionnement avec un ressort non actif de manière à avoir une pente de la courbe de raideur non constante 20 ce qui permet d'obtenir en fonction de la raideur de chaque ressort une tuyère à section variable à trois positions. Bien évidemment, la nacelle 1 de l'invention peut comprendre des moyens de retour élastique sous la forme d'un ou de plusieurs ressorts, comme décrits précédemment, et également un ou plusieurs volets mobiles. 25 Chaque volet mobile 101 peut être associé à une ou plusieurs butées radiales disposées de sorte à limiter les déplacements angulaires dudit volet mobile. Une butée peut être, par exemple, sous la forme d'une protubérance sur lequel peut venir buter le volet mobile 101. La nacelle de l'invention 1 peut comporter en outre un moyen de 30 blocage configuré pour bloquer un volet mobile 101 dans au moins une des positions d'agrandissement et de diminution. Le moyen de blocage peut être par exemple sous la forme de doigts de verrouillage, possédant notamment un actionnement propre. Comme représenté sur les figures 4 et 5, au moins une partie d'un 35 volet mobile 201 est sensiblement recouverte par une partie 209 de la structure externe ce qui permet d'augmenter la taille du volet mobile 101 et donc de faciliter sa rotation. Comme représenté sur les figures 6 et 7, l'extrémité amont 302 d'un volet mobile 101b peut être fixée à l'extrémité aval 301 d'un autre volet mobile 101a, les deux volets mobiles 101a, 101b étant en continuité aérodynamique. Le volet mobile 101b disposé le plus en aval peut être de longueur plus petite que celle du volet mobile 101a disposé plus en amont de la structure externe 9. Selon des modes de réalisation particuliers présentés sur les figures 8 à 10, ce moyen de retour élastique peut être, par exemple, une barre de torsion 140. Cette barre de torsion 140 est bloquée en rotation sur la structure fixe 9 et sur le volet mobile 101, au moyen par exemple de cannelures, de plat, goupille, clavettes, friction via un collier,... (moyen non représenté). Cette barre de torsion peut être pleine ou creuse. Dans l'exemple de réalisation présenté, cette barre de torsion est associé à un axe pivot creux 120 dont la fonction est de transmettre les efforts du volet mobile 101 à la structure fixe 9, autres que le moment de torsion repris par la barre de torsion 140. A noter que cet axe pivot 120 peut être montée avec une rotule (non représentée). Comme présenté sur la figure 11, une variante de ce moyen de retour élastique peut être un ressort de torsion 151, associé à un axe pivot 120. Dans cette variante, le ressort est fixé à une de ses extrémité sur la structure fixe 9 et à l'autre extrémité sur le volet mobile 101. L'axe pivot 120 transmet les efforts du volet mobile 101 à la structure fixe 9, autres que le moment de torsion repris par le ressort. Cet axe pivot 120 peut être montée avec une rotule (non représentée). Le moyen de retour élastique peut être une combinaison de plusieurs moyens élémentaires, dont (liste non limitative) ressort, barre de 30 torsion, souplesse de la structure,... Comme représenté sur la figure 12, le ou les volets 101 peuvent être équipés de moyens de blocage, verrouillant la fonction de tuyère variable et comprenant, par exemple, d'un ou plusieurs doigts de verrouillage 142 actifs entrants dans des percages dédiés de la strucutre externe 9. 35 Comme représenté sur la figure 13, le volet 101 peut être équipé de butées 143, 144 en vue de limiter la rotation du volet 101 et/ou lui permettre d'adopter des positions discrètes. Pour ce faire, on prévoit deux ensemble de butées 143, 144, respectivement sur le volet mobile 101 et sur la structure fixe, chaque couple de butée limitant la rotation du volet dans un sens. Les moyens élémentaires de retour élastique peuvent être combinés pour avoir plusieur raideurs par pallier tel que présenté schématiquement sur la figure 14, par exemple en ayant des secteurs angulaires sur lesquels les ressorts ne sont pas actifs. Cette fonction peut-être obtenue par des butées de mise en contrainte des ressorts. Bien entendu, les caractéristiques décrites dans le cadre des 10 modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent être prises isolément ou combinées entre elles sans sortir de la portée de la présente invention. REVENDICATIONS1. Nacelle (1) pour un turboréacteur (6) double flux d'un aéronef comprenant en section aval une structure interne fixe (8) destinée à entourer une partie du turboréacteur (6) double flux et une structure externe (9) entourant au moins en partie la structure interne fixe (8) de sorte à délimiter une veine annulaire (10) au travers de laquelle circule un flux d'air, la structure externe (9) comprenant au moins un volet mobile (101 ; 101a, 101b) disposé en extrémité aval de la structure externe et en regard de la veine annulaire (10), chaque volet mobile (101 ; 101a, 101b) étant mobile en rotation de sorte à passer à une position d'agrandissement ou de diminution de la hauteur (h) de la section de la veine annulaire (10) par rapport à une position de repos uniquement sous l'action de la pression exercée sur ledit volet mobile (101 ; 101a, 101 b) par le flux d'air (112) circulant dans la veine annulaire (10) en regard dudit volet mobile (101 ; 101a, 101b), ledit volet mobile (101 ; 101a, 101 b) étant apte à revenir d'une position d'agrandissement ou de diminution à une autre position grâce à un moyen de retour élastique. 2. Nacelle (1) selon la revendication précédente, dans laquelle le moyen de retour élastique est disposé en extrémité amont au niveau de l'axe 20 du pivot (120) du ou des volets mobiles (101 ; 101a, 101b). 3. Nacelle (1) selon les revendications 1 ou 2, dans laquelle le moyen de retour élastique comprend un ou plusieurs ressorts configurés pour s'opposer au moment exercé par la pression du flux d'air (112) dans la veine annulaire (10). 25 4. Nacelle (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le moyen de retour élastique comporte deux ressorts mis en opposition. 5. Nacelle (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le moyen de retour élastique comporte deux 30 ressorts mis en parallèle. 6. Nacelle (1) selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans laquelle le ou les ressorts comprennent un ou plusieurs ressorts de torsion. 7. Nacelle (1) selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, 35 dans laquelle le ou les ressorts comprennent une barre de torsion. 8. Nacelle (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chaque volet mobile (101 ; 101a, 101b) est associé à une ou plusieurs butées radiales disposées de sorte à limiter les déplacements angulaires dudit volet mobile (101 ; 101a, 101b). 9. Nacelle (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant en outre un moyen de blocage configuré pour bloquer un volet mobile (101 ; 101a, 101b) dans au moins une des positions d'agrandissement et de diminution. 10. Nacelle (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle au moins une partie (201) d'un volet mobile (101) est sensiblement recouverte par une partie (209) de la structure externe (9). 11. Nacelle (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'extrémité amont (302) d'un volet mobile (101b) est fixée à l'extrémité aval (301) d'un autre volet mobile (101a), les deux volets mobiles (101a, 101b) étant en continuité aérodynamique.