Brevet FR3021300A1 — publié le 20151127

L'invention concerne un système d'actionnement pour au moins un premier inverseur de poussée d'un ensemble propulsif, destiné à équiper un aéronef. Un avion est généralement propulsé par un ensemble propulsif qui 5 comporte au moins un turboréacteur logé dans une nacelle abritant également un ensemble de dispositifs complémentaires liés à son fonctionnement tel qu'un dispositif d'inversion de poussée. Le rôle d'un inverseur de poussée lors de l'atterrissage d'un avion est d'améliorer sa capacité de freinage en redirigeant vers l'avant au moins une 10 partie de la poussée générée par le turboréacteur. Dans cette phase, l'inverseur obstrue la tuyère d'éjection des gaz et dirige le flux d'éjection du moteur 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 15 varient selon le type d'inverseur. Quel que soit le type d'inverseur, la structure d'un inverseur comprend des capots mobiles déplaçables entre une position d'ouverture selon laquelle ils ouvrent dans la nacelle un passage destiné aux flux déviés, et une position de fermeture selon laquelle ils ferment ce passage. Ces capots mobiles peuvent remplir eux-mêmes la fonction de 20 déviation ou plus simplement une fonction d'activation d'autres moyens de déviation tels que des volets d'obstruction de la veine. L'actionnement de l'inverseur de poussée, donc le déplacement du capot mobile, est commandé selon l'art antérieur par des vérins hydrauliques ou pneumatiques qui nécessitent un réseau de transport d'un fluide sous 25 pression. Ce fluide sous pression est classiquement obtenu soit par piquage d'air sur le turboréacteur dans le cas d'un système pneumatique ou prélèvement sur le circuit hydraulique de l'avion dans le cas d'un système hydraulique. 30 La nécessité d'équipements complexes pour permettre le prélèvement d'air ou de fluide, et le réseau de transport hydraulique ou pneumatique, alourdissent considérablement le poids de l'avion. De plus, de tels systèmes requièrent une maintenance importante car la moindre fuite dans le réseau hydraulique ou pneumatique peut avoir des 35 conséquences dommageables tant sur l'inverseur que sur d'autre parties de la nacelle. Pour pallier ces inconvénients, les constructeurs d'inverseurs de poussée ont cherché à les remplacer par des systèmes d'actionnement électrique. Selon un autre aspect, chaque groupe propulsif est équipé d'un 5 démarreur permettant de transformer une énergie électrique, ou pneumatique, en énergie mécanique pour démarrer le turboréacteur. Le démarreur ajoute de la masse à l'aéronef et prend une place significative dans l'ensemble propulsif, notamment le démarreur du type pneumatique qui nécessite des canalisations d'alimentation volumineuses. 10 La présente invention vise notamment à résoudre ces inconvénients en mutualisant les fonctions d'entraînement d'au moins un actionneur et la fonction de démarrage du turboréacteur, à la charge d'un moteur électrique commun. Dans ce but, l'invention se rapporte à un système d'actionnement 15 pour ensemble propulsif d'aéronef, l'ensemble propulsif comportant au moins une première nacelle comprenant un premier turboréacteur, le système comportant au moins un premier moyen d'actionnement et au moins un moteur électrique adapté pour fonctionner dans un premier mode dans lequel le moteur électrique entraîne le premier moyen d'actionnement, caractérisé en ce 20 que ledit moteur électrique est adapté pour fonctionner dans un second mode dans lequel il entraîne le premier turboréacteur en démarrage. Ainsi, l'invention permet, au moyen d'un unique moteur électrique, d'entraîner au moins un moyen d'actionnement, comme un actionneur d'inverseur de poussée, et d'entraîner le turboréacteur en démarrage. 25 Plus particulièrement, le premier moyen d'actionnement comporte au moins un actionneur d'inverseur qui est conçu pour entraîner au moins un capot mobile d'un premier inverseur de poussée du premier turboréacteur. De même, le premier moyen d'actionnement comporte au moins un actionneur de tuyère qui est conçu pour entraîner une tuyère à section variable 30 du premier turboréacteur. Le premier moyen d'actionnement est entraîné par ledit moteur électrique par l'intermédiaire d'un mécanisme de transmission flexible. Selon un exemple de réalisation, le système comporte au moins un second moyen d'actionnement, et le moteur électrique dans son premier mode 35 de fonctionnement, entraîne le second moyen d'actionnement et, dans son second mode de fonctionnement, démarre le second turboréacteur. De préférence, le moteur électrique est alimenté électriquement par un module de conversion de puissance alimenté électriquement par une source électrique dudit aéronef. Selon un exemple de réalisation, le moteur électrique est adpaté 5 pour fonctionner dans un troisième mode dans lequel ledit moteur fonctionne en générateur de courant en transformant une partie de l'énergie mécanique du turboréacteur associé en énergie électrique. L'énergie électrique, générée par ledit moteur électrique dans son troisième mode de fonctionnement en générateur, est injectée au moins en 10 partie dans un moyen de stockage. L'invention concerne aussi un aéronef équipé d'un système d'actionnement selon l'une quelconque des revendications précédentes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle 15 on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma qui illustre un ensemble propulsif d'un aéronef comportant un système d'actionnement équipé d'un moteur électrique mutualisé ; - la figure 2 est une vue schématique du moteur électrique de la 20 figure 1 selon un exemple de réalisation de l'invention. Sur l'ensemble de ces figures, des références identiques ou analogues représentent des organes ou ensembles d'organes identiques ou analogues. On a représenté à la figure un système 10 d'actionnement pour un 25 ensemble propulsif d'un d'aéronef. L'ensemble propulsif comporte une première nacelle 12a comprenant un premier turboréacteur (non représenté) et une seconde nacelle 12b comprenant un second turboréacteur (non représenté). Pour clarifier la description et les revendications, des éléments 30 identiques ou similaires présentent une même référence numérique suivie de la lettre « a » pour les éléments concernant la première nacelle 12a et suivie de la lettre « b » pour les éléments concernant la seconde nacelle 12b. La première nacelle 12a et la seconde nacelle 12a étant similaires, seule la première nacelle 12a est décrite en détail par la suite. 35 La première nacelle 12a est équipée d'un premier inverseur de poussée qui comprend des capots 14a mobiles déplaçables entre une position d'ouverture dans laquelle les capots 14a ouvrent un passage dans la première nacelle 12a destiné aux flux déviés, et une position de fermeture dans laquelle les capots 14a ferment ce passage. Aussi, la première nacelle 12a est équipée d'une tuyère à section 5 variable 16a qui comportent une série de volets 18a montés mobiles de façon à faire varier la section d'éjection du flux d'air en sortie du premier turboréacteur. Pour entraîner en mouvement ces différents organes mobiles, le système 10 d'actionnement comporte des premiers moyens d'actionnement qui comprennent des actionneurs d'inverseur 20a qui sont conçus pour entraîner 10 les capots 14a mobiles du premier inverseur de poussée. Les actionneurs d'inverseur 20a sont associés à un dispositif de verrouillage (non représenté) des capots 14a comportant des verrous primaires et des verrous tertiaires, pour empêcher l'ouverture en vol accidentelle des capots 14a. 15 De plus, les premiers moyens d'actionnement comprennent un actionneur de tuyère 22a qui est conçu pour entraîner les volets 18a de la tuyère à section variable 16a du premier turboréacteur. Les actionneurs d'inverseur 20a et l'actionneur de tuyère variable 16a sont des actionneurs mécaniques du type vérin, ou vis à bille par exemple. 20 Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, représenté à la figure 1, le système d'actionnement comporte un moteur électrique 24 adapté pour fonctionner dans un premier mode dans lequel le moteur électrique 24 entraîne sélectivement les actionneurs d'inverseur 20a et l'actionneur de tuyère 22a, formant les premiers moyens d'actionnement. 25 A cet effet, le moteur électrique 24 est relié sur les actionneurs d'inverseur 20a et sur l'actionneur de tuyère 22a par l'intermédiaire d'un mécanisme de transmission flexible 26a, illustré par des lignes pointillées sur la figure 1. Le mécanisme de transmission flexible est par exemple un arbre 30 souple. Toutefois, à titre non limitatif, le mécanisme de transmission flexible peut être remplacé par un mécanisme formé de bielles ou de tringles, ou encore par un train épicycloïdal. Comme on peut le voir sur le schéma de la figure 1, le moteur 35 électrique 24 est agencé sensiblement au milieu de l'aéronef, entre les deux nacelles, par exemple dans une soute. Complémentairement, le système d'actionnement 10 est équipé d'un dispositif d'accouplement sélectif (non représenté) qui permet d'entraîner sélectivement les actionneurs d'inverseur 20a ou l'actionneur de tuyère 22a. Aussi, le moteur électrique 24 coopère avec un système de 5 régulation numérique (non représenté) qui permet de commandé le moteur électrique 24 et, d'une manière générale, le système d'actionnement. Conformément à l'invention, le moteur électrique 24 est adapté pour fonctionner dans un second mode dans lequel il entraîne le premier turboréacteur en démarrage. 10 A cet effet, le moteur électrique 24 est relié mécaniquement sur l'arbre moteur du premier turboréacteur par un mécanisme d'entraînement (non représenté), pour entraîner l'arbre moteur en rotation afin de permettre le démarrage du premier turboréacteur. A titre indicatif, le démarrage du turboréacteur nécessitant plus de 15 puissance que l'entraînement des premiers moyens d'actionnement, le moteur électrique 24 peut être surdimensionné par rapport à un moteur dédié uniquement à l'entraînement des premiers moyens d'actionnement. Selon un exemple de réalisation illustré à la figure 2, le moteur électrique 24 comporte un premier rotor 28 de sortie qui est relié 20 mécaniquement sur les actionneurs d'inverseur 20a et sur l'actionneur de tuyère 22a, et un second rotor 30 de sortie qui est relié mécaniquement sur l'arbre moteur du premier turboréacteur pour permettre le démarrage du premier turboréacteur. Aussi, le moteur électrique 24 est équipé d'un premier frein 32 et 25 d'un second frein 34. Pour empêcher d'entraîner simultanément le premier rotor 28 et le second rotor 30, le premier frein 32 occupe un état normalement fermé, et il agit sur le premier rotor 28, et le second frein 34 occupe un état normalement ouvert et il agit sur le second rotor 30. 30 Cette caractéristique empêche l'actionnement accidentel des actionneurs d'inverseur 20a ou de l'actionneur de tuyère 22a au moment du démarrage du premier turboréacteur par le moteur électrique 24. De même, le moteur électrique 24 comporte un isolant 36 qui est interposé entre les deux rotors 28, 30 du moteur et qui est conçu pour limiter 35 les fuites magnétiques afin d'éviter l'actionnement accidentel des actionneurs d'inverseur 20a ou de l'actionneur de tuyère 22a. Aussi, pour ne pas alimenter électriquement en vol le verrou primaire de l'inverseur de poussée, le circuit d'alimentation électrique du verrou primaire est ouvert par un discret de commande du type « tout ou rien » lorsque l'aéronef est en phase de vol. Selon un autre aspect, comme on peut le voir à la figure 1, le moteur électrique 24 est alimenté électriquement par un module de conversion de puissance 40 qui est alimenté électriquement par une source électrique de l'aéronef et qui est commandé par une unité de contrôle électrique 38. De préférence, le moteur électrique 24 est alimenté en courant 10 continu, par exemple d'une tension de 270 Volts. De plus, le moteur électrique 24 est adpaté pour fonctionner dans un troisième mode dans lequel le moteur électrique 24 fonctionne en générateur de courant en transformant une partie de l'énergie mécanique du turboréacteur en énergie électrique. 15 L'énergie électrique générée par le moteur électrique 24 dans son troisième mode de fonctionnement en générateur, est injectée au moins en partie dans un moyen de stockage (non représenté). Le moyen de stockage peut être un accumulateur lithium ou un condensateur de grande capacité, par exemple. 20 Par symétrie, la seconde nacelle 12b est équipée d'un second inverseur de poussée qui comprend des capots 14b et d'une tuyère à section variable 16 qui comportent une série de volets 18b mobiles. Pour entraîner en mouvement ces différents organes mobiles, le système 10 d'actionnement comporte des seconds moyens d'actionnement qui 25 comprennent des actionneurs d'inverseur 20b qui sont conçus pour entraîner les capots 14b mobiles du second inverseur de poussée. De plus, les premiers moyens d'actionnement comprennent un actionneur de tuyère 22b qui est conçu pour entraîner les volets 18b de la tuyère à section variable 16b du second turboréacteur. 30 Les premiers moyens d'actionnement sont entraînés par le moteur électrique 24, de la même manière que précédemment décrit pour la première nacelle 12a. De même, le moteur électrique 24 permet le démarrage du second turboréacteur. 35 Ainsi, l'invention permet de réduire la masse de chaque nacelle en mutualisant les fonctions d'actionnement de l'inverseur de poussée et les fonctions de démarrage du turboréacteur au moyen d'un unique moteur électrique. Cette caractéristique est rendu possible car le démarrage du turboréacteur est effectué au sol avant le décollage de l'aéronef et 5 l'actionnement de l'inverseur de poussée est réalisé à un moment distinct, au moment de l'atterrissage. Selon une variante de réalisation non représentée, le système d'actionnement 10 selon l'invention comporte un premier moteur électrique qui équipe la première nacelle 12a et un second moteur électrique qui équipe la 10 seconde nacelle 12b. Selon cette variante, le premier moteur électrique entraîne les premiers moyens d'actionnement et permet de démarrage du premier turboréacteur. De même, le second moteur électrique entraîne les seconds 15 moyens d'actionnement et permet de démarrage du second turboréacteur. La présente description de l'invention est donnée à titre d'exemple non limitatif. 20 REVENDICATIONS1. Système (10) d'actionnement pour ensemble propulsif d'aéronef, l'ensemble propulsif comportant au moins une première nacelle (12a) 5 comprenant un premier turboréacteur, le système (10) comportant au moins un premier moyen d'actionnement (20a, 22a) et au moins un moteur électrique (24) adapté pour fonctionner dans un premier mode dans lequel le moteur électrique (24) entraîne le premier moyen d'actionnement (20a, 22a), caractérisé en ce que ledit moteur électrique (24) est adapté pour fonctionner 10 dans un second mode dans lequel il entraîne le premier turboréacteur en démarrage. 2. Système (10) d'actionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier moyen d'actionnement (20a, 22a) comporte au moins un actionneur d'inverseur (20a) qui est conçu pour entraîner au 15 moins un capot (14a) mobile d'un premier inverseur de poussée du premier turboréacteur. 3. Système (10) d'actionnement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier moyen d'actionnement (20a, 22a) comporte au moins un actionneur de tuyère (22a) 20 qui est conçu pour entraîner une tuyère à section variable (16a) du premier turboréacteur. 4. Système (10) d'actionnement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier moyen d'actionnement (20a, 22a) est entraîné par ledit moteur électrique (24) par 25 l'intermédiaire d'un mécanisme de transmission flexible (26a). 5. Système (10) d'actionnement pour ensemble propulsif d'aéronef selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'ensemble propulsif comportant au moins une seconde nacelle (12b) comportant un second turboréacteur, caractérisé en ce que le système (10) comporte au moins un 30 second moyen d'actionnement (20b, 22b), et en ce que le moteur électrique (24), dans son premier mode de fonctionnement, entraîne le second moyen d'actionnement et, dans son second mode de fonctionnement, démarre le second turboréacteur. 6. Système (10) d'actionnement selon l'une quelconque des 35 revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur électrique (24) estalimenté électriquement par un module de conversion de puissance (40) alimenté électriquement par une source électrique dudit aéronef. 7. Système (10) d'actionnement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur électrique (24) est adpaté pour fonctionner dans un troisième mode dans lequel ledit moteur fonctionne en générateur de courant en transformant une partie de l'énergie mécanique du turboréacteur associé en énergie électrique. 8. Système (10) d'actionnement selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'énergie électrique, générée par ledit moteur électrique 10 (24) dans son troisième mode de fonctionnement en générateur, est injectée au moins en partie dans un moyen de stockage. 9. Aéronef équipé d'un système (10) d'actionnement selon l'une quelconque des revendications précédentes.