Brevet FR2997925A1 — publié le 20140516

La présente invention se rapporte à un ensemble de guidage pour ensemble unitaire mobile de nacelle pour turboréacteur, et concerne également un inverseur de poussée équipé d'un tel ensemble de guidage. Enfin, l'invention concerne aussi une nacelle pour turboréacteur équipée d'un tel inverseur de poussée. Un aéronef 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 intégrant 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 pâles de la soufflante en rotation un flux d'air chaud (flux primaire) 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 au moins une partie de la veine du flux froid et dirige ce flux 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. Une structure commune d'inverseur de poussée comprend un capotage dans lequel est ménagé une ouverture destinée au flux dévié qui, en 35 situation de poussée directe des gaz, est fermée par un capot coulissant et qui, en situation d'inversion de poussée, est dégagée par déplacement en translation vers l'aval (par référence au sens d'écoulement des gaz) du capot coulissant, au moyen de vérins de déplacement du capot coulissant, lesdits vérins de déplacement étant montés sur un cadre du capotage en amont de l'ouverture. Le capot coulissant est le plus souvent formé de deux demi-capots, de forme sensiblement hémicylindrique, qui sont articulés en partie supérieure (à 12 heures) sur des charnières parallèles à la direction de translation du capot coulissant, et qui sont fermés par des verrous en partie inférieure (à 6 heures). Cette disposition permet, pour des opérations de maintenance, d'accéder à l'intérieur de la nacelle, et notamment au turboréacteur ou à une structure interne de l'inverseur en ouvrant ces demi-capots. Une autre structure d'inversion de poussée possible comprend un ensemble externe en une seule partie sans rupture en partie inférieure. Une 15 telle structure est appelée structure en O. Une telle structure est décrite dans le document FR 2 911 372 par exemple. Dans une structure en 0, la structure externe est dissociée de la structure interne entourant le moteur et est translatée vers l'aval, au-delà d'une 20 valeur de recul d'inversion de poussée dans laquelle elle dégage simplement les grilles d'inversion, de manière à permettre un accès au corps moteur. Quel que soit le mode d'accès de maintenance retenue, structure en C ou structure en 0, les grilles de déviation limitent toujours l'accessibilité au coeur de la nacelle. Il est donc nécessaire de les escamoter si l'on souhaite 25 pouvoir donner libre accès au coeur de la nacelle. Pour ce faire, on connaît certaines réalisations technologiques reposant sur le démontage des grilles pour accéder au capot entourant le corps moteur. Ensuite certaines parties du capot sont démontées pour enfin pouvoir accéder au corps moteur. 30 De telles manipulations sont longues, peu aisées, et comportent des risques de mauvais remontage d'éléments subissant des efforts en utilisation comme par exemple les grilles ou les panneaux de visites du corps moteur. On pourra notamment se reporter au document US 2004/0159091 35 décrivant un ensemble de grilles montées de manière à former un arc de cercle terminé par des rails de coulissement. Une telle solution permet de faciliter la mise en place initiale des grilles avant rattachement au cadre avant. Toutefois, lors d'opération de maintenance, l'accès aux moyens de rattachements au cadre avant reste difficile et le retrait des grilles reste délicat et le risque d'un mauvais remontage des grilles ne peut être totalement écarté. On connaît également une solution consistant à faire coulisser vers l'aval de la nacelle les grilles de déviation et le cadre avant les supportant, afin d'accéder à la zone moteur pour réaliser des opérations de maintenance de la nacelle et du turboréacteur. Cette solution, décrite dans la demande de brevet FR 2 952 681 appartenant à la demanderesse, consiste en un ensemble unitaire, constitué par le cadre avant et les grilles de déviation, détachable du carter de soufflante auquel il est rattaché, et translatable vers l'aval de la nacelle par l'intermédiaire d'un coulisseau adapté pour se déplacer le long d'une glissière solidaire du pylône supportant la nacelle. Selon l'art antérieur, la section des glissières est généralement sensiblement semi-cylindrique de manière à pouvoir permettre un léger débattement angulaire de la glissière en cas de déformée entre la structure fixe à laquelle l'ensemble mobile est lié. En position active, c'est-à-dire lorsque le cadre avant est lié au 20 carter de soufflante, le cadre avant subit des efforts aérodynamiques tendant à ouvrir l'ensemble unitaire constitué par le cadre avant et les grilles de déviation vers l'aval de la nacelle. Les efforts subis sont typiquement des efforts circonférentiels de compression, entrainant une rotation du coulisseau solidaire de l'ensemble 25 unitaire autour de l'axe longitudinal de la glissière, comme illustré en figure 1 représentant schématiquement le coulisseau 19 qui a pivoté de quelques degrés par rapport à sa position de repos, dans la glissière 17 sous les efforts aérodynamiques subis par l'ensemble unitaire. Cette rotation a pour effet d'entrainer un contact quasi-ponctuel 30 entre le coulisseau et la glissière au niveau de la zone A, entrainant une mauvaise transmission des efforts circonférentiels au mât supportant la nacelle de turboréacteur. Cette mauvaise reprise des efforts entraine de la fatigue au niveau du coulisseau solidaire de l'ensemble unitaire, pouvant conduire à terme à 35 l'arrachement des grilles de déviation et du cadre avant les supportant. La présente invention vise à résoudre les inconvénients précités de l'art antérieur, et se rapporte à cet effet à un ensemble comprenant au moins un ensemble unitaire de nacelle pour turboréacteur, mobile par rapport à une structure fixe le long d'au moins un ensemble de guidage associé, ledit ensemble de guidage comprenant : - au moins un élément guidant solidaire de la structure fixe ; - au moins un élément guidé solidaire de l'ensemble unitaire, conformé pour se déplacer le long de l'élément guidant ; - au moins une surface de contact commune auxdits éléments guidant et guidé ; ledit ensemble étant remarquable en ce que l'élément guidé et l'élément guidant présentent chacun au moins un profil non-complémentaire l'un de l'autre au moins au niveau de ladite surface de contact, lesdits profils étant conformés pour réaliser au moins une liaison appui-plan au moins lors d'efforts circonférentiels dudit ensemble unitaire. Selon l'invention, l'élément guidé et l'élément guidant présentent chacun au moins un profil non-complémentaire l'un de l'autre au moins au niveau de ladite surface de contact, ce qui signifie que la section de l'élément guidant au niveau de la surface de contact avec l'élément guidé est géométriquement substantiellement distincte de celle de l'élément guidant. Ainsi, en prévoyant des profils non-complémentaires au niveau de la surface de contact des éléments guidant et guidé conformés pour réaliser au moins une liaison appui-plan au moins lors d'efforts circonférentiels dudit ensemble unitaire, ladite surface de contact est sensiblement augmentée au moins lors de déplacements circonférentiels de l'ensemble unitaire, ce qui permet de transmettre lesdits efforts à la structure fixe. Selon des caractéristiques toutes optionnelles de l'invention : - l'élément guidant présente au moins une surface de contact de section sensiblement circulaire ; - l'élément guidé présente au moins deux surfaces de contact de section sensiblement elliptique ; - la surface de contact de l'élément guidant comprend au moins une paroi de forme sensiblement concave, et la surface de contact de l'élément guidé comprend au moins une paroi de forme sensiblement convexe ; - l'ensemble unitaire de la nacelle comprend au moins un cadre avant adapté pour être monté en aval d'un carter de soufflante du turboréacteur et supportant directement ou indirectement au moins un moyen de déviation de flux ; - l'élément guidant comprend au moins une glissière et l'élément guidé comprend au moins un coulisseau. La présente invention se rapporte également à un inverseur de poussée pour nacelle de turboréacteur comprenant au moins un ensemble unitaire, caractérisé en ce que ledit cadre avant est monté de manière mobile en translation le long d'au moins un ensemble de guidage selon l'invention. Enfin, l'invention concerne un nacelle pour turboréacteur 10 comprenant au moins un inverseur de poussée selon l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des figures ci-annexées, dans lesquelles : 15 - la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un ensemble de guidage selon l'art antérieur ; - la figure 2 est une représentation schématique générale d'une nacelle de turboréacteur comprenant une structure aval d'inversion de poussée à grilles, le dispositif d'inversion étant 20 en position de fermeture ; - la figure 3 illustre la nacelle de la figure 2, le dispositif d'inversion étant en position déployée ; - la figure 4 est une vue schématique en coupe du dispositif d'inversion de poussée équipant la nacelle de la figure 1 ; 25 - la figure 5 est une représentation schématique d'une structure de grilles et cadre avant selon l'invention équipant le dispositif d'inversion de poussée de la figure 4; - la figure 6 illustre la nacelle de la figure 2 en position de maintenance ; 30 - la figure 7 est une vue en coupe transversale d'un ensemble de guidage selon l'invention, lorsque la nacelle est en situation de repos ; - la figure 8 est une vue de détail du profil de l'élément guidant de l'ensemble de guidage ; 35 - la figure 9 est une vue de détail du profil de l'élément guidé de l'ensemble de guidage ; - la figure 10 illustre l'ensemble de guidage selon l'invention, lorsque la nacelle est en situation de fonctionnement ; Sur l'ensemble des figures, des références identiques ou 5 analogues désignent des organes ou ensembles d'organes identiques ou analogues. Par ailleurs, les termes « amont » et « aval » sont définis par référence au sens d'écoulement du flux d'air dans la nacelle en fonctionnement jet direct, l'amont de la nacelle correspondant à une partie de la nacelle par 10 laquelle le flux pénètre, et l'aval correspondant à une zone d'éjection dudit flux d'air. On se réfère à la figure 2, illustrant schématiquement une nacelle 1 de turboréacteur 3 suspendue sous une aile (non représentée) par l'intermédiaire d'un îlot 5 destiné à servir d'interface avec un mât ou pylône 15 (non représenté). Cette nacelle 1 se subdivise classiquement en une section amont 2 d'entrée d'air, une section médiane entourant une soufflante (non visible) du turboréacteur 3 et son carter, et une section aval abritant un dispositif d'inversion de poussée et éventuellement une section de tuyère terminale. 20 La nacelle représentée possède une section aval dite en « O ». Sur la figure 2, le dispositif d'inversion de poussée est représenté en position de fermeture, position selon laquelle un capot externe 7 assure la continuité aérodynamique externe de la nacelle avec la section amont et médiane et recouvre des grilles de déviations. Des volets de blocage 8 (visibles 25 figure 4) assurent la continuité aérodynamique interne de la section aval. En position déployée, position représentée sur la figure 3, le capot externe 7 de la section aval est reculé vers l'aval de la nacelle 1 de manière à dégager une ouverture dans la structure externe de la nacelle 1 et découvrir les grilles de déviation 9 aptes à réorienter une partie du flux d'air généré par le 30 turboréacteur vers l'amont de la nacelle 1 à travers l'ouverture ainsi dégagée. La figure 4 montre une vue en coupe de la section aval dans lequel le dispositif d'inversion de poussée est en position de fermeture. Les grilles de déviation 9 sont supportées par un cadre avant 11 fermant l'épaisseur de la nacelle en amont du capot externe 7 et destiné à être 35 lié mécaniquement au carter de soufflante par des moyens de liaison 13. Les moyens de liaison 13 sont détachables du carter de soufflante, ce qui permet le dégagement du cadre avant 11 du carter de soufflante et sa translation vers l'aval dans le but de dégager l'accessibilité à l'intérieur de la nacelle 1. Les moyens de liaison détachables pourront être tout moyen connu, tel que des boulons, des systèmes de verrous, etc. L'ensemble comprenant le cadre avant 11 et les grilles de déviation 9 forme alors une ensemble unitaire, tel que représenté par exemple sur la figure 5. L'ensemble déplaçable pourra être monobloc ou réalisé à partir 10 d'une pluralité de structures liées rigidement entre elles, notamment par boulonnage. L'ensemble déplaçable pourra également être subdivisé en une pluralité de sections translatables de manière indépendante, ou encore une ou plusieurs sections fixes dans des endroits ne nécessitant pas d'accessibilité 15 particulière. On notera également que les grilles de déviation 9 peuvent être solidarisées du cadre avant ou montées détachables et déplaçables de manière indépendante. L'ensemble unitaire est déplaçable dans une position aval de la 20 nacelle 1 dans le but de dégager l'accessibilité à l'intérieur de ladite nacelle afin de réaliser des opérations de maintenance. Cette position de maintenance, illustrée figure 6, est obtenue en coulissant l'ensemble unitaire, comprenant au moins le cadre avant de grilles et les grilles de déviation, par rapport à une structure fixe, comprenant ici la 25 section amont de la nacelle et l'îlot 5. Le déplacement de l'ensemble unitaire par rapport à la structure fixe est réalisé le long d'un ensemble de guidage 15, avantageusement situé à proximité de l'îlot 5, ou de la zone destinée à recevoir le pylône dans le cas où la nacelle est directement reliée au pylône, sans îlot. 30 La figure 7 représente schématiquement et en coupe transversale un mode de réalisation de l'ensemble de guidage 15 selon l'invention, illustré en position de repos. On entend par position de repos une position selon laquelle l'ensemble unitaire ne subit aucun effort ne tendant à le déplacer vers l'aval de 35 la nacelle, contrairement à une situation de fonctionnement, pour laquelle l'ensemble unitaire subit des efforts tendant à son coulissement vers l'aval de la nacelle. L'ensemble de guidage 15 comprend un élément guidé solidaire de l'ensemble unitaire mobile de la nacelle, constitué par exemple par l'ensemble 5 cadre avant/ grilles de déviation, et un élément guidant solidaire de l'îlot ou du mât ou pylône en l'absence d'îlot. En fait, l'ensemble selon l'invention comprend deux ensembles de guidage situés de part et d'autre de l'îlot ou du mât ou pylône en l'absence d'îlot, comprenant chacun un élément guidé et un élément guidant. 10 Plus précisément, l'ensemble de guidage comprend, d'une part, un élément guidant comprenant une glissière 17 fixée sur l'îlot, ou sur le mât ou pylône en l'absence d'îlot et, d'autre part, un élément guidé comprenant un coulisseau 19 pouvant être intégré aux grilles de déviation et/ ou au cadre avant, ou encore rapportés sur lesdites grilles ou sur ledit cadre, et conformé 15 pour se déplacer le long de la glissière lors d'un passage d'une position de fonctionnement à une position de maintenance. Comme illustré, la glissière 17 reçoit une chaussette 20 en contact avec le coulisseau 19. Il doit toutefois bien être compris que la présence de la chaussette 20, bien que facilitant le déplacement du coulisseau dans la 20 glissière, est uniquement facultative, et il peut tout à fait être envisagé un ensemble de guidage comprenant un coulisseau 19 monté directement dans la glissière 17, sans chaussette. En outre, la disposition peut être inversée, à savoir la glissière peut être intégrée aux grilles de déviation et/ ou au cadre avant, ou rapportée sur 25 lesdites grilles ou sur ledit cadre, et le coulisseau peut être fixé sur l'îlot, ou sur le mât ou pylône en l'absence d'îlot. De plus, la glissière 17 peut avoir des longueurs diverses. Elle peut notamment s'étendre tout le long de l'ensemble unitaire, ou seulement sur une partie. 30 Dans une telle situation de repos, la surface de contact entre la chaussette 20 (ou la glissière 17) et le coulisseau 19 présente deux zones de contact B et C distinctes l'une de l'autre. La surface de contact de la chaussette 20 (ou de la glissière 17) présente une paroi 21 de forme sensiblement concave. La section transversale 35 de ladite surface de contact de la chaussette est sensiblement circulaire, comme représenté sur la figure 8 illustrant la chaussette 20. Comme illustré sur cette figure, représentant la chaussette 20, le rayon R du cercle 23 est de l'ordre de 30 millimètres, ce qui bien entendu ne constitue qu'un exemple de réalisation qu'il convient d'adapter en fonction de l'ensemble unitaire à déplacer. En se référant à nouveau à la figure 7, la surface de contact du coulisseau 19 présente quant à elle une paroi 25 de forme sensiblement convexe. En se référant à la figure 9 illustrant le coulisseau 19, la section transversale de la surface de contact du coulisseau présente deux surfaces de contact de contact 27, 29 distinctes l'une de l'autre, chacune de section au moins partiellement sensiblement elliptique, respectivement suivant une première ellipse 31 et suivant une deuxième ellipse 33. Comme précédemment, les dimensions des ellipses représentées sur la figure 9 ne constituent qu'un exemple non limitatif, et peuvent être 15 amenées à être modifiées en fonction de l'ensemble de la nacelle à déplacer. En situation de fonctionnement de la nacelle, position représentée sur la figure 10, les grilles de déviation (non représentées sur cette figure) ont tendance à se déplacer vers l'aval de la nacelle et à tourner de quelques degrés, par exemple entre 3° et 9° environ. 20 Dans une telle situation, le coulisseau 19 a tourné autour d'un axe 35 sensiblement longitudinal par rapport à la glissière 17. La surface de contact entre la chaussette 20 (ou la glissière 17) et le coulisseau 19 présente sensiblement deux zones D et E distinctes l'une de l'autre. Comme illustré, le contact entre le coulisseau 19 et la glissière 17 25 au niveau de la zone D peut se modéliser comme une liaison appui-plan. En prévoyant de tels profils non-complémentaires, lorsque la nacelle est en situation de fonctionnement, la surface de contact entre la glissière et le coulisseau se trouve donc sensiblement augmentée par rapport à celle obtenue dans l'art antérieur, ce qui permet une meilleure transmission des 30 efforts notamment circonférentiels de l'ensemble unitaire au mât supportant la nacelle. 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 35 comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. A titre d'exemple, un tel ensemble de guidage peut tout à fait être utilisé pour translater le capot d'inverseur entre une position de jet direct et de jet inverse, ou entre une position de fonctionnement et de maintenance si l'homme du métier y trouve un intérêt particulier. REVENDICATIONS1. Ensemble comprenant au moins un ensemble unitaire (9, 11) de nacelle (1) pour turboréacteur, mobile par rapport à une structure fixe (2, 5) le 5 long d'au moins un ensemble de guidage (15) associé, ledit ensemble de guidage comprenant : - au moins un élément guidant solidaire de la structure fixe ; - au moins un élément guidé solidaire de l'ensemble unitaire, conformé pour se déplacer le long de l'élément guidant ; 10 - au moins une surface de contact commune auxdits éléments guidant et guidé ; ledit ensemble étant caractérisé en ce que l'élément guidé et l'élément guidant présentent chacun au moins un profil non-complémentaire l'un de l'autre au moins au niveau de ladite surface de contact, lesdits profils 15 étant conformés pour réaliser au moins une liaison appui-plan au moins lors d'efforts circonférentiels dudit ensemble unitaire. 2. Ensemble de guidage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément guidant présente au moins une surface de contact de section 20 sensiblement circulaire. 3. Ensemble de guidage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément guidé présente au moins deux surfaces de contact (27, 29) de section sensiblement elliptique. 25 4. Ensemble de guidage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la surface de contact de l'élément guidant comprend au moins une paroi (21) de forme sensiblement concave, et en ce que la surface de contact de l'élément guidé comprend au moins une paroi (25) 30 de forme sensiblement convexe. 5. Ensemble de guidage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'ensemble unitaire de la nacelle comprend au moins un cadre avant (11) adapté pour être monté en aval d'un carter de 35 soufflante du turboréacteur et supportant directement ou indirectement au moins un moyen de déviation de flux (9). 6. Ensemble de guidage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément guidant comprend au moins une glissière (17) et l'élément guidé comprend au moins un coulisseau (19). 7. Inverseur de poussée pour nacelle de turboréacteur comprenant au moins un ensemble unitaire, caractérisé en ce que ledit cadre avant (11) est monté de manière mobile en translation le long d'au moins un ensemble de guidage (15) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 8. Nacelle pour turboréacteur, caractérisé en ce qu'elle comprend au moins un inverseur de poussée selon la revendication 7.