La présente invention concerne une porte d'inverseur de poussée pour nacelle de turboréacteur, en particulier une porte disposée selon un axe longitudinal, ladite porte comprenant une peau intérieure, une peau extérieure et un cadre disposé entre lesdites peaux intérieure et extérieure, ledit cadre comprenant deux éléments longitudinaux reliés par deux éléments transversaux, chacun desdits éléments transversaux présentant une forme incurvée dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal.

Lors de l'atterrissage d'un avion, l'inverseur de poussée améliore sa capacité de freinage en redirigeant vers l'avant au moins une partie de la poussée générée par le turboréacteur. Plusieurs types d'inverseurs sont connus de l'état de la technique. En particulier, dans un inverseur de poussée à portes, une ou plusieurs portes peuvent basculer entre une position inactive, ou de fermeture, et une position d'inversion ou d'ouverture. Dans ladite position d'ouverture, la ou les portes viennent obstruer au moins partiellement le conduit de la nacelle et ouvrent un passage dirigeant vers l'amont de la nacelle le flux d'air traversant le turboréacteur.

Un inverseur de poussée à portes est notamment décrit dans le document WO2013/045787.

De manière connue, une porte d'inverseur de poussée comporte des peaux intérieure et extérieure, disposées de part et d'autre d'un cadre. La forme de la peau intérieure et du cadre est généralement configurée pour aménager le passage d'un moyen d'actionnement de l'ouverture et de la fermeture de la porte, tel qu'un vérin.

Pour des raisons de gain de poids, il est avantageux de réaliser le plus possible d'éléments de la porte en matériaux composites, plutôt qu'en métal. Cependant, les contraintes spécifiques à une telle porte d'inverseur de poussée impliquent de prévoir une résistance mécanique suffisante, notamment à proximité du passage du vérin.

La présente invention a pour but de proposer une porte d'inverseur de poussée mettant en œuvre des matériaux composites, tout en présentant une structure alliant résistance mécanique et gain de poids.

A cet effet, l'invention a pour objet une porte d'inverseur de poussée du type précité, dans laquelle le cadre est formé d'un matériau composite, au moins l'un des éléments transversaux comprenant deux parois composites assemblées l'une à l'autre de sorte à ménager une cavité interne s'étendant selon une trajectoire incurvée sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal.

Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, la porte d'inverseur de poussée comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - l'au moins un des éléments transversaux comporte une encoche disposée dans une concavité de la forme incurvée, sensiblement à égale distance des deux éléments longitudinaux, ladite encoche étant configurée de sorte à recevoir un vérin d'ouverture/fermeture de la porte, la cavité interne dudit élément transversal s'étendant au niveau et de part et d'autre de ladite encoche, dans une convexité de la forme incurvée dudit élément transversal ;

- chacune des deux parois composites formant la cavité interne du cadre appartiennent respectivement à une partie intérieure et à une partie extérieure dudit cadre, lesdites parties intérieure et extérieure étant au contact respectivement de la peau intérieure et de la peau extérieure, chacune desdites parties intérieure et extérieure comprenant deux éléments longitudinaux reliés par deux éléments transversaux, chacun desdits éléments transversaux présentant une forme incurvée dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal ;

- la peau intérieure et/ou extérieure est formée d'un matériau composite comprenant au moins une partie acoustiquement isolante, de type nid d'abeille ;

- le cadre comprend en outre des éléments d'attache de la porte à un support, au moins l'un desdits éléments d'attache étant pris en sandwich entre le cadre et la peau intérieure ou extérieure ;

- au moins l'un des éléments d'attache est pris en sandwich entre les parties intérieure et extérieure du cadre ;

- tous les éléments d'attache de la porte à un support sont pris en sandwich entre la partie inférieure du cadre et la peau inférieure ou la partie supérieure du cadre ;

- les éléments d'attache sont formés d'un matériau composite, préférentiellement à base de fibres longues de carbones moulées à chaud par compression dans une résine époxy.

L'invention se rapporte en outre à un procédé de fabrication d'une porte telle que décrite ci-dessus, comprenant les étapes suivantes : disposition de la partie intérieure du cadre et des éléments d'attache sur un premier dispositif d'assemblage, puis disposition de la partie extérieure du cadre par-dessus la partie intérieure, puis solidarisation desdites parties extérieure et intérieure et des éléments d'attache, préférentiellement par collage, soudure ou co-cuisson, pour former le cadre, puis assemblage dudit cadre avec les peaux intérieure et extérieure, préférentiellement par collage, soudure ou co-cuisson.

L'invention se rapporte en outre à un inverseur de poussée à portes pour nacelle de turboréacteur, comprenant au moins une porte telle que décrite ci-dessus.

L'invention se rapporte en outre à une nacelle pour turboréacteur, comprenant au moins un inverseur de poussée à portes tel que décrit ci-dessus. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels :

- la figure 1 est une vue schématique, en perspective, d'une nacelle de turboréacteur comprenant un inverseur de poussée à portes selon un mode de réalisation de l'invention ;

- la figure 2 est une vue en perspective éclatée d'une porte d'inverseur de poussée selon un mode de réalisation de l'invention ;

- la figure 3 est une vue en perspective d'un élément intermédiaire d'un procédé de réalisation de la porte de la figure 2 ;

- la figure 4 est une vue en coupe de l'élément intermédiaire de la figure 3 ; et

- la figure 5 est une vue de détail de l'élément intermédiaire de la figure 3.

La figure 1 représente une nacelle 10 pour turboréacteur selon un mode de réalisation de l'invention.

La nacelle 10 comprend un corps 12 s'étendant selon un axe longitudinal 14. La nacelle 10 présente sensiblement une forme de révolution, notamment tronconique, autour de l'axe longitudinal 14. On considère que l'avant de la nacelle 10 correspond à l'extrémité évasée du tronc de cône.

La nacelle 10 comporte un inverseur de poussée 16, destiné à participer au freinage d'un avion équipé d'un turboréacteur comprenant la nacelle 10.

L'inverseur de poussée 16 comporte notamment deux portes 18, 20, sensiblement identiques et situés de part et d'autre d'un plan de symétrie de la nacelle 10. Chacune des portes est équipée d'un vérin 22, dont l'un est visible sur la figure 1 . Chaque vérin 22 s'étend sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal 14.

Dans une configuration fermée (non représentée) de la nacelle 10, les portes 18,

20 forment une surface externe continue, sensiblement tronconique, avec le corps 12.

Sur la figure 1 , la nacelle 10 est représentée dans une configuration ouverte, ou configuration d'inversion, dans laquelle les portes 18, 20 ont une position apte à contribuer au freinage de l'avion. Une extrémité avant 24 de chaque porte 18, 20 est écartée du corps 12 vers l'extérieur, par basculement de ladite porte autour d'un axe de rotation 26, sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal 14 et disposé au niveau d'une extrémité arrière 28 de ladite porte.

La figure 2 montre une vue éclatée d'une porte 18 de l'inverseur 16 selon un mode de réalisation de l'invention. Les portes 18, 20 étant identiques, la description qui suit correspond à l'une ou l'autre desdites portes. La porte 18 s'étend selon l'axe longitudinal 14 et comporte une peau extérieure 30, une peau intérieure 32, un cadre extérieur 34, un cadre intérieur 36 et un ensemble 38 d'éléments d'attache.

Comme il sera précisé ci-après, dans le mode de réalisation représenté, tous les éléments de la porte 18 sont réalisés en matériaux composites, notamment à base de fibres de carbone. De préférence, tous les éléments de la porte 18 sont solidaires les uns des autres de manière monobloc sans éléments de fixation de type rivet ou boulon.

Des procédés de fabrication de la porte 18 seront décrits plus en détails ci-après. En particulier, les figures 3 à 5 représentent un ensemble cadre 40, comprenant les cadres extérieur 34 et intérieur 36 et l'ensemble 38 d'éléments d'attache. L'ensemble cadre 40 correspond à un état intermédiaire de réalisation de la porte 18 selon un procédé décrit ci-après, avant l'assemblage des peaux extérieure 30 et intérieure 32.

Dans la configuration fermée de la nacelle 10, la peau extérieure 30 de la porte 18 forme une partie de la surface externe tronconique de ladite nacelle. Plus précisément, la peau extérieure 30 a sensiblement la forme d'une portion de tronc de cône, s'étendant selon l'axe longitudinal 14.

Dans la configuration fermée de la nacelle 10, la peau intérieure 32 de la porte 18 forme une paroi interne de ladite nacelle. La peau intérieure 32 a une forme sensiblement en portion de tronc de cône. En outre, la peau intérieure 32 comporte une cannelure 42 disposée longitudinalement. Une extrémité avant 44 de la cannelure 42 correspond à un bord avant de la peau intérieure 32. Une extrémité arrière de la cannelure 42 correspond à une ouverture traversante 46 ménagée dans la peau intérieure 32. Dans la configuration fermée de la nacelle 10, la cannelure ou tunnel 42 est disposée autour du vérin 22.

De préférence, le matériau de la peau extérieure 30 et/ou de la peau intérieure 32 comprend au moins une partie acoustiquement isolante, de type nid d'abeille, formée par deux mats fixés de part et d'autre d'un écarteur poreux ou alvéolé. Un tel matériau de type nid d'abeille est notamment décrit dans le document EP0586000.

Par exemple, de part et d'autre de la cannelure 42, la peau intérieure 32 comprend une zone isolante 48 réalisée en nid d'abeille. En revanche, au niveau de ladite cannelure 42, la peau intérieure 32 est de type monolithique, c'est-à-dire que les deux mats sont fixés directement l'un à l'autre, sans écarteur.

Le cadre extérieur 34 et le cadre intérieur 36 sont solidaires l'un de l'autre, comme visible sur les figures 3 à 5 représentant l'ensemble cadre 40. Par ailleurs, les cadres extérieur 34 et intérieur 36 sont respectivement au contact des peaux extérieure 30 et intérieure 32. Chacun des cadres extérieur 34 et intérieur 36 comprend deux éléments longitudinaux, respectivement 50 pour le cadre extérieur 34 et 150 pour le cadre intérieur 36. Les éléments longitudinaux 50, 150 s'étendent sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal 14.

Chaque extrémité d'un élément longitudinal 50, 150 est respectivement reliée à un élément transversal avant 54, 154 et à un élément transversal arrière 56, 156.

Chaque élément transversal avant 54, 154 ou arrière 56, 156 correspond sensiblement à une section du tronc de cône définissant la forme de la nacelle 10. Chaque élément transversal avant 54, 154 ou arrière 56, 156 présente donc une forme en arc de cercle dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal 14. Le rayon dudit arc de cercle est plus faible pour les éléments transversaux arrière 56, 156 que pour les éléments transversaux avant 54, 154.

Les éléments longitudinaux 50 et transversaux 54, 56 du cadre extérieur 34 forment un contour fermé d'une ouverture centrale 58 dudit cadre extérieur. De même, les éléments longitudinaux 150 et transversaux 154, 156 du cadre intérieur 36 forment un contour fermé d'une ouverture centrale 158 dudit cadre intérieur.

Dans le mode de réalisation des figures 2 à 5, une zone centrale de l'élément transversal arrière 56 du cadre extérieur 34 comporte deux branches séparées par un espace 59. De même, une zone centrale de l'élément transversal arrière 156 du cadre intérieur 36 comporte deux branches séparées par un espace 159.

Chacun des éléments transversaux avant 54, 154 comporte une encoche 60, 160, disposée dans une concavité de l'arc de cercle. Chaque encoche 60, 160 est située sensiblement à égale distance des deux éléments longitudinaux correspondants, respectivement 50 et 150. Comme décrit ci-après, les encoches 60, 160 sont au contact de l'extrémité avant 44 de la cannelure 42 de la peau intérieure 32, correspondant au passage du vérin 22.

Comme visible sur la figure 3 représentant l'ensemble cadre 40, les éléments longitudinaux 50, transversal avant 54 et transversal arrière 56 du cadre extérieur 34 sont respectivement assemblés aux éléments longitudinaux 150, transversal avant 154 et transversal arrière 156 du cadre intérieur 36, de sorte à former respectivement des éléments longitudinaux 250, transversal avant 254 et transversal arrière 256 de l'ensemble cadre 40.

Pour améliorer la résistance mécanique tout en diminuant le poids de l'ensemble cadre, l'assemblage des cadres extérieur 34 et intérieur 36 aménage de préférence un ou plusieurs caissons à l'intérieur des éléments longitudinaux 250 et/ou transversal avant 254 et/ou transversal arrière 256 de l'ensemble cadre 40. En particulier, la figure 4 montre une vue en coupe de l'élément transversal avant 254 de l'ensemble cadre 40, à proximité des encoches 60, 160 de passage du vérin.

Au niveau de l'encoche 60 et de part et d'autre de ladite encoche, l'élément transversal avant 54 du cadre extérieur 34 a une section sensiblement en Z, comprenant deux parties sensiblement parallèles à l'axe longitudinal 14, reliées par une partie sensiblement perpendiculaire audit axe 14.

Au niveau de l'encoche 160 et de part et d'autre de ladite encoche, l'élément transversal avant 154 du cadre intérieur 36 a une section sensiblement en Ω, comprenant une partie centrale incurvée, reliant deux parties sensiblement parallèles à l'axe longitudinal 14.

Comme visible sur la figure 4, lorsque les cadres extérieur 34 et intérieur 36 sont assemblés, les encoches 60 et 160 sont sensiblement adjacentes selon l'axe longitudinal 14, de sorte à former un passage 260 dans la concavité de l'élément transversal avant 254 de l'ensemble cadre 40.

De plus, les sections en Z et en Ω desdits cadres extérieur 34 et intérieur 36 s'emboîtent de sorte à ménager une cavité interne 62 dans ledit élément transversal avant 254 de l'ensemble cadre 40. La cavité interne 62, ou caisson, est entièrement fermée par les parois des cadres extérieur 34 et intérieur 36. La cavité interne 62 s'étend selon la trajectoire en arc de cercle des éléments transversaux avant 54, 154 desdits cadres. En particulier, la cavité interne 62 contourne par l'extérieur le passage 260.

C'est au niveau dudit passage 260 que l'élément transversal avant 254 et la cavité interne 62 de l'ensemble cadre 40 ont la plus faible épaisseur, perpendiculairement à l'axe longitudinal 14. La forme en caisson dudit élément transversal avant 254 confère une meilleure résistance mécanique à l'ensemble cadre 40 au niveau de cette zone faiblement épaisse.

Les éléments d'attache, ou ferrures, de l'ensemble 38 vont à présent être décrits. Le terme « ferrure » s'entend par analogie avec l'art antérieur, dans la mesure où les éléments d'attache de l'invention sont préférentiellement réalisés en composite.

Les éléments d'attache de l'ensemble 38 comprennent notamment deux ferrures pivot 70, deux ferrures d'accroché 72, deux ferrures d'inhibition 74, une ferrure vérin 76 et une ferrure arrière 78.

Comme visible sur la figure 3, les ferrures pivot 70 sont disposées aux extrémités de l'élément transversal arrière 256 de l'ensemble cadre 40. Les ferrures pivot 70 sont destinées à être reliées au corps 12 de la nacelle 10, de sorte à matérialiser l'axe de rotation 26. Comme visible sur la figure 5, les ferrures d'accroché 72 et les ferrures d'inhibition 74 sont disposées aux extrémités de l'élément transversal avant 254 de l'ensemble cadre 40. Les ferrures d'accroché 72 d'une part, et les ferrures d'inhibition 74 d'autre part, sont destinées à coopérer respectivement avec un premier et avec un deuxième système de verrouillage, de sorte à bloquer ou à libérer l'ouverture de la porte 18. Un procédé de fonctionnement de l'inverseur de poussée 16 sera détaillé ci-après.

La ferrure vérin 76 est disposée au contact des zones centrales des éléments transversaux arrière 56, 156 des cadres extérieur 34 et intérieur 36. En particulier, une partie de ladite ferrure vérin est insérée dans l'espace 59 entre les deux branches de l'élément transversal arrière 56 du cadre extérieur.

La ferrure vérin 56 est destinée à être reliée à une première extrémité du vérin 22, une seconde extrémité dudit vérin étant reliée au corps 12 de la nacelle 10.

La ferrure arrière 78 forme une partie centrale de l'extrémité arrière 28 de la porte 18. En particulier, la ferrure arrière 78 est reliée à la zone centrale de l'élément transversal arrière 156 du cadre intérieur 36.

La ferrure arrière 78 permet notamment de réaliser l'assemblage des peaux extérieure 30 et intérieure 32, et de maintenir la forme de l'extrémité arrière 28 de la porte 18.

Un procédé de fabrication de la porte 10 va maintenant être décrit.

Tout d'abord, la peau extérieure 30, la peau intérieure 32, les cadres extérieur 34 et intérieur 36 et les éléments d'attache de l'ensemble 38 sont réalisés en matériaux composites.

Par exemple, la peau extérieure 30 est réalisée dans un matériau à base de fibres de carbone dans une résine thermoplastique de type polysulfure de phénylène (PPS) ; la peau intérieure 32 est réalisée dans un matériau à base de fibres de carbone dans une résine thermodurcissable de type bismaléimide (BMI) ; le cadre extérieur 34 et le cadre intérieur 36 sont réalisés dans un premier matériau à base de fibres de carbone dans une résine époxy. Les éléments d'attache de l'ensemble 38 sont réalisés dans un second matériau à base de fibres de carbone dans une résine époxy.

En particulier, les éléments d'attache de l'ensemble 38, qui doivent supporter des contraintes importantes, sont préférentiellement réalisés à partir de fibres longues de carbones moulées à chaud par compression dans une résine époxy. Un matériau composite approprié, commercialisé sous la dénomination HexMC®, a des propriétés de résistance similaires aux pièces métalliques.

Les ferrures pivot 70, les ferrures d'accroché 72 et la ferrure vérin 76 sont ensuite disposés sur un premier dispositif d'assemblage, de forme convexe. Le cadre intérieur 36 est ensuite disposé au-dessus desdites ferrures, selon un emplacement approprié, de sorte que la convexité dudit cadre épouse la convexité du dispositif d'assemblage.

Les ferrures d'inhibition 74 et la ferrure arrière 78 sont ensuite disposées aux emplacements appropriés sur le cadre intérieur 36. Enfin, le cadre extérieur 34 est disposé par-dessus le cadre intérieur 36, notamment de sorte à recouvrir au moins une partie de chaque ferrure d'inhibition 74.

Lesdits cadres intérieur 36 et extérieur 34 et les ferrures de l'ensemble 38 sont alors solidarisés de sorte à former l'ensemble cadre 40. Selon un premier mode de réalisation, la solidarisation est effectuée par collage ou soudure chimique, notamment au moyen de cordons ou de films de colle, de préférence sous pression et/ou à chaud. La colle utilisée est par exemple une résine époxy.

Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, les pièces sont assemblées à un état incomplet de polymérisation de la résine époxy et la solidarisation est réalisée par co-cuisson, de préférence sous pression et à chaud.

Dans l'ensemble cadre 40 ainsi obtenu, les ferrures d'inhibition 74 sont prises en sandwich entre les cadres intérieur 36 et extérieur 34, pour une meilleure solidité de l'ensemble.

De manière analogue, l'ensemble cadre 40 est ensuite assemblé à la peau intérieure 32 au moyen d'un deuxième dispositif d'assemblage. En particulier, l'ouverture traversante 46 de la peau intérieure 32 est disposée en vis-à-vis d'une partie de la ferrure vérin 76. De même, l'extrémité avant 44 de la cannelure 42 est disposée en vis-à-vis du passage 260 de l'élément transversal avant 254.

Une étape de solidarisation est ensuite effectuée. Une partie de chacune des ferrures pivot 70, des ferrures d'accroché 72, de la ferrure vérin 76 et de la ferrure arrière 78 est ainsi prise en sandwich entre le cadre intérieur 36 et la peau intérieure 32, pour une meilleure solidité de l'ensemble.

Ainsi, toutes les ferrures de l'ensemble 38 sont au contact du cadre intérieur 36. Ledit cadre intérieur 36 constitue une zone structurelle qui assure la transmission des efforts entre lesdites ferrures.

De manière analogue, l'ensemble cadre 40 est ensuite assemblé à la peau extérieure 30 au moyen d'un troisième dispositif d'assemblage, puis une étape de solidarisation est effectuée.

La porte 18 est ainsi obtenue. Les peaux extérieure 30 et intérieure 32 sont séparées par un espace central, correspondant aux ouvertures centrales 58, 158 des cadres extérieur 34 et intérieur 36. Dans l'état de la technique mettant en œuvre des fixations par rivets ou boulon, les parties des peaux composites recevant lesdites fixations doivent être de type monolithique pour des raisons de résistance mécanique et aérodynamique, en particulier pour noyer les têtes des fixations. La fixation par collage, soudure ou co-cuisson permet d'éliminer ces zones monolithiques pour les remplacer par des zones de type nid d'abeille. Les propriétés d'isolation acoustique des peaux sont ainsi améliorées et leur masse est diminuée.

Un procédé de fonctionnement de l'inverseur de poussée 16 de la nacelle 10, comprenant la porte 18 décrite ci-dessus, va maintenant être décrit.

En situation de vol normal de l'avion équipé de la nacelle 10, ladite nacelle est dans la configuration fermée. Les ferrures d'accroché 72 sont reliées au premier système de verrouillage pour maintenir fermée la porte 18.

Pour des raisons de sécurité, il est possible d'activer une fonction « inhibition » pour la nacelle en configuration fermée. Dans ce cas, les ferrures d'inhibition 74 sont reliées au second système de verrouillage. Ainsi, si le premier système de verrouillage est désactivé accidentellement, la porte 18 reste fermée. En particulier, le second système de verrouillage interdit la libération en plein vol des ferrures d'inhibition.

En cas d'atterrissage de l'avion, en particulier pour un atterrissage d'urgence avec faible distance de freinage, une commande de mise en œuvre est donnée à l'inverseur de poussée 16. Les ferrures d'accroché 72 et les ferrures d'inhibition 74 sont libérée respectivement des premiers et seconds systèmes de verrouillage et le vérin 22 actionne l'ouverture de la porte 16 par basculement autour de l'axe 26. La nacelle 10 se trouve alors dans la configuration ouverte de la figure 1 , les ferrures pivot 70 et la ferrure vérin 76 assurant seules la tenue de la porte 16 sur le corps 12. Lesdites ferrures subissent un effort élevé lors du freinage. En particulier, l'effort appliqué sur la ferrure vérin 76 peut être de l'ordre de 53 kN.