Brevet FR2986212A1 — publié le 20130802

NACELLE D'AÉRONEF À PARTIE ARRIÈRE COULISSANTE POUR FORMER UN INVERSEUR DE POUSSÉE Le domaine de la présente invention est celui de l'aéronautique et, plus spécialement celui des inverseurs de poussée sur les turboréacteurs. Les aéronefs de transport sont, dans leur grande majorité, équipés de dispositifs d'inversion de la poussée dans le but de réduire leur longueur d'atterrissage. Pour cela la poussée exercée par les turboréacteurs est orientée vers l'avant après l'atterrissage de l'avion, sur une commande du pilote, pour le ralentir le plus possible après le toucher des roues et ainsi réduire la longueur de piste nécessaire. Un avion peut ainsi, soit atterrir sur des pistes plus courtes soit atterrir avec une masse plus importante à iso-longueur de pistes. Ce dispositif devient particulièrement indispensable en cas de pistes souillées par le verglas ou la pluie, pour des raisons de sécurité. Les dispositifs couramment mis en oeuvre sont un changement de pas de l'hélice dans le cas d'un turbopropulseur ou le renvoi vers l'avant des gaz d'échappement dans le cas d'un turboréacteur double flux (dit turbosoufflante). Dans ce dernier cas le renvoi des gaz s'effectue par une déviation du flux du canal secondaire, à l'aide d'un dispositif qui obture le cheminement normal et renvoie les gaz, à l'extérieur de la nacelle du moteur, en direction de l'avant de l'avion. Une des solutions existantes pour ce dispositif comprend des portes qui s'ouvrent dans le flux secondaire et qui écopent ce dernier en le forçant à s'évacuer dans un conduit de dérivation vers l'extérieur de la nacelle. Dans ce conduit, le flux d'air traverse une grille qui dévie le flux vers l'avant du moteur. Le conduit de dérivation est obturé, en fonctionnement normal, par un capot qui recouvre la grille, dans le but de ne pas dégrader en vol l'aérodynamique autour de la nacelle. Cette grille, placée entre la paroi externe du flux secondaire et la paroi extérieure de la nacelle, peut avoir, ou non, une fonction structurale, c'est-à-dire supporter les charges en vol, sans être nécessairement rattachée sur toute la circonférence des structures du moteur mais uniquement en certains endroit. C'est le cas avec une grille coulissante qui est tenue par des rails de guidage. Les moteurs modernes ont besoin de nacelles plus performantes tant au niveau de l'aérodynamique que de leur poids. Pour atteindre cet objectif, il est préférable de réduire leur longueur et leur encombrement radial. Il est donc nécessaire de disposer de dispositifs d'inversion de poussée qui soient compatibles avec ces nouvelles nacelles. La présente invention propose, dans ce but, un inverseur de poussée pour turboréacteur plus compact que les systèmes actuels qui permet un raccourcissement de la nacelle sur laquelle il est monté et un affinement de la forme de celle-ci. A cet effet, l'invention a pour objet une nacelle d'aéronef pour le support d'un turboréacteur double flux, comprenant une enveloppe extérieure qui enveloppe ledit turboréacteur et se prolonge vers l'aval par une partie terminale dont la paroi interne forme une virole externe pour la tuyère d'éjection des gaz circulant dans un canal de flux secondaire, ladite partie terminale comportant un conduit de dérivation du flux secondaire du canal de flux secondaire vers l'extérieur de la nacelle, et un dispositif d'obturation du canal de flux secondaire pour forcer ledit flux vers ledit canal de dérivation, ladite partie terminale étant mobile en translation longitudinale par rapport à ladite enveloppe extérieure, entre une position fermée obturant le conduit de dérivation et une position ouverte obturant le canal de flux secondaire. L'obturation du canal de flux secondaire en position ouverte est assurée par au moins une porte se déployant sous l'action de la translation de ladite partie terminale. La nacelle est caractérisée en ce que la position de la porte est commandée par une cinématique comprenant une première bielle dont une des extrémités est attachée à une partie structurale fixe par rapport à l'enveloppe extérieure, et une seconde bielle dont une des extrémités est attachée à ladite porte. Le fait de rendre la partie terminale mobile en translation permet de raccourcir la nacelle en utilisation normale, dans les conditions de vol, et donc ouvre le champ des possibilités pour un design de cette nacelle plus efficace aérodynamiquement. L'utilisation du déplacement de la partie arrière pour déployer la porte évite d'avoir à mettre en place une commande spécifique pour cette porte et donc réduit la masse nécessaire à la mise en oeuvre de l'inverseur de poussée. L'utilisation de deux bielles fixées respectivement sur la partie structurale fixe et sur la porte permet, par une configuration technologique simple et de faible poids, de commander à la fois l'ouverture du conduit de dérivation et l'obturation du canal de flux secondaire. De façon avantageuse les autres extrémités des deux bielles sont montées mobile en rotation autour d'un axe commun, ledit axe commun étant lui-même mobile de façon à déplacer conjointement lesdites autres extrémités des deux bielles. De façon plus avantageuse ledit axe commun est porté par un galet se déplaçant dans un rail fixé sur la structure de ladite partie terminale. Avantageusement la partie terminale porte un moyen de dérivation du flux, logé dans l'enveloppe extérieure en position fermée et se positionnant entre l'enveloppe extérieure et la partie terminale en position ouverte. Ce logement permet de réduire la longueur de la nacelle et donc de mieux pouvoir la dessiner pour la rendre aérodynamiquement la plus efficace possible. Dans un mode particulier de réalisation la porte se déploie en tournant autour d'un axe orienté selon une direction tangente à la nacelle, et est située, en position ouverte, en aval de son axe. Dans un autre mode particulier de réalisation la porte se déploie en tournant autour d'un axe orienté selon une direction tangente à la nacelle, et est située, en position ouverte, en amont de son axe, de façon à former une écope dans le flux secondaire. Cette configuration permet d'améliorer l'écoulement du flux secondaire au niveau de son passage entre le canal de flux secondaire et le conduit de dérivation. L'invention porte également sur un turboréacteur d'aéronef équipé d'une nacelle telle que décrite ci-dessus. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, de plusieurs modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples purement illustratifs et non limitatifs, en référence aux dessins schématiques annexés. Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif d'inversion de poussée, selon l'art antérieur, en position rentrée, - la figure 2 est une vue en coupe d'un dispositif d'inversion de poussée, selon l'art antérieur, en position déployée, - la figure 3 est un schéma de principe, en coupe, d'un dispositif d'inversion de poussée, selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 4 est une vue schématique, en coupe, d'une variante du dispositif d'inversion de poussée de la figure 3, - la figure 5 est une vue en perspective du dispositif de la figure 3, en position fermée, - la figure 6 est une vue en perspective du dispositif de la figure 3, en position intermédiaire, - la figure 7 est une vue en perspective du dispositif de la figure 3, en position ouverte, - la figure 8 est une vue en perspective des bielles, du galet d'actionnement et du rail de guidage du dispositif des figures 3 et 4, - la figure 9 est une vue en coupe des éléments de la figure 8. En se référant aux figures 1 et 2, on voit un dispositif d'inversion de la poussée à grilles, ou reverse, d'un turboréacteur double flux, selon l'art antérieur, qui est positionné à l'extrémité aval de la nacelle qui entoure le moteur. La figure 1 montre ce dispositif en position rentrée, c'est-à-dire en fonctionnement normal du moteur, alors que la figure 2 montre le même dispositif en position déployée, c'est-à-dire réverse en service. Le canal du flux secondaire est formé, d'une part, par une virole interne 2 qui enveloppe le corps primaire du moteur et, d'autre part, par une virole externe 3 qui se raccorde à l'extrémité aval fixe 4 de la nacelle. C'est cet ensemble de viroles interne 2 et externe 3 qui permet de réaliser, en fonctionnement normal, le guidage du flux d'air 1 jusqu'à l'éjection par la tuyère de flux secondaire 5. En fonctionnement normal la virole extérieure 3 est positionnée, circonférentiellement, dans le prolongement d'une succession de parties mobiles en rotation par rapport à la partie fixe 4 de la nacelle, sous la forme de portes 6. Chaque porte est elle-même, en fonctionnement normal, positionnée dans le prolongement de la partie fixe 4 de la nacelle et peut pivoter, pour le passage en réverse, autour d'un axe positionné en amont de cette dernière qui est dirigé tangentiellement à la virole 3 (perpendiculaire au plan de coupe de la figure 1). Une bielle de guidage 23 relie la partie aval de chaque porte 6 avec la virole interne 2. Sur commande du pilote, des actionneurs entraînent en translation vers l'aval, la partie arrière de la nacelle composée de sa partie mobile 8 et de la virole externe 3. En reculant, cette partie arrière découvre une grille 7 qui est attachée à la partie fixe 4 de la nacelle et qui comporte des redresseurs pour infléchir la trajectoire de l'air vers l'avant de la nacelle. Les bielles pivotent sous l'effet de cette translation autour de l'extrémité fixée sur la virole interne 2 et entraînent en rotation les portes 6 qui descendent progressivement dans le flux secondaire jusqu'à venir l'obturer complètement. La grille 7 étant découverte, le flux d'air 1 s'échappe à travers celle- ci et est renvoyé vers l'avant du moteur, assurant ainsi la fonction de réverse. La figure 3 montre un schéma de principe d'un dispositif d'inversion de la poussée selon l'invention. Dans cette configuration la grille 7 est rattachée à la partie arrière 9 de la nacelle qui est mobile en translation longitudinale par rapport au reste de la nacelle 4. En position rentrée, c'est-à-dire en vol normal, la partie arrière 9 est accolée à la nacelle 4 et la grille 7 est rentrée, dans une position d'attente sous la paroi externe de la nacelle qui présente ainsi une forme continue avec sa partie arrière 9 et qui conserve de bonnes propriétés aérodynamiques. En position sortie, c'est à dire lorsque l'inversion de poussée est actionnée, la partie arrière 9 est reculée, de même que la grille 7 qui se trouve alors positionnée entre le canal flux secondaire et l'extérieur du moteur et qui peut jouer son rôle de renvoi du flux secondairel vers l'avant de l'avion. De même que précédemment, une porte 6 se déploie dans le flux secondaire pour l'obturer et renvoyer le flux secondaire vers la grille 7 et l'extérieur du moteur. Du fait de la translation de la partie arrière 9 de la nacelle, le canal de flux secondaire est déformé entre sa virole interne 2 qui reste immobile et sa virole externe 3 qui se déplace vers l'arrière mais cette déformation n'a pas d'influence sur l'écoulement du flux secondaire qui, comme indiqué précédemment, est détourné en amont de la partie arrière 9. La mise en translation de la partie arrière 9 et de la grille 7 est assurée par un vérin (non représenté) qui prend son appui sur la partie structurale 14 du turboréacteur. A cette partie structurale est fixée la première extrémité 10a d'une bielle 10 dont la seconde extrémité est attachée à une cinématique d'ouverture et de fermeture de la porte 6, qui va être explicitée plus en détail en relation avec les figures 5 à 7. La seconde extrémité se déplace, en relation avec un galet 11, le long d'un rail de guidage 12 qui est attaché à la partie arrière 9 et qui présente une double inflexion en forme de S. La première extrémité d'une seconde bielle 13, qui commande la porte 6 d'obturation du flux secondaire, se déplace simultanément avec ce galet. En rapprochant ou en éloignant plus ou moins la partie arrière 9 de la nacelle, le galet se déplace le long du rail 12 et met la seconde bielle 13 en mouvement. Ce faisant elle entraîne une mise en rotation de la porte 6 à laquelle est fixée la seconde extrémité de la seconde bielle 13. Telle que représentée sur la figure 3, la porte tourne autour d'un axe qui est orienté selon une tangente à la nacelle et positionné à l'amont du point d'attache de la seconde bielle 13 sur la porte 6. La figure 4 montre une variante dans la réalisation technologique de l'invention. L'ensemble des éléments dans cette variante sont identiques à la première variante illustrée par la figure 3, à ceci près que la porte 6 est montée en rotation autour d'un axe qui est situé à son extrémité aval, la seconde bielle 13 lui étant fixée au niveau de son extrémité amont. La forme du rail 12 est alors modifiée en conséquence, de sorte que l'ouverture et la fermeture de la porte correspondent, comme précédemment, aux positions extrêmes du galet 11 sur ledit rail 12. L'avantage apporté par cette variante réside dans le fait que la porte 6 fonctionne comme une écope et qu'elle réduit les pertes de charge dans l'écoulement du flux secondaire vers la grille 7 et l'extérieur de la nacelle. En se référant maintenant aux figures 5 à 7 on voit une réalisation technologique du dispositif selon l'invention, respectivement en position fermée (configuration normale en vol), en position intermédiaire au cours de l'ouverture de l'inverseur de poussée et en position ouverte (configuration en fonctionnement reverse). Sur la figure 5 la partie arrière 9 de la nacelle est en position rétractée, au contact de la partie fixe de la nacelle 4. La grille 7 est rangée sous la paroi externe de la nacelle 4 et n'est pas active. La première bielle 10, dont la première extrémité 10a est attachée à une partie structurale de la nacelle ou du moteur, s'enfonce dans la cavité interne de la partie arrière 9 et sa seconde extrémité 10b, liée au galet 11, est positionnée à l'extrémité distale du rail "en S" 12. La liaison entre la première bielle et la structure de la nacelle, au niveau de sa première extrémité 10a présente un degré de liberté en rotation de façon à suivre les mouvements circulaires générés par le déplacement de la seconde extrémité 10b sur le rail en S. Cette seconde extrémité 10b, qui est associée à la première extrémité 13a de la seconde bielle 13, étant reculée au maximum, la seconde bielle 13 est en position rétractée avec une seconde extrémité 13b qui est tirée vers l'arrière. De ce fait la porte 6, qui est mobile en rotation autour d'un axe situé sur sa partie amont (non visible sur la figure) et sur la partie aval de laquelle est fixé la seconde extrémité 13b de la seconde bielle, est relevée (position dite fermée), dégageant ainsi le passage pour le flux secondaire 1 dans le canal de flux secondaire correspondant. La figure 6 montre les éléments constitutifs de l'inverseur de poussée, dans une position intermédiaire, lors de la mise en oeuvre de cet inverseur. La partie arrière 9 a partiellement reculé, découvrant une partie de la grille 7. Parallèlement la bielle 10, qui est retenue par sa première extrémité 10a fixée à la partie structurale 14, a entraîné le glissement vers l'avant du galet 11 par rapport au rail 12 et la rotation de la seconde bielle 13. La seconde extrémité 13b de cette seconde bielle repousse la porte 6 qui débute son mouvement d'ouverture et se met progressivement en travers du canal de flux secondaire. Sur la figure 7 la mise en oeuvre de l'inverseur de poussée est achevée. La partie arrière 9 a reculé sur toute sa course, découvrant totalement la grille 7 et libérant le passage pour l'air du flux secondaire en reverse. La seconde extrémité 10b de la première bielle 10 a été amenée dans sa position sur le rail 12 la plus amont possible et la seconde bielle 13 a achevé de faire tourner la porte 6, dont l'extrémité libre vient tangenter la virole interne 2 du canal de flux secondaire, obturant totalement ce dernier et obligeant le flux secondaire 1 à se diriger vers la grille 7. Enfin les figures 8 et 9 montrent, respectivement en perspective et en coupe, le détail de la fixation des première et seconde bielles 10 et 13 sur le rail 12. Le rail 12 comporte à ses deux extrémités, l'extrémité amont (non visible sur les figures) et l'extrémité aval 12b, des platines de fixation sur la structure de la partie arrière 9 de la nacelle. Il a, en coupe transversale, globalement une forme en U ouverte latéralement, dont les parties supérieure et inférieure ont pour fonction, de servir de piste de roulement au galet 11. La forme en U sert à empêcher le galet de se déplacer latéralement, et éventuellement de sortir du rail une fois qu'il y a été inséré, et à améliorer la rigidité de ce rail. Le galet 11 qui se déplace en roulant sur la partie inférieure du rail 12 porte, via une liaison rotulante, un axe 15, formé par un boulon, autour duquel il tourne librement. Sur ce boulon sont également montées les première et seconde bielles qui comportent des perçages en oeil à leurs extrémités. La liaison comporte classiquement des bagues positionnées entre le perçage des bielles et le boulon pour faciliter leur rotation relative. On va maintenant décrire le fonctionnement de l'inverseur de poussée selon l'invention, en détaillant les mouvements des divers éléments constitutifs de l'inverseur, au cours d'un passage en réverse. Le retour en position normale de l'inverseur, après l'atterrissage de l'avion, se déroule d'une façon analogue, l'enchaînement des mouvements de ses éléments se déroulant dans l'ordre inverse du cas décrit. Après le toucher des roues à l'atterrissage, le pilote actionne la commande de passage en réverse, ce qui se traduit au niveau de l'inverseur de poussée par l'activation d'un vérin qui repousse la partie arrière 9 de la nacelle 4. La grille 7, qui est attachée à cette partie arrière, coulisse également vers l'arrière et se découvre en sortant de la paroi externe de la nacelle 4 qui est située en amont de la partie arrière 9. Elle se positionne ainsi dans un canal de dérivation circulaire qui est formé par l'espace laissé entre les parties avant et arrière de la nacelle. La première bielle 10 étant attachée par sa première extrémité 10a à la structure 14 du moteur ou de la nacelle, sa deuxième extrémité 10b parcourt le rail 12, grâce au roulement du galet 11 dans le U de ce rail, en se déplaçant de son extrémité distale vers son extrémité proximale. La seconde bielle est alors entraînée en rotation par l'avancement de sa première extrémité 13a, ce qui provoque la descente de sa seconde extrémité 13b et l'ouverture progressive de la porte 6 qui vient obturer le canal de flux secondaire. Le flux secondaire 1 qui ne peut plus se diriger en direction de la tuyère secondaire 5 est alors détourné vers le conduit contenant la grille 7. La forme de la grille, qui est munie d'ailettes permet de redresser la course du flux secondaire et de l'éjecter en direction de l'avant de l'avion, provoquant ainsi la décélération recherchée. On remarque que le placement de la grille 7 en position fermée sous la paroi externe de la nacelle 4 permet le raccourcissement de la longueur totale de la nacelle, ce qui est le but recherché par l'invention et que cette configuration réduit la longueur des capotages, tant du côté interne que du côté externe, qui étaient nécessaires, dans l'art antérieur, pour fermer le conduit de dérivation en conditions de vol normales. Outre la compacité obtenue pour la nacelle, qui permet de lui donner une forme aérodynamiquement plus efficace, la réduction de longueur de ces capotages permet une réduction de son poids.10 REVENDICATIONS1. Nacelle d'aéronef pour le support d'un turboréacteur double flux, comprenant une enveloppe extérieure (4) qui enveloppe ledit turboréacteur et se prolonge vers l'aval par une partie terminale (9) dont la paroi interne forme une virole externe (3) pour la tuyère (5) d'éjection des gaz circulant dans un canal de flux secondaire, ladite partie terminale comportant un conduit de dérivation du flux secondaire (1) du canal de flux secondaire vers l'extérieur de la nacelle, et un dispositif d'obturation du canal de flux secondaire pour forcer ledit flux vers ledit canal de dérivation, ladite partie terminale étant mobile, en translation longitudinale par rapport à ladite enveloppe extérieure (4), entre une position fermée obturant le conduit de dérivation et une position ouverte obturant le canal de flux secondaire, l'obturation du canal de flux secondaire en position ouverte étant assurée par au moins une porte (6) se déployant dans ledit canal de flux secondaire sous l'action de la translation de ladite partie terminale, caractérisée en ce que la position de la porte est commandée par une cinématique comprenant une première bielle (10) dont une des extrémités (10a) est attachée à une partie structurale (14) fixe par rapport à l'enveloppe extérieure (4), et une seconde bielle (13) dont une des extrémités (13b) est attachée à ladite porte. 2. Nacelle selon la revendication 1 dans laquelle les autres extrémités (10b, 13a) des deux bielles sont montées mobiles en rotation autour d'un axe commun (15), ledit axe commun étant lui-même mobile de façon à déplacer conjointement lesdites autres extrémités des deux bielles. 3. Nacelle selon la revendication 2 dans laquelle ledit axe commun est porté par un galet (11) se déplaçant dans un rail (12) fixé sur la structure de ladite partie terminale (9). 4. Nacelle selon l'une des revendications 1 à 3 dans laquelle la partie terminale (9) porte un moyen (7) de dérivation du flux, logé dans l'enveloppe extérieure (4) en position fermée et se positionnant entre l'enveloppe extérieure (4) et la partie terminale (9) en position ouverte. 5. Nacelle selon l'une des revendications 1 à 4 dans laquelle la porte se déploie en tournant autour d'un axe orienté selon une direction tangente à la nacelle, et est située, en position ouverte, en aval de son axe. 6. Nacelle selon l'une des revendications 1 à 4 dans laquelle la porte se déploie en tournant autour d'un axe orienté selon une direction tangente à la nacelle, et est située, en position ouverte, en amont de son axe, de façon à former une écope dans le flux secondaire. 7. Turboréacteur d'aéronef équipé d'une nacelle selon l'une des revendications ci- dessus.