Brevet FR3087848A1 — publié le 20200501

INVERSEUR DE POUSSEE COMPRENANT UNE MEMBRANE SOUPLE DE DEVIATION D'AIR L'invention concerne un inverseur de poussée pour turboréacteur destiné à équiper une nacelle d'un aéronef. L'invention concerne, par ailleurs, une nacelle pour aéronef comprenant un tel inverseur de poussée. Un aéronef est généralement mû par plusieurs turboréacteurs logés chacun dans une nacelle abritant un ensemble de dispositifs d'actionnement annexes liés à son fonctionnement et assurant diverses fonctions lorsque le turboréacteur est 10 en fonctionnement ou à l'arrêt. Ces dispositifs d'actionnement annexes comprennent notamment un dispositif d'inversion de poussée. Une nacelle de turboréacteur présente généralement une structure sensiblement tubulaire comprenant une entrée d'air en amont du turboréacteur, une 15 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, 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 20 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) 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. 25 Le rôle d'un inverseur de poussée est, lors de l'atterrissage d'un 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 ou flux mélangé 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 30 et aérofreins de l'avion. Dans le cas d'un inverseur à grilles de déviation, la réorientation du flux d'air froid est effectuée par des grilles de déviation, associées à des volets d'inversion venant bloquer au moins partiellement la veine de circulation du flux froid. Le capot n'ayant qu'une simple fonction de coulissage visant à découvrir 35 ou recouvrir ces grilles de déviation. Les volets d'inversion, également appelés volets de blocage, quant à eux, sont activés et entraînés par le coulissement du capot mobile 2 jusqu'à venir obstruer au moins partiellement la veine en aval des grilles, de manière à optimiser la réorientation du flux d'air froid. 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 5 soufflante du turboréacteur. Ce cadre avant assure également le support de vérins d'actionnement des capots mobiles. On connaît aussi des inverseurs de poussée à portes arrières prévus pour rediriger un flux d'air mélangé générés par un ensemble propulsif prévu à cet effet. Pour ce faire, l'inverseur comprend typiquement des volets à l'arrière de la nacelle montés pivotants entre une position en jet direct dans laquelle les volets constituent une tuyère de l'ensemble propulsif et une position en jet inversé dans laquelle les volets forment des obstacles pour rediriger le flux d'air mélangé vers l'avant de l'ensemble propulsif via une ouverture radiale de la nacelle. Cette ouverture radiale peut comprendre des grilles d'aubes. Dans un inverseur de poussée à volets, l'efficacité de l'inversion de poussée et la performance de l'ensemble propulsif en jet direct sont généralement antagoniques. De plus, un inverseur de poussée à volets comprend des mécanismes d'actionnement des volets relativement lourds qui augmentent la masse globale de l'ensemble propulsif. Un but de la présente invention est de remédier à tout ou partie des inconvénients des inverseurs de poussée connus dans l'état de la technique en proposant un inverseur de poussée formant une alternative moins encombrante et plus légère aux mécanismes de volets ou de portes existantes. A cet effet, l'invention a pour objet un inverseur de poussée pour nacelle de turboréacteur d'aéronef comprenant : - une structure fixe de l'inverseur, - un capot d'inversion de poussée mobile en translation suivant une direction parallèle à un axe longitudinal de la nacelle, entre une position de jet direct et 30 une position de jet inversé, - une structure de déviation de l'air éjecté du turboréacteur en position de jet inversé, Selon l'invention, la structure de déviation d'air est formée par une membrane souple prise entre une première armature et une deuxième armature, la 35 première armature étant solidaire du capot d'inversion de poussée mobile de l'inverseur, la deuxième armature étant guidée en rotation par rapport à la structure fixe par deux liaisons articulées, la deuxième armature étant solidaire d'un mécanisme de déploiement relié au capot d'inversion de poussée mobile pour permettre le déploiement de la membrane souple entre une position de jet direct et une position de jet inversé, la deuxième armature étant guidée en rotation par les deux liaisons 5 articulées selon un même axe de pivotement. Une telle structure de déviation d'air permet d'alléger le poids de l'inverseur de poussée tout en étant compacte dans la position de jet direct de l'inverseur. L'axe de pivotement est un axe perpendiculaire à un axe de révolution de 10 l'inverseur de poussée. On entend par l'expression « membrane souple » une membrane pouvant être déployée sous l'effet d'une contrainte de traction ou de compression appliquée dans une direction tangentielle à sa surface. Dans la suite de la description, on entend par l'expression « flux 15 d'air mélangé », un mélange de flux d'air chaud, aussi appelé flux primaire, et de flux d'air froid, aussi appelé flux secondaire, respectivement réalisé en amont de l'inverseur de poussée. Selon d'autres caractéristiques pouvant être prises seules ou en combinaison l'une de l'autre : 20 - l'axe de pivotement de la structure de déviation d'air est porté par la structure fixe, - la structure de déviation d'air peut comprendre un nombre N de première et deuxième armatures, le nombre N de première et deuxième armatures étant égal à un nombre P de dit axe de rotation, 25 - la membrane souple peut de préférence comprendre ou être réalisée en un matériau lui permettant de résister à une contrainte de traction ou de compression appliquée à sa surface. Dans un mode de réalisation, la membrane peut comprendre un matériau élastique pour pouvoir être déformée de manière réversible sous l'effet d'une 30 contrainte de traction ou de compression. Typiquement, la membrane peut être fabriquée de sorte que sa valeur d'allongement relative puisse varier de 0 à 50 %, voire de 0 à 100 % relativement à sa surface lorsqu'elle n'est pas contrainte en traction. Bien entendu, le matériau de la membrane et/ou ses dimensions, en particulier son épaisseur et/ou sa surface, devraient être choisis de sorte que les 35 contraintes exercées sur la membrane lors de la mise en oeuvre de l'inverseur de poussée n'entraînent aucune déformation irréversible ni une rupture de la membrane. 4 La membrane peut de préférence être étanche aux gaz et/ou aux fluides. Au moins une partie de la membrane peut toutefois être perméable à l'air et comprendre à cet effet des pores pour contribuer au traitement acoustique de l'inverseur de poussée, notamment, le cas échéant, une partie de la membrane exposée 5 au flux d'air mélangé lorsque l'inverseur est positionné en jet direct. Dans ce cas, le taux de porosité, qui dépend de la taille des pores et de l'épaisseur de la membrane, doit néanmoins permettre à la membrane d'assurer sa fonction de déviation de flux. La membrane peut comprendre ou consister en un matériau textile. La membrane peut être fabriquée par tissage ou tricotage ou moulage ou 10 extrusion ou laminage. Dans des modes de réalisation, la membrane peut comprendre des élastomères et/ou du caoutchouc et/ou des polymères et/ou des polyamides, par exemple du nylon, et/ou des fibres de carbone et/ou du polytétrafluoroéthylène (PTFE) et/ou du silicone et/ou du poly(p-phénylènetéréphtalamide) (PPD-T) et/ou du 15 polyéthylène chlorosulfoné (CSM) et/ou de verre et/ou de basalte et/ou de céramiques et/ou de fibres ou de fils métalliques. On pourra de préférence choisir ou fabriquer une membrane : - ayant des propriétés antifriction sur solide, et/ou - ayant des propriétés d'adhérence sur paroi, et/ou 20 - acoustiquement transparente ou semi transparente, et/ou - résistante à des températures comprises entre -100°C et 750°C pendant des durées typiques de croisière d'un aéronef de type avion de ligne. Ces propriétés peuvent être inhérentes au matériau ou bien être assurées 25 par un traitement de surface ou par l'ajout d'une couche de matériau. La membrane peut comprendre des fibres renforcées. De préférence, les fibres renforcées peuvent être agencées suivant une direction parallèle ou sensiblement parallèle à ladite direction longitudinale lorsque la membrane est rétractée, c'est-à-dire lorsque l'inverseur de poussée est en position jet direct. La membrane peut comprendre des renforts tels que des câbles ou des lattes qui peuvent constituer tout ou partie desdites fibres renforcées. Dans des modes de réalisation, la membrane peut comprendre des éléments de renfort tels que des fibres renforcées et/ou des fils et/ou des câbles et/ou des rubans et/ou des lattes : - non reliés entre eux, et/ou - qui s'étendent suivant une première direction de sorte que ces éléments de renfort soient au moins partiellement espacés entre eux suivant une deuxième direction perpendiculaire à la première direction. La deuxième direction peut être une direction transversale 5 de la membrane. Pour améliorer la résistance mécanique de la membrane et/ou son maintien lors de la mise en oeuvre de l'inverseur de poussée et/ou pour faciliter ou permettre sa fixation, la membrane peut alternativement ou complémentairement comprendre d'autres types d'éléments de renfort ou de fixation tels que des inserts ou 10 encore une ou plusieurs trames. L'invention concerne aussi une nacelle comprenant un tel inverseur de poussée. D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, 15 donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une nacelle avec inverseur de poussée à grilles d'aubes, en position jet inversé, - la figure 2 est une vue schématique en coupe d'un inverseur de poussée 20 selon l'invention faisant apparaître une membrane souple, - la figure 3 est une vue schématique et partielle en coupe longitudinale d'un inverseur de poussée en position jet inversé, avec entraînement mécanique de la membrane, - la figure 4 est une vue cinématique de côté d'un inverseur de poussée 25 selon l'invention en position jet direct où on a représenté plus en détails la liaison mécanique entre la membrane souple, un capot mobile et une structure fixe de l'inverseur de poussée - la figure 5 est une vue cinématique de côté d'un inverseur de poussée selon l'invention en position jet inversé où on a représenté plus en détails la liaison 30 mécanique entre la membrane souple, un capot mobile et une structure fixe de l'inverseur de poussée. Les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures. Une nacelle 1 d'avion est illustré à la figure 1. Cette nacelle 1 comprenant 35 un mât réacteur (non représenté) est équipée d'un moteur de type turboréacteur à 6 double flux (non représenté) logé dans la nacelle. Le mât réacteur, est destiné à être fixé à une aile (non représentée) ou au fuselage (non représenté) de l'avion. La nacelle 1 comprend une entrée d'air adaptée pour permettre la captation optimale vers le turboréacteur de l'air nécessaire à l'alimentation d'une 5 soufflante et de compresseurs internes (non représentés) du turboréacteur. La nacelle 1 s'étend suivant une direction longitudinale D1 représentée confondue avec l'axe du moteur. La figure 1 illustre la nacelle 1 avec un inverseur de poussée en position « jet inversé ». 10 L'inverseur de poussée comporte une structure fixe 43, une structure d'évacuation du type grilles d'aubes 41 et une structure mobile 42. La structure mobile 42 est dans cet exemple un capot d'inversion de poussée mobile en translation entre la position en jet direct et la position en jet inversé. La translation de la structure mobile 42 est typiquement réalisée par 15 coulissement de cette structure mobile 42 le long de rails (non représentés) s. La structure fixe 43 et la structure mobile 42 de l'inverseur de poussée délimitent une veine apte à canaliser un flux d'air mélangé suivant la direction longitudinale D1 lorsque l'inverseur de poussée est dans la position jet direct illustrée à la figure 1. 20 En référence à la figure 3, a position en jet inversé de l'inverseur de poussée autorise une évacuation radiale du flux d'air mélangé au travers de la structure d'évacuation 41. Dans certains modes de réalisation, la position en jet inversé permet une évacuation radiale au travers de la structure d'évacuation 41 à la fois du flux d'air froid 25 et du flux d'air chaud. En référence à nouveau à la figure 1, les flèches F montrent le sens d'écoulement d'un flux d'air mélangé provenant d'un moteur prévu à cet effet. Deux structures d'évacuation 41 diamétralement opposés s'étendent dans le prolongement du moteur dont elles sont solidaires. A l'extrémité aval des structures d'évacuation 41 30 sont articulées deux volets 45 de l'inverseur de poussée. En position de jet direct, ces volets 45 sont escamotés dans l'alignement du moteur et laissent s'écouler librement le flux d'air mélangé. En position de jet inversé, ces volets 45 basculent dans la position déployée en venant en butée l'une contre l'autre de façon à bloquer le flux d'air mélangé et à le dévier latéralement par les ouvertures qu'elles dégagent. 35 Dans les figures 2 à 5, tel que réalisé par l'invention, afin de dévier au moins une partie de ce flux d'air mélangé en direction des grilles d'aubes 41 lorsque l'inverseur 7 de poussée est dans la position en jet inversé, l'inverseur de poussée comprend une membrane souple 6. La description qui suit décrit plusieurs exemples non limitatifs d'agencement d'une ou de plusieurs membranes souple 6 conformes à l'invention. 5 Dans le mode de réalisation des figures 2 à 5, sont notamment représentés la structure mobile 42, une partie de la structure fixe 43 de l'inverseur, ainsi que des membranes souples 6 selon l'invention. Dans les figures 2 à 5, la ou les membranes 6 sont agencées pour évacuer à la fois le flux d'air mélangé. De façon non limitative, la ou les membranes 6 peut être 10 agencée pour évacuer uniquement le flux d'air froid circulant dans une veine secondaire. La redirection du flux d'air mélangé implique essentiellement de déployer la ou les membranes 6 en aval de la structure fixe 43 interne. Par exemple, les inverseurs de poussée comprennent des mécanismes de 15 déploiement et rétraction d'une ou de plusieurs membranes 6 qui peuvent être utilisés pour rediriger un seul flux ou bien le flux d'air mélangé du turboréacteur. De manière générale, au moins une membrane souple 6 est agencée pour dévier au moins une partie du flux d'air mélangé en direction des grilles d'aubes 41 lorsque l'inverseur de poussée est dans la position en jet inversé. 20 Dans l'exemple des figures 2 et 3, l'inverseur comprend deux membranes 6A et 6B (ci-après aussi désignées sous la référence commune 6) agencées pour dévier au moins une partie du flux d'air mélangé en direction des grilles d'aubes 41 lorsque l'inverseur de poussée est dans la position en jet inversé tel que cela est représenté à la figure 3. 25 La ou les membranes 6 sont prises entre une première armature 60 et une deuxième armature 61. La première armature 60 de chaque membrane 6 est solidaire de la structure mobile 42 de l'inverseur de poussée. La deuxième armature 61 de chaque membrane 6 est elles reliée mécaniquement à la fois à la structure fixe 43 et à la structure mobile 42, tel que cela sera décrit ci-après. Ces armatures 60, 61 30 permettent la tenue des membranes 6 en position de jet direct ou jet inversé. Tel que représenté aux figures 4 et 5, au moins une armature 60, 61 est rattachée par ses extrémités à la structure fixe 43 par deux liaisons articulées 6C. Ces liaisons articulées 6C sont ici des liaisons pivots. Ici, la première armature 60 de chaque membrane 6 est solidaire, de façon rigide, de la structure mobile 42 de l'inverseur, par 35 exemple par l'intermédiaire d'une liaison encastrement, alors que la deuxième 8 armature 61 est rattachée par ses extrémités à la structure fixe 43 par deux liaisons articulées 6C. Ces liaisons articulées 6C sont agencées sur des plots 422 de la structure fixe 43 faisant saillie de la surface externe 422 de la structure mobile 422. 5 Tel qu'indiqué précédemment, la deuxième armature 61 de chacun membrane 6 est mécaniquement dépendante à la fois de la structure fixe 43 et de la structure mobile 42. Plus particulièrement, outre les liaisons articulées 6C reliant la deuxième armature 61 de chaque membrane 6, la deuxième armature 61 de chacun membrane 6 est solidaire d'un mécanisme de déploiement 7 qui est selon ce mode de 10 réalisation une bielle. Ce mécanisme de déploiement 7 est relié à la structure mobile 42 pour permettre le déploiement de la membrane 6 entre une position de jet direct et une position de jet inversé. A la figure 2, ces membranes 6 sont rétractées au sens où elles sont en 15 partie déployées dans la veine d'évacuation du flux d'air mélangé. A la figure 3, les membranes 6A et 6B sont complétement déployées dans la veine d'évacuation du flux d'air mélangé. En jet direct, la ou les membranes 6 sont rétractées, c'est-à-dire qu'elles n'obturent pas la veine de manière à dévier au moins une partie du flux d'air en 20 direction des grilles d'aubes 41. Selon une variante de réalisation, les première et deuxième armatures 60, 61 de la ou les membranes 6 peuvent être logées entre une paroi externe 431 de la structure fixe 43 et une paroi externe 421 de cette structure mobile 42. Lorsque la position de jet inversé est recherchée, la structure mobile 42 25 est reculée en translation par rapport à la structure fixe 43 selon la direction Dl. La ou les membranes 6 sont déployées dans la veine, c'est-à-dire qu'elles sont agencées pour dévier au moins une partie du flux d'air en direction des grilles d'aubes 41. Lorsqu'elles sont complétement déployées, les deuxièmes armatures des deux membranes souples se rejoignent. 30 Pour pouvoir déployer la ou les membranes 6 dans la veine, la première armature 60 de la ou des membranes 6 est fixée à la structure mobile 42, la deuxième armature 61 de la ou des membranes 6 est fixée à la fois à un mécanisme de déploiement 44 de l'inverseur de poussée et elle est montée en pivotement par rapport à la structure fixe 43 par l'intermédiaire des liaisons articulées 6C. Ce mécanisme de 35 déploiement 44 est solidaire de la structure mobile 42. 9 Selon le mode de réalisation illustrée aux figures 2 à 5, le mécanisme de déploiement 44 est formée par une bielle articulée à ses deux extrémités 44A, 44B en liaison pivot entre la structure fixe 43 et le sommet de la deuxième armature 61 de chaque membrane 6. 5 Ainsi, lorsque la structure mobile 42 est déplacée pour atteindre la position de jet inversé de l'inverseur, le déploiement de la deuxième armature 61 de chaque membrane 6 est assuré par leur bielle respective. Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples 10 sans sortir du cadre de l'invention. Notamment, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être associés les uns avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles ou exclusifs les uns des autres. En particulier, REVENDICATIONS1. Inverseur de poussée pour nacelle (1) de turboréacteur d'aéronef comprenant : - une structure fixe (43) de l'inverseur, - un capot d'inversion de poussée (42) mobile en translation suivant une direction parallèle à un axe longitudinal (D1) de la nacelle (1), entre une position de jet direct et une position de jet inversé, - une structure de déviation (6) de l'air éjecté du turboréacteur en position 10 de jet inversé, caractérisé en ce que la structure de déviation d'air est formée par une membrane souple (6) prise entre une première armature (60) et une deuxième armature (61), la première armature (60) étant solidaire du capot d'inversion de poussée mobile (42) de l'inverseur, la deuxième armature (61) étant guidée en rotation 15 par rapport à la structure fixe (43) par deux liaisons articulées (6C), la deuxième armature (61) étant solidaire d'un mécanisme de déploiement (44) relié au capot d'inversion de poussée (42) mobile pour permettre le déploiement de la membrane souple (6) entre une position de jet direct et une position de jet inversé, la deuxième armature étant guidée en rotation par les deux liaisons articulées (6C) selon un même 20 axe de pivotement (0). 2. Inverseur de poussée selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'axe de pivotement (0) de la structure de déviation d'air est porté par la structure fixe (43), 3. Inverseur de poussée selon l'une quelconque des revendications 25 précédentes, caractérisé en ce que la structure de déviation d'air peut comprendre un nombre N de première et deuxième armatures (60, 61), le nombre N de première et deuxième armatures (60, 61) étant égal à un nombre P dedit axe de pivotement, 4. Inverseur de poussée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la membrane souple peut comprendre ou être 30 réalisée en un matériau lui permettant de résister à une contrainte de traction appliquée à sa surface. 5. Nacelle comprenant un inverseur de poussée selon l'une quelconque des revendications précédentes.