Brevet FR3016006A1 — publié le 20150703

La présente invention concerne un inverseur de poussée pour une nacelle d'aéronef recevant un turboréacteur, ainsi qu'une nacelle d'aéronef équipée d'un tel inverseur de poussée. Les ensembles de motorisation pour les aéronefs comportent généralement une nacelle formant une enveloppe extérieure globalement de révolution, comprenant à l'intérieur un turboréacteur disposé suivant l'axe longitudinal de cette nacelle. Le turboréacteur reçoit de l'air frais venant du côté amont ou avant, et rejette du côté aval ou arrière les gaz chauds issus de la combustion du carburant, qui donnent une certaine poussée. Les turboréacteurs à double flux présentent autour de ce turboréacteur des aubes de soufflante générant un flux secondaire important d'air froid le long d'une veine annulaire passant entre le moteur et la nacelle, qui apporte la majeure partie de la poussée sur les avions de transport civil. Certaines nacelles comportent un système d'inversion de poussée qui 15 ferme au moins en partie la veine annulaire d'air froid par des obturateurs, et redirige ce flux secondaire vers l'avant en le faisant traverser des grilles d'aubes afin de générer une poussée de freinage de l'aéronef. Un type d'inverseur de poussée connu, présenté notamment par le document FR-A1-2987080, comporte des capots mobiles arrière appelés 20 « Trans-cowl », coulissant axialement vers l'arrière sous l'effet de vérins en déployant des grilles initialement intégrées dans ces capots. Pendant l'ouverture des capots mobiles, les grilles se déploient par une simple rotation dans la veine annulaire pour la fermer partiellement, et dévier le flux d'air radialement vers l'extérieur à travers les ouvertures dégagées par ces capots. 25 Ce principe remplace les obturateurs et les grilles fixes habituellement utilisés dans les inverseurs à grilles standard, par des grilles en rotation jouant à la fois le rôle d'obturateurs et de grilles fixes On obtient avec ce type d'inverseur une veine annulaire ne contenant pas de volet de fermeture équipé de biellettes qui traversent radialement cette 30 veine, généralement prévue pour les commander, ce qui améliore le rendement avec le flux en jet direct qui est la position de vol de la nacelle. De plus on réalise des gains en masse, en particulier pour les veines annulaires de grand diamètre. Toutefois ce type d'inverseur pose des problèmes d'intégration de la structure comportant les grilles qui sont relativement longues, dans les capots mobiles quand ces capots sont fermés, en particulier si on veut conserver un profil aérodynamique performant des capots. De plus la surface de ces capots qui peut être traitée acoustiquement, peut être limitée par des grilles longues qui interfèrent avec lui, ce qui n'optimise pas les performances acoustiques. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de 10 la technique antérieure. Elle propose à cet effet un inverseur de poussée d'une nacelle de turboréacteur à double flux, comprenant des capots mobiles qui reculent par rapport à une structure avant fixe pour dégager des ouvertures radialement vers l'extérieur, ainsi que des grilles rotatives reliées à la structure avant par 15 des pivots, qui lors de l'ouverture de ces capots pivotent dans la veine annulaire en la fermant partiellement et en renvoyant le flux par les ouvertures vers l'avant, caractérisé en ce que les grilles rotatives sont quand les capots sont fermés, contenues au moins en partie dans la structure avant, l'inverseur comprenant des moyens de guidage donnant lors de l'ouverture des capots un 20 déplacement de ces grilles vers l'arrière en plus du pivotement. Un avantage de cet inverseur de poussée est que grâce au déplacement vers l'arrière des grilles qui s'additionne à leur rotation, on peut loger ces grilles au moins en partie dans la structure en avant des capots, ce qui réduit la place prise dans ces capots et facilite leur dessin. 25 L'inverseur de poussée selon l'invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, les pivots des grilles sont reliés à la structure avant fixe par des coulisseaux disposés sensiblement longitudinalement. On réalise 30 ainsi un moyen de guidage linéaire des grilles qui est simple et efficace. Avantageusement, les moyens de commande des capots sont reliés aux grilles par des biellettes disposant d'articulations. On peut ainsi à partir d'un coulissement vers l'arrière de ces moyens de commande, suivre le pivotement des grilles. En particulier, les moyens de guidage peuvent comporter des formes assurant d'abord un coulissement vers l'arrière des grilles avant leur 5 pivotement. Selon un mode de réalisation, les moyens de guidage comportent une came guidant le mouvement des grilles. On peut ainsi choisir facilement en adaptant le profil de came, la cinématique de déplacement des grilles. La came peut en particulier comporter une partie sensiblement rectiligne 10 disposée longitudinalement, se terminant vers l'arrière par une courbe tournée radialement vers l'extérieur, assurant le pivotement des grilles. Les grilles peuvent comporter un moyen d'appui sur la came, qui est disposé radialement à l'extérieur du pivot, et en avant de ce pivot. Avantageusement, les capots étant fermés, les grilles sont intégrées 15 sensiblement entièrement dans la structure avant fixe. On dégage ainsi toute la place dans le capot coulissant de l'inverseur, ce qui permet de réduire la tramée de la nacelle en optimisant les lignes aérodynamiques de sa partie arrière. En particulier l'inverseur de poussée peut comporter une efficacité 20 d'inversion faible à modérée, qui est de l'ordre de 10 à 35%. Ce niveau d'efficacité convient bien pour les nacelles de grand diamètre disposant d'un taux de dilution important avec un fort débit de flux secondaire. L'invention a aussi pour objet une nacelle de turboréacteur comportant un inverseur de poussée comprenant l'une quelconque des caractéristiques 25 précédentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue d'un inverseur de poussée selon l'art antérieur, à 30 grille simplement rotative ; - la figure 2 est un schéma présentant une déviation du flux en inversion de poussée pour un inverseur selon l'invention ; et - les figures 3a, 3b et 3c sont des schémas en coupe axiale d'un inverseur de poussée selon l'invention, présenté successivement en position fermée, avec les capots en cours d'ouverture les grilles étant reculées, et avec les capots entièrement ouverts les grilles ayant fini leurs rotations. La figure 1 présente la partie arrière d'une nacelle de turboréacteur, la direction axiale arrière étant indiquée par la flèche « AR », comprenant une structure avant fixe 10 entourant une structure interne 2, et des capots mobiles 4 ajustés en arrière de cette structure quand ils sont fermés. On peut disposer en particulier un unique capot 4 formant un tour 10 complet, ou deux demi-capots formant chacun un demi tour. Une virole arrière 16 est disposée en arrière des capots mobiles 4. Chaque capot 4 est relié à la structure avant 2 par des moyens de guidage longitudinaux comprenant des rails 6, qui permettent un coulissement de ces capots vers l'arrière commandé par des vérins 8, pour ouvrir le passage 15 du flux secondaire radialement vers l'extérieur. Des grilles d'inversion de poussée 12 formant chacune un secteur angulaire, comprenant une succession d'aubes profilées, ont une extrémité avant reliée par un pivot disposé tangentiellement à la structure avant 10, et une extrémité arrière reliée par une biellette 14 aux capots 4. 20 Le recul des capots 4 entraîne par un mouvement des biellettes 14, une rotation des grilles 12 qui viennent fermer en partie le passage du flux vers l'arrière, pour envoyer ce flux vers l'avant au travers des ouvertures dégagées par ces capots. On réalise ainsi un mouvement simple des grilles d'inversion de poussée 25 12. Cependant ces grilles 12 sont logées dans les capots mobiles 4 quand ils sont fermés, ce qui empêche de concevoir des capots comprenant un profil aérodynamique disposant d'une épaisseur fine. De plus les capots 4 sont alors relativement longs, ce qui augmente la traînée de la nacelle. La figure 2 présente le principe de déviation du flux d'air froid venant de 30 l'amont 20 par des grilles rotatives 12, laissant passer vers l'arrière un flux direct 22 correspondant à un taux de fuite qui peut être en particulier inférieur à 25%, notamment égale à 15%, et renvoyant radialement vers l'extérieur un flux inversé 24 suivant un angle a par rapport à la direction transversale. On peut chercher en particulier à obtenir un angle a voisin de 35° pour donner une poussée suffisante de freinage, ce qui fait une déviation du flux direct en moyenne supérieure à 125°. Le bossage formé sur la structure interne 2 au niveau des grilles d'inversion de poussée 12, entraîne une certaine déviation du flux radialement en amont des grilles qui facilite la tenue de cet objectif de déviation du flux. La figure 3a présente un capot mobile fermé 4 comportant à l'intérieur un 10 revêtement insonorisant 46 disposé sur la paroi externe de la veine secondaire, ce capot se trouvant en aval des grilles 12 entièrement repliées au dessus de la structure avant fixe 10 formant le carter de soufflante. Chaque grille 12 comporte une base 30 sensiblement parallèle à l'axe de la nacelle, supportant une série d'aubes profilées 32 inclinées vers l'avant, se 15 terminant vers l'arrière par une aube plus épaisse. La longueur des grilles 12 peut être en particulier de l'ordre de 750mm, la hauteur des aubes étant d'environ 50mm. La base 30 des grilles 12 comporte à l'avant un pivot 48 disposé tangentiellement dans la nacelle, relié à un coulisseau 34 qui est guidé par un 20 axe longitudinal 36 fixé à la structure avant 10. Une pièce de liaison 38 forme une structure en arc de cercle disposée vers l'arrière des grilles 12, reliant plusieurs tiges de vérin 8 et plusieurs grilles entre elles, qui coulisse axialement sous l'effet de ces vérins. On peut en particulier disposer une unique pièce de liaison 38 formant un tour complet de 25 la nacelle, ou plusieurs pièces en fonction du nombre de vérins 8, afin d'obtenir une rigidité suffisante de l'ensemble assurant un coulissement sûr, sans risque d'arc-boutement dans ses rails de guidage. Au moins une biellette 40 est reliée par des articulations d'un côté à l'extrémité avant d'un bras longitudinal revenant vers l'avant de la pièce de 30 liaison 38, et de l'autre côté à la base 30 de chaque grille 12, un peu au-dessus et en arrière de leur pivot 48. La base 30 des grilles 12 se prolonge au-devant du pivot 48, par un bras se terminant par une roulette 42 qui prend appui en dessous d'une came 44 comprenant une partie rectiligne axiale, se terminant vers l'arrière par un arrondi tourné vers l'extérieur. Le principe de fonctionnement de l'inverseur de poussée selon l'invention est le suivant. Le recul des capots mobiles 4 commandés par les vérins 8, présenté par la figure 3b, entraîne en même temps un recul des grilles 12, le coulisseau 34 étant guidé par l'axe 36. La roulette 42 restant en appui sur la partie rectiligne axiale de la came 44, la grille 12 ne peut pas tourner autour de son pivot 48, elle se déplace alors parallèlement à elle-même, suivant l'axe de la nacelle. Un peu avant l'extrémité de sa course, comme présenté figure 3b, la roulette 42 arrive sur l'arrondi tourné vers l'extérieur de la partie arrière de la came 44, ce qui permet un dégagement de cette roulette vers l'extérieur, et un basculement de la grille 12 qui tourne autour de son pivot 48 en descendant dans la veine annulaire. On notera que les articulations de la biellette 40 permettent son pivotement, afin d'assurer la liaison entre la grille 12 qui bascule et la pièce de liaison 38 qui continue son coulissement axial. En fin d'ouverture des volets, présentée figure 3c, la pièce de liaison 38 étant dans sa position arrière maximum, maintient fermement par la biellette 40 la position angulaire de la grille 12 qui subit une poussée aérodynamique importante en déviant le flux d'air froid. Ce principe de cinématique réalise ainsi de manière simple une commande des grilles 12 qui sont d'abord coulissantes puis ensuite pivotantes, ce qui permet de les loger entièrement dans la structure avant fixe 10, et de réaliser des capots mobiles 4 comprenant une épaisseur réduite disposant d'un bon profil aérodynamique. On notera que la place disponible dans les capots mobiles 4 permet de 30 disposer à l'intérieur une structure alvéolaire insonorisante 46 qui peut couvrir entièrement leur surface interne, ce qui donne un haut niveau acoustique. Par ailleurs le nombre et la position des biellettes 40 et des axes de rotation peuvent être adaptés pour optimiser l'intégration dans une géométrie de nacelle donnée, par exemple en disposant les biellettes près du plan de symétrie des grilles 12 pour augmenter le bras de levier lors du mouvement et en position déployée. Toutefois cette disposition se fait aux dépens de la course du vérin nécessaire pour la rotation des grilles. De plus l'inverseur ne comporte pas de volet obturateur, ni de bielle traversant en permanence la veine annulaire pour commander ces volets, qui freinent le flux en jet direct. Ce type d'inverseur convient en particulier pour obtenir une efficacité d'inversion faible à modérée, qui peut être de l'ordre de 10 à 35%, et pour des nacelles de grand diamètre comprenant un fort débit dans le flux secondaire et un grand taux de dilution. En effet pour ces nacelles il n'est pas nécessaire d'utiliser un inverseur générant une forte contrepoussée avec une grande efficacité, au sol la traînée intrinsèque de la nacelle contribuant déjà beaucoup au freinage. Pour ce type de nacelle il convient d'optimiser les lignes aérodynamiques en vol en les faisant le plus fines et courtes possibles, au détriment de la contrepoussée en phase d'inversion de poussée. REVENDICATIONS1 - Inverseur de poussée d'une nacelle de turboréacteur à double flux, comprenant des capots mobiles (4) qui reculent par rapport à une structure 5 avant fixe (10) pour dégager des ouvertures radialement vers l'extérieur, ainsi que des grilles rotatives (12) reliées à la structure avant par des pivots (48), qui lors de l'ouverture de ces capots pivotent dans la veine annulaire en la fermant partiellement et en renvoyant le flux par les ouvertures vers l'avant, careactérisé en ce que les grilles rotatives (12) sont quand les capots (4) sont fermés, 10 contenues au moins en partie dans la structure avant (10), l'inverseur comprenant des moyens de guidage (44) donnant lors de l'ouverture des capots un déplacement de ces grilles vers l'arrière en plus du pivotement. 2 - Inverseur de poussée selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pivots (48) des grilles (12) sont reliés à la structure avant fixe (10) par des 15 coulisseaux (34) disposés sensiblement longitudinalement. 3 - Inverseur de poussée selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de commande (8) des capots (4) sont reliés aux grilles (12) par des biellettes (40) disposant d'articulations. 4 - Inverseur de poussée selon l'une quelconque des revendications 20 précédentes, caractérisé en ce que les moyens de guidage (44) comportent des formes assurant d'abord un coulissement vers l'arrière des grilles (12) avant leur pivotement. - Inverseur de poussée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de guidage comportent une 25 came (44) guidant le mouvement des grilles (12). 6 - Inverseur de poussée selon la revendication 5, caractérisé en ce que la came (44) comporte une partie sensiblement rectiligne disposée longitudinalement, se terminant vers l'arrière par une courbe tournée radialement vers l'extérieur, assurant le pivotement des grilles (12). 30 7 - Inverseur de poussée selon la revendication 6, caractérisé en ce que les grilles (12) comportent un moyen d'appui (42) sur la came (44), qui est disposé radialement à l'extérieur du pivot (48), et en avant de ce pivot.8 - Inverseur de poussée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les capots (4) étant fermés, les grilles (12) sont intégrées sensiblement entièrement dans la structure avant fixe (10). 9 - Nacelle de turboréacteur comportant un inverseur de poussée, 5 caractérisée en ce que cet inverseur est réalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes.