Brevet FR2987080A1 — publié le 20130823

La présente demande de brevet se rapporte à un inverseur de poussée à grilles pour turboréacteur d'aéronef, et à une nacelle pour turboréacteur d'aéronef équipée d'un tel inverseur de poussée. Comme cela est bien connu, une nacelle pour turboréacteur 5 d'aéronef constitue le carénage aérodynamique de ce turboréacteur, et permet par ailleurs de remplir de nombreuses fonctions, parmi lesquelles la fonction d'inversion de poussée lorsqu'elle est équipée d'un inverseur de poussée. Un tel inverseur de poussée permet, lorsque l'aéronef atterrit, de dévier vers l'amont de nacelle au moins une partie du flux d'air engendré par le 10 turboréacteur (configuration dite « jet inversé »), et ainsi de contribuer activement au freinage de l'aéronef, réduisant ainsi la distance nécessaire pour qu'il parvienne à l'arrêt. Dans l'art antérieur, on distingue deux catégories principales d'inverseurs de poussée : les inverseurs à portes, et les inverseurs à grilles. 15 Dans les inverseurs de la première catégorie, la déviation du flux d'air est engendrée par des portes qui s'ouvrent vers l'extérieur de la nacelle. Dans les inverseurs de la seconde catégorie, la déviation du flux d'air est engendrée par des volets d'inversion de poussée qui entravent le flux d'air normal à l'intérieur de la nacelle, et le renvoient vers l'amont de la nacelle 20 à travers des grilles disposées à la périphérie de la nacelle, lesquelles sont découvertes par coulissement aval d'une partie aval de la nacelle, souvent appelée capot coulissant. Dans les inverseurs de poussée à grilles, il faut donc prévoir une mécanique de volets d'inversion de poussée qui en pratique sont actionnés par 25 des bielles lesquelles, en fonctionnement normal (configuration dite « jet direct ») s'étendent en travers du flux d'air froid du turboréacteur. Cette mécanique est relativement pondéreuse, et de plus elle entraîne nécessairement une perte importante de surface traitée acoustiquement et une perte de poussée provoquée par l'interférence des 30 bielles des volets d'inversion de poussée avec le flux d'air froid du turboréacteur et par les singularités géométriques induites par les volets et leur logement dans le capot coulissant de l'inverseur. Des tentatives ont été faites dans l'état de la technique pour améliorer les inverseurs de poussée à grilles en masquant les volets en jet direct. On connaît par exemple du document US 3,981,451 un inverseur de 5 poussée à grilles, comprenant d'une part des grilles radialement extérieures fixes, et d'autre part des grilles radialement intérieures montées pivotantes entre une position de jet direct, dans laquelle elles n'interfèrent pas avec le flux froid du turboréacteur, et une position de jet inversé, dans laquelle elles sont inclinées vers l'intérieur de la nacelle, et permettent ainsi de dévier le flux froid 10 vers les grilles radialement extérieures, et donc vers l'extérieur et vers l'amont de la nacelle. Ce dispositif de la technique antérieure est intéressant en ceci qu'il permet de s'affranchir de la présence de volets d'inversion de poussée, et de la présence de bielles y afférentes dans le flux en jet direct. 15 Il présente toutefois un certain nombre d'inconvénients, parmi lesquels : - le fort encombrement radial, inhérent à la superposition des grilles radialement extérieures et intérieures, et - le surcroît de complexité et de poids, engendré par la nécessité de 20 prévoir un vérin d'actionnement pour chaque grille radialement intérieure. La présente invention a ainsi notamment pour but de fournir un inverseur de poussée à grilles pivotantes qui ne présente pas ces inconvénients. 25 On atteint notamment ce but de l'invention, avec un inverseur de poussée à grilles pour turboréacteur d'aéronef, comprenant un cadre avant, un capot coulissant entre une position de jet direct et une position de jet inversé, une pluralité de vérins d'actionnement interposés entre ce cadre avant et ce capot coulissant, et une pluralité de grilles montées pivotantes sur le cadre 30 avant entre une position de jet direct dans laquelle ces grilles sont sensiblement parallèles à l'axe de l'inverseur de poussée, et une position de jet inversé, dans laquelle ces grilles sont inclinées par rapport à l'axe de l'inverseur de poussée, remarquable en ce qu'il comprend une unique couche radiale de grilles. Cet inverseur de poussée ne comprend donc en particulier plus de 5 couche de grilles fixes superposées aux grilles pivotantes, contrairement à ce qui est divulgué par US 3,981,451. On obtient de la sorte un encombrement radial relativement faible, et un poids global réduit. Suivant d'autres caractéristiques de l'inverseur de poussée selon la 10 présente invention : - lesdits vérins comprennent chacun une première tige d'actionnement coopérant avec ledit capot coulissant, et une deuxième tige d'actionnement coopérant avec des moyens d'actionnement desdites grilles pivotantes : l'utilisation de tels vérins 15 à double effet permet de limiter le nombre de vérins et l'encombrement, tout en satisfaisant aux besoins de mise en mouvement du capot coulissant d'une part, et des grilles d'autre part ; - lesdits moyens d'actionnement des grilles comprennent au moins 20 panneau annulaire coulissant, auquel sont reliées d'une part lesdites deuxièmes tiges d'actionnement, et d'autre part des bielles reliées à leur autre extrémité à chaque grille pivotante : de la sorte, la mise en mouvement de translation du panneau annulaire par les deuxièmes tiges d'actionnement des vérins, permet de faire pivoter de concert 25 l'ensemble des grilles ; de plus, ce panneau annulaire permet de limiter les fuites d'air de la veine d'air froid de la nacelle vers l'extérieur pendant les phases de transition de l'inverseur de poussée entre les configurations de jet direct et de jet inversé ; - ledit panneau annulaire est disposé dans le prolongement de la 30 peau extérieure du capot coulissant : ce mode de réalisation permet un gain de poids substantiel, puisque l'on peut réaliser une peau extérieure s'étendant axialement sur une moindre longueur ; - ledit panneau annulaire comprend un retour formant bavette, de manière à contribuer à la réduction du flux d'air parasite contournant le bord aval de ce panneau annulaire ; - lesdites grilles pivotantes présentent un contour de forme sensiblement trapézoïdale : cette forme particulière permet de disposer les points de liaison des premières tiges d'actionnement des vérins avec le capot coulissant, entre les grilles pivotantes ; on peut de la sorte encore réduire l'encombrement radial de l'ensemble ; - l'inverseur de poussée comprend des grilles additionnelles montées de manière coudée sur lesdites grilles pivotantes, de sorte qu'en position de jet inversé, lesdites grilles additionnelles soient orientées de manière sensiblement parallèle à l'axe de l'inverseur de poussée. La présente invention se rapporte également à une nacelle pour 15 turboréacteur d'aéronef, remarquable en ce qu'elle est équipée d'un inverseur de poussée conforme à ce qui précède. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description qui va suivre, et à l'examen des figures ci-annexées, dans lesquelles : 20 - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une motié d'inverseur de poussée selon l'invention, - la figure 2 est une vue partielle de cet inverseur de poussée, prise selon la flèche II de la figure 1, - la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 1, l'inverseur 25 de poussée étant en cours de déploiement vers sa position de jet inversé, - la figure 4 est une vue analogue à celle des figures 1 et 3, l'inverseur de poussée se trouvant en position de jet inversé, - les figures 5 et 6 représentent l'inverseur de poussée des figures 30 précédentes dans deux variantes de configurations de maintenance, - les figures 7 à 9 représentent un autre mode de réalisation d'un inverseur de poussée selon l'invention, dans des configurations analogues respectivement à celles des figures 1, 3 et 4, et - les figures 10 à 12 représentent encore un autre mode de réalisation d'un inverseur de poussée selon l'invention, dans des configurations analogues respectivement à celles des figures 1, 3 et 4. Sur l'ensemble de ces figures, des références identiques ou analogues désignent des organes ou ensembles d'organes identiques ou 10 analogues. A noter également que le flux d'air destiné à traverser la nacelle dont fait partie l'inverseur de poussée représenté, circule en fonctionnement de l'amont vers l'aval de la nacelle, c'est-à-dire de la gauche vers la droite de l'ensemble des figures ci-annexées. 15 On se reporte à présent aux figures 1 et 2, sur lesquelles on peut voir que l'inverseur de poussée selon l'invention comprend un cadre avant fixe 1, solidaire de la structure fixe de la nacelle ou intégré au carter de soufflante du moteur, ainsi qu'un capot 3, monté coulissant par rapport à cette structure fixe, par exemple sur des rails situés sur les poutres supérieures (couramment 20 appelées « 12 h »), et inférieures (couramment appelées « 6h ») de la nacelle. Sur sa face interne, le capot coulissant 3 comporte un revêtement 5 possédant des propriétés d'absorption acoustique, pouvant être formé notamment à partir de structure en nid d'abeilles recouverte d'une peau perforée. 25 Le capot coulissant 3 définit, avec un carénage 7 entourant le turboréacteur (non représenté), une veine d'air froid 9, circulant dans le sens de la flèche 11, et assurant la majeure partie de l'effort de poussée de l'ensemble propulsif formé de la nacelle et de son turboréacteur. Le mouvement de translation du capot coulissant 3 entre sa 30 position représentée aux figures 1 et 2, et ses positions représentées aux figures 3 et 4, est réalisé par une pluralité de vérins 13 répartis à la périphérie de l'inverseur de poussée, interposés entre le cadre avant 1 et le capot coulissant 3. Plus précisément, comme cela est visible notamment sur la figure 2, chaque vérin 13 comporte un corps cylindrique creux 15 solidaire du cadre avant 1, ainsi que des première 17 et deuxième 19 tiges d'actionnement coopérant respectivement avec le capot coulissant 3 et avec un mécanisme qui va être décrit ci-après. En d'autres termes, chaque vérin 13 est un vérin à double tige télescopique, les mouvements d'extension de chacune de ces deux tiges étant 10 étudiés pour obtenir la cinématique recherchée. Ces vérins peuvent être entraînés par des moteurs hydrauliques ou électriques, et le mouvement d'extension de chaque tige peut être assuré par exemple par des mécanismes du type à écrou et à vis à billes, classiquement utilisés dans le domaine de l'aéronautique. 15 Pour revenir sur le mécanisme susmentionné, les deuxièmes tiges 19 de chaque vérin 13 coopèrent avec un panneau annulaire 21, auquel elles sont reliées par des ferrures 22. Des grilles d'inversion de poussée, présentant un contour de forme sensiblement trapézoïdale comme cela est visible notamment sur la figure 2, 20 sont montées pivotantes chacune autour d'un axe 25, sur le cadre avant 1. Des bielles 27 sont montées pivotantes à chacune de leurs extrémités 29 et 31, respectivement sur le panneau annulaire 21 et sur une grille d'inversion de poussée pivotante associée 23. La première tige d'actionnement 17 de chaque vérin 13 est reliée 25 au capot coulissant 3 par une ferrure adaptée 33. Le mode de fonctionnement de l'inverseur de poussée qui vient d'être décrit va être clairement compris en examinant les figures 3 et 4. On commence tout d'abord par allonger la première tige d'actionnement 17 de chaque vérin 13, comme cela est visible à la figure 3. 30 Ce faisant, le capot coulissant 3 se déplace vers une position déployée, dans laquelle il découvre le panneau annulaire 21 et les mécanismes de bielles 27 et de grilles pivotantes 23. Pendant cette phase transitoire, la deuxième tige d'actionnement 19 reste rétractée, et le panneau annulaire 21 empêche l'air circulant à l'intérieur de la veine d'air froid 9 de sortir vers l'extérieur de la nacelle. On procède ensuite à l'extension de la deuxième tige 5 d'actionnement 19, comme cela est visible à la figure 4. Ce faisant, les grilles 23 pivotent chacune autour de leur axes respectifs 25, sous l'effet des bielles 27 entraînées par le déplacement du panneau annulaire 21. Les grilles d'inversion pivotantes 23 atteignent ainsi la position 10 visible à la figure 4, dans laquelle elles sont inclinées par rapport à l'axe A de la nacelle et obstruent la veine d'air froid 11. Grâce à leurs ailettes 35 correctement orientées, les grilles d'inversion 23 permettent de dévier la majeure partie du flux d'air froid circulant à l'intérieur de la veine 9 vers l'extérieur et vers l'amont de la nacelle, comme 15 cela est indiqué par la flèche 37 de la figure 4. On notera que l'extension de la deuxième tige d'actionnement 19 a pour effet le coulissement du panneau annulaire 21 vers une position aval visible à la figure 4, dans laquelle il permet le passage du flux dévié 37. Pour les opérations de maintenance des grilles 23, on peut, selon 20 une première variante représentée à la figure 5, commencer par amener les premières tiges 17 dans leur position d'extension de manière à faire coulisser le capot 3 vers sa position aval (correspondant à sa position en jet inversé), puis déconnecter les deuxièmes tiges d'actionnement 19 et les bielles 27 du panneau annulaire 21, puis faire coulisser ce panneau annulaire vers sa 25 position aval, puis faire pivoter les grilles 23 (et les bielles 27 qui leur sont restées accrochées) vers l'extérieur de la nacelle. Selon une deuxième variante représentée à la figure 6, on peut commencer par amener les premières 17 et deuxièmes 19 tiges dans leur position d'extension (ce qui a notamment pour effet d'amener le panneau 30 annulaire 21 vers sa positon aval), puis déconnecter les bielles 27 des grilles 23, et faire pivoter les grilles 23 vers l'extérieur de la nacelle. Comme on peut le comprendre à la lumière de la description qui précède, l'inverseur de poussée à grilles pivotantes selon l'invention est d'une conception très simple, et permet de réaliser la fonction d'inversion de poussée avec une seule couche radiale de grilles, contrairement à l'état de la technique. Il en résulte un très faible encombrement radial, permettant notamment un traitement acoustique complet de toute la surface intérieure 5 du capot coulissant 3. La forme trapézoïdale (se rétrécissant vers l'aval) des grilles d'inversion de poussée 23 permet le positionnement des vérins 13 et de 10 ferrures 22 et 33 entre ces grilles, contribuant ainsi également à la limitation de l'encombrement radial de l'ensemble. On notera par ailleurs que le dispositif selon l'invention permet de s'affranchir de tout cadre arrière de support des grilles d'inversion de poussée, contrairement aux systèmes classiques à grilles fixes. 15 On notera par ailleurs que les efforts de contre-poussée sont repris en quasi totalité par le cadre avant 1, et que les efforts radiaux sont repris par le panneau annulaire 21, en configuration de jet inversé. La présente invention fournit donc un système de conception particulièrement simple, faisant intervenir un nombre limité de pièces, de poids 20 global relativement faible, et permettant de supprimer de manière très élégante les volets d'inversion de poussée et les bielles associées des systèmes classiques d'inverseur de poussée à grilles fixes. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, fournis à titre de simples 25 exemples. C'est ainsi par exemple que l'on pourrait envisager le mode de réalisation des figures 7 à 9, dans lequel le panneau annulaire 21 est disposé dans le prolongement de la peau extérieure 39 du capot coulissant 3. Dans ce mode de réalisation, lorsque l'inverseur de poussée se 30 trouve en configuration de jet direct (figure 7), le panneau annulaire 21 réalise ainsi la jonction entre la peau extérieure 41 de la partie fixe de la nacelle, et la peau extérieure 39 du capot coulissant 3. Ce mode de réalisation permet un gain de poids substantiel, puisque l'on peut réaliser une peau extérieure 39 s'étendant axialement sur une moindre longueur. Par ailleurs, la plus grande longueur axiale du panneau annulaire 21 par rapport à celle du panneau annulaire du mode de réalisation précédent, permet de limiter le flux d'air traversant les grilles 23 lorsque l'inverseur de poussée se trouve en situation intermédiaire (figure 8), c'est-à-dire entre ses positions de jet direct et de jet inversé. On prévoira avantageusement que le panneau annulaire 21 10 comprenne un retour 41 formant bavette, de manière à contribuer à la réduction du flux d'air parasite contournant le bord aval de ce panneau annulaire. C'est ainsi également que l'on peut envisager le mode de réalisation des figures 10 à 12, dans lequel on prévoit des grilles additionnelles 15 43 montées en aval des grilles d'inversion de poussée pivotantes 23. Les grilles additionnelles 43 forment un coude avec les grilles 23, de manière à ce qu'en jet inversé (figure 12) ces grilles additionnelles soient sensiblement alignées avec l'écoulement de fuite passant entre ces grilles additionnelles 43 et le carénage 7, c'est-à-dire sensiblement parallèles à l'axe 20 A de l'inverseur de poussée. Ces grilles additionnelles 43 permettent de rediriger vers l'extérieur de la nacelle une partie de cet écoulement de fuite et ainsi de contribuer à la contre-poussée en jet inversé sans obstruer excessivement la veine 9. REVENDICATIONS1. Inverseur de poussée à grilles (23) pour turboréacteur d'aéronef, comprenant un cadre avant (1), un capot coulissant (3) entre une position de jet direct et une position de jet inversé, une pluralité de vérins d'actionnement (13) interposés entre ce cadre avant (1) et ce capot coulissant (3), et une pluralité de grilles (23) montées pivotantes sur le cadre avant (1) entre une position de jet direct dans laquelle ces grilles (23) sont sensiblement parallèles à l'axe (A) de l'inverseur de poussée, et une position de jet inversé, dans laquelle ces grilles sont inclinées par rapport à l'axe (A) de l'inverseur de poussée, remarquable en ce qu'il comprend une unique couche radiale de grilles (23). 2. Inverseur de poussée selon la revendication 1, dans lequel lesdits vérins (13) comprennent chacun une première tige d'actionnement (17) coopérant avec ledit capot coulissant (3), et une deuxième tige d'actionnement (19) coopérant avec des moyens d'actionnement desdites grilles pivotantes (23). 3. Inverseur de poussée selon la revendication 2, dans lequel lesdits moyens d'actionnement des grilles comprennent au moins un panneau annulaire (21) coulissant auquel sont reliées d'une part lesdites deuxièmes tiges d'actionnement (19), et d'autre part des bielles (27) reliées à leur autre extrémité (31) à chaque grille pivotante (23). 4. Inverseur de poussée selon la revendication 3, dans lequel ledit panneau annulaire (21) est disposé dans le prolongement de la peau extérieure (39) du capot coulissant (3). 5. Inverseur de poussée selon la revendication 4, dans lequel ledit panneau annulaire (21) comprend un retour (41) formant bavette. 6. Inverseur de poussée selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdites grilles pivotantes (23) présentent un contour de forme sensiblement trapézoïdale. 7. Inverseur de poussée selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant des grilles additionnelles (43) montées de manière coudée sur lesdites grilles pivotantes (23), de sorte qu'en position de jet inversé, lesdites grilles additionnelles (43) soient orientées de manière sensiblement parallèle à l'axe (A) de l'inverseur de poussée. 8. Nacelle pour turboréacteur d'aéronef, remarquable en ce qu'elle est équipée d'un inverseur de poussée conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.