FR2510662A1 - Structure de tuyeres a entailles - Google Patents

Abstract

TUYERE A ENTAILLES FORMEES DANS LE BORD DE FUITE. ELLE COMPORTE UNE SURFACE DE SORTIE 8 PRESENTANT UN BORD ARRIERE GARNI DE PLUSIEURS ENTAILLES 30 REPARTIES LE LONG DE CE BORD POUR ETALER LE JET DE GAZ VERS L'ARRIERE DE LA TUYERE. CHAQUE ENTAILLE EST FORMEE D'UN SOMMET ETROIT VERS L'AVANT ET D'UNE OUVERTURE PLUS LARGE VERS L'ARRIERE, LES COTES DE L'ENTAILLE FORMANT UN ANGLE D'AU MOINS 60. APPLICATIONS AUX TUYERES D'AVION, D'AILES ET D'AILERONS.

Description

La présente invention a trait à des perfection-

nements aux tuyères pour jets d'air Les tuyères de jets d'air sont utilisés communément pour mouvoir les avions,

les ailes et ailerons à soufflage de tels avions De tel-

les tuyères ont habituellement la forme d'une fente, et peuvent souffler dans un diffuseur qui a une ouverture

d'entrée près de la tuyère, et dans lequel de l'air addi-

tionnel peut être entraîné Dans un tel cas, l'air addi-

tionnel se mélange dans le diffuseur avec le jet d'air

de la tuyère et accroît la poussée produite La combinai-

son de la tuyère et du diffuseur est habituellement dénom-

mée un éjecteur.

Un inconvénient des tuyères pour jets d'air à fente de l'art antérieur, utilisées dans les éjecteurs est que le jet d'air émergeant de la fente ne se répand pas uniformément sur toute la hauteur du diffuseur, et

par conséquent l'entraînement et le mélange de l'air ad-

ditionnel ne sont pas optimisés Dans une tentative d'é-

carter cet inconvénient, on a réalisé des tuyères cloi-

sonnées dans lesquelles la fente normale s'étendant li-

néairement à l'extrémité de la tuyère a été modifiée en une série de tuyères segmentées verticalement ayant des extrémités évasées et disposées étroitement les unes

contre les autres Ceci étale le jet d'air plus unifor-

mément dans le diffuseur suivant une direction normale au plan du jet d'air et améliore l'entralnement et le mélange de l'air additionnel Cependant, bien que ceci assure un accroissement sensible de la poussée totale

par rapport à une tuyère à fente ordinaire, la structu-

re constituée par le grand nombre de tuyères segmentées verticalement ajoute au prix de la fabrication et au poids

de l'avion Il est encore plus significatif que les ex-

trémités évasées des tuyères provoquent des pertes d'ef-

ficacité considérables dues à la résistance à l'air.

Par conséquent, selon un de ses aspects, la

présente invention a pour objet une disposition de tuyè-

res pour étaler le jet d'air plus uniformément en travers de la gorge du diffuseur Conformément à cet aspect de l'invention, le bord arrière de la tuyère comporte une

série d'entailles réparties sur sa longueur Chaque en-

taille a un sommet avant étroit, une ouverture arrière sensiblement plus large que son sommet et chaque entail- le s'élargit sensiblement progressivement et de façon

continue depuis son sommet jusqu'à son ouverture arrière.

Les c 8 tés de l'entaille s'écartent l'un de l'autre sui-

vant un angle qui au moins sur une majeure partie de

la longueur des côtés dépasse 600 et de préférence dé-

passe 900 On a constaté que ces entailles, en particu-

lier celles dans lesquelles l'angle de divergence des c 8 tés excède 900 peuvent produire une augmentation de poussée supérieure à celle qui a été obtenue avec des entailles segmentées verticalement et pour un poids et

un prix très réduits.

Le système d'entailles selon l'invention peut aussi être utilisé dans des éjecteurs ayant des tuyères

d'éjection circulaires et avec des tuyères qui sont uti-

lisées simplement pour souffler sur des ailerons sans diffuseur. C'est aussi une pratique commune de former les tuyères circulaires de moteurs à réaction avec une forme complexe, par exemple avec des indentations en

forme de doigts, pour déployer le jet de manière à ré-

duire le bruit Dans certains cas, des fentes dans les tuyères circulaires ont été utilisées dans ce but, par exemple comme décrit dans le brevet des E U A n O 3 743 185 Malheureusement, tant les indentations en forme de doigts que les fentes employées ont eu pour

effet une perte considérable de poussée de la tuyère.

Le brevet des E U A n O 3 743 185 indique que l'on subit une perte de poussée de 5 % pour une réduction de bruit de 10 P Md B Cette perte de poussée peut être réduite en utilisant les entailles de l'invention, disposées autour de la périphérie de la tuyère Non seulement la perte de poussée est réduite de cette façon, mais en

même temps la réduction de bruit est obtenue.

On a trouvé que l'étalement contr 8 lé du jet

qui est obtenu en utilisant des entailles ayant un an-

gle de divergence de 600 ou davantage peut également être obtenu en utilisant des entailles ayant un angle de divergence beaucoup plus étroit (aussi bas que 00) pourvu qu'une structure de carénage interne soit placée

entre les entailles, pour guider et confiner l'écoule-

ment du gaz vers les entailles Par conséquent, dans un

autre aspect, l'invention fournit un système d'entail-

les pour jets d'air comprenant: une structure de tuyère ayant un bord arrière, plusieurs tuyères réparties le

long de ce bord arrière, chaque tuyère ayant une extré-

mité arrière diminuée et une entaille dans ladite extré-

mité arrière, chaque entaille ayant un sommet avant et une ouverture arrière plus large que le sommet, chaque entaille s'élargissant en continu et progressivement depuis le sommet jusqu'à l'ouverture arrière, des moyens d'alimentation en gaz dans la structure pour conduire

le gaz sous pression aux tuyères, et des moyens de ca-

rénage dans la structure séparant les entailles les unes

des autres pour guider le gaz depuis les moyens de four-

niture de gaz jusqu'aux entailles, et pour confiner l'é-

coulement de gaz vers les entailles, de façon que les tuyères répartissent le jet d'air tout en présentant

une faible résistance à l'écoulement de gaz dans la struc-

ture de tuyère.

La description qui va suivre, en regard des

dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif,

fera bien comprendre comment l'invention peut être réa-

lisée. La figure 1 est une vue en coupe représentant un éjecteur de l'art antérieur;

la figure 2 est une vue en perspective repré-

sentant la partie de tuyère de l'éjecteur de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe représentant un autre éjecteur de l'art antérieur;

la figure 4 est une vue en perspective repré-

sentant la partie de tuyère de l'éjecteur de la figure 3; la figure 5 est une vue en coupe représentant un éjecteur selon l'invention;

la figure 6 est une vue en perspective repré-

sentant la partie de tuyère de l'éjecteur de la figure ; la figure 7 est une vue en plan du dessus de la partie d'éjecteur de la figure 6; la figure 8 est une vue en coupe représentant

schématiquement le fonctionnement d'une entaille rectan-

gulaire;

la figure 9 est une vue en perspective repré-

sentant l'entaille rectangulaire dont le fonctionnement est illustré sur la figure 8; la figure 10 est une vue en coupe représentant

schématiquement le fonctionnement d'une entaille diver-

gente selon l'invention;

la figure 11 est une vue en élévation repré-

sentant de façon idéale les éléments gazeux sortant de l'entaille de la figure 10;

la figure 12 est une vue-en plan du dessus re-

présentant une variante d'entaille selon l'invention; la figure 13 est une vue en perspective repré sentant les entailles formées sur un seul côté de la tuyère;

la figure 14 est une vue en perspective repré-

sentant des entailles disposées en quinconce dans une tuyère;

la figure 15 est une vue en perspective repré-

sentant des entailles disposées sur un côté d'une tuyère et un système d'ailerons;

la figure 16 est une vue en perspective repré-

sentant un système de tuyère entaillée utilisable sur un avion VT O L (vertical take off and landing, avion à

décollage et atterrissage verticaux).

la figure 17 est une vue en plan de la partie inférieure d'une variante de tuyère pour le système de la figure 16; la figure 18 est une vue en élévation de côté d'une tuyère circulaire munie d'entailles selon l'invention, en combinaison avec un carénage annulaire; la figure 19 est une vue en élévation debout de la tuyère de la figure 18;

la figure 20 est une vue en élévation analo-

gue à la figure 18, mais représentant un moteur à tur-

bot soufflante;

la figure 21 est une vue schématique représen-

tant une variante d'entaille selon l'invention; la figure 22 est une vue en coupe schématique avec les vecteurs représentant les écoulement des gaz;

la figure 23 est une vue en coupe prise sui-.

vant la ligne 23-23 de la figure 7, représentant un ca-

rénage utilisé pour guider les écoulements de gaz;

la figure 24 est une vue en plan du dessus ana-

logue à celle de la figure 7 mais représentant une va-

riante de réalisation des carénages internes;

la figure 25 est une vue en perspective ana-

logue à la figure 6, mais représentant une variante de réalisation de structures de tuyères; la figure 26 est une vue en plan du dessus avec partie arrachée, d'une partie de la structure de tuyère de la figure 25; la figure 27 est une vue en plan du dessus d'un canal de tuyère de la structure de tuyère de la figure 25; la figure 28 est une vue en élévation du canal de la figure 27;

la figure 29 est une vue en coupe prise sui-

vant la ligne 29-29 de la figure 27;

la figure 30 est une vue en coupe en bout ana-

logue à la figure 18 mais représentant des carénages internes; et la figure 31 est une vue en perspective d'une

partie de la structure de la figure 30.

On se réfère d'abord aux figures 1 et 2 qui représentent un éjecteur standard 2 utilisé couramment sur de nombreux avions Un tel éjecteur est décrit par exemple dans les brevets des E U A N O 3 259 340,

3 442 470, 3 841 568 et 3 860 200.

L'éjecteur 2 représenté sur la figure 1 peut

être incorporé dans l'aile 4 d'un avion L'aile 4 com-

porte un canal 6 s'étendant sur l'envergure, le canal

6 étant mis sous pression avec de l'air ou un autre flui-

de provenant du, ou des moteurs de l'avion, par des moyens

non représentés l'air du canal 6 est soufflé à l'exté-

rieur à travers une fente rectangulaire 7 à l'extrémité d'une tuyère 8, le trajet de l'air étant indiqué par des flèches 10 L'air se déplace vers l'arrière entre des ailerons supérieur et inférieur 12, 14 qui ensemble forment un diffuseur, et sort par l'ouverture arrière entre les ailerons Les ailerons 12, 14 sont montés de façon à pivoter sur l'aile 4 au moyen de charnières non représentées, mais qui peuvent par exemple être les mêmes que celles représentées sur le brevet des E U A n O

3 442 470.

Comme l'air soufflé indiqué par les flèches 10 se déplace entre les ailerons supérieur et inférieur, il entraîne de l'air secondaire ou additionnel, indiqué par les flèches 16 L'air secondaire se mélange avec l'air primaire soufflé par la tuyère 8 accroissant la masse d'air qui est soufflée à l'arrière de l'éjecteur

2 Ceci accroît ou augmente la poussée de la tuyère 8.

Malheureusement, la distribution de pression totale à l'arrière des ailerons 12, 14 (distribution de pression indiquée par le graphique 18 sur la figure 1) présente une pointe de pression 19 a à équidistance des

ailerons, et la pression chute à des valeurs très fai-

bles 19 b en haut et en bas du diffuseur, c'est-à-dire au voisinage des ailerons Cette réduction de pression sur les bords du diffuseur est extrêmement indésirable, parce qu'il en résulte un entraînement inefficace de

l'air secondaire et un échange inefficace de moments.

Pour traiter ce problème, l'art antérieur a adopté la-solution représentée sur les figures 3 et 4. Sur les figures 3 et 4, sur lesquelles les chiffres de

références, marqués d'une apostrophe, désignent les élé-

ments correspondant à ceux des figures 1 et 2, la fente 7 à l'extrémité arrière de la tuyère 8 ' a été fermée

et remplacée par une série de tuyères segmentées verti-

calement 20 réparties très proches les unes des autres le long du bord arrière de la tuyère 8 ' Les tuyères sont évasées pour diriger le jet d'air hors du canal 6 ' plus près des surfaces internes opposées des ailerons 12 ', 14 ' Il en résulte une distribution de pression qui est beaucoup plus uniforme sur toute la distance

séparant les ailerons 12 ', 14 ', l'amélioration de dis-

tribution des pressions étant représentée par le graphi-

que 18 ' sur la figure 3 Les tuyères 20 sont placées suffisamment près les unes des autres pour que les jets

d'air qui en sortent se mélangent latéralement et pro-

duisent une distribution de pression relativement uni-

forme sur toute la longueur entre les ailerons 12 ' et 14 '. Des essais ont montré que l'emploi de tuyères segmentées évasées peut produire des améliorations assez

substantielles dans l'augmentation de poussée Par exem-

ple, dans un essai qui a été effectué, le rapport d'aug-

mentation de l'appareil tel que représenté sur la figure 1 était 1,38, c'est-à-dire la poussée produite était 1,38 fois celle qui aurait été produite, si la masse d'air dirigée par la tuyère 8 avait été dirigée par une

simple tuyère idéale Si l'on utilise à la place l'appa-

reil représenté sur les figures 3 et 4, le rapport d'aug-

mentation croit considérablement, dans un essai il se

monte à 1,57.

Malheureusement, comme indiqué ci-dessus, la protubérance des tuyères segmentées 20 évasées dans le courant d'air crée des pertes considérables dues à la friction Les tuyères 20 ajoutent en outre du poids à

l'avion Les inventeurs ont découvert qu'un effet ana-

logue à celui qui est produit par les tuyères 20 peut

être obtenu (et en fait à certains égards une performan-

ce même meilleure peut être réalisée) en remplaçant les tuyères 20 par de simples entailles formées dans le bord de fuite de la tuyère 8 Un exemple de ce système est représenté sur les figures-5 à 7 dans lesquelles les chiffres munis d'une double apostrophe indiquent les

éléments correspondant à ceux des figures 1 et 2.

Dans la structure des figures 5 à 7, la fente 7 au bord arrière de la tuyère a été fermée, comme dans la structure des figures 3 et 4 et les iuyères segmentées ont été remplacées par des entailles triangulaires Les entailles 30 sont réparties le long du bord de fuite de la tuyère 8 " aux mêmes emplacements que les tuyères segmentées 20 de sorte que les courants d'air qui en émergent se mélangent latéralement et produisent une distribution de pression sensiblement uniforme sur toute la longueur de la structure de l'éjecteur En même

temps les entailles assurent un degré élevé d'uniformi-

té de distribution de pression sur la hauteur de l'éjec-

teur (c'est-à-dire en direction de la flèche A-A).

On a constaté que les entailles 30 peuvent

permettre aussi bien ou même mieux que les tuyères seg-

mentées 20 de produire une distribution de pression uni-

forme sur toute la hauteur de l'éjecteur Une distribu-

tion de pression typique qui peut être obtenue est re-

présentée sur le graphique 32 de la figure 5 Cependant, pour obtenir de bons résultats avec la structure décrite sur les figures 5 à 7, l'angle X (figure 7) entre les

côtés de chaque entaille 30 doit être relativement grand.

On a trouvé que l'angle X doit être d'au moins 600 et de préférence sensiblement davantage, par exemple 900 ou plus En fait, l'angle X est de préférence d'environ

1000 et peut être même plus grand si on le désire L'an-

gle X ne dépasse pas normalement environ 1450, sauf tou-

tefois dans des circonstances spéciales Le domaine pré-

féré pour l'angle X est compris entre 90 et 1200.

Le mécanisme physique selon lequel fonctionnent les entailles 30 est représenté schématiquement et de façon simplifiée sur les figures 8, 9 et 10 La figure 8 représente, avec les flèches marquées A, B, C, D, E, la manière suivant laquelle un courant d'air sort d'une entaille rectangulaire 34 (figure 9) à l'extrémité d'une tuyère 36 Chaque flèche A à E représente un élément

du courant d'air Comme représenté, quand tous les élé-

ments sont de mêmes dimensions, chaque élément continue alors à évacuer sensiblement dans la direction suivant laquelle l'air sort de l'entaille 34 sur la figure 9, et il se produit un étalement trop important du courant

d'air Ce très grand étalement a pour effet une réduc-

tion sensible d'efficacité de la tuyère et dégrade aussi la performance de l'éjecteur dans l'entra Inement d'air

secondaire.

Cependant, si l'on utilise l'entaille diver-

gente 30 des figures 4 à 6 à la place de l'entaille rec-

tangulaire 34, il se produit un résultat différent, comme

représenté sur la figure 10 Comme le filet d'air élé-

mentaire A est maintenant adjacent à un filet d'air élé-

mentaire B qui est dirigé à un angle moindre par rapport au plan central 38 de la tuyère et qui est sensiblement

plus large, le filet élémentaire A aura maintenant ten-

dance à s'incliner vers l'aval et à suivre la direction du filet d'air élémentaire B Ceci se produit en raison de l'effet Coanda Comme le filet d'air élémentaire le

plus grand et le filet E, qui évacuent de l'air parallè-

lement au plan 38 de la tuyère, il en résulte que les filets élémentaires A à-D s'inclinent tous vers l'aval

et tendent à suivre une direction parallèle au plan cen-

tral 38, comme indiqué par les lignes en trait interrom-

pu sur la figure 10 Cependant, comme représenté sur les figures 9 et 10, le jet d'air est sensiblement étalé à un emplacement proche de la sortie de la tuyère 8 " et réalise ainsi une distribution de pression plus uniforme

sur la hauteur de l'éjecteur 2 " Cette étendue de l'éta-

lement peut être commandée en ajustant la longueur des entailles, en direction d'avant en arrière, aussi bien

qu'en choisissant l'angle de divergence Un angle de di-

vergence de 600 produira un étalement plus long qu'un

angle de 1450 Il est indésirable que le courant d'éjec-

tion d'air hors de la tuyère soit étalé jusqu'à frapper les diffuseurs 12 " 1, 14 ", puisque ceci accroît les pertes,

et par conséquent, l'angle effectif de la divergence va-

rie avec l'application.

Dans la même série d'essais que ceux discutés précédemment, dans lesquels un rapport d'augmentation de 1,38 a été obtenu avec le dispositif de la figure 1

et une augmentation de 1,57 a été obtenue avec le dispo-

sitif de la figure 3, le dispositif des figures 5 à 7

a permis un rapport d'augmentation de 1,68, tout en éli-

minant la nécessité des buses segmentées évasées 20 Un

des facteurs de l'amélioration de performance du dispo-

sitif des figures 5 à 7 par rapport à celui des figures 3 et 4 est supposé être que la traînée des buses évasées dont le courant de gaz à très haute vitesse dans la

gorge de l'éjecteur 2 ' a été éliminée.

On comprendra que différentes formes peuvent être choisies pour les entailles 30 Par exemple, il n'est

pas nécessaire que les entailles soient exactement tri-

angulaires, le sommet de chaque entaille peut être courbe

etles côtés peuvent être non linéaires, comme représen-

té pour l'entaille 40 sur la figure 12 Dans tous les cas cependant les c 8 tés de l'entaille au moins sur la plus grande partie de'sa longueur doivent diverger de façon continue et progressivement et l'angle de divergence

doit être d'au moins 600, et de préférence au moins 900.

Comme indiqué, on a trouvé qu'un angle de divergence d'en-

viron 1000 produit d'excellents résultats.

Bien que les entailles 30 telloeqereprésentes

sont découpées dans les deux surfaces délimitant la tuyè-

re 8 ", les entailles 30 peuvent être découpées dans une seule surface 42 (figure 13) et pas dans l'autre surface 44, en fonction de la forme de l'éjecteur utilisé En

variante, ou en plus, les entailles 30 peuvent être dis-

posées en quinconce en les plaçant alternativement sur

les surfaces 42 et 44 comme représenté sur la figure 14.

On comprendra également que les entailles 30

peuvent être utilisées en combinaison avec un seul aile-

ron, soit l'aileron 12 soit l'aileron 14 Un tel arrange-

ment est représenté sur la figure 15, sur laquelle l'aile

d'avion est représentée en 50, la tuyère en 52, une en-

taille divergente, comme l'entaille 30 en 54 et l'aile-

ron unique, qui peut être un aileron d'atterrissage en 56 Cet arrangement, sauf ce qui concerne les entailles 54, est analogue à celui représenté dans le brevet des

E.U A no 3 161 377 L'arrangement de la figure 15 expli-

que aussi que le bord de fuite de la tuyère 52 n'est pas nécessairement complètement fermé quand on utilise les entailles divergentes selon l'invention mais peut, si on le désire, être muni d'une fente étroite 58 La fente 58 sera habituellement un peu plus étroite que celle de la fente qui aurait été utilisée s'il n'y avait pas les entailles 54, de façon que la section totale de la fente 58 plus les entailles 54 soit du même ordre de grandeur que celle de la fente qui aurait été utilisée s'il n'y avait pas d'entaille 54 Dans la version de la figure 15, les entailles sont disposées seulement sur le bord de fuite supérieur de la tuyère 52, puisqu'aucune dispersion du

courant d'air en direction inférieure n'est habituelle-

ment nécessaire avec cet arrangement.

Une autre application des entailles est repré-

sentée sur la figure 16 La figure 16 représente une con-

figuration d'éjecteur à haute performance typique pour un avion à décollage et atterrissage verticaux Dans cette configuration, un jet d'air provenant des moteurs (non représenté) est soufflé par les tuyères 60, 62, 64 et vers le bas entre les ailerons 66, 67, comme indiqué par

les flèches 68 L'air secondaire est induit à partir d'au-

dessus des tuyères, comme représenté par les flèches E et est entraîné dans le courant d'air les tuyères 60, 62, 64, sont garnies d'entailles divergentes 70 du type décrit ci-dessus, et peuvent être en quinconce les unes par rapport aux autres, de sorte que les doigts des jets qui sortent des fentes sont entrelacés les uns entre les autres Si on le désire, les bords de fuite des tuyères , 62, 64 peuvent être fermés en dehors des entailles, comme décrit ci-dessus En variante, comme représenté

sur la figure 17, les tuyères 60, 62, 64 peuvent compor-

ter une mince fente rectangulaire 72 dans leur bord de fuite, avec les entailles divergentes 70 placées dans les bords des surfaces imitant la fente 72 Ceci peut avoir pour conséquence un moindre étalement du courant d'air qu'il ne se produirait si la fente 72 était fermée, mais la combinaison peut être souhaitable dans certaines

circonstances L'importance de l'étalement peut être ré-

glée en choisissant la largeur de la fente 72 et le nom-

bre, l'écart, la longueur avant vers l'arrière, et la divergence des entailles 70 On comprendra que dans les formes de réalisation de l'invention représentées sur les figures 5 à 7 et 13 et 14, une mince fente arrière dans l'extrémité de la tuyère peut aussi être prévue en

plus des entailles divergentes conformes à l'invention.

la tuyère à entailles de l'invention peut aussi être utilisée avec une tuyère de jet cylindrique, comme représenté sur les figures 18 et 19 les figures 18 et 19 représentent une tuyère de jet cylindrique 80 munie d'une série d'entailles divergentes 82 du type décrit

ci-dessus réparties autour du bord de fuite circulaire.

Un diffuseur cylindrique 84 est fixé à la tuyère, par des

entretoises indiquées en 86, pour produire une augmenta-

tion de poussée la tuyère 80 peut dans certains cas con-

tenir un corps central en forme de torpille, indiqué en

trait interrompu en 88, auquel cas la tuyère sera annu-

laire Le corps 88 peut être l'extrémité profilée de l'ar-

bre d'une turbine (non représentée) ou peut être simple-

ment un corps mobile utilisé pour régler la dimension de la section de sortie de la tuyère 80. Dans la structure de la figure 18, le courant indiqué par les flèches 89 peut 9 tre de l'air secondaire

ordinaire ou peut en variante être un autre courant pro-

pulseur, tel qu'un air de déviation dans le cas d'un mo-

teur à turbo-soufflante La figure 20 sur laquelle les références garnies d'une apostrophe désignent les éléments correspondant à ceux des figures 18 et 19, représente ce dernier arrangement La figure 20 représente la tuyère de jet 80 ' d'un moteur 90 à turbosoufflante avec un manchon cylindrique 84 ' entourant la tuyère 80 ' Dans le moteur à turbosoufflante, il y a un noyau central 92 de gaz chauds à haute vitesse et une gaine annulaire externe 94 de gaz plus froids à basse vitesse On a trouvé que le maximum de poussée est obtenu en mélangeant les deux courants 92, 94 pour obtenir davantage d'uniformité, eu égard à la vitesse et la température Cette fonction est

* obtenue par les entailles 82 ' sans avoir besoin des élé-

ments de mélanges lourds et coûteux qui ont été utilisés

dans le passé.

On comprendra également que les tuyères telles que celles représentées sur les figures 5 à 7, 13 à 15,

18 et 19 peuvent être utilisées sans aucun diffuseur.

Dans ce cas, il n'y a pas d'augmentation de poussée mais les entailles réduisent les bruits produits par les jets

d'air issus de la tuyère, avec une dégradation de l'effi-

cacité de la tuyère inférieure à celle que produiraient

des entailles avec un angle de divergence plus étroit.

On a trouvé que l'emploi des entailles ayant un angle de

divergence d'environ 1000 a pour résultat une perte d'ef-

ficacité de la tuyère de l'ordre de 1,5 à 2 %, par contras-

te avec les 5 % de perte supérieure obtenue avec les fen-

tes disposées antérieurement dans les tuyères.

On se réfère ensuite à la figure 21 qui repré-

sente schématiquement un côté d'une entaille 96 qui cor-

respond par exemple à l'entaille 30 de la figure 6 Dans la forme de réalisation de la figure 21, les bords 98 de l'entaille 96 sont légèrement courbés ou bombés vers

l'extérieur pour participer au guidage des éléments ga-

zeux en direction interne Le bord courbé 98 réduit l'am-

plitude suivant laquelle le filet d'air A par exemple

(figure 10) doit être infléchi et participe donc à l'amé-

lioration de l'efficacité de la tuyère l'importance de la courbure du bord 98 sera limitée de façon qu'il ne soit pas nécessaire de fabriquer des éléments séparés et de façon qu'il n'y ait pas d'obstruction importante faisant saillie dans le courant de gaz, ce qui pourrait accroître les pertes par friction l'angle de l'entaille

sera alors au moins 600, vu en plan Les bords de n'im-

porte laquelle des entailles représentée dans la forme de réalisation précédente de l'invention peuvent aussi

être légèrement bombés si on le désire.

Le seul facteur qui a été discuté jusqu'ici comme limitant l'étalement dujet par les entailles est l'effet Coanda Cependant, l'importance de l'étalement est commandé non seulement par l'effet Coanda mais aussi

par d'autres facteurs On se réfère maintenant à la fi-

gure 22 qui est analogue à la figure 10 et représente

l'entaille 30 dans la tuyère 36 Le courant de gaz s'é-

coulant vers l'entaille 30 est indiqué par la flèche 102.

le vecteur 104 indique la direction suivant laquelle un filet de gaz tendrait à sortir hors de l'entaille 30 en l'absence de l'effet Coanda et en l'absence' du mouvement

de gaz en direction de la flèche 102 Le vecteur 106 re-

présente la composante du mouvement du gaz due à sa vi-

tesse suivant la direction de la flèche 102 et le vecteur

108 est la résultante des vecteurs 104 et 106.

On voit que le vecteur 108 est plus proche de

la direction de la flèche 102 quand l'angle 110 du diè-

dre ou coin croit et quand le vecteur vitesse 106 décroît.

La valeur jusqu'à laquelle peut s'élever l'angle 110 est évidemment limitée, mais le vecteur vitesse 106 peut être

augmenté par usage de carénages internes qui sont repré-

sentés en traits interrompus en 112 sur les figures 6 et 7 et sont aussi représentés sur la figure 23 Les caré-

nages 112 sont de légères petites bandes simplement incur-

vées placées dans la tuyère 8 " entre les entailles 30.

Les carénages 112 guident les courants de gaz de façon

continue jusqu'aux entailles 30 et accroissent l'effica-

cité de la tuyère par réduction des pertes internes En se référant en plus à la figure 7, on appréciera que la vitesse du gaz est normalement la plus grande là o le

courant de gaz est le plus resserré En absence des ca-

rénages 112, la vitesse du gaz en direction de la flèche 102 est normalement supérieure au point 114 qu'en un point 116 en amont Les carénages 112 servent non seulement à diriger le courant mais aussi à le confiner lorsqu'il

approche des entailles 30 Donc les carénages 112 accrois-

sent la vitesse du courant au point 116, accroissant ainsi la grandeur du vecteur vitesse 106 Ceci a pour effet

d'aligner plus étroitement la direction initiale du vec-

teur 108 représentant un filet de gaz émergeant au voi-

sinage du sommet de l'entaille 30, avec la direction 102

du courant de gaz dans l'entaille 30 Une moindre infle-

xion par l'effet Coanda du filet de gaz représenté par le vecteur 108 est par conséquent nécessaire Comme un

moindre effet Coanda est nécessaire, l'angle de divergen-

ce d'entaille 30 peut être moindre que celui indiqué pré-

cédemment Si le courant de gaz est resserré suffisamment, par exemple au moyen des carénages internes lobés 112 ', comme représenté sur la figure 24, l'accroissement de vitesse au point 116 (figure 7) peut être très sensible,

comparé à la vitesse en absence de tout carénage interne.

L'angle X de l'entaille peut être alors sensiblement ré-

duit et cependant la hauteur totale de l'éventail du jet

émergeant de l'entaille 30 sera encore limitée à la di-

mension désirée Avec des carénages internes appropriés 112, 112 ', on a trouvé qu'une hauteur d'éventail limitée donnée qui nécessitait auparavant un angle d'entaille

de 900 pour fonctionner (c'est-à-dire-qu'un angle moin-

dre aurait pour résultat un éventail effectivement grand) pourrait maintenant être obtenu avec un angle d'entaille

de seulement environ 300.

On se réfère ensuite aux figures 25 à 29 qui

représentent une autre forme de réalisation de l'inven-

tion Dans la forme de réalisation des figures 25 à 29, un canal 6 "' disposé dans une aile 4 "' conduit un gaz sous

pression aux entailles 120 disposées dans le bord de fui-

te de l'aile le gaz est conduit aux encoches 120 par des canaux cylindriques 122, chacun ayant une extrémité amincie 124 L'extrémité amincie 124 contient l'entaille 120 Tel que vu de dessus, l'entaille 120 a un bord avant rectiligne 126 orienté à angle droit par rapport à la direction d'écoulement, et des bords 128 qui s'écartent

l'un de l'autre suivant un angle X' faible Dans l'exem-

ple représenté, X' est environ 270 Tel que vu de l'ex-

trémité, les bords 128 de l'entaille 120 sont courbes ou bombés vers l'extérieur de sorte que l'entaille 120 a une forme générale elliptique vue de l'extrémité, étant plus large en son centre qu'en haut et en bas; le centre

élargi permet à un débit accru de gaz de passer vers l'ex-

térieur le long du plan médian de l'entaille (comme re-

présenté schématiquement par le filet de gaz 130) compa-

ré au volume de gaz sortant en haut et en bas de l'enco-

che (comme représenté schématiquement par le filet de gaz 132) Ceci accroît l'effet Coanda, limitant ainsi la hauteur de l'éventail du gaz comme on le désire On a trouvé que l'angle d'entaille d'environ 270 utilisé

dans la forme de réalisation des figures 25 à 29 est sen-

siblement équivalent à un angle d'entaille de 900 utili-

sé dans la forme de réalisation des figures 5 à 7 sans carénage, c'est-àdire l'entaille de 27 avec les canaux

représentés produira à peu près la même hauteur d'éven-

tail qu'une entaille de 900 sans carénage Cependant, l'efficacité de la forme de réalisation des figures 25 à 29 est supérieure à celle de la forme de réalisation

des figures 5 à 7 car les pertes internes sont inférieu-

res du fait que les gaz sont guidés de façon plus conti-

nue vers les entailles dans la forme de réalisation des figures 25 à 29 En général, on a trouvé que quand on

utilise une structure de carénage, telle que celle cons-

tituée par les canaux 122 ou par les carénages 112, 112 ', l'angle d'entaille peut être d'environ 600 inférieur à l'angle d'entaille nécessaire pour produire le même degré d'étalement sans la structure de carénage Par exemple,

quand la structure de carénage est utilisée, des entail-

les ayant un angle nul (c'est-à-dire des entailles en

forme de U) produiront à peu près le même effet d'étale-

ment que des entailles ayant un angle de 600 sans caré-

nage En général, un angle d'entaille d'au moins 250 est préférable, quand on utilise des carénages, mais ceci dépend de l'application et comme indiqué, une entaille en forme de U (angle nul) peut être utilisée avec des

carénages dans certaines applications.

Les carénages internes 112, 112 ' sont relative-

ment simples à fabriquer et de poids réduit puisqu'ils

peuvent être constitués par de petites bandes légères.

Si on le désire, les bords de fuite des carénages 112 peu-

vent être enlevés au point 140 (figure 23) et ceci aura

seulement un très petit effet sur l'efficacité Les ca-

naux 122 représentés sur les figures 25 à 29 constituent

effectivement des carénages internes mais ajoutent davan-

tage de poids et sont plus coû teux à fabriquer que les carénages internes 112 Cependant, l'emploi des canaux 122 présente l'avantage d'éliminer le besoin de mettre sous pression une structure de tôle plane, de sorte que

le reste de la structure de tuyère peut être rendue con-

sidérablement plus léger En plus, l'efficacité interne

de la structure des figures 25 à 29 est plus grande puis-

que les écoulements de gaz sont mieux guidés En même temps, la structure de tuyère évasée 20 représentée sur

la figure 4 a été éliminée, supprimant ainsi non seule-

ment un poids considérable et des dépenses de fabrication,

mais aussi des pertes par friction sensible qui se produi-

sent du fait de la traenée de la tuyère évasée 20 dans les courants de gaz à haute vitesse présents. Lies mêmes concepts de carénage interne peuvent âtre appliqués aux formes de réalisation des figures 18 à

, comme représenté sur les figures 30 et 31, dans les-

quelles les nombres de références garnis d'une triple apostrophe indiquent les éléments correspondant à ceux de la figure 18 Dans la forme de réalisation des figures , 31, les carénages internes 140 sont placés entre les entailles 82 "', s'étendant entre le corps 88 "' en forme de torpille et la tuyère 80 "' les carénages 140 ne sont pas nécessaires pour guider l'écoulement en confinant l'écoulement quand il traverse l'entaille 82 "', la vitesse de l'écoulement au-delà des entailles est accrue, et par conséquent l'importance de l'étalement des éventails créés

par les entailles est réduite Cependant, puisque les ca-

rénages internes présents dans la forme de la réalisation des figures 30, 31 tendent à obstruer l'écoulement de

gaz, ils ne seront normalement utilisés que dans des ap-

plications spéciales.

la forme de réalisation des figures 18 et 19, sans le corps en forme de torpille, peut être utilisée comme un injecteur ou comme une pompe à injecteur, auquel cas le manchon 84 sert de canal de mélange Normalement,

un diffuseur évasé extérieurement sera-disposé à l'extrémi-

té du canal 84, dans cette application On a trouvé qu'avec des entailles 82 à grand angle représentées sur les figures

18 et 19, la capacité de pompage peut être-approximative-

ment doublée avec la même longueur de canal de mélange ou en variante, la longueur de canal de mélange 84 peut être

divisée par 2.

Il va de soi que les modes de réalisation décrits ne sont que des exemples et qu'il serait possible de les

modifier, notamment par substitution d'équivalents techni-

ques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention.

Claims (19)

REVENDICATIONS

1 Tuyère pour jet d'air, ayant une surface de sortie avec un bord arrière, ce bord arrière étant garni de plusieurs entailles réparties le long de ce bord arrière pour étaler le jet de gaz tout en le dirigeant vers l'arrière de la tuyère, chaque entaille ayant un

sommet étroit vers l'avant et vers l'arrière une ouver-

ture sensiblement plus large que le sommet, et chaque entaille s'élargissant sensiblement de façon continue et progressivement depuis son sommet jusqu'à son ouverture arrière, chaque entaille ayant des c 8 tés qui au moins sur une majeure partie de la longueur s'écartent l'un

de l'autre d'un angle qui est au moins 600.

2 Tuyère selon la revendication 1, caracté-

risée en ce que le bord arrière est sensiblement fermé

en dehors des entailles.

3 Tuyère selon la revendication 1, caracté-

risée en ce que le bord arrière a une forme allongée,

les entailles étant réparties le long de ce bord arrière.

4 Tuyère selon la revendication 1 ou 3, ca-

ractérisée en ce que le bord arrière comporte une fente allongée étroite, les entailles étant disposées sur au

moins un bord de la fente.

Tuyère selon la revendication 1, caracté- risée en ce que la surface de sortie est cylindrique et

le bord arrière est circulaire, les entailles étant ré-

parties à la circonférence de ce bord arrière.

6 Tuyère selon une des revendications 1, 2,

, caractérisée en ce que l'angle est compris entre 90

et 1450.

7 Tuyère selon une des revendications 1, 2,

, caractérisée en ce que l'angle est compris entre 90

et 1200.

8 Tuyère selon une des revendications 1, 2,

5, caractérisée en ce que l'angle est environ 1000.

9 Ensemble comportant une tuyère et au moins un aileron pour courant de gaz de propulsion, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) une tuyère ayant une surface de sortie avec un bord arrière pour diriger le courant de gaz en arrière de la tuyère; (b) au moins un aileron connecté à la tuyère et disposé au voisinage de l'ouverture de sortie de façon que le courant de gaz se déplace le long de l'aileron; (c) le bord arrière de la tuyère étant muni de plusieurs entailles, chaque entaille ayant un sommet étroit

vers l'avant et une ouverture vers l'arrière sensi-

blement plus large que le sommet, et chaque entaille

s'élargissant sensiblement de façon continue et pro-

gressivement à partir du sommet vers l'ouverture arrière, chaque entaille ayant des côtés qui au moins sur une majeure partie de leur longueur s'écartent l'un de l'autre suivant un angle d'au moins 600, -les entailles servant à étaler le courant de gaz tout en les dirigeant vers l'arrière de la tuyère et sur l'aileron. 10 Ensemble d'éjecteur pour courant de gaz

de propulsion caractérisé en ce qu'il comprend: -

(a) une tuyère ayant une surface de sortie avec un bord arrière pour diriger le courant de gaz en arrière de la tuyère;

(b) un diffuseur connecté à la tuyère et placé au voi-

sinage de son ouverture de sortie, ce diffuseur ayant une gorge disposée pour recevoir le courant de gaz et une ouverture de sortie, le diffuseur ayant aussi une ouverture d'entrée au voisinage de la tuyère pour l'admission de gaz, à faire entrabner dans le courant de gaz; (c) le bord arrière de la tuyère étant muni de plusieurs entailles, chaque entaille ayant un sommet étroit

vers l'avant et une ouverture vers l'arrière sensi-

blement plus large que le sommet et chaque entaille

s'élargissant sensiblement de façon continue et pro-

gressivement depuis son sommet jusqu'à son ouverture arrière, chaque entaille ayant des côtés qui, au

moins sur une majeure partie de leur longueur s'é-

cartent l'un de l'autre suivant un angle d'au moins 600, les entailles servant à écarter le courant de gaz dans la gorge tout en dirigeant le jet de gaz

vers l'arrière de la tuyère.

11 Ensemble selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que le bord arrière est sensiblement

fermé à l'exception des entailles.

12 Ensemble selon la revendication 9 ou 10,

caractérisé en ce que le bord arrière a une forme allon-

gé latéralement, les entailles étant réparties le long

dudit bord arrière.

13 Ensemble selon la revendication 9 ou 10,

caractérisé en ce que le bord arrière comporte une étroi-

te fente allongée, les entailles étant disposées sur au

moins un bord de cette fente.

14 Ensemble selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que la surface de sortie de la tuyère est cylindrique et le bord arrière est circulaire, les entailles étant réparties sur la circonférence de ce bord arrière. Ensemble selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que l'angle est compris entre 90 et

1450.

16 Ensemble selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que l'angle est compris entre 90 et 1200. 17 Ensemble selon la revendication 9 ou 10,

caractérisé en ce que l'angle est d'environ 1000.

18 Structure de tuyère caractérisée en ce qu'elle comprend: (a) une tuyère ayant une surface de sortie cylindrique

avec un bord arrière pour diriger un jet de gaz pro-

pulseur en arrière de la tuyère; (b) le bord arrière de la tuyère étant muni de plusieurs encoches, chaque encoche ayant un sommet étroit vers l'avant et une ouverture vers l'arrière sensiblement

plus large que le sommet et chaque entaille s'élar-

gissant sensiblement de façon continue et progres-

sivement depuis son sommet jusqu'à son ouverture arrière, chaque entaille ayant des côtés qui au moins sur une majeure partie de leur longueur s'écartent l'un de l'autre suivant un angle d'au moins 600, les entailles servant à étaler le jet de gaz tout

en dirigeant ce jet vers l'arrière de la tuyère.

19 Ensemble de tuyère pour un courant de gaz propulseur caractérisé en ce qu'il comprend: une structure de tuyère ayant un bord arrière, plusieurs tuyères réparties le long de ce bord, chaque tuyère ayant une extrémité arrière amincie et une entaille dans cette extrémité arrière, chaque entaille ayant un sommet vers l'avant et une ouverture vers l'arrière, au moins aussi large que le sommet, chaque entaille ayant des côtés qui s'étendent sans convergence depuis le sommet jusqu'à l'ouverture arrière, des moyens de fourniture de gaz dans la structure pour conduire le gaz sous pression aux tuyères, et des moyens de carénage à l'intérieur de la structure séparant les entailles les unes des autres pour guider le gaz depuis les moyens de fourniture de gaz jusqu'aux entailles et pour confiner l'écoulement du gaz auxdites entailles, de façon que les tuyères étalent le courant

de gaz tout en présentant une faible résistance à l'é-

coulement de gaz sur la structure de tuyère.

Ensemble de tuyère selon la revendication

19, caractérisé en ce que les côtés de l'entaille s'écar-

tent l'un de l'autre suivant un angle d'au moins 250.

21 Ensemble de tuyère selon la revendication 19, caractérisé en ce que la structure de tuyère comporte une partie arrière dont la section droite est en forme de coin, le bord arrière étant le bord de fuite de cette partie arrière, les entailles étant formées dans ce bord arrière, les tuyères étant définies par cette partie

arrière et les moyens de carénage.

22 Ensemble de tuyère selon la revendication 19, caractérisé en ce que la structure de tuyère comporte

plusieurs canaux s'étendant depuis les moyens de fourni-

ture de gaz jusqu'aux bords arrière, chaque canal compor- tant une entaille et les canaux constituant les tuyères, les moyens de carénage étant constitués par les parois

des canaux.

23 Ensemble de tuyère selon la revendication

22, caractérisé en ce que chaque entaille, vue de l'ex-

trémité, a une largeur plus grande en haut et en bas qu'au centre. 24 Ensemble de tuyère pour courant de gaz propulseur caractérisé en ce qu'il comprend: (a) une tuyère ayant une surface de sortie cylindrique avec un bord en arrière pour diriger le courant de gaz en arrière de la tuyère; (b) le bord arrière de la tuyère comportant plusieurs entailles réparties suivant la circonférence de ce bord arrière, chaque entaille ayant un sommet vers l'avant et une ouverture vers l'arrière plus large

que le sommet et chaque entaille s'élargissant sen-

siblement de façon continue et progressivement, de-

puis son sommet jusqu'à son ouverture arrière; (c) un corps cylindrique à l'intérieur de la tuyère; et (d) des moyens de carénage s'étendant entre le corps et la tuyère, entre chaque entaille pour confiner et resserrer le courant de gaz au-delà de chaque

entaille de façon à accroître la vitesse du gaz de-

vant chaque entaille, chaque entaille servant ainsi à étaler le courant de gaz à partir de la tuyère, tout en dirigeant ce courant vers l'arrière de la tuyère, l'importance de cet étalement étant limitée

par l'accroissement de la vitesse du gaz devant cha-

que entaille.

Dispositif selon l'une des revendications 2,

9 ou 11, comportant des moyens de fourniture du gaz pour conduire du gaz sous pression aux tuyères, et des moyens de carénage placés au voisinage du bord arrière, séparant les entailles l'une de l'autre pour guider le

gaz depuis des moyens de fourniture du gaz jusqu'aux en-

tailles et pour confiner l'écoulement du gaz à ces entail- les.