FR2947868A1

FR2947868A1 - Nacelle d'aeronef incorporant un dispositif pour inverser la poussee

Info

Publication number: FR2947868A1
Application number: FR0954735A
Authority: FR
Inventors: Benoit Letay; Benjamin Saget; Franck Lesieur; Stephane Flin
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2009-07-08
Filing date: 2009-07-08
Publication date: 2011-01-14
Anticipated expiration: 2029-07-08
Also published as: FR2947868B1; US8701386B2; US20110127353A1

Abstract

L'objet de l'invention est une nacelle d'aéronef dans laquelle est disposée une motorisation avec une surface extérieure (46), ladite nacelle comportant une paroi (44) intérieure qui délimite avec la surface extérieure (46) de la motorisation un conduit annulaire secondaire, au moins une partie mobile (52) de manière à créer au moins une ouverture latérale (54) et un dispositif d'inversion de poussée comportant au moins un obstacle physique mobile (56, 58) apte à occuper un premier état rabattu dans lequel il ne dévie pas le flux circulant dans le conduit secondaire et un autre état déployé dans lequel il dévie au moins partiellement ledit flux circulant dans le conduit annulaire secondaire vers ladite au moins une ouverture latérale (54), caractérisée en ce qu'elle comprend un anneau (50) disposé dans le conduit secondaire, distant de la paroi intérieure (44) de la nacelle et de la surface extérieure (46) de la motorisation supportant ledit au moins un obstacle physique mobile (56, 58).

Description

NACELLE D'AERONEF INCORPORANT UN DISPOSITIF POUR INVERSER LA POUSSEE

La présente invention se rapporte à une nacelle d'aéronef incorporant un dispositif pour diminuer, annuler ou inverser la poussée produite par la motorisation de l'aéronef. Comme illustré sur les figures 1, 2A et 2B, un ensemble propulsif d'aéronef comprend un moteur 10 avec d'une part une soufflante comportant un rotor muni de pales et un stator muni d'aubes, et d'autre part, un conduit primaire dans lequel sont disposés selon le sens d'écoulement de l'air, des étages de compresseurs, une chambre de combustion et des étages de turbines. Le moteur est disposé dans une nacelle 12 qui comprend en amont de la soufflante une entrée d'air 14 et en aval du stator de la soufflante un conduit secondaire 16. De manière générale, la nacelle 12 comprend deux bifurcations (non représentées) reliant la nacelle et la motorisation, disposées dans le conduit secondaire suivant des positions angulaires respectivement supérieure à 12h et inférieure à 6h. Ces deux bifurcations constituent des carénages aérodynamiques aux éléments de structure et aux systèmes de l'ensemble propulsif qui relient le conduit primaire au reste de la nacelle. Lorsque la motorisation est prévue sous la voilure, le mât fixant l'ensemble propulsif à la voilure est en partie disposé dans la bifurcation supérieure pour relier le conduit primaire au reste de l'ensemble propulsif.

Afin de réduire les nuisances sonores, certaines parties des surfaces du conduit secondaire 16 comprennent des revêtements pour le traitement acoustique.

Un ensemble propulsif comprend généralement un dispositif 18 d'inversion de poussée permettant de dévier au moins une partie du flux afin de réduire, annuler ou inverser la poussée produite par ledit ensemble propulsif à l'aide d'un ou plusieurs obstacles physiques mobiles.

Selon une première variante dite à porte pivotante illustrée sur la figure 1, la nacelle 12 comprend au moins une partie mobile 20 appelée porte susceptible de pivoter par rapport à un axe 22 de manière à générer une ouverture radiale après pivotement, ladite porte comprenant une partie venant en saillie dans le conduit secondaire 16 de manière à former un obstacle susceptible de dévier au moins une partie du flux s'écoulant dans ledit conduit secondaire en direction de l'ouverture radiale. Selon une autre variante dite à cascades illustrée sur la figure 2A et 2B, la nacelle 12 comprend au moins une partie mobile 24 susceptible de se translater vers l'arrière de manière à ménager entre les parties fixes de la nacelle et ladite au moins une partie mobile 24 au moins une ouverture radiale ainsi que des volets 26, articulés par rapport à la partie mobile, susceptibles d'occuper une première position déployée dans laquelle ils obturent au moins partiellement le conduit secondaire 16 de manière à dévier le flux d'air en direction de l'ouverture radiale et une seconde position rabattue, plaquée contre la surface du conduit secondaire de la nacelle. Des bielles 28 sont généralement prévues pour manoeuvrer les volets 26, l'une des extrémités des bielles 28 étant reliée à un volet 26, l'autre à la motorisation 10. Les inverseurs de poussée de type à porte pivotante ou à cascades limitent la surface interne de la nacelle susceptible de comprendre un revêtement pour le traitement acoustique. En effet, les zones de raccordement entre les parties fixes et les parties mobiles, les zones au niveau desquelles sont prévues les articulations des éléments pivotants (portes ou volets) ne peuvent pas comprendre un revêtement pour le traitement acoustique. Dans le cas d'un inverseur à cascades, les surfaces non traitées peuvent représenter de l'ordre de 20% de la surface interne de la nacelle. De plus, les parties mobiles ont des dimensions importantes compte tenu du fait qu'elles doivent s'étendre depuis la surface intérieure de la nacelle jusqu'à la surface extérieure de la motorisation. Or, dans la mesure où le taux de dilution des nouvelles générations de moteurs tend à augmenter, le profil extérieur des nacelles doit être de plus en plus court et fin ce qui tend à réduire le volume de la zone prévue pour le dispositif d'inversion de poussée. La demande de brevet WO 2007/003749 propose une solution consistant à prévoir des portes en partie arrière de la nacelle. Cette solution permet un meilleur traitement acoustique des surfaces intérieures mais conduit à augmenter l'épaisseur de la nacelle en partie arrière et la traînée aérodynamique. Aussi, la présente invention vise à pallier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant une nacelle d'aéronef incorporant un dispositif d'inversion de poussée de conception simple, susceptible d'optimiser le traitement acoustique, avec un impact réduit sur les performances aérodynamiques de la nacelle. A cet effet, l'invention a pour objet une nacelle d'aéronef dans laquelle est disposée une motorisation avec une surface extérieure, ladite nacelle comportant une paroi intérieure qui délimite avec la surface extérieure de la motorisation un conduit annulaire secondaire, au moins une partie mobile de manière à créer au moins une ouverture latérale et un dispositif d'inversion de poussée comportant au moins un obstacle physique mobile apte à occuper un premier état rabattu dans lequel il ne dévie pas le flux circulant dans le conduit secondaire et un autre état déployé dans lequel il dévie au moins partiellement ledit flux circulant dans le conduit annulaire secondaire vers ladite au moins une ouverture latérale, caractérisée en ce qu'elle comprend un anneau disposé dans le conduit secondaire, distant de la paroi intérieure de la nacelle et de la surface extérieure de la motorisation supportant ledit au moins un obstacle physique mobile. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard 5 des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une coupe longitudinale d'une nacelle incorporant un système d'inversion de poussée selon une première variante de l'art antérieur, la partie supérieure illustrant le système d'inversion de poussée à l'état actif et la partie inférieure le système d'inversion de poussée au repos, 10 - la figure 2A est une coupe longitudinale d'une nacelle incorporant un système d'inversion de poussée selon une autre variante de l'art antérieur illustrant le système d'inversion de poussée au repos, - la figure 2B est une coupe longitudinale d'une nacelle incorporant un système d'inversion de poussée selon une autre variante de l'art antérieur 15 illustrant le système d'inversion de poussée à l'état actif, - la figure 3A est un schéma illustrant en perspective une nacelle incorporant un système d'inversion de poussée selon l'invention au repos, - la figure 3B est un schéma illustrant en perspective une nacelle incorporant un système d'inversion de poussée selon l'invention à l'état 20 actif, - la figure 4 est une vue en perspective du système d'inversion de poussée seul au repos, - la figure 5 est une vue en perspective du châssis du système d'inversion de poussée selon l'invention, 25 - la figure 6A est une coupe du système d'inversion de poussée selon l'invention au repos, - la figure 6B est une coupe du système d'inversion de poussée selon l'invention à l'état actif, - la figure 7 est une vue en perspective illustrant en détails les moyens de manoeuvre des volets du système d'inversion de poussée selon l'invention, et - la figure 8 est une coupe du système d'inversion de poussée selon l'invention équipé d'un panneau pour le traitement acoustique. Sur les différentes figures, on a représenté en 30 une nacelle d'aéronef dans laquelle est susceptible d'être disposée de manière sensiblement concentrique une motorisation représentée de manière schématique en 32. La nacelle 30 comprend à l'avant une entrée d'air 34 qui se divise en un conduit primaire traversant la motorisation et débouchant via une sortie primaire 36 à l'arrière de la nacelle et en un conduit annulaire secondaire 38 prévu à l'arrière d'une soufflante débouchant via une sortie secondaire 40. Ainsi, la poussée de l'ensemble propulsif découle notamment de l'éjection des écoulements fluidiques sortant des sorties primaire et secondaire 36 et 40.

La nacelle 30 comprend une première paroi dont la surface extérieure 42 est en contact avec les écoulements fluidiques s'écoulant à l'extérieur de la nacelle et une seconde paroi 44 ( également appelée paroi intérieure de la nacelle) qui délimite avec la surface extérieure 46 de la motorisation le conduit annulaire secondaire 38.

Deux bifurcations 48 sont généralement disposées dans le conduit secondaire 38 et forment dans ledit conduit 38 des cloisons disposées dans un plan vertical, dans des positions angulaires respectivement supérieure à 12h et inférieure à 6h. Ainsi, la nacelle comprend une structure renforcée dans la zone du plan médian vertical. Cette structure renforcée est également utilisée pour servir de point d'ancrage à un mât reliant la nacelle à l'aéronef, et plus particulièrement la nacelle à la voilure de l'aéronef. Tous ces éléments ne sont pas plus détaillés car ils sont connus de l'homme du métier et ils peuvent prendre différentes formes en fonction des configurations.

Selon l'invention, la nacelle comprend un anneau 50 disposé dans le conduit secondaire 38, distant de la paroi intérieure 44 de la nacelle et de la surface extérieure 46 de la motorisation, avec une section en forme d'aile d'avion, à savoir un bord d'attaque arrondi à l'avant selon le sens d'écoulement des flux dans le conduit secondaire et un bord de fuite effilé à l'arrière. Pour améliorer le traitement acoustique, l'anneau 50 comprend de préférence un revêtement pour le traitement acoustique comportant de l'extérieur vers l'intérieur une couche poreuse acoustiquement résistive, au moins une structure alvéolaire et une couche réflectrice ou imperméable. Cette caractéristique permet d'augmenter la superficie des surfaces de la nacelle comportant un revêtement pour le traitement acoustique. La section de l'anneau délimitée par sa surface extérieure dite aérodynamique est adaptée pour que les perturbations aérodynamiques générées par l'anneau 50 soient les plus réduites possibles.

Selon une caractéristique importante de l'invention, la nacelle comprend une partie fixe et au moins une partie mobile permettant de générer au moins une ouverture latérale. Généralement, la nacelle comprend à l'arrière au moins une partie mobile 52 apte à se translater vers l'arrière de manière à dégager une ouverture latérale 54, comme illustré sur la figure 6B. Des moyens de guidage et des actionneurs sont prévus pour assurer la translation de la partie mobile 52. Ces éléments ne sont pas plus décrits car ils sont connus de l'homme du métier notamment pour les dispositifs d'inversion de poussée à cascades. Toutefois, contrairement à ce dernier, la partie mobile ne comprend aucun volet et la surface intérieure de ladite partie mobile s'étend jusqu'à la surface intérieure de la partie fixe disposée à l'avant comme illustré sur la figure 6A. Dans la mesure où aucun volet n'est intercalé entre la surface intérieure de la partie fixe et celle de la partie mobile, la superficie des surfaces traitées sur le plan acoustique est augmentée par rapport à la nacelle incorporant un dispositif d'inversion de poussée à cascades. Selon une caractéristique importante de l'invention, l'anneau 50 supporte au moins un obstacle physique mobile apte à occuper un premier état rabattu dans lequel il ne dévie pas le flux circulant dans le conduit secondaire 38 et un autre état déployé dans lequel il dévie au moins partiellement ledit flux circulant dans le conduit secondaire 38 vers ladite au moins une ouverture latérale 54. Avantageusement l'anneau comprend d'une part une première série de volets 56 dits extérieurs susceptibles d'occuper un premier état rabattu dans lequel ils ne viennent pas en saillie par rapport à la surface aérodynamique de l'anneau et un second état déployé dans lequel ils viennent en saillie par rapport à ladite surface en direction de la paroi intérieure 44 de la nacelle de manière à dévier au moins partiellement le flux circulant entre l'anneau 50 et la paroi intérieure 44 de la nacelle en direction de la ou des ouvertures latérales 54, et d'autre part, une seconde série de volets 58 dits intérieurs susceptibles d'occuper un premier état rabattu dans lequel ils ne viennent pas en saillie par rapport à la surface aérodynamique de l'anneau et un second état déployé dans lequel ils viennent en saillie par rapport à ladite surface en direction de la surface extérieure 46 de la motorisation de manière à dévier au moins partiellement le flux circulant entre l'anneau 50 et la surface extérieure 46 de la motorisation en direction de la ou des ouvertures latérales 54. Les volets extérieurs et intérieurs 56 et 58 sont représentés à l'état rabattu sur les figures 3A, 4, 6A et 8, à l'état déployé sur les figures 3B, 6B et 7. L'anneau 50 est positionné dans le conduit secondaire 38 de façon à ce que lorsque les volets 56 et 58 sont à l'état déployé, les extrémités des volets extérieurs 58 sont disposées sensiblement au niveau du bord avant de la ou des parties mobiles 52 translatées vers l'arrière.

Dans la mesure où l'anneau 50 est distant de la surface intérieure 44 de la nacelle et de la surface extérieure 46 de la motorisation, les volets 56 et 58 ont des dimensions plus réduites que les volets des dispositifs d'inversion de poussée à cascades de l'art antérieur ce qui tend à réduire le volume nécessaire aux dispositifs d'inversion de poussée et à les rendre compatibles avec les motorisations de nouvelles générations. Selon un mode de réalisation, l'anneau 50 comprend un châssis 60 (visible en détails sur les figures 5 et 8 relié au reste de la nacelle et/ou à la motorisation et/ou aux bifurcations 48, des volets intérieurs et extérieurs 58 et 56 articulés par rapport au châssis 60 et des actionneurs 62 pour assurer le changement d'état desdits volets 56 et 58. Comme illustré sur la figure 8, le châssis comprend à l'avant une forme circulaire 64 avec une section en C constituant le bord d'attaque de l'anneau 50, des articulations 66 reliant une première extrémité du C de la forme circulaire 64 avec les volets extérieurs 56, des articulations 68 reliant la seconde extrémité du C de la forme circulaire 64 avec les volets intérieurs 58, à l'arrière une forme circulaire 70 avec une section en V dont la pointe forme le bord de fuite de l'anneau 50, une première branche venant dans le prolongement des volets extérieurs 56 l'autre dans le prolongement des volets intérieurs 58 lorsque les volets 56, 58 sont à l'état rabattu, ainsi que des moyens de liaison 72 reliant les formes circulaires 64 et 70. Les éléments 64, 56, 58, 70 sont disposés de telle manière que lorsque les volets 56 et 58 sont à l'état rabattu, les surfaces extérieures desdits éléments 64, 56, 58 et 70 sont disposées dans le prolongement les unes des autres de manière à limiter les perturbations du flux circulant dans le conduit secondaire 38.

Selon le mode de réalisation illustré sur les figures 4 et 5, le châssis 60 est relié à la motorisation par l'intermédiaire de plusieurs entretoises 74 qui relient plus particulièrement la forme circulaire avant 64 à la motorisation. Les moyens de liaison 72 comprennent une première série d'entretoises 76 disposées au niveau de la surface intérieure de l'anneau disposées entre les volets intérieurs 58 et ayant une forme en V pour combler l'espace entre les volets intérieurs 58 lorsqu'ils sont à l'état rabattu, ces derniers n'étant pas jointifs dans cette position dans la mesure où ils sont jointifs à l'état déployé comme illustré sur la figure 3B.

Les moyens de liaison 72 comprennent une seconde série d'entretoises 78 reliant le bord d'attaque 64 au bord de fuite 70, à l'intérieur de l'anneau qui sont disposées sous les volets extérieurs 56 dans la mesure où ces derniers sont jointifs à l'état rabattu de manière à réduire l'espacement entre lesdits volets extérieurs 56 lorsqu'ils sont à l'état déployé.

L'anneau 50 comprend une pluralité de paires de volets, chaque paire comprenant un volet extérieur 56 et un volet intérieur 58 disposés en vis-à-vis. Pour chaque paire, l'anneau comprend un actionneur 62 représenté à la figure 8 logé entre les branches de la section en V de la forme circulaire arrière 70, une première extrémité de l'actionneur étant reliée à la forme circulaire arrière 70 à proximité de la pointe, la seconde extrémité de l'actionneur 62 étant reliée par l'intermédiaire de biellettes 80, 80' respectivement au volet extérieur 56 et au volet intérieur 58 à des points d'ancrage distants des articulations 66 et 68. Le fait de prévoir deux volets (un volet extérieur et un volet intérieur) pour couvrir l'espace entre la paroi intérieure 44 de la nacelle et la surface extérieure 46 de la motorisation, permet de réduire la course des actionneurs 62 et donc leurs volumes et leurs poids. Avantageusement, pour améliorer le traitement acoustique, les surfaces des volets et/ou du châssis 60 peuvent comprendre un revêtement pour le traitement acoustique afin d'augmenter la superficie du ou des revêtements pour le traitement acoustique en contact avec le flux circulant dans le conduit secondaire 38. Le principe de fonction du dispositif d'inversion de poussée selon l'invention est le suivant. A l'état non activé du dispositif d'inversion de poussée comme illustré sur la figure 6A, les parties fixe et mobile de la nacelle sont jointives et les volets 56 et 58 sont à l'état rabattu. Le flux circulant dans le conduit secondaire s'écoule de part et d'autre de l'anneau en direction de la sortie secondaire 40.

A l'état activé du dispositif d'inversion de poussée, comme illustré sur la figure 6B, la ou les parties mobiles de la nacelle se translatent vers l'arrière de manière à créer au moins une ouverture latérale 54. Les actionneurs 62 sont alors activés de manière à provoquer le déploiement des volets extérieurs 56 et intérieurs 58 afin de dévier au moins partiellement le flux circulant dans le conduit secondaire en direction de la ou des ouvertures latérales 54 pour réduire, annuler ou inverser la poussée produite par ledit ensemble propulsif.

Claims

REVENDICATIONS1. Nacelle d'aéronef dans laquelle est disposée une motorisation avec une surface extérieure (46), ladite nacelle comportant une paroi (44) intérieure qui délimite avec la surface extérieure (46) de la motorisation un conduit annulaire secondaire (38), au moins une partie mobile (52) de manière à créer au moins une ouverture latérale (54) et un dispositif d'inversion de poussée comportant au moins un obstacle physique mobile (56, 58) apte à occuper un premier état rabattu dans lequel il ne dévie pas le flux circulant dans le conduit secondaire (38) et un autre état déployé dans lequel il dévie au moins partiellement ledit flux circulant dans le conduit annulaire secondaire (38) vers ladite au moins une ouverture latérale (54), caractérisée en ce qu'elle comprend un anneau (50) disposé dans le conduit secondaire (38), distant de la paroi intérieure (44) de la nacelle et de la surface extérieure (46) de la motorisation supportant ledit au moins un obstacle physique mobile.
2. Nacelle selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'anneau comprend d'une part une première série de volets (56) dits extérieurs susceptibles d'occuper un premier état rabattu dans lequel ils ne viennent pas en saillie par rapport à l'anneau et un second état déployé dans lequel ils viennent en saillie par rapport à l'anneau en direction de la paroi intérieure (44) de la nacelle de manière à dévier au moins partiellement le flux circulant entre l'anneau (50) et la paroi intérieure (44) de la nacelle en direction de ladite au moins une ouverture latérale (54), et d'autre part, une seconde série de volets (58) dits intérieurs susceptibles d'occuper un premier état rabattu dans lequel ils ne viennent pas en saillie par rapport à l'anneau et un second état déployé dans lequel ils viennent en saillie par rapport à l'anneau en direction de la surface extérieure (46) de la motorisation de manière à dévier au moins partiellement leflux circulant entre l'anneau (50) et la surface extérieure (46) de la motorisation en direction de ladite au moins une ouverture latérale (54).
3. Nacelle selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'anneau (50) a une section en forme d'aile d'avion avec un bord d'attaque arrondi à l'avant selon le sens d'écoulement des flux dans le conduit secondaire et un bord de fuite effilé à l'arrière.
4. Nacelle selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'anneau (50) comprend un châssis (60) relié directement ou non au reste de la nacelle et/ou à la motorisation, des volets intérieurs et extérieurs (58, 56) articulés par rapport au châssis (60) et des actionneurs (62) pour assurer le changement d'état desdits volets (56, 58).
5. Nacelle selon la revendication 4, caractérisée en ce que le châssis comprend à l'avant une forme circulaire (64) avec une section en C constituant le bord d'attaque de l'anneau (50), des articulations (66) reliant une première extrémité du C de la forme circulaire (64) avec les volets extérieurs (56), des articulations (68) reliant la seconde extrémité du C de la forme circulaire (64) avec les volets intérieurs (58), à l'arrière une forme circulaire (70) avec une section en V dont la pointe forme le bord de fuite de l'anneau (50), une première branche venant dans le prolongement des volets extérieurs (56) l'autre dans le prolongement des volets intérieurs (58) lorsque les volets (56, 58) sont à l'état rabattu, ainsi que des moyens de liaison (72) reliant les formes circulaires (64, 70).
6. Nacelle selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens de liaison (72) comprennent une première série d'entretoises (76) disposées au niveau de la surface intérieure de l'anneau disposées entre les volets intérieurs (58) et ayant une forme en V pour combler l'espace entre les volets intérieurs (58) lorsqu'ils sont à l'état rabattu.
7. Nacelle selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que les moyens de liaison (72) comprennent une seconde série d'entretoises (78) reliant le bord d'attaque (64) au bord de fuite (70), à l'intérieur de l'anneau qui sont disposées sous les volets extérieurs (56).
8. Nacelle selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que l'anneau (50) comprend une pluralité de paires de volets, chaque paire comprenant un volet extérieur (56) et un volet intérieur 58 disposés en vis-à-vis, et pour chaque paire, un actionneur (62) logé dans le châssis (60), une première extrémité de l'actionneur étant reliée audit châssis (60), la seconde extrémité de l'actionneur (62) étant reliée par l'intermédiaire de biellettes (80, 80') respectivement au volet extérieur (56) et au volet intérieur (58).
9. Nacelle selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisée en ce que les surfaces des volets et/ou du châssis (60) en contact avec le flux circulant dans le conduit secondaire (38) comprennent un revêtement pour le traitement acoustique.