FR3038587A1 - Nacelle de turboreacteur d’aeronef, ensemble propulsif comportant une nacelle, et aeronef comportant au moins un ensemble propulsif - Google Patents

Abstract

L'invention se rapporte à une nacelle de turboréacteur d'aéronef, la nacelle (1) comportant un système d'inversion de poussée, le système d'inversion de poussée comportant un capot mobile (20), des grilles d'inversion (22) coulissantes et des volets de blocage (24), la nacelle comportant au moins deux rails de guidage (30) des grilles d'inversion (22), les grilles d'inversion étant solidaires en translation d'au moins deux coulisseaux (32), chaque coulisseau (32) coopérant avec un rail de guidage (30), le rapport entre la longueur des coulisseaux (32) et la longueur utile des rails de guidage (30) étant inférieure ou égale à 0,2.

Description

L’invention se rapporte à une nacelle de turboréacteur, à un ensemble propulsif équipé d’une telle nacelle, ainsi qu’à un aéronef pourvu d’un tel ensemble propulsif.

Un aéronef est propulsé par plusieurs turboréacteurs logés chacun dans une nacelle, chaque nacelle abritant en outre 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.

Les nacelles modernes sont destinées à abriter un turboréacteur double flux apte à générer par l’intermédiaire des aubes de la soufflante en rotation un flux de gaz chauds (également dénommé flux primaire) et un flux d’air froid (également dénommé flux secondaire) qui circule à l’extérieur du turboréacteur à travers un passage annulaire, également appelé veine, formé entre deux parois concentriques de la nacelle. Les flux primaire et secondaire sont éjectés du turboréacteur par l’arrière de la nacelle.

Une nacelle de turboréacteur présente généralement une structure tubulaire comportant : - une section avant, ou entrée d’air, située en avant du turboréacteur ; - une section médiane, destinée à entourer la soufflante du turboréacteur ; - une section arrière, destinée à entourer la chambre de combustion du turboréacteur, et embarquant généralement des moyens d’inversion de poussée ; - une tuyère d’éjection, dont la sortie est située en aval du turboréacteur.

La section arrière présente généralement une structure externe, qui définit, avec une structure interne concentrique, dite « Inner Fixed Structure » (IFS), la veine annulaire servant à canaliser le flux d’air froid.

Les moyens d'inversion de poussée permettent, lors de l'atterrissage d'un avion, d'améliorer la capacité de freinage de celui-ci en redirigeant vers l'avant une fraction majoritaire de la poussée engendrée par le turboréacteur. Dans cette phase, l'inverseur obstrue généralement la veine du flux froid et dirige ce dernier vers l'avant de la nacelle, engendrant 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 froid varient suivant le type d'inverseur. Une configuration courante est celle des inverseurs de poussée dits « à grilles ». Dans ce type d’inverseur de poussée, le capot externe de la section arrière est coulissant. La translation vers l’arrière de ce capot coulissant permet de découvrir des grilles d’inversion mettant en communication la veine de flux froid et l’extérieur de la nacelle. La translation du capot coulissant permet en outre de déployer des volets de blocage dans la veine de flux froid. Ainsi, par l’action combinée des volets de blocage et des grilles d’inversion, le flux froid est redirigé vers l’avant de la nacelle.

Comme évoqué plus haut, les moyens d’inversion de poussée sont logés dans la section arrière d’une nacelle. On connaît principalement trois types de configuration structurelle pour la section arrière, à savoir les structures respectivement dites « en C » (ou, en anglais, « C-duct »), « en D » (ou « D-duct ») et en « O » (ou « O-duct »).

Dans une nacelle à structure en D, les structures interne et externe de la section arrière de la nacelle sont solidaires l’une de l’autre, par l’intermédiaire de deux ilôts de liaisons dénommés birfucations. Les bifurcations sont disposées respectivement selon les positions dites « à douze heures » (bifurcation supérieure) et « à six heures » (bifurcation inférieure). Le capot coulissant est dans ce cas monté à translation sur la structure externe de la section arrière. Le capot coulissant est en général constitué de deux demi-parties.

Dans une nacelle à structure en O ou en C, la section arrière est configurée de telle sorte qu’une bifurcation inférieure n’est pas nécessaire. Cela réprésente un grand gain d’efficacité pour l’ensemble propulsif puisque que la veine de flux froid n’est plus obstruée dans sa partie inférieure comme c’est le cas pour les structures en D. De plus, les structures en O ou en C permettent également des gains significatifs en termes de masse.

Dans une structure en O ou en C, le capot coulissant, ou capot mobile, est en général monté sur des rails disposés de part et d’autre du pylône (ou mât) de suspension de l’ensemble propulsif. Ces rails peuvent être disposés directement sur le pylône, ou sur un élément intermédiaire fixé au pylône lorsque l’ensemble propulsif est monté. Le capot est guidé et soutenu uniquement au niveau de ces rails, donc uniquement à proximité de la position « à douze heures ».

Par ailleurs, dans le cas d’un inverseur à grilles, les grilles, qui assurent la redirection du flux froid, peuvent être coulissantes. Ainsi, les grilles peuvent coulisser entre une position rétractée (ou avancée), dans laquelle les grilles sont dissimulées à l’intérieur de la nacelle, et une position déployée (ou reculée), dans laquelle les grilles sont découvertes. Les grilles sont alors guidées par au moins deux rails, disposés dans le prolongement ou non des rails supportant le capot coulissant. Les grilles peuvent avantageusement être solidaires en translation du capot coulissant.

Lorsque les grilles de l’inverseur de poussée sont coulissantes, les efforts engendrés lors de la phase d’inversion de poussée et lors du recul du capot mobile et des grilles peuvent conduire au blocage des éléments coulissants. En effet, les efforts générés par les grilles induisent au niveau des rails de guidage des forces et des moments susceptibles d’entraîner le coincement des éléments coulissants sur les rails. L’invention se propose de résoudre les inconvénients de l’état de la technique en permettant d’éliminer tout risque de coincement au niveau des rails de guidage des grilles coulissantes. A cet effet, l’invention se rapporte à une nacelle de turboréacteur d’aéronef, la nacelle comportant un système d’inversion de poussée, le système d’inversion de poussée comportant un capot mobile, des grilles d’inversion coulissantes et des volets de blocage, la nacelle comportant au moins deux rails de guidage des grilles d’inversion, les grilles d’inversion étant solidaires en translation d’au moins deux coulisseaux, chaque coulisseau coopérant avec un rail de guidage, le rapport entre la longueur des coulisseaux et la longueur utile des rails de guidage étant inférieure ou égale à 0,2.

Ainsi, en prévoyant un système de guidage de type court, c’est-à-dire avec un coulisseau présentant une longueur très inférieure à la longueur utile des rails de guidage, on évite tout arc-boutement des rails de guidage des grilles d’inversion, et on évite donc le coincement des grilles lors de leur déplacement.

Dans une réalisation, le coulisseau est fixé à un cadre périphérique avant solidaire des grilles d’inversion.

Dans une réalisation, le coulisseau est en outre fixé à un longeron, le longeron étant fixé au cadre périphérique avant et à un cadre périphérique arrière solidaire des grilles d’inversion.

Dans une réalisation, chaque coulisseau présente une partie de liaison avec le rail de guidage correspondant, cette partie de liaison formant une portion de cylindre et coopérant avec une forme complémentaire du rail de guidage correspondant. L’invention concerne également un ensemble propulsif d’aéronef, comportant un turboréacteur à double flux, l’ensemble propulsif comportant une nacelle telle que définie ci-dessus. L’invention se rapporte enfin à un aéronef comportant au moins un ensemble propulsif tel que défini ci-dessus, l’ensemble propulsif étant supporté par un pylône, le pylône comportant des rails de guidage du capot mobile de la nacelle.

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit, faite en référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - les figures 1a et 1b, représentent une nacelle conforme à l’invention, respectivement en configuration « jet direct » et « jet inverse » ; - les figures 2a et 2b représentent une partie de la section arrière de la nacelle des figures 1a et 1b, avec le système d’inversion de poussée respectivement en position rétractée et déployée ; - les figures 3a et 3b sont des vues de détail de la figure 2a ; - les figures 3c et 3d sont des vues de détail de la figure 2b ; - les figures 4a et 4b sont des vues partielles montrant le système de guidage et le coulisseau.

Les figure 1a et 1b montrent une vue d’une nacelle 1 conforme à l’invention. Celle-ci comporte de manière conventionnelle une entrée d’air 2, une section médiane 3, ainsi qu’une section arrière 4. Sur la figure 1a, la nacelle 1 est représentée seule, tandis que sur la figure 1b, on peut voir la nacelle 1 montée sur un pylône 5 (également appelé « mât réacteur »). Par ailleurs, la figure 1a montre la nacelle en configuration « jet direct », c’est-à-dire avec le système d’inversion de poussée en position rétractée, tandis que la figure 1b montre la nacelle en configuration « jet inverse », c’est-à-dire avec le système d’inversion de poussée en position déployée. Ainsi on peut voir sur la figure 1b qu’un capot mobile 20 de la section arrière 4 est en position reculée, laissant apparaître un ensemble de grilles d’inversion 22. Dans l’exemple, le mouvement du capot mobile 20 est supporté et guidé par des rails 50 disposés de part et d’autre du pylône 5.

Dans l’exemple, la structure de la nacelle est de type « en 0 » (ou « O-duct ») et ne comporte donc pas de bifurcation dans la partie inférieure de la veine de flux froid. Il est à noter que l’invention est également applicable à une nacelle à structure en C.

Les figures 2a et 2b représentent une partie de la section arrière de la nacelle des figures 1a et 1b, montrant les éléments du système d’inversion de poussée respectivement en position rétractée et en position déployée.

Le système d’inversion de poussée comprend un capot mobile 20, d’un seul tenant, qui forme la surface extérieure de la section arrière de la nacelle. Le capot mobile 20 est monté coulissant, dans l’exemple par l’intermédiaire des rails 50, solidaires du pylône 5 supportant l’ensemble propulsif (soit l’ensemble formé par un turboréacteur et la nacelle associée). Le système d’inversion de poussée comprend en outre des grilles d’inversion 22 et des volets de blocage 24 mobiles en rotation. Les grilles d’inversion 22 sont coulissantes et sont solidaires en translation du capot mobile 20. Le système d’inversion de poussée comporte des actionneurs (non représentés), notamment des actionneurs électromécaniques, permettant de faire coulisser l’ensemble formé par le capot mobile et les grilles d’inversion 22 entre une position rétractée (figure 2a) et une position déployée (figure 2b), et inversement. Cette translation s’opère selon un axe longitudinal de la nacelle, correspondant à l’axe longitudinal du moteur.

Lorsque le système d’inversion de poussée est en position rétractée (figure 2a) : - le capot mobile 20 est en position rétractée, correspondant à une position avancée dans laquelle il assure la continuité aérodynamique avec la section médiane de la nacelle ; - les volets de blocage 24 sont en position rétractée, position dans laquelle ils sont alignés avec la surface interne du capot mobile 20 ; - les grilles d’inversion 22 sont en position rétractée (ou avancée), position dans laquelle elles sont disposées autour du carter de soufflante du turboréacteur.

Lorsque le système d’inversion de poussée est en position déployée (figure 2b) : - le capot mobile est en position déployée, correspondant à une position reculée, dans laquelle il découvre les grilles d’inversion 22 qui sont dans leur position reculée ; - les volets de blocage 24 sont en position déployée, position dans laquelle ils obstruent au moins partiellement la veine de flux froid ; - les grilles d’inversion 22 sont en position déployée (ou reculée), position dans laquelle elles sont disposées en arrière du carter de soufflante du turboréacteur, et dans laquelle elles redirigent le flux froid vers l’extérieur de la nacelle.

Il est à noter que les grilles d’inversion 22 étant des grilles coulissantes, celles-ci sont dans l’exemple liées en translation au capot mobile 20, et la position relative des grilles d’inversion 22 par rapport au capot mobile 20 ne varie pas lors du déploiement ou de la rétractation du système d’inversion de poussée.

Les grilles d’inversion 22 sont solidaires d’un cadre périphérique avant 26 et d’un cadre périphérique arrière 27, le cadre périphérique arrière 27 étant lui-même solidaire du capot mobile 20. Plusieurs logements 28 sont prévus pour les actionneurs du système d’inversion de poussée. Ces logements 28, au nombre de quatre dans l’exemple des figures 2a et 2b, sont disposés entre certaines des grilles d’inversion 22.

De part et d’autre de la position dite « douze heures », sont disposés deux rails de guidage 30 pour le guidage des grilles d’inversion 22. Les rails de guidage 30 coopèrent chacun avec un coulisseau 32, chaque coulisseau 32 étant solidaire d’un longeron 29. Chaque longeron 29 est fixé à la fois au cadre avant 26 et au cadre arrière 27.

Comme visible sur les figures 3a, 3b, 3c, 3d, 4a et 4b, le coulisseau 32 assure un guidage court des grilles d’inversion. En effet, la longueur totale du coulisseau est très petite devant la longueur de guidage, c’est-à-dire la longueur utile des rails de guidage 30. Dans l’exemple la longueur de guidage assuré par les rails de guidage 30 est de 500 mm, tandis que la longueur L (cf. figure 4b) du coulisseau 32 est de 80 mm. Dans le cadre de l’invention, on s’assurera que le rapport entre la longueur L des coulisseaux 32 et la longueur utile des rails de guidage 30 soit inférieure à 0.2. On évite ainsi tout risque de coincement dû à un arc-boutement des rails sous les efforts générés par les grilles d’inversion, notamment lors de la phase d’inversion de poussée.

Les figures 4a et 4b sont des vues partielles dans lesquelles les grilles d’inversion ne sont pas visibles. Sur la figure 4b, le rail de guidage 30 n’est pas visible. On peut ainsi observer que le coulisseau 32 est fixé à la fois au cadre périphérique avant 26 et au longeron 29. Le coulisseau 32 présente une portion de guidage 320, dont une portion forme un cylindre de section circulaire, apte à coopérer avec une forme complémentaire du rail de guidage 30, comme visible sur la figure 3b.

Bien que l’invention ait été décrite en relation avec un exemple particulier de 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.

Claims (6)

1. REVENDICATIONS

   1. Nacelle de turboréacteur d’aéronef, la nacelle (1) comportant un système d’inversion de poussée, le système d’inversion de poussée comportant un capot mobile (20), des grilles d’inversion (22) coulissantes et des volets de blocage (24), la nacelle comportant au moins deux rails de guidage (30) des grilles d’inversion (22), les grilles d’inversion étant solidaires en translation d’au moins deux coulisseaux (32), chaque coulisseau (32) coopérant avec un rail de guidage (30), le rapport entre la longueur des coulisseaux (32) et la longueur utile des rails de guidage (30) étant inférieure ou égale à 0,2.
2. 2. Nacelle selon la revendication 1, dans lequel le coulisseau (32) est fixé à un cadre périphérique avant (26) solidaire des grilles d’inversion (22).
3. 3. Nacelle selon la revendication 2, dans laquelle le coulisseau (32) est en outre fixé à un longeron (29), le longeron (29) étant fixé au cadre périphérique avant (26) et à un cadre périphérique arrière (27) solidaire des grilles d’inversion (22).
4. 4. Nacelle selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle chaque coulisseau (32) présente une partie de liaison (320) avec le rail de guidage (30) correspondant, cette partie de liaison formant une portion de cylindre et coopérant avec une forme complémentaire du rail de guidage (30) correspondant.
5. 5. Ensemble propulsif d’aéronef, comportant un turboréacteur à double flux, l’ensemble propulsif comportant une nacelle (1 ) conforme à l’une des revendications précédentes.
6. 6. Aéronef comportant au moins un ensemble propulsif conforme à la revendication précédente, l’ensemble propulsif étant supporté par un pylône (5), le pylône (5) comportant des rails de guidage du capot mobile de la nacelle.