FR2512115A1

FR2512115A1 - Melangeur d'echappement pour turboreacteur d'aeronef a soufflante

Info

Publication number: FR2512115A1
Application number: FR8214908A
Authority: FR
Inventors: Leonard John Rodgers
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1981-09-03
Filing date: 1982-08-31
Publication date: 1983-03-04
Also published as: GB2104967B; DE3231283C2; GB2104967A; JPS5848758A; US4487017A; DE3231283A1

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN MELANGEUR D'ECHAPPEMENT 23 POUR TURBOREACTEUR D'AERONEF DU TYPE A LOBES MULTIPLES DANS LEQUEL LES LOBES 33, 37 CANALISANT LES GAZ D'ECHAPPEMENT DE LA TURBINE SONT SEPARES PAR DES SILLONS CANALISANT L'AIR PROVENANT DE LA SOUFFLANTE. CE MELANGEUR COMPORTE DES SURFACES D'ECOULEMENT 44, 45 PRESENTANT UNE TORSION HELICOIDALE TRANSVERSALE DEPUIS LEUR EXTREMITE AMONT JUSQU'A LEUR EXTREMITE AVAL TELLE QUE LES COTES EN OPPOSITION DE CHAQUE LOBE ET DE CHAQUE SILLON OFFRENT DES TORSIONS DE SENS INVERSE; EN OUTRE, LES CONTOURS TRANSVERSAUX DE CES SURFACES D'ECOULEMENT HELICOIDALES PRENNENT, ENTRE LEURS EXTREMITES AMONT ET AVAL, UNE FORME ONDULEE DEFINISSANT LES PARTIES EXTERNES DES LOBES, LES PARTIES INTERNES DES SILLONS, ET LES COTES EN OPPOSITION DES LOBES ET DES SILLONS. CETTE DISPOSITION DONNE UN MELANGEUR DE FAIBLE LONGUEUR AXIALE, DE POIDS REDUIT, ET DE GRAND RENDEMENT DANS DES CONDITIONS AERODYNAMIQUES FAVORABLES.

Description

La présente invention concerne les mélangeurs de flux

pour turboréacteurs d'aéronefs à soufflante dans les-

quels les gaz sortant de la turbine sont mélangés à l'air provenant de la soufflante avant de s'échapper par la tuyère propulsive Pour plus de commodité, l'invention pourra être considérée comme concernant un mélangeur du type à lobes multiples On sait mélanger le courant de gaz sortant de la tuyère au courant d'air provenant de la soufflante par le canal de dérivation au moyen d'un mélangeur d'échappement à

lobes et couloirs multiples dans un turboréacteur propul-

sif du type dit "à flux mélangé" Ces mélangeurs amé-

liorent le rendement propulsif de ce genre de moteurs d'aviation, le fait de projeter l'une dans l'autre des fractions des deux courants et d'augmenter la surface de leurs zones de contact mutuel provoquant un transfert d'énergie thermique du courant de gaz chaud sortant de

la turbine au courant dérivé plus froid Un taux de mé-

lange de 100 % donnerait une température uniforme des courants mélangés à la tuyère propulsive si le mélange pouvait s'effectuer totalement dans un conduit de grande longueur entre le mélangeur et la tuyère propulsive Mais si l'on considère que la longueur disponible pour le conduit de mélange est limitée sur un turboréacteur à soufflante, les taux de mélange effectifs ne seront

approximativement que de 50 % à 70 % Il importe toute-

fois de noter que des améliorations même faibles du taux de mélange pourront améliorer sensiblement le rendement

propulsif d'un turboréacteur à soufflante, à flux mélan-

gé, en abaissant la consommation spécifique de carburant ou, inversement, en augmentant la poussée à la tuyère propulsive Le but d'un mélangeur est donc de porter au maximum la contribution de cet appareil au taux de mélange tout en réduisant son poids et en diminuant les pertes de poussée inhérentes au processus de mélange lui-même On devra

noter également que si l'on peut obtenir un taux de mé-

lange satisfaisant avec un mélangeur de faible longueur axiale, la longueur du conduit, indispensable au mélange, pourra également être réduite, ce qui allégera le moteur; inversement, en laissant au conduit la même longueur que pour un mélangeur de moindre taux de mélange, la longueur excédentaire pourra contribuer à une amélioration de ce taux Le mélangeur d'échappement pour turboréacteur d'aéronef à soufflante selon la présente invention comporte des surfaces d'écoulement prenant contact avec le courant d'échappement de la turbine et des surfaces d'écoulement prenant contact avec le courant d'air de la soufflante, ces deux groupes de surfaces définissant ensemble, au

moins partiellement, des lobes que parcourront des frac-

tions du courant d'échappement de la turbine et, entre les lobes, des sillons que parcourront des fractions du courant d'air de la soufflante; chaque lobe et chaque

sillon comporte des côtés généralement opposés et s'é-

tendant dans le sens longitudinal des courants d'échap-

pement de la turbine et de la soufflante (c'est à dire

dans le sens d'écoulement de ces courants), leurs sur-

faces d'écoulement étant vrillées hélicoldalement dans

le sens longitudinal de leur extrémité amont à leur ex-

trémité aval en sorte que les cotés en opposition de chaque lobe et de chaque sillon comporteront des surfaces d'écoulement vrillées en sens inverses et conformées de façon que, transversalement au sens d'écoulement des gaz, les contours transversaux desdites surfaces d'écoulement

présenteront, en un-, suite de points intermédiaires en-

tre leurs extrémités amont et aval, des formes sinueuses ayant chacune une seule inflexion, lesdits contours

transversaux sinueux possédant des parties convexes sail-

lant vers l'extérieur délimitant au moins partiellement des parties externes des lobes, des parties concaves

saillant vers l'intérieur délimitant au moins partielle-

ment des parties internes des sillons, et des parties

intermédiaires entre lesdites parties convexes extérieu-

res et lesdites parties concaves intérieures délimitant au moins partiellement lesdits côtés en opposition des lobes et des sillons On voit donc que, dans les conditions décrites ci-dessus, un coté de chaque lobe ou de chaque sillon comprendra, selon le cas, une partie de surface d'écoulement vrillée hélicoldalement en sens dextrorsum entre son extrémité amont et son extrémité aval, l'autre c 8 té de chaque lobe ou sillon comportant une partie de surface d'écoulement complémentaire semblablement vrillée mais dans le sens

sinistrorsum Les fractions dé courant de gaz d'échap-

pement de la turbine et d'air de la soufflante parcou-

rant les lobes et les sillons seront influencés par ces surfaces d'écoulement hélicoïdales et quitteront les bords de fuite de ces dernières après avoir acquis des composantes de vitesse de rotation qui s'ajouteront à leur vitesse originale de propulsion vers l'arrière, ou, en d'autres termes, quitteront les bords de fuite des surfaces d'écoulement sous forme de courants hélicoïdaux

multiples Ces courants hélicoïdaux contigus ainsi en-

gendrés agiront les uns sur les autres et se mélangeront

rapidement, comme on le décrira dans la suite de la des-

cription, les contours sinueux précités servant à combi-

ner les avantages des courants hélicoïdaux dûs à la tor-

sion des surfaces d'écoulement avec les caractéristiques

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aérodynamiques avantageuses de la forme des lobes et des

sillons La conformation hélicoïdale des surfaces d'é-

coulement permet en outre de réaliser un mélangeur de

faible longueur axiale et de poids réduit, en particu-

lier lorsque la torsion, bien que progressive de l'ex-

trémité amont à l'extrémité aval des surfaces d'écoule-

ment, ne sera pas régulière, en ce sens que le degré de torsion par unité de longueur des surfaces d'écoulement

sera plus grand à leur extrémité aval qu'à leur extré-

mité amont

Les formes des surfaces d'écoulement comprenant les lo-

bes et les sillons peuvent être spécifiées plus complè-

tement en se référant à leurs contours transversaux qui

passent progressivement de courbes non infléchies s'éten-

dant sur la périphérie du courant d'échappement de la turbine, aux extrémités amont des surfaces d'écoulement, aux courbes sinueuses précitées puis reviennent à des courbes non infléchies en une succession de points plus rapprochés des extrémités aval des surfaces d'écoulement

et à ces extrémités aval Les contours des c 8 tés en op-

position des lobes et des sillons sont donc tracés par les parties médianes des courbes sinueuses et par les

parties saillant extérieurement des courbes non inflé-

chies leur faisant suite; les contours des parties ex-

ternes des lobes sont tracés au moins en partie par les parties convexes extérieures des courbes sinueuses; et

les contours des parties internes des sillons sont tra-

cés par les parties concaves intérieures desdites sour-

bes sinueuses et par les parties concaves intérieures desdites courbes non infléchies leur faisant suite

L'invention est décrite ci-après en détail en se réfé-

rant à un exemple préféré, non limitatif de réalisation représenté sur les dessins annexés dans lesquels: la figure la est une vue schématique de c 8 té, en coupe partielle, d'un turboréacteur d'aéronef à soufflante équipé d'un mélangeur d'échappement de type classique la figure lb est une vue de face arrière du mélangeur d'échappement de la figure la après enlèvement de quel- ques organes environnants du turboréacteur; la figure 2 est une vue de côté, en coupe partielle, de la partie arrière du turboréacteur à soufflante de la figure 1, modifié et équipé d'un mélangeur de flux d'échappement selon la présente invention; la figure 3 est une vue de face arrière, à plus grande échelle, du turboréacteur de la figure 2 vu dans le sens de la flèche A de cette figure 2; la figure 4 est une vue, à plus grande échelle, du

secteur B de la figure 3, destinée à mieux faire sai-

sir la géométrie du corps du mélangeur dans ce secteur; la figure 5 est une vue en direction de la flèche C de la figure 4; et la figure 6 est une vue en direction de la flèche D de la même figure 4 Les dessins ne sont pas à l'échelle

Si l'on se réfère d'abord aux figures la et lb, représen-

tant un modèle connu de turboréacteur à soufflante cana-

lisée et à flux mélangé, on voit que le turboréacteur d'aéronef à soufflante canalisée 1 comporte: un noyau moteur 3; un canal de dérivation 5 défini par le carter du moteur 3 et par le fuseau 7 entourant ce dernier; et un canal d'éjection 9 contenant un cone d'éjection 10,

un mélangeur d'échappement à cinq lobes 11, et se termi-

nant par une tuyère propulsive d'éjection 13 Le canal

de dérivation 5 est alimenté en air provenant de la souf-

ilarite avant 15 qui alimente également le noyau moteur 3

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et qui est entraînée par une turbine (non représentée) logée dans ledit noyau moteur 3 Le courant d'air de soufflante 17 et le courant d'échappement de turbine 19 franchissent, en le traversant, le mélangeur 11 et se mélangent partiellement ensemble dans le conduit mélan- geur 21 du canal d'éjection 9 avant de s'échapper dans l'atmosphère par la tuyère d'éjection 13 Le turboréacteur à soufflante 1 est suspendu à la face inférieure de l'aile 2 d'un aéronef (non représenté) par un mât 4 traversant le fuseau et l'enveloppe du canal de dérivation ainsi que le secteur supérieur de ce canal pour venir se fixer au noyau moteur 3 Une partie 6 du mât 4 traverse le canal de dérivation 5 Dans le turboréacteur 1, le courant de soufflante 17 est constitué par un flux à basse température et à faible vitesse, tandis que le courant d'échappement de turbine 19 est constitué par un flux à haute température et à

grande vitesse Si on laissait ces deux courants sor-

tir de la tuyère propulsive 13 sans les avoir préalable-

ment forcés à se mélanger à l'intérieur du moteur, ce mélange se produirait naturellement, pour un très grand nombre de diamètres de buses de sortie, en aval de la tuyère 13, et la différence de vitesse et de température

entre le courant d'échappement de turbine 19 et le cou-

rant de soufflante environnant 17 produirait un bruit d'échappement intense dans toute la zone de mélange L'inclusion du mélangeur de courant de sortie 11 dans le turboréacteur 1 garantit qu'au moment o le flux mélangé sort de la tuyère propulsive 13, la fraction la plus

bruyante du processus de mélange s'est accomplie à l'in-

térieur du conduit mélangeur 21 On notera que l'emploi d'un mélangeur interne 11 permet d'absorber les bruits provenant de l'opération de mélange, au fur et à mesure

qu'ils prennent naissance, en garnissant la paroi in-

terne 22 du conduit mélangeur d'un revêtement amortis-

seur acoustique (non représenté) Un autre avantage important découle de l'augmentation de la poussée à la tuyère d'échappement, par comparaison avec un jet non mélangé La thermodynamique prouve que

la somme des poussées fournie par un courant d'échappe-

ment de turbine à haute température et à grande vitesse

environné d'un courant d'air de soufflante à basse tem-

pérature et à faible vitesse est inférieure à la poussée

fournie par un jet homogène produit par le mélange in-

time des courants d'échappement de turbine et d'air de soufflante avant que ce jet ne s'échappe par la tuyère propulsive Du fait que la poussée produite par unité

de poids de carburant consommé est plus grande, le mé-

lange efficace de ces deux courants, ainsi effectué, améliore le rendement thermique du turboréacteur L'observation des figures la et lb montre que les cinq

lobes 8 du mélangeur d'échappement s'épanouissent pro-

gressivement vers l'extérieur depuis la surface origi-

nellement tronconique 12 de la buse du mélangeur, don-

nant, vus en bout, un tracé ondulé o les lobes sont séparés par des sillons, les lobes tendant à canaliser des fractions du courant d'échappement de turbine 19 vers l'extérieur pour les injecter dans le courant d'air de soufflante environnant 17, tandis que les sillons tendront à canaliser vers l'intérieur des fractions de ce courant d'air de soufflante rour les injecter dans le courant d'échappement de turbine La figure 2 montre le turboréacteur 1 de la figure 1 modifié de façon à lui permettre d'abriter un mélangeur d'échappement 23 conforme à la présente invention, les principales modifications résidant dans le fuseau 24, le mât 25, et le cône d'éjection 26 pour satisfaire aux exigences aérodynamiques et dimensionnelles différentes du mélangeur 23 par comparaison avec le mélangeur il

Le mélangeur 23 a une longueur axiale relativement ré-

duite mais un rendement de mélange assez élevé -Il reçoit le courant d'air de soufflante 17 par le conduit de dérivation 5 et le courant d'échappement de turbine 19 par le conduit de sortie 20 de la turbine, et amorce le processus de mélange qui se poursuit, en aval, dans

le conduit mélangeur 27 L La longueur réduite du mélan-

geur 23 permet d'employer un conduit mélangeur 27 assez long sans l'inconvénient majeur d'une augmentation du poids du fuseau 24 qui doit délimiter ce conduit, venant s'ajouter au poids du mélangeur La tuyère propulsive , de type conique simple, est définie par l'extrémité aval du fuseau 24 Dans la vue en bout du mélangeur 23, représentée à la figure 3, le fuseau et le cône d'éjection ont été omis

pour plus de clarté Le cercle extérieur 31 de la fi-

gure 3 correspond donc au point le plus saillant 31 de la figure 2 qui montre le mélangeur 23 embolté dans la partie arrière du noyau moteur 3 Cette vue en bout montre que le mélangeur 23 comporte cinq lobes 33 à 37 par lesquels s'écoulent des fractions du courant chaud

sortant de la turbine Chaque lobe comporte un demi-

lobe gauche et un demi-lobe droit et occupe un secteur circulaire de même angle au centre que celui des autres lobes à l'exception du lobe supérieur 33 dont l'angle

au centre est plus grand pour tenir compte de la pré-

sence du mât 25 au point mort supérieur Ce lobe 33

a également une forme différente pour lui permettre d'é-

pouser aérodynamiquement le mât 25

Il ressort de la figure 3 que les bords de fuite des sur-

faces d'écoulement définissant les côtés en opposition de chacun des lobes 34 à 37 (représentés par le bord de fuite 414-417 de la figure 4) sont rectilignes et presque exactement parallèles entre eux Mais les angles qu'ils

font entre eux pourront être modifiés selon un plan ap-

proprié qans porter atteinte aux principes de l'inven-

tion On réalise un mélangeur 23 de longueur axiale réduite et de taux de mélange élevé en le constituant d'un ensemble de surfaces d'écoulement de forme hélicoïdale, telles que la surface d'écoulement 45 représentant la surface de contact d'air de soufflante de la moitié droite du lobe

34 La forme géométrique particulière des surfaces d'é-

coulement est exposée ci-après

Pour la présente description, un "lobe" complet sera dé-

fini comme s'étendant du centre du creux séparant deux

lobes au centre du creux identique angulairement adja-

cent, comme par exemple entre la ligne radiale 40 et la ligne radiale 42 de la figure 3, l'étendue angulaire d'un "demi-lobe" étant donc représentée par le secteur B délimité par ces deux lignes

La géométrie du demi-lobe du secteur B, qui est caracté-

ristique des autres demi-lobes, va donc être décrite en se référant qux figures 4 à 6 La figure 4 est une vue

en bout du demi-lobe du secteur B et les demi-lobes ad-

jacents en sont des symétriques à gauche de la ligne 41 et à droite de la ligne 42, respectivement

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Les figures 5 et 6 sont des vues selon les flèches C et D de la figure 4, donc des vues perspectives du demi-lobe de la figure 4; la figure 5 est donc une vue oblique de

la surface d'écoulement interne (c'est à dire de la sur-

face du demi-lobe prenant contact avec le courant de sor-

tie de la turbine) tandis que la figure 6 est une vue o-

blique de la surface d'écoulement externe (c'est à dire celle prenant contact avec le courant d'air de soufflante), de

ce demi-lobe La surface radialement interne 44 du demi-

lobe est donc le prolongement vers l'arrière de la sur-

face radialement externe 28 du conduit de sortie 20 de la turbine (figure 2) correspondant à l'arc de cercle

47-413-416-410 des figures 4, 5 et 6 -

De même, la surface radialement externe 45 du demi-lobe

est le prolongement, vers l'arrière, de la surface ra-

dialement interne du canal de dérivation 5, représenté par l'arc de cercle 46-412-415-49 sur les figures 4, 5 et 6 correspondant au cercle 31 de la figure 3 Il'es pace annulaire situé entre les arcs de cercle 47-410 et 46-49 représente évidemment l'extrémité arrière du noyau moteur 3 Les figures 5 et 6 montrent le demi-lobe en coupe selon

le plan du secteur B (délimitée par les points 47-46-

412-415-49-410-416-413) et selon les deux plans radiaux passant par les lignes 41 et 42 de la figure 4 (coupes

délimitées par les points 46-47-48 et 49-410-411) -

La forme du demi-lobe en question, de même que celle de l'ensemble du mélangeur, est étudiée de façon que la surface radialement interne 31 du canal de dérivation 5

et la surface radialement-externe 28 du conduit de sor-

tie 20 de la turbine se rejoignent en arrière du noyau moteur pour que le courant chaud de sortie de la turbine et le courant plus froid d'air de soufflante puissent se mélanger en arrière du bord de fuite 48-414-417411 du demi-lobe Comme on le voit sur la figure 4, les par- ties 48-414, 414-417 et 417-411 du bord de fuite ont, ensemble, un tracé en forme de Z et, bien que ces trois parties soient rectilignes dans l'exemple décrit, elles pourront au besoin être courbes sans s'écarter du domaine de l'invention De même, les points 48, 414, 417 et 411 représentent des arêtes vives à la jonction des parties

rectilignes du bord de fuite mais ils pourront représen-

ter des bords arrondis, en U ou en une forme semblable, sans quitter le domaine de l'invention La figure 4 montre que les deux surfaces 44 et 45 ont

des contours transversaux assurant la transition longi-

tudinale (c'est à dire axiale ou dans le sens d'écoule-

ment des flux) entre un arc dé cercle et un bord de fuite

en Z de façon à donner la forme lobée de l'extrémité ar-

rière du mélangeur (on notera que chacune des branches du Z est située dans un plan différent pour des raisons

qui seront exposées par la suite) Pour que cette tran-

sition se fasse de façon graduelle et aérodynamiquement progressive, les arcs de cercle 46-49 et 47-410 prennent progressivement, vers l'arrière, une forme ondulée

de sorte qu'en des points longitudinalement intermédiai-

res à l'extrémité avant du demi-lobe et à sa partie la plus arrière 414417 du bord de fuite, les contours

transversaux des surfaces radialement externe 45 et in-

terne 44 ont la forme représentée par les lignes en traits interrompus 418 et 419, respectivement, c'est à dire une forme sinueuse présentant chacune une seule ondulation

L'ondulation des contours est plus accentuée en un cer-

tain point longitudinalement intermédiaire pour s'atté-

nuer en des points plus en aval L'ondulation cesse au point 414 en sorte que les contours transversaux, en aval de ce point, ne seront incurvés que dans un sens, c'est à dire auront une incurvation concave vue d'au dessus de la surface d'écoulement 45 de la figure 4

L'évolution des formes des surfaces 45 et 44 va mainte-

nant être décrite plus en détail sous forme d'une pro-

-gression, vers l'arrière, depuis le plan du secteur B

comprenant les arcs de cercle 46-49 et 47-410, en direc-

tion des trois parties du bord de fuite Les deux lignes interrompues, en traits longs et courts, de la figure 6 représentent deux contours longitudinaux de la surface 45 L'un de ces contours va dé l'angle 414 du bord de fuite au point 412 situé sur l'arc 46-49 les points 412 et 414 sont tous deux situés dans le même plan radial qui contient également le point 413 situé

sur l'arc 47-410 L'autre contour longitudinal repré-

senté sur la figure 6 va de l'angle 417 du bord de fuite à un point 415 situé sur l'arc 46-49, les points 415 et 417 étant tous deux situés dans le même plan radial qui contient également le point 416 situé sur l'arc 47-410 Immédiatement en arrière de l'arc 46-49, la surface 45

a une forme presque sphérique, ce que montrent les con-

tours 412-414 et 415-417 mais ressort mieux encore de l'observation des lignes 46 à 48 et 49 à 411 En fait, le rayon de courbure est légèrement inférieur à celui d'une sphère et la forme obtenue est celle d'un segment de tore En un point de la ligne 412-414 très proche du point 412 le contour transversal de la surface 45 commence à se

bomber graduellement et progressivement vers l'extérieur.

Le point X est le point d'inflexion o le contour longi-

tudinal passe de la forme convexe à la forme concave

A mesure que ce renflement s'élève au dessus de la sur-

face de base, son rayon de courbure diminue progressive-

ment pour 8 tre nul au point 414 du bord de fuite; en d'autres termes, au voisinage du point 414 du bord de fuite, la ligne de contour 412-414 est en fait une droite ascendant vers l'extérieur jusqu'au point 414 La ligne de contour transversal 418 de la figure 4 est incurvée en forme convexe à son extrémité supérieure du fait de ce renflement qui a pour but de partager, sans à-coups aérodynamiques, de part et d'autre de la ligne 412414, l'air du courant de soufflante franchissant le point 412 et de faciliter son écoulement en direction des points 48 et 417 du bord de fuite de la surface 45 Un renflement semblable et complémentaire existe sur la

surface interne 44 le long de la ligne de contour longi-

tudinal, en traits longs et courts,416 '-417 de la figure , attesté par la courbure convexe de la partie inférieu-

re de la ligne de contour transversal 419 de la figure 4.

Le renflement de cette partie de la surface 44 a pour but de partager, sans à-coups, le courant de sortie de turbine franchissant le point 416 ' de part et d'autre de la ligne 416 '-417 et de faciliter son écoulement en direction des points 411 et 414 du bord de fuite de la surface 44

L'autre ligne de contour longitudinal 415-417 de la sur-

face 45 montre la transition,près du point 415, de la surface toroldale en un contour qui, bien que légèrement

concave dans le sens transversal comme attesté par l'ex-

trémité inférieure de la ligne de contour 418 de la fi-

gure 4, est, dans le sens longitudinal, une droite plon-

geant brusquement vers l'intérieur jusqu'au point 417 du bord de fuite Ce contour en creux a pour but de diri-

ger une partie du courant d'air de soufflante vers l'in-

térieur et vers l'arrière pour intensifier le mélange en projetant cet air dans le courant de sortie de turbine Une transition semblable et complémentaire, destinée à produire la forme lobée saillant extérieurement de la

surface 44, est indiquée par la ligne de contour longi-

tudinal 413 '-414 de la figure 5 et par la partie supé-

rieure de la ligne de contour transversal 419 de la fi-

gure 4 Cette transition a pour but de diriger une par-

tie du courant de sortie de turbine vers l'extérieur et vers l'arrière pour intensifier le mélange en projetant ces gaz d'échappement de turbine dans le courant d'air de soufflante Du fait de l'évolution de leur forme en arc de cercle, à leur extrémité avant, à celle, transversale audit arc de

cercle, à leur bord de fuite, les surfaces 44 et 45 pré-

sentent un tracé hélicoïdal entre leur extrémité avant

(ou amont) et leur extrémité arrière (ou aval) Par con-

séquent, l'air de soufflante franchissant l'arc 412-415

atteindra la partie 415 à 417 du bord de fuite après a-

voir acquis des composantes de vitesse de rotation diri-

gées radialement vers l'intérieur et dans le sens dex-

trorsum du fait de la torsion généralement dextrorsum

de la surface intermédiaire 45 De même, les gaz d'é-

chappement de la turbine, franchissant l'arc 413 '-416 ', atteindront la partie 414-417 du bord de fuite après

avoir acquis des composantes de vitesse de rotation di-

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rigées radialement vers l'extérieur et dans le sens é-

galement dextrorsum du fait de la torsion généralement dextrorsum de la surface intermédiaire 44 En conséquence,en aval de la partie 414-417 du bord de fuite, ces composantes d'écoulement se prolongeront sous

forme d'un courant hélicoïdal double de gaz d'échappe-

ment de turbine et d'air de soufflante dont la forme hé-

licoïdale intensifiera très efficacement l'action de mé-

lange

Des écoulements hélicoïdaux semblables mais moins pro-

noncés, dans le sens sinistrorsum, prendront naissance en aval des parties 48-414 et 417-411 du bord de fuite On notera que des demi-lobes adjacents sont symétriques

l'un par rapport à l'autre et qu'en conséquence le mou-

vement hélicoïdal net des courants de sortie combinés est essentiellement nul On notera que le pas hélicoïdal autour de l'axe d'hélice des surfaces 44 et 45 dans le sens longitudinal (vers

l'aval) de chaque surface n'est pas constant la tor-

sion progressive et non uniforme de ces surfaces permet l'obtention de bonnes caractéristiques aérodynamiques, le degré de torsion par unité de longueur de la surface d'écoulement étant plus fort à leur extrémité aval qu'à leur extrémité amont Une question importante, concernant l'efficacité du mode

de réalisation de l'invention en cours de description,

est la façon dont le bord de fuite 414-417 est biseauté pour que le point 417 soit plus en arrière que le point 414, ce qui ressort le plus clairement des figures 2 et 5 Cette découpe du bord de fuite, jointe au fait

que le point 417 est placé, radialement, plus à l'inté-

rieur que le point 414 par suite de la torsion dextror-

sum des surfaces 44 et 45, améliore la pénétration de l'air de soufflante dans le courant d'échappement de la turbine tout en conservant un mélangeur de longueur a- xiale réduite On remarquera également sur la figure 2 les entailles profondes en forme de V sur la périphérie du mélangeur, là o des surfaces d'écoulement de sens de torsion opposés ne sont pas contiguës Ces entailles sont daes à ce qu'on a donné aux parties de bords de fuite telles que 48-414 et 417-411 (figure 6) un tracé

rectiligne pour qu'elles soient aussi courtes que pos-

sible étant donné les positions radiales et axiales que l'on veut faire occuper aux points 414 et 417 par rapport

à l'axe du turboréacteur La brièveté des bords d'at-

taque 48-414 et 411-417 diminue les pertes aérodynamiques d Des à leurfranchissement par les écoulements gazeux En outre, les entailles profondes en forme de V ainsi obtenues aident au contact et au mélange progressifs des fractions d'air de soufflante et de gaz d'échappement de

turbine avant que les deux courants ne dépassent l'extré-

mité arrière du corps du mélangeur

En termes de construction mécanique, les surfaces in-

terne et externe 44 et 45 sont constituées par deux tôles minces jointes ensemble à leurs bords de fuite mais par ailleurs écartées l'une de l'autre selon des distances variables selon la partie considérée du demilobe

Cet espacement des deux tôles est représenté par l'in-

tervalle délimité par les deux lignes de contour 418 et 419 de la figure 4 ainsi que par la partie hachurée des figures 5 et 6 Les deux tôles seront, de préférence, les deux faces d'un ensemble sandwich en nid d'abeille

auquel elles seront soudées ou brasées pour donner un -

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ensemble léger, résistant et rigide bien que flexible

Les raisons pour lesquelles on utilise deux tôles sépa-

rées l'une de l'autre sont les suivantes:

a) le moyen le plus s C Lr d'obtenir un écoulement réguliè-

rement fluant sur les surfaces 44 et 45 est de les maintenir séparées et spécialement conformées en vue

de leurs fonctions différentes d'incurvation des é-

coulements b) des tôles séparées, avec entretoisement intérieur, telles qu'un ensemble sandwich en nid d'abeille, sont

plus résistantes et/ou plus légères qu'une tôle uni-

que pour résister aux charges aérodynamiques subies

et, parce que plus rigides, moins sujettes aux vibra-

tions engendrées par le passage des écoulements à leur surface; c) L'une des tôles, ou les deux tales, pourront être

perforées et l'espace intermédiaire utilisé pour l'a-

mortissement acoustique en utilisant des effets de résonance ou un remplissage de matière fibreuse ou multicellulaire amortissant les sons

Claims

REVENDICATIONS

1 Mélangeur d'échappement pour turboréacteur d'aéronef à soufflante, comportant des surfaces d'écoulement prenant contact avec le courant d'échappement de la turbine du turboréacteur et définissant ensemble, au moins partiellement, des lobes que parcourront des fractions du courant d'échappement de la turbine, et

des surfaces d'écoulement prenant contact avec le cou-

rant d'air de la soufflante du turboréacteur et défi-

nissant ensemble, au moins partiellement, entre les lobes, des sillons que parcourront des fractions du

courant d'air de la soufflante, lesdites surfaces d'é-

coulement étant vrillées hélicoldalement et progressi-

vement dans le sens longitudinal de leur extrémité amont à leur extrémité aval en sorte que les c 8 tés en

opposition de chaque lobe et de chaque sillon compor-

teront des parties de surfaces d'écoulement vrillées en sens inverse, ledit mélangeur d'échappement étant

caractérisé en ce que, transversalement au sens d'é-

coulement des gaz ( 17, 19), les contours transversaux &esdites surfaces d'écoulement ( 45, 44) présentent,

en une suite de points intermédiaires entre leurs ex-

trémités amont ( 46-49 et 47-410) et leurs extrémités aval ( 417), des formes sinueuses ( 418, 419) ayant

chacune une seule inflexion, lesdits contours trans-

versaux sinueux possédant des parties convexes sail-

lant vers l'extérieur délimitant au moins partielle-

ment des parties externes des lobes ( 33-37), des par-

déli itant ties concaves saillant vers l'intérieur 7 des parties internes des sillons, et des parties intermédiaires entre lesdites parties extérieurement convexes et lesdites parties extérieurement concaves délimitant, au moins partiellement, lesdits cotés en opposition des lobes et des sillons

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2 Mélangeur d'échappement selon la Revendication 1,

caractérisé en ce que les contours transversaux des surfaces d'écoulement passent graduellement desdites

formes sinueuses ( 418, 419) aux points successifs in-

termédiaires entre les extrémités amont et aval des

surfaces d'écoulement ( 45, 44), à des formes incur-

vées non infléchies en des points successifs se rap-

prochant des extrémités aval ( 417) des surfaces d'é-

coulement, lesdites formes incurvées non infléchies

présentant des parties saillant extérieurement déli-

mitant, au moins partiellement, les parties aval des c Ctés en opposition des lobes ( 33-37) et des sillons, et des,arties intérieurement concaves délimitant, au moins partiellement, des parties internes des sillons 3 Mélangeur d'échappement selon la Revendication 1 ou la Revendication 2, caractérisé en ce que la torsion progressive entre les extrémités amont et aval des surfaces d'écoulement est plus forte au voisinage de leurs extrémités aval ( 417) qu'au voisinage de leurs extrémités amont ( 46-49, 47-410) 4 Mélangeur d'échappement selon une quelconque des

Revendications 1, 2 ou 3; caractérisé en ce que les

surfaces d'écoulement périphériquement adjacentes ne sont pas contiguës les unes aux autres sur une partie au moins de leurs parties aval, les parties externes

des lobes ( 34, 37) et les parties internes des sil-

lons comportant de ce fait des entailles en forme de V ( 414-48, 417-411) s'étendant, en convergeant, depuis les extrémités aval ( 414-417) des lobes et des sillons

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Mélangeur d'échappement selon une quelconque des

Revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que

les extrémités aval ( 417) des parties de surfaces d'écoulement comprenant les parties internes des sillons sont situées plus en aval que les extrémités

aval ( 414) des parties de surfaces d'écoulement com-

prenant les parties externes des lobes 6 Mélangeur d'échappement selon une quelconque des

Revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que

les bords aval ( 48-414-417-411) des surfaces d'écou-

lement ( 45, 44) sont rectilignes 7 Mélangeur d'échappement selon une quelconque des

Revendications 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caractérisé en ce

que le bord aval ( 48-414-417-411) de chaque surface d'écoulement a essentiellement, vu en élévation, une forme en Z