Brevet FR3006716A1 — publié le 20141212

La présente invention se rapporte à un inverseur de poussée pour nacelle de turboréacteur. L'invention concerne également une nacelle pour turboréacteur intégrant un inverseur de poussée selon l'invention. Un aéronef est mû par plusieurs turboréacteurs logés chacun dans 5 une nacelle abritant 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 dispositif d'actionnement annexes comprennent notamment un système mécanique d'inversion de poussée. 10 La nacelle de turboréacteur présente généralement une structure sensiblement tubulaire comprenant une entrée d'air en amont du turboréacteur, une section médiane destinée à entourer une soufflante dudit turboréacteur, une section aval destinée à entourer la chambre de combustion du turboréacteur et intégrant éventuellement des moyens d'inversion de poussée, 15 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) 20 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 25 aéronef, d'améliorer la capacité de freinage de celui-ci en redirigeant vers l'avant au moins une partie de l'air éjecté du 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 et aérofreins de l'avion. 30 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 de poussée comprend des capots 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 35 d'escamotage dans laquelle ils ferment ce passage et assurent la continuité aérodynamique de la nacelle. 3006 716 2 Ces capots peuvent remplir une fonction de déviation ou simplement d'activation d'autres moyens de déviation. Dans le cas d'un inverseur à grilles, également appelé à cascade, la réorientation du flux d'air est effectuée par des grilles de déviation, le capot 5 n'ayant d'une simple fonction de coulissage visant à découvrir (activer) ou recouvrir (désactiver) ces grilles. De façon connue, les grilles de déviation sont montées sur un cadre avant servant de partie fixe du dispositif d'inversion de poussée et rattaché à un carter de la soufflante du turboréacteur. Ce cadre avant assure 10 également le support de vérins d'actionnement des capots mobiles. Des portes de blocage complémentaires, également appelées volets de blocage, activées par le coulissement du capot mobile permettent généralement une fermeture au moins partielle de la veine en aval des grilles de déviation de manière à forcer le passage du flux d'air vers les grilles. 15 Ces volets sont montés pivotants sur le capot coulissant entre une position rétractée dans laquelle ils assurent, avec ledit capot mobile, la continuité aérodynamique de la paroi interne de la nacelle, et une position déployée dans laquelle, en situation d'inversion de poussée, ils viennent obturer au moins partiellement le canal annulaire en vue de dévier un flux de 20 gaz vers les grilles de déviation découvertes par le coulissement du capot mobile. Le pivotement des volets est guidé par des biellettes rattachées, d'une part, au volet, et d'autre part, à un point fixe de la structure interne délimitant le canal annulaire. 25 On connaît également des systèmes d'entraînement n'utilisant pas de bielles traversant la veine de circulation. Il existe de nombreux documents décrivant des systèmes d'embiellage pour l'entraînement de ces volets de blocage. Tous ces systèmes restent cependant relativement complexes et / ou présentent des défauts en 30 termes de fiabilité, de sécurité, de masse et de coûts. Le document EP 1 462 642, par exemple, présente un système d'embiellage utilisant une glissière. Ce dispositif nécessite un double système d'entraînement, à savoir un pour le capot mobile et un pour les volets, ce qui rend l'ensemble complexe. 35 Le document FR 2 907 512 quant à lui utilise les vérins d'actionnement du capot mobile pour assurer concomitamment le pivotement des volets de blocage. Il nécessite ainsi un vérin par volet, ce qui alourdit l'ensemble et le rend également plus complexe. Le document GB 1 259 045 décrit un système de multi embiellage avec faible bras de levier. On notera que le volet du système selon le 5 document GB 1 259 045 s'ouvre dans un sens d'écopage, ce qui n'est pas souhaitable en termes de sécurité. On peut encore citer le document GB 1 345 337 qui décrit un système d'entraînement par pignons et engrenages présentant, par nature, des problèmes en termes de fiabilité. 10 Le document US 3 262 268 décrit un système de doubles bielles coulissant à l'intérieur du volet de blocage. Ce système de double bielles par volet avec rampe de coulissement est particulièrement peu fiable. Le document US 4 030 291 met en oeuvre un système de renvoi par manivelle. Le système propose un mélange de rampe, coulisseau, multi15 panneaux externes qui est complexe et peu fiable. Le document US 4 356 973 utilise quant à lui une rampe et des pignons, également peu fiables. Ces dispositifs sont en outre difficilement compatibles avec des systèmes d'inversion de poussée à grilles rétractables puisque la cinétique 20 d'ouverture des grilles et du capot est différente. En effet, le développement des nacelles pour turboréacteur à fort taux de dilution, se traduit par un raccourcissement relatif de ladite nacelle. Il s'ensuit que le logement disponible pour les grilles à l'intérieur du capot mobile en position de fermeture est fortement réduit, ce qui oblige à 25 raccourcir lesdites grilles, réduisant ainsi leur surface de déflection de flux et donc leurs performances d'inversion de flux. Ce problème peut être résolu en mettant en oeuvre des ensembles de grilles mobiles rétractables en amont du dispositif d'inversion de poussée et de son cadre avant fixe. 30 Plus précisément, en position rétractée, les grilles de déviation viennent alors partiellement chevaucher le carter de soufflante et loger dans la section médiane de la nacelle. Un tel système est décrit dans le document FR 2 978 991 par exemple. Le document FR 2 978 991 adjoint aux grilles rétractables un 35 système d'entraînement des volets de blocage un système de rampe de guidage des volets, permettant leur pivotement selon une cinématique appropriée. Un tel dispositif présente cependant les mêmes inconvénients que les systèmes précédents, à savoir une ouverture des volets de blocage dans 5 un sens d'ècopage, un-double embiellage (un pour manoeuvrer le volet et un pour verrouiller) qui induit un double risque de défaillance. Le système est en outre sensible aux vibrations et à l'usure. On notera que pendant la phase de transition, la bielle ne semble pas interdire au volet de manoeuvrer sous l'effet de la pression d'air dans la 10 veine. Ainsi, il existe un besoin pour un système d'articulation de volet simple, léger, robuste et compatible avec un inverseur de poussée à grilles rétractables. Le système doit également préférentiellement être peu onéreux, 15 fiable et indépendant du capot moteur. Pour ce faire, la présente invention vise un inverseur de poussée pour nacelle de turboréacteur comprenant, d'une part, une structure amont fixe supportant des moyens de déviation d'au moins une partie du flux d'air, et d'autre part, au moins un capot mobile en translation selon une direction 20 sensiblement parallèle à un axe longitudinal de la nacelle et associé à au moins un volet de blocage monté pivotant par une extrémité amont sur le capot mobile, ledit capot mobile étant apte à passer alternativement d'une position de fermeture dans laquelle il assure, le volet étant en position rétractée, la continuité aérodynamique de la nacelle et couvre les moyens de déviation, à 25 une position ouverte d'inversion de poussée dans laquelle il ouvre un passage dans la nacelle et découvre les moyens de déviation, le volet étant en position pivotée dans laquelle il est apte à venir obturer une partie d'un canal annulaire de la nacelle, ledit inverseur de poussée étant caractérisé en ce que l'articulation du volet de blocage est assuré par un système d'embiellage à trois 30 points comprenant au moins une première bielle télescopique présentant une première extrémité rattachée à la structure amont fixe, une deuxième bielle présentant une première extrémité rattachée au capot mobile et une troisième bielle présentant une première extrémité rattachée au volet de blocage, chacune des trois bielles présentant une deuxième extrémité liée au deux 35 autres au niveau d'un point de liaison des trois bielles. Le concept présenté dans la demande peut s'intégrer à toute structure d'inverseur notamment à une structure en deux demi-parties dites en C-Duct ou une structure en une seule partie dite en O-duct. Ainsi, en prévoyant une articulation des volets de blocage par l'intermédiaire d'un système d'embiellage à trois points, l'articulation dudit volet est optimisée tout en restant simple et fiable. Le système selon l'invention est interne au capot mobile et ne comprend aucune bielle traversant la veine de circulation d'air et susceptible de générer des perturbations aérodynamiques dans ladite veine. L'articulation par embiellage trois points est particulièrement simple à mettre en oeuvre et le coût global du système reste aisément maîtrisé. De manière avantageuse, la bielle télescopique possède une tige déployable montée à l'encontre d'un moyen de rappel élastique tendant à la ramener vers une position rétractée. Ainsi, le volet de blocage reste toujours en tension, ce qui assure sa bonne fermeture pour optimiser les écoulements en jet direct. De manière préférentielle, la raideur du moyen de rappel élastique est déterminée de manière à assurer une résultante de refermeture des volets en position fermée assurant le maintien desdits volets dans les lignes 20 aérodynamique de l'inverseur. Avantageusement, les moyens de déviation sont montés mobiles par rapport à la structure amont fixe selon une direction sensiblement parallèle à la direction de déplacement du capot mobile. Cela permet notamment de libérer à l'intérieur du capot mobile un 25 espace plus important pour le système d'embiellage. Avantageusement, la longueur des bielles est déterminée de sorte qu'en position ouverte maximale d'inversion de poussée, la première extrémité de la deuxième bielle et la première extrémité de la troisième bielle sont sensiblement alignées avec les deuxièmes extrémités des bielles. Il s'agit 30 d'une position de stabilité du système. Selon une première variante de réalisation, la première extrémité de la première bielle télescopique est rattachée à la structure amont fixe au dessus des moyens de déviation. Selon une deuxième variante de réalisation, la première extrémité 35 de la première bielle télescopique est rattachée à la structure amont fixe en dessous des moyens de déviation. 3006 716 6 La présente invention se rapporte également à une nacelle de turboréacteur caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif d'inversion de poussée selon l'invention. La présente invention sera mieux comprise à la lumière de la 5 description détaillée qui suit en regard du dessin annexé dans lequel : - Les figures 1 à 6 représentent différentes étapes de fonctionnement d'un premier mode de réalisation d'un inverseur de poussée selon l'invention, - La figure 7 est une représentation schématique d'un deuxième 10 mode de réalisation d'un inverseur de poussée selon l'invention. Par convention, les termes amont et aval, ainsi que avant et arrière s'entendent par rapport au sens d'écoulement du flux d'air à travers la nacelle. Les figures 1 à 6 sont des vues schématiques partielle en coupe longitudinale d'une section arrière 1 de nacelle de turboréacteur équipée d'un 15 dispositif d'inversion de poussée. Comme expliqué précédemment, une telle section arrière 1 comprend une structure interne fixe (IFS : Internai Fixed Structure) 2 entourant une partie arrière du turboréacteur et définissant avec une structure externe 3 abritant le dispositif d'inversion de poussée, un canal de circulation intérieur 4 également appelé veine. Le dispositif d'inversion de poussée comprend un cadre avant 10 fixe supportant des grilles de déviation 11 et un capot mobile 12 apte à se déplacer selon une direction sensiblement longitudinale de la nacelle entre une position de fermeture recouvrant les grilles de déviation 11 et assurant la continuité aérodynamique de la structure externe 3 de la nacelle, et une position d'ouverture dans laquelle ledit capot mobile 12 est reculé de manière à découvrir les grilles de déviation 11 et ouvrir un passage dans la structure externe de la nacelle. Le capot mobile 12 comprend un volet de blocage 13 monté 30 pivotant par une extrémité amont entre une position rétractée dans laquelle le volet est placé dans la continuité aérodynamique des lignes intérieures de la structure externe et une position déployée dans laquelle il vient obturer au moins partiellement la veine 4 de circulation. Une butée franche, qui peut être réglable, peut être placée sur 35 l'interne de la structure du capot mobile en relation avec une surface interne du volet pour assurer une continuité aérodynamique parfaite. Lorsque le capot mobile 12 est en position de fermeture, le volet de blocage 13 doit être en position rétractée (inverseur de poussée dit en jet direct) et lorsque le capot mobile 12 est en position d'ouverture, le volet mobile 13 doit être en position pivotée (inverseur de poussée dit en inversion de flux). Les grilles de déviations 11 quant à elles sont montées mobiles en translation selon une direction sensiblement longitudinale de la nacelle 1 entre une position rétractée dans laquelle elles sont rangées au moins partiellement dans l'épaisseur de la section médiane en amont de la section aval et viennent chevaucher au moins partiellement le carter de soufflante (non représenté); et une position déployées dans laquelle elles s'étendent en aval de la section médiane au niveau de la section aval, à travers l'ouverture dégagée par le recul du capot mobile 12. Les grilles de déviation 11 sont préférentiellement montées sur un retour de becquet du cadre avant 10. Les grilles de déviation 11 seront positionnées dans l'épaisseur de la structure fixe (cadre avant 10) en fonction de l'environnement et de l'équipement situés autour du carter de soufflante. La longueur des grilles de déviation 11 sera déterminée de manière à ce que sa partie amont, lorsqu'en position d'inversion, reste légèrement dans 20 l'enveloppe du cadre avant 10 fixe et légèrement en amont de celui-ci. Il n'est pas ici spécifié le mode d'entraînement du capot mobile 12 et tout type d'entraînement de l'art à la portée de l'homme du métier est envisageable. A titre d'exemple, le système d'entraînement du capot mobile 12 25 pourra être rattaché en amont des grilles de déviation 11 de manière à avantageusement libérer le passage d'air en position d'inversion de poussée. Un tel système empiète toutefois sur le carter de soufflante. Alternativement, le système d'entraînement peut être rattaché sur les grilles de déviation 11 elles-mêmes, soit dans le plan des grilles, soit au 30 dessous ou en dessous. Le système d'entraînement peut encore être rattaché sur une partie amont de la structure de capot mobile 12 et être intégré entre deux éléments de grilles de déviation 11. L'articulation du volet de blocage 13 par rapport au déplacement du 35 capot mobile 12 est assurée conformément à la présente demande par un système d'embiellage comprenant : - une première bielle télescopique 14 présentant une première extrémité 14a rattachée au cadre avant 10 fixe, ladite extrémité 14a étant positionnée au dessus (c'est-à-dire radialement éloigné) de la grille de déviation 11, - une deuxième bielle 15 présentant une première extrémité 15a rattachée sur une face interne (radialement orientée vers l'intérieur de la nacelle) du capot mobile 12 et - une troisième bielle 16 présentant une première extrémité 16a rattachée au volet de blocage 13 sur une face externe (radialement orientée 10 vers l'extérieur de la nacelle) de celui-ci, Chacune des trois bielles 14, 15, 16 présentant une deuxième extrémité liée au deux autres au niveau d'un point de liaison 17 des trois bielles. La bielle télescopique 14 comprend en outre une tige déployable 15 montée à l'encontre d'un ressort de rappel 14c interne. Les figures 1 à 6 illustrent les étapes de déploiement. La figure 1 montre le dispositif d'inversion de poussée en position fermé. La figure 2 montre le dispositif en début de transit vers une position 20 d'inversion. Le capot mobile 12 commence son recul et la bielle télescopique 14 commence son déploiement. La figure 3 montre le dispositif dans une position intermédiaire. Le capot mobile a partiellement reculé, sensiblement à mi-chemin, la tige télescopique 14 continue de se déployer mais n'a pas encore atteint sa fin de 25 course qui provoquera le basculement du volet de blocage 13. La figure 4 montre le système en position de butée de fin de course de la bielle télescopique 14. Au delà de cette position, le volet de blocage 13 commence son pivotement. Cela est représenté sur la figure 5. La figure 6 montre la position finale d'inversion de poussée, le 30 capot mobile 12 étant complètement reculé et le volet de blocage 13 étant complètement basculé. On constate que le point de jonction 17 et les premières extrémités 15a, 16a sont alors alignées. On constate aussi qu'au cours du déploiement la bielle 35 télescopique pivote légèrement et vient couper une partie de la structure des grilles de déviation 11. Pour ce faire, ces grilles de déviation 11 pourront comporter une ouverture (non visible) pour permettre ce passage, ouverture complète sur toute la longueur de grille ou partielle uniquement dans l'enveloppe prise par la cinématique de la bielle télescopique 14. Le fonctionnement au retour vers la position de fermeture est 5 similaire et suit les étapes dans le sens inverse. La figure 7 montre une variante de réalisation dans laquelle la bielle télescopique 14 est rattachée au cadre avant 10 fixe en dessous des grilles de déviation. Bien que l'invention ait été décrite avec un exemple particulier de 10 réalisation, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Inverseur de poussée (1) pour nacelle de turboréacteur comprenant, d'une part, une structure amont fixe (10) supportant des moyens de déviation (11) d'au moins une partie du flux d'air, et d'autre part, au moins un capot mobile (12) en translation selon une direction sensiblement parallèle à un axe longitudinal de la nacelle et associé à au moins un volet de blocage (13) monté pivotant par une extrémité amont sur le capot mobile, ledit capot mobile étant apte à passer alternativement d'une position de fermeture dans laquelle il assure, le volet étant en position rétractée, la continuité aérodynamique de la nacelle et couvre les moyens de déviation, à une position ouverte d'inversion de poussée dans laquelle il ouvre un passage dans la nacelle et découvre les moyens de déviation, le volet étant en position pivotée dans laquelle il est apte à venir obturer une partie d'un canal annulaire (4) de la nacelle, ledit inverseur de poussée étant caractérisé en ce que l'articulation du volet de blocage est assuré par un système d'embiellage à trois points comprenant au moins une première bielle télescopique (14) présentant une première extrémité (14a) rattachée à la structure amont fixe, une deuxième bielle (15) présentant une première extrémité (15a) rattachée au capot mobile et une troisième bielle (16) présentant une première extrémité (16a) rattachée au volet de blocage, chacune des trois bielles présentant une deuxième extrémité liée au deux autres au niveau d'un point de liaison (17) des trois bielles. 2. Inverseur de poussée (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bielle télescopique (14) possède une tige déployable montée à 25 l'encontre d'un moyen de rappel élastique (14c) tendant à la ramener vers une position rétractée. 3. Inverseur de poussée (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la raideur du moyen de rappel élastique (14c) est déterminée de manière à assurer une résultante de refermeture des volets (13) en position 30 fermée assurant le maintien desdits volets dans les lignes aérodynamique de l'inverseur. 4. Inverseur de poussée (1) selon l'une quelconque des revendications 1. à 3, caractérisé en ce que les moyens de déviation (11) sont montés mobiles par rapport à la structure amont fixe (10) selon une direction 35 sensiblement parallèle à la direction de déplacement du capot mobile (12). 5. Inverseur de poussée (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la longueur des bielles (14, 15, 16) est déterminée de sorte qu'en position ouverte maximale d'inversion de poussée, la première extrémité (15a) de la deuxième bielle (15) et la première extrémité (16a) de la troisième bielle (16) sont sensiblement alignées avec les deuxièmes extrémités (17) des bielles. 6. Inverseur de poussée (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la première extrémité (14a) de la première bielle télescopique (14) est rattachée à la structure amont fixe (10) au 10 dessus des moyens de déviation (11). 7. Inverseur de poussée (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la première extrémité (14a) de la première bielle télescopique (14) est rattachée à la structure amont fixe (10) en dessous des moyens de déviation (11). 15 8. Nacelle de turboréacteur caractérisée en ce qu'elle comprend un inverseur de poussée (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.