Structure arrière de nacelle pour moteur à réaction, telle qu'un inverseur de poussée

La présente invention se rapporte à une structure arrière de nacelle pour moteur à réaction, telle qu'un inverseur de poussée.

Un avion est mû par plusieurs turboréacteurs logés chacun dans une nacelle.

Une nacelle présente généralement une structure tubulaire comprenant une entrée d'air en amont du turboréacteur, une structure médiane destinée à entourer une soufflante du turboréacteur, une structure arrière pouvant intégrer des moyens d'inversion de poussée et destinée à entourer la chambre de combustion du turboréacteur, 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 engendrer d'une part un flux d'air chaud (également appelé flux primaire) issu de la chambre de combustion du turboréacteur, et d'autre part un flux d'air froid (flux secondaire) issu de la soufflante et circulant à l'extérieur du turboréacteur à travers un passage annulaire, également appelé veine, formé entre une structure interne définissant 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 avion, d'améliorer la capacité de freinage de celui-ci en redirigeant vers l'avant au moins une partie de la poussée engendrée par le turboréacteur. Dans cette phase, l'inverseur obstrue 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 œuvre pour réaliser cette réorientation du flux froid varient suivant le type d'inverseur. On connaît de la technique antérieure une structure arrière de nacelle pour moteur à réaction telle qu'un inverseur de poussée, comprenant :

- un cadre avant adapté pour être monté en aval du carter de soufflante d'un turboréacteur à double flux logé dans ladite nacelle,

- une structure interne mobile entre une position de fonctionnement dans laquelle elle se trouve partiellement recouverte par ledit cadre avant et est elle-même apte à recouvrir une partie dudit turboréacteur et à définir une veine

annulaire d'air froid avec ledit capot, et une position intermédiaire de maintenance située en aval de ladite position de fonctionnement, et

- un capot monté sur ladite structure interne.

Dans une telle structure arrière de la technique antérieure, l'accès au turboréacteur pour les opérations de maintenance est donc obtenu par déplacement de la structure interne vers l'aval de la structure arrière (par rapport au flux d'air destiné à circuler dans cette structure arrière).

En pratique, le déplacement aval de la structure interne est limité, de sorte qu'il n'est possible d'accéder à certains organes du turbo-réacteur qu'en prévoyant des trappes d'accès sur la structure interne.

La présente invention a ainsi notamment pour but de fournir une structure arrière de nacelle du type susmentionné permettant de faciliter l'accès au turboréacteur.

On atteint ce but de l'invention avec une structure arrière de nacelle pour moteur à réaction telle qu'un inverseur de poussée, comprenant :

- un cadre avant adapté pour être monté en aval du carter de soufflante d'un turboréacteur à double flux logé dans ladite nacelle,

- une structure interne mobile entre une position de fonctionnement dans laquelle elle se trouve partiellement recouverte par ledit cadre avant et est elle-même apte à recouvrir une partie dudit turboréacteur et à définir une veine annulaire d'air froid avec ledit capot, et une position intermédiaire de maintenance située en aval de ladite position de fonctionnement,

- un capot monté sur ladite structure interne, cet inverseur étant remarquable en ce que ledit capot comprend deux demi-capots et en ce que ladite structure interne comprend deux demi- structures internes mobiles chacune entre sa position de fonctionnement et sa position intermédiaire de maintenance, chaque demi-capot étant monté respectivement sur sa demi-structure interne associée, et en ce qu'il comprend des moyens pour faire pivoter chaque ensemble de demi-structure interne et de demi-capot associé vers l'extérieur autour d'un axe sensiblement vertical lorsque la demi-stucture interne concernée a atteint sa position intermédiaire de maintenance.

Grâce à ces caractéristiques, l'ouverture de cette structure arrière de nacelle s'effectue en deux temps : dans un premier temps, on déplace vers l'aval chaque ensemble de demi-structure interne et de demi-capot associés, permettant ainsi de dégager les parties de demi-structures initialement situées

sous le cadre avant ; dans un deuxième temps, on fait pivoter vers l'extérieur chacun de ces ensembles, permettant d'avoir un accès dégagé au turboréacteur pour les opérations de maintenance.

Cette cinématique en deux temps, particulièrement adaptée à un ensemble propulseur muni d'un cadre avant éventuellement structurant monté en aval du carter de soufflante, n'avait jusqu'à ce jour jamais été envisagée.

Suivant d'autres caractéristiques optionnelles de la structure arrière de nacelle selon l'invention :

- ledit capot est monté mobile entre une position fermée dans laquelle il recouvre ledit cadre avant et une position ouverte dans laquelle il découvre ledit cadre avant, et cette structure arrière de nacelle comprend des moyens pour déplacer ledit capot entre lesdites positions fermée et ouverte ;

- lesdits moyens pour déplacer lesdites demi-structures internes vers leur position intermédiaire de maintenance comprennent des moyens de guidage aptes à être montés sur ledit carter de soufflante : cet agencement permet un montage des moyens de guidage sur une partie robuste du turboréacteur ;

- lesdits moyens pour déplacer lesdites demi-structures internes vers leur position intermédiaire de maintenance comprennent des moyens de guidage aptes à être montés sur ledit cadre avant ;

- lesdits moyens de guidage sont assistés : cette assistance facilite le déplacement par un opérateur des demi-structures internes et de leurs demi- capots associés ;

- lesdits moyens de guidage comprennent chacun un coulisseau monté sur une vis sans fin motorisée, chaque ensemble de demi-structure interne et de demi-capot associé étant monté pivotant sur ce coulisseau ;

- cette structure arrière de nacelle comprend deux moyens de guidage associés à chaque ensemble de demi-structure interne et de demi- capot : cet agencement permet un excellent guidage de ces deux ensembles, sans excès de poids ;

- lesdits moyens pour faire pivoter chaque demi-structure interne comprennent des moyens de charnières montés aux extrémités mobiles desdits moyens de guidage : ces charnières permettent de réaliser de manière très simple le pivotement desdits demi-ensembles à partir de leur position intermédiaire de maintenance ;

- lesdites charnières sont disposées de manière que l'axe de pivotement de chaque demi-structure interne forme un petit angle par rapport à la verticale : cette disposition particulière permet de faciliter l'ouverture ou la fermeture desdits demi-ensembles ; - cette structure arrière de nacelle comprend des moyens pour verrouiller lesdits moyens de guidage dans leur position correspondant à la position de fonctionnement et/ou de maintenance intermédiaire desdites demi- structures internes : ces moyens de verrouillage permettent d'éviter tout déplacement intempestif desdits demi-ensembles, que ce soit de leur position de fonctionnement vers leur position intermédiaire de maintenance, ou inversement ;

- cette structure arrière de nacelle comprend des moyens de guidage par rail aptes à empêcher le pivotement desdites demi-structures internes autour de leurs axes respectifs tant qu'elles n'ont pas atteint leur position intermédiaire de maintenance ;

- cette structure arrière de nacelle comprend en outre deux demi- cadres supportant lesdits moyens de déplacement et lesdits demi-capots, ces deux demi-cadres étant respectivement solidaires desdites demi-structures internes, et disposés de manière à recouvrir ledit cadre avant tout en laissant passer l'air provenant de ce cadre avant lorsque lesdites demi-structures internes se trouvent en position de fonctionnement, et à se trouver en aval dudit cadre avant lorsque lesdites demi-structures internes se trouvent en position intermédiaire de maintenance : la présence de ces deux demi-cadres permet de rigidifier lesdits demi-ensembles ; - cette structure arrière de nacelle comprend des moyens de couteau et de rainure complémentaire de ce couteau, disposés à la périphérie dudit cadre avant et desdits demi-cadres, de manière à permettre un verrouillage radial desdits demi-cadres ;

- lesdits moyens de guidage sont interposés entre ledit carter de soufflante et lesdits demi-cadres : cet agencement permet aux moyens de guidage de coopérer avec des parties structurantes desdites demi-ensembles ;

- lesdits moyens de guidage sont interposés entre ledit cadre avant et lesdits demi-cadres ;

- ledit cadre avant est dimensionné de manière à assurer le support dudît turboréacteur : un tel cadre avant permet une répartition satisfaisante des efforts (poids, poussée, contre-poussée) sur le turboréacteur ;

- cette structure arrière de nacelle est un inverseur à grilles, ces grilles étant montées sur ledit cadre avant ;

- cette structure arrière de nacelle est un inverseur à portes, ces portes faisant partie dudit capot. La présente invention se rapporte également à une nacelle d'avion, remarquable en ce qu'elle est équipée d'une structure arrière de nacelle conforme à ce qui précède.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description qui va suivre, et à l'examen des figures ci-annexées, dans lesquelles :

- la figure 1 est une vue de côté d'une nacelle équipée d'un inverseur selon l'invention, en position normale de fonctionnement ;

- la figure 2 est une vue de côté de cette nacelle, l'inverseur de poussée étant représenté dans une position intermédiaire de maintenance ; - la figure 3 est une vue de côté de cette nacelle, l'inverseur étant représenté en position ouverte de maintenance ;

- la figure 4 est une vue en perspective de cette nacelle, correspondant à la figure 1 , le capot de l'inverseur ayant été ôté à des fins explicatives ; - la figure 4bis est une vue de détail de la zone Z de la figure 4, prise selon la ligne de coupe IV-IV de cette figure ;

- la figure 5 est une vue en perspective de cette nacelle correspondant à la figure 2 ;

- la figure 6 est une vue en perspective de cette nacelle correspondant à la figure 3 ;

- la figure 7 est une vue de devant de la nacelle selon l'invention, correspondant aux figures 1 et 4 ;

- la figure 8 est une vue de devant de la nacelle selon l'invention, correspondant aux figures 3 et 6 ; - la figure 9 est une vue de dessus de la nacelle selon l'invention, correspondant aux figures 3 et 6 (un seul ensemble de demi-structure interne et de demi-capot étant montré en position ouverte de maintenance) ;

- la figure 10 est une vue en perspective analogue aux figures 2 et 5, avec une variante de moyens de guidage, - les figures 11 à 13 sont des vues schématiques de la cinématique de ces moyens de guidage.

Dans la description qui va suivre, on va s'intéresser au cas particulier dans lequel la structure arrière de nacelle est un inverseur de poussée, mais la présente invention s'étend également à des structures arrière de nacelles dites « lisses », c'est-à-dire ne comprenant pas de moyens d'inversion de poussée.

On se reporte à présent à la figure 1 , sur laquelle on a représenté une nacelle 1 selon l'invention, fixée sous une aile d'avion 3 par l'intermédiaire d'un pylône ou mât de support 5.

Cette nacelle renferme un turboréacteur 7 comprenant en amont une soufflante 9 entourée d'un carter de soufflante 11 et en aval un moteur 13 entouré d'une structure interne 15.

En aval du carter de soufflante 1 1 est disposé un inverseur de poussée 17, comprenant un capot 19 définissant avec la structure interne 15 une veine annulaire d'air froid 21. Plus particulièrement, comme cela est visible notamment sur les figures 3 et 7, le capot 19 comprend en fait deux demi-capots 19a, 19b, solidaires chacun de deux demi-structures internes 15a, 15b, ces deux demi- structures internes définissant ensemble la structure interne 15.

Comme cela est visible notamment sur la figure 4, chaque demi- structure interne 15a comporte, dans une zone s'étendant le long du mât 5, et couramment appelée « îlot 12 heures », un rail 22 permettant le coulissement du demi-capot associé par rapport à cette demi-structure interne.

De plus, comme cela est plus particulièrement visible sur les figures 4 et 5, chaque demi-structure interne 15a, 15b, supporte un demi- cadre 23 monté de manière solidaire sur sa demi-structure interne associée.

Les deux demi cadres 23 sont mobiles entre une position visible à la figure 4, dans laquelle ils recouvrent un cadre avant 25 monté en aval du carter de soufflante 11 et fixé au mât 5, et une position visible à la figure 5, dans laquelle ces deux demi cadres sont situés en aval de ce cadre avant 25. Le cadre avant 25 peut ou non avoir une fonction structurante, et comporte dans l'exemple représenté des grilles d'inversion de poussée 27, c'est-à-dire des grilles aptes à permettre la sortie vers l'extérieur et vers l'amont de la nacellei du flux d'air circulant dans la veine d'air froid 21.

Les deux demi-cadres 23 sont alors conçus de manière à permettre le passage de cet air vers l'extérieur lorsqu'ils recouvrent le cadre avant 25.

Les deux demi-capots 19a, 19b, sont montés coulissants sur les rails 22 et sous l'action d'une pluralité de vérins 29 disposés sur les demi- cadres 23, entre une position fermée visible à la figure 1 , dans laquelle ces demi-capots 19a, 19b, recouvrent les demi cadres 23 qui eux-mêmes recouvrent le cadre avant 25, et une position ouverte non représentée, dans laquelle, sous l'action des vérins 29, les demi-capots 19a, 19b, sont déplacés en aval des demi-cadres 23, découvrant ainsi les grilles 27 du cadre avant 25. On notera par ailleurs que l'inverseur de poussée selon l'invention comprend des guides 31 interposés entre le carter de soufflante 11 et chaque demi-cadre 23, comme cela est visible sur l'ensemble des figures 1 à 6.

Comme cela est représenté, ces guides 31 comprennent typiquement des cylindres à l'intérieur desquels des tiges sont montées coulissantes, ces tiges pouvant être ou non assistées dans leur mouvement de translation. Chaque demi-cadre 23 est monté pivotant grâce à des charnières sur les extrémités des tiges de deux guides 31 , autour d'un axe A sensiblement vertical, représenté notamment sur les figures 3, 4 et 8.

Le mode de fonctionnement et les avantages de l'inverseur selon l'invention résultent directement de la description qui précède. En mode de fonctionnement normal (voir les figures 1 et 4), les moyens de guidage 31 sont en position rétractée, c'est-à-dire que les tiges de ces moyens de guidage sont rentrées à l'intérieur des cylindres associés.

Dans cette configuration, les demi-cadres 23 recouvrent le cadre 25, et les deux demi-structures internes 15a, 15b, recouvrent la quasi-totalité du moteur 13.

A partir de cette position normale de fonctionnement, on peut déplacer les deux demi-capots 19a, 19b, vers l'aval de la nacelle en agissant sur les vérins 29.

L'allongement de ces vérins a pour effet de faire coulisser les deux demi-capots 19a, 19b sur les rails 22, grâce à quoi ces deux demi-capots et les deux demi-cadres 23 intégrés à ces deux demi-capots découvrent les grilles 27 du cadre avant 25.

Comme cela a été indiqué précédemment, cette position aval de ces demi-capots et de ces demi cadres permet de faire sortir vers l'extérieur de la nacelle et vers l'amont de celle-ci le flux d'air froid circulant dans la

veine annulaire 21 , grâce à quoi on obtient une contre-poussée permettant de contribuer au freinage de l'avion équipé de cette nacelle.

En situation normale de vol, les vérins 29 sont en position rétractée, grâce à quoi les grilles 27 du cadre avant 25 sont occultées, et le flux d'air froid circulant dans la veine 21 est éjecté vers l'aval de la nacelle 1 , contribuant de la sorte à l'effort de poussée engendré par le moteur 13 du turboréacteur 7.

Lorsque l'avion se trouve à terre et que l'on souhaite intervenir sur le moteur 13 lors des opérations de maintenance, on commence par faire coulisser les deux demi-structures internes 15a, 15b, les deux demi-capots associés 19a, 19b, et les deux demi-cadres 23 vers l'aval de la nacelle, grâce aux moyens de guidage 31 , permettant d'amener l'ensemble de ces éléments vers la position intermédiaire de maintenance représentée sur les figures 2 et 5. Ce mouvement de coulissement permet notamment de déplacer les parties des deux demi-capots 15a, 15b, situées sous le cadre avant 25, vers l'aval de ce cadre.

L'étape suivante consiste à faire pivoter chaque ensemble de demi- structure interne 15a, 15b, de demi-capot 19a, 19b, et de demi-cadre 23 autour de son axe A respectif, de manière à amener ces deux demi- ensembles vers leur position ouverte de maintenance visible sur les figures 3, 6, 8 et 9.

Une fois que ces demi-ensembles se trouvent dans cette position, l'accès au moteur 13 pour les opérations de maintenance est extrêmement aisé.

On notera que l'on peut avantageusement prévoir que l'axe A soit légèrement incliné par rapport à la verticale, soit dans un sens permettant de faciliter l'ouverture desdits demi-ensembles, soit au contraire dans un sens permettant de faciliter la fermeture de ces deux demi-ensembles. Bien entendu, des moyens de verrouillage de ces deux demi- ensembles l'un à l'autre sont prévus, et l'on peut envisager d'ouvrir ces moyens de verrouillage soit une fois que ces deux demi-ensembles ont atteint la position représentée sur les figures 2 et 5 (position intermédiaire de maintenance), soit dès le début, c'est-à-dire lorsque ces deux demi- ensembles se trouvent encore dans leur position normale de fonctionnement (figures 1 et 4).

On peut aussi envisager des moyens, solidaires du pylône 5, de guidage par rail des deux demi-stuctures internes 15a, 15b, adaptés pour empêcher l'ouverture de ces deux demi-structures tant qu'elles n'ont pas atteint leur position intermédiaire de maintenance. On peut également envisager un verrouillage en radial des demi- cadres 23 lorsqu'ils se trouvent en position normale de fonctionnement. De tels moyens de verrouillage peuvent comprendre (voir figure 4bis) un couteau C et une rainure R complémentaire de ce couteau, disposés à la périphérie de ces organes. On notera que l'on peut également prévoir des moyens de verrouillage du coulissement de ces deux demi-ensembles de leur position normale de fonctionnement vers leur position intermédiaire de maintenance, ou inversement, de tels moyens de verrouillage pouvant être prévus sur les moyens de guidage 31 , ou dans la zone d'interface entre les deux demi- structures internes 15a, 15b et le pylône 5.

Comme on peut donc le comprendre à la lumière de la description qui précède, l'inverseur de poussée selon l'invention peut passer d'une position normale de fonctionnement à une position de maintenance grâce à une cinématique particulière, permettant tout d'abord de dégager les deux ensembles de demi-structures internes et deux demi-capots vers l'aval du cadre avant 25, puis, une fois ce dégagement effectué, d'ouvrir ces deux demi-ensembles vers l'extérieur « en papillon », c'est-à-dire par pivotement autour d'axes sensiblement verticaux.

Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, fourni à titre de simple exemple illustratif et non limitatif.

C'est ainsi par exemple que les préceptes qui ont été exposés ci- dessus pourraient également s'appliquer à un inverseur à portes.

C'est ainsi également que l'on peut envisager, lorsqu'il n'y a pas de place entre le carter de soufflante 11 et la nacelle, de placer les moyens de guidage 31 sur le cadre avant 25, comme cela est visible sur la figure 10.

Dans ce cas particulier, et comme cela est visible sur les figures 11 à 13, ces moyens de guidage 31 peuvent comprendre chacun une vis sans fin 32 montée rotative sur le cadre 25 sous l'action d'un moteur électrique 33, la rotation de cette vis ayant pour effet d'entraîner en translation un coulisseau 35 sur lequel le demi-capot 19a (ou 19b) est monté pivotant.