FR2525688A1 - NOZZLE FOR TURBOMACHINE - Google Patents
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Abstract
CETTE TUYERE D'ECHAPPEMENT POUR MOTEUR D'AVION A TURBINE A GAZ COMPREND UNE CONDUITE 17C, PLUSIEURS VOLETS MOBILES 38, 43 POUR MODIFIER LA GEOMETRIE DE LA TUYERE, UNE OU PLUSIEURS OUVERTURES 59 DIRIGEES VERS L'AVANT ET VERS L'EXTERIEUR, DISPOSEES EN AMONT DES VOLETS 38, 43 ET UNE PAIRE DE PORTES 61 EN CONFRONTATION MUTUELLE, DONT CHACUNE EST MONTEE DE FACON ROTATIVE AUTOUR D'UN AXE S'ETENDANT TRANSVERSALEMENT A LA LONGUEUR DE LA CONDUITE 17C. LES PORTES 61 SONT SITUEES, PAR RAPPORT A LA CONDUITE 17C ET AUX OUVERTURES 59, DE MANIERE QUE DANS UNE PREMIERE POSITION ELLES OBTURENT LES OUVERTURES 59 ET QUE LES SURFACES EN CONFRONTATION MUTUELLE 67 DES PORTES DEFINISSENT ENTRE ELLES UNE PARTIE DU PARCOURS DU COURANT GAZEUX PAR LA TUYERE, ET QUE LES PORTES 61 PUISSENT ETRE DEPLACEES VERS UNE SECONDE POSITION, EN AMONT DE LA PREMIERE POSITION, OU ELLES DECOUVRENT LES OUVERTURES 59, DEFINISSANT A LEURS EXTREMITES AMONT 68 UN COL DE SECTION DE PASSAGE REDUITE POUR LE PARCOURS DU COURANT GAZEUX PAR LA TUYERE. DANS LA SECONDE POSITION, LES PORTES 61 DEFINISSENT EGALEMENT UNE PARTIE DIVERGENTE DU PARCOURS SUIVI PAR LE COURANT GAZEUX IMMEDIATEMENT EN AVAL DU COL. LA PRESSION REDUITE REGNANT A L'AVAL DU COL ATTIRE L'AIR AMBIANT PAR LES OUVERTURES 59 ET DANS LE PARCOURS SUIVI PAR LE COURANT GAZEUX QUI PASSE PAR LA TUYERE.THIS EXHAUST PIPE FOR A GAS TURBINE AIRPLANE ENGINE INCLUDES A 17C DUCT, SEVERAL MOVABLE SHUTTERS 38, 43 TO MODIFY THE GEOMETRY OF THE TUBE, ONE OR SEVERAL OPENINGS 59 DIRECTED FORWARD AND OUTDOOR, ARRANGED UPSTREAM OF SHUTTERS 38, 43 AND A PAIR OF DOORS 61 IN MUTUAL CONFRONTATION, EACH OF WHICH IS ROTATING AROUND AN AXIS EXTENDING TRANSVERSALLY THE LENGTH OF DUCT 17C. THE DOORS 61 ARE LOCATED, IN RELATION TO THE DUCT 17C AND TO THE OPENINGS 59, SO THAT IN A FIRST POSITION THEY CLOSE THE OPENINGS 59 AND THE SURFACES IN MUTUAL CONFRONTATION 67 OF THE DOORS DEFINE BETWEEN A PART OF THE COURSE OF THE GAS CURRENT THE TUBE, AND THAT THE DOORS 61 CAN BE MOVED TO A SECOND POSITION, UPSTREAM OF THE FIRST POSITION, WHERE THEY DISCOVER THE OPENINGS 59, DEFINING AT THEIR UPSTREAM ENDS 68 A REDUCED PASSAGE SECTION NECK FOR THE GAS CURRENT COURSE BY THE PIPE. IN THE SECOND POSITION, THE GATES 61 ALSO DEFINE A DIVERGENT PART OF THE ROUTE FOLLOWED BY THE GAS CURRENT IMMEDIATELY DOWNSTREAM OF THE PASS. THE REDUCED PRESSURE GOING DOWNSTREAM OF THE NECK ATTRACTS AMBIENT AIR THROUGH THE OPENINGS 59 AND IN THE COURSE FOLLOWED BY THE GAS CURRENT PASSING THROUGH THE PIPE.
Description
La présente invention concerne des tuyères pour mo-The present invention relates to nozzles for mo-
teurs d'avion à turbine à gaz et concerne particulièrement gas turbine airplane torers and particularly concerns
des tuyères à géométrie variable et la suppression des ra- variable geometry nozzles and the elimination of
diations infrarouges émises par le jet chaud des gaz d'é- infrared diations emitted by the hot jet of gas
chappement de ces moteurs. Les avions de combat modernes exigent de la souplesse exhaust of these engines. Modern fighter jets demand flexibility
pour pouvoir voler à des vitesses subsoniques et supersoni- to be able to fly at subsonic and supersonic speeds
ques et remplir ainsi des fonctions diverses Pour remplir ques and thus fulfill various functions To fulfill
ces fonctions, il faut augmenter la poussée de base pro- these functions you have to increase the basic thrust pro-
duite par le moteur en mode "sec" en brûlant du carburant additionnel en aval des turbines du moteur, en utilisant l'oxygène non brûlé contenu dans les gaz d'échappeme At pour delivered by the engine in "dry" mode by burning additional fuel downstream of the engine turbines, using the unburnt oxygen contained in the exhaust gases At to
soutenir la combustion Ce mode est connu sous le nom ré- support combustion This mode is known as re-
chauffage ou de post-combustion Au cours du réchauffage, il est nécessaire d'augmenter la section de la tuyère pour y admettre le volume de gaz plus important et ne pas nuire heating or post-combustion During heating, it is necessary to increase the section of the nozzle to admit the larger volume of gas and not to harm
au fonctionnement efficace du moteur Pour d'autres fonc- for efficient engine operation For other functions
tions, telles qu'une croisière supersonique, il est souhai- such as a supersonic cruise, it is desired
table de modifier la géométrie de la tuyère d'échappement du moteur en partant d'une géométrie convergente convenant à une vitesse subsonique pour parvenir à une configuration o la section du col est plus importante (par comparaison à celle qui est nécessaire pendant le mode "à sec" ou pour une croisière subsonique), ce col étant formé entre la partie convergente et la partie divergente de la tuyère, à laquelle table to modify the geometry of the engine exhaust nozzle starting from a converging geometry suitable for a subsonic speed to arrive at a configuration where the section of the neck is larger (compared to that which is necessary during the " dry "or for a subsonic cruise), this neck being formed between the converging part and the diverging part of the nozzle, at which
on fait souvent référence par l'expression de tuyère "con- reference is often made to the expression "nozzle"
vergente-divergente" (con-di).vergente-divergente "(con-di).
Il existe des moments au cours de l'enveloppe de vol d'un avion o le réchauffement n'est pas nécessaire et ou There are times during the flight envelope of an aircraft when warming is not necessary and or
la condition essentielle est de réduire les émissions infra- the essential condition is to reduce infrared emissions
rouges du jet de gaz d'échappement et de réduire ainsi ou même d'éviter la détection par des missiles chercheurs de red of the exhaust gas jet and thereby reduce or even avoid detection by research missiles of
chaleur qui se dirigent vers l'avion Ces missiles détec- heat going to the plane These missiles detected
tent habituellement les émissions infrarouges du jet chaud usually try infrared emissions from the hot jet
des gaz d'échappement et lorsque le jet est détecté, s'o- exhaust gas and when the jet is detected,
rientent sur les parties chaudes du moteur pour détruire l'avion. Il existe un besoin pour une tuyère pouvant non seulement convenir pour les modes de fonctionnement à sec laugh at the hot parts of the engine to destroy the plane. There is a need for a nozzle which may not only be suitable for dry operating modes
et en réchauffage, mais permettant également de réduire sé- and in reheating, but also allowing to reduce se-
lectivement les émissions infrarouges du moteur. the infrared emissions from the engine.
Un objet de la présente invention est de proposer une tuyère à géométrie variable capable d'être utilisée à la fois pour les modes de fonctionnement à sec et en réchauffage, et également capable de réduire les émissions infrarouges du jet An object of the present invention is to provide a variable geometry nozzle capable of being used both for dry and reheating modes of operation, and also capable of reducing the infrared emissions of the jet.
chaud des gaz d'échappement.hot exhaust gases.
L'invention telle qu'elle est revendiquée, permet de mo- The invention as claimed makes it possible to
difier la géométrie de la tuyère pour s'adapter aussi bien define the geometry of the nozzle to fit as well
aux modes de fonctionnement a sec et en réchauffage, en dé- dry and reheat operating modes,
plaçant des voletsi et permet de réduire les émissions infra- placing shutters and reducing infrared emissions
rouges en ouvrant des entrées d'air additionnelles qui admet- red by opening additional air inlets which admits
tent l'air ambiant en vue de refroidir et de masquer le jet try the ambient air in order to cool and mask the jet
chaud des gaz d'échappement.hot exhaust gases.
La tuyère, selon la présente invention, peut être ins- The nozzle according to the present invention can be installed
tallée sur un tube à jet fixe ou sur un tube à jet mobile En outre, la tuyère de la présente invention peut être installée sur les tuyères avant orientables d'un moteur tel que le moteur mounted on a fixed jet tube or on a movable jet tube In addition, the nozzle of the present invention can be installed on the steerable nozzles of an engine such as the engine
Pegasus de Rolls-Royce Llmited qui décharge de l'air de déri- Pegasus of Rolls-Royce Llmited which discharges air from drift
vation froid ou réchauffé.cold or warmed food.
L'invention sera maintenant décrite à titre d'exemple et avec référence au dessin ci-annexé, dans lequel Figure 1 représente schématiquement un moteur d'avion à turbine à gaz comprenant trois tuyères orientables Par The invention will now be described by way of example and with reference to the attached drawing, in which FIG. 1 schematically represents an aircraft engine with a gas turbine comprising three directional nozzles Par
commodité, une seule des tuyères constituées selon la présen- convenience, only one of the nozzles constituted according to the present
te invention est représentée.the invention is represented.
La figure 2 représente plus en détail une vue en coupe et en élévation d'une partie de la tuyère arrière du moteur représenté à la figure 1; La figure 3 représente plus en détail une partie de la série de premiers volets de la tuyère de la figure 2; Figure 2 shows in more detail a sectional and elevation view of part of the rear nozzle of the engine shown in Figure 1; Figure 3 shows in more detail a part of the series of first flaps of the nozzle of Figure 2;
La figure 4 représente plus en détail la tuyère d'éjec- Figure 4 shows in more detail the ejection nozzle
tion constituée selon la présente invention, et La figure 5 représente une modification des portes en tion constituted according to the present invention, and Figure 5 shows a modification of the doors in
forme de coquilles de la tuyère montrée à la figure 4. shape of the nozzle shells shown in Figure 4.
Si l'on se réfère à la figure 1, elle-représente sché- If we refer to Figure 1, it represents a diagram
matiquement un moteur d'avion ( 10) à turbine à gaz, du type à dérivation Le moteur comprend en série un compresseur basse pression et à flux axial ( 11), un compresseur haute pression et à flux axial ( 12), une chambre de combustion materially an aircraft turbine engine (10) of the bypass type The engine comprises in series a low pressure and axial flow compressor (11), a high pressure and axial flow compressor (12), a combustion
( 13), une turbine haute pression ( 14) qui entraîne le com- (13), a high pressure turbine (14) which drives the com-
presseur HP ( 12), une turbine basse pression ( 15) qui en- tramne le compresseur BP ( 11), et un tube à jet ( 16) qui se HP presser (12), a low pressure turbine (15) which drives the LP compressor (11), and a jet tube (16) which
termine en une tuyère ( 17) de section variable et orienta- ends in a nozzle (17) of variable and orientable section
ble. Le compresseur BP ( 11) envoie de l'air comprimé au compresseur HP ( 12) et à une chambre de tranquillisation ( 18) qui fait partie de la conduite de dérivation ( 19) et corn. The LP compressor (11) sends compressed air to the HP compressor (12) and to a plenum chamber (18) which is part of the bypass line (19) and
qui se termine par deux tuyères orientables ( 20) Les tu- which ends with two adjustable nozzles (20)
yères ( 20) sont montées dans des paliers ( 25),de manière à eyes (20) are mounted in bearings (25), so as to
tourner sur un angle d'environ 1100 autour d'un axe ( 21). turn on an angle of about 1100 around an axis (21).
On prévoit un équipement de combustion additionnel ( 22) dans la chambre de tranquillisation ( 18), de manière que du carburant additionnel puisse être brûlé dans le courant d'air qui est rejeté par les tuyères ( 20), en vue d'augmenter la poussée Pour permettre au moteur de tourner Additional combustion equipment (22) is provided in the still chamber (18), so that additional fuel can be burnt in the air stream which is discharged through the nozzles (20), in order to increase the push To allow the engine to run
efficacement, les tuyères ( 17) et ( 20) sont munies de sor- effectively, the nozzles (17) and (20) are provided with outlets
ties à géométrie variable et à section variable, et cons- parts with variable geometry and variable section, and
truites selon la présente invention. trout according to the present invention.
Par commodité, l'invention sera décrite plus particu- For convenience, the invention will be described more particularly
lièrement en référence à la tuyère ( 17), mais on comprendra with reference to the nozzle (17), but it will be understood
que le mécanisme utilisé pour modifier la section et la gé- that the mechanism used to modify the section and ge-
ométrie est semblable pour toutes les tuyères ( 17) et ( 20), et peut être également utilisé avec des tuyères pour tubes ommetry is similar for all nozzles (17) and (20), and can also be used with tube nozzles
à jet fixes.fixed jet.
La tuyère ( 17) est du type dans lequel une conduite rotative encastrée ( 17 a) est montée dans des paliers ( 23) à The nozzle (17) is of the type in which a built-in rotary pipe (17 a) is mounted in bearings (23) at
l'extrémité aval du tube à jet ( 16), et une seconde condui- the downstream end of the jet tube (16), and a second pipe
te encastrée ( 17 b) est montée dans des paliers ( 24), de ma- recessed (17 b) is mounted in bearings (24), ma-
nière à tourner en sens inverse à celui de la conduite ( 17 a). to turn in the opposite direction to that of the pipe (17 a).
Le palier ( 24) peut, de son côté, tourner dans son ensemble sur des tourillons ( 26) s'étendant transversalement à l'axe de la conduite ( 17 b) Ce type de tuyère est décrit plus en détail dans la demande de brevet US associée N O 376 388, intitulée "Vectorable Nozzles for Turbomachines' (Tuyères orientables pour turbomachines) dont les inventeurs sont The bearing (24) can, for its part, rotate as a whole on pins (26) extending transversely to the axis of the pipe (17b) This type of nozzle is described in more detail in the patent application Associated US NO 376 388, entitled "Vectorable Nozzles for Turbomachines' (inventive nozzles for turbomachines)
Gary Frank Szuminski et Thomas John Jones En fonctionne- Gary Frank Szuminski and Thomas John Jones In operation-
ment, le palier ( 24) tourne autour de l'axe des tourillons the bearing (24) rotates around the axis of the trunnions
( 26) sous l'action d'un vérin à vis, désigné schématique- (26) under the action of a screw jack, designated schematically-
ment par ( 50), qui exerce une poussée sur les consoles sup- portant le palier ( 24) deigs les toerillons ( 26) Lorsque le palier ( 24) est entrainé en rotation autour de l'axe des ment by (50), which exerts a thrust on the brackets supporting the bearing (24) deigs the toerillons (26) When the bearing (24) is rotated about the axis of the
tourillons ( 26), les conduites ( 17 a) et ( 17 b) sont entraî- pins (26), the lines (17 a) and (17 b) are driven
nées en rotation en sens inverse par un moteur ( 51) et des pignons ( 52, 53), des chaînes d'entraînement ( 54,55) et un arbre d'entraînement flexible ( 56), comme expliqué dans la born in reverse rotation by a motor (51) and sprockets (52, 53), drive chains (54,55) and a flexible drive shaft (56), as explained in
demande de brevet US sus-mentionnée. US patent application mentioned above.
La tuyère ( 17) comprend à son extrémité aval une con- The nozzle (17) comprises at its downstream end a connector
duite ( 17 c) supportée par la voie de roulement fixe du palier. pick (17 c) supported by the fixed bearing track.
C'est cette conduite ( 17 c) qui est munie du mécanisme per- It is this line (17 c) which is provided with the per-
mettant de modifier la géométrie et la section de sortie de la tuyère ( 17) selon la présente invention, comme montré aux modifying the geometry and the outlet section of the nozzle (17) according to the present invention, as shown in
figures 2 et 3.Figures 2 and 3.
Si l'on se réfère aux figures 2 et 3, le mécanisme u- If we refer to Figures 2 and 3, the mechanism u-
tilisé pour modifier la géométrie et la section de la tu- used to modify the geometry and section of the tile
yère de sortie,comprend un organe annulaire-( 28) pouvant être animé d'un mouvement de translation et sur lequel sont outlet, comprises an annular member (28) which can be driven in a translational movement and on which are
supportés trois jeux de volets, comme cela sera 'décrit ci- supported three sets of shutters, as will be described below
dessous L'organe ( 28) est monté de manière à coulisser axia- underneath The member (28) is mounted so as to slide axially
lement à l'intérieur de la conduite d'extrémité aval ( 17 c), et l'organe ( 28) se présente sous la forme d'un coffre creux Lement inside the downstream end pipe (17 c), and the member (28) is in the form of a hollow box
et annulaire, dont une face ( 29) s'étend en direction trans- and annular, one face (29) of which extends in the transverse direction
versale A l'axe ( 30) de la conduite ( 17 c) Du gaz sous pres- versale At the axis (30) of the pipe (17 c) Gas under pressure
sion qui passe par la conduite ( 17 c) agit sur la face ( 29), sion which passes through the pipe (17 c) acts on the face (29),
de manière A solliciter l'organe ( 28) vers l'arrière. so as to urge the member (28) backwards.
L'organe ( 28) coulisse à l'intérieur de l'alésage de la conduite ( 17 c) et une chemise ( 31) de protection contre la chaleur est prévue pour protéger la conduite ( 17 c) et l'organe ( 28) des gaz chauds passant par la tuyère,lorsque la chambre de combustion de réchauffe ( 32),située dans le The member (28) slides inside the bore of the pipe (17 c) and a jacket (31) for protection against heat is provided to protect the pipe (17 c) and the member (28) hot gases passing through the nozzle, when the combustion chamber heats up (32), located in the
tube à jet,est allumée.jet tube, is on.
L'organe ( 28) est supporté sur des tubes ( 33), s'é- The member (28) is supported on tubes (33),
tendant axialement, supportant un ensemble annulaire came- axially stretching, supporting an annular cam assembly
anneau ( 34).ring (34).
Une vis de commande d'un vérin à vis qui est situé dans au moins certains des tubes ( 33) coopère avec un écrou A control screw of a screw jack which is located in at least some of the tubes (33) cooperates with a nut
( 36)(du type à bille et recirculation) fixé à l'organe ( 28). (36) (of the ball and recirculation type) fixed to the member (28).
La rotation des vis de commande ( 35) par un entraînement par moteur et par l'intérmediaire de boîtes d'engrenages The rotation of the control screws (35) by a motor drive and by gearboxes
transmet à l'organe ( 28) un mouvement de va et vient en di- transmits to the member (28) a back and forth movement
rection axiale.axial rection.
L'ensemble came-anneau ( 34) comprend deux ossatures polygonales en tubes ( 34 a) interconnectée par plusieurs cames The cam-ring assembly (34) comprises two polygonal tube frames (34a) interconnected by several cams
( 37) faisant face vers l'intérieur (dont une seule est re- (37) facing inward (of which only one is
présentée) Les cames ( 37) sont situées à distances égales cams (37) are located at equal distances
autour de l'axe ( 30).around the axis (30).
Un jeu de premiers volets primaires ( 38) sont fixés A set of first primary flaps (38) are attached
de façon pivotante à l'organe ( 28) Chaque premier volet pri- pivotally to the member (28) Each first flap
maire ( 38) est fixé de façon pivotante par son extrémité a- mayor (38) is pivotally attached by its end a-
mont à l'extrémité circonférentielle interne aval de l'organe ( 28) et il comprend un flasque ( 39) faisant saillie sur son côté qui est tourné vers l'extérieur Le flasque ( 39) porte un dispositif suiveur de came ( 40) se présentant sous la forme d'un galet, qui est en engagement avec l'une des cames ( 37) pour définir et modifier l'attitude du volet ( 38) par rapport à l'organe ( 28), lorsque cet organe ( 28) est déplacé mounted at the downstream internal circumferential end of the member (28) and it comprises a flange (39) projecting on its side which is turned towards the outside The flange (39) carries a cam follower device (40) having the form of a roller, which is in engagement with one of the cams (37) to define and modify the attitude of the flap (38) relative to the member (28), when this member (28) is moved
en direction axiale.in axial direction.
Les volets ( 38) ont une structure creuse à parois espa- The flaps (38) have a hollow structure with spaced walls
cées, réalisée en un matériau à base de carbone-carbone, tel que le "Pyrocarb" (marque déposée aux USA, matériau fabriqué par Hitco aux USA) Les matériaux en "Pyrocarb" comprennent une matrice en carbone dans laquelle est noyé un tissu tissé de fibres de carbone Le matériau est protégé de l'oxydation, en étant rev êtu d'une couche protectrice non oxydante ou en étant imprégné de silicium, et ce silicium étant converti en cées, made of a carbon-carbon material, such as "Pyrocarb" (trademark registered in the USA, material manufactured by Hitco in the USA) The materials in "Pyrocarb" include a carbon matrix in which a woven fabric is embedded of carbon fibers The material is protected from oxidation, by being coated with a non-oxidizing protective layer or by being impregnated with silicon, and this silicon being converted into
carbure de silicium.silicon carbide.
Un second volet primaire ( 43) est fixé de façon pivo- A second primary flap (43) is pivotally attached
tante par son extrémité amont à l'extrémité aval de chaque premier volet primaire ( 38) Chaque volet ( 43) a une structure creuse à parois espacées en carbone-carbone semblable à celle des volets ( 38), et chaque volet ( 43) comprend une patte ( 42) aunt by its upstream end to the downstream end of each first primary flap (38) Each flap (43) has a hollow structure with spaced carbon-carbon walls similar to that of the flaps (38), and each flap (43) comprises one leg (42)
à mi-chemin de sa longueur.halfway along its length.
2525688-2525688-
Les volets ( 38) sont espacés circonférentiellement et chacun des interstices entre volets ( 38) est fermé par une mince plaque d'obturation ( 41) (v ir la figure 3 qui est mle coupe passant par la charnière entre volets ( 38)et l'organe ( 28)) Les plaques d'obturation ( 41) sont situées sur le côté des volets ( 38) qui fait face vers l'intérieur et sont retenues par des galets ( 46) venant en engagement avec la surface externe des volets ( 43), de manière à ne pas The flaps (38) are circumferentially spaced and each of the interstices between flaps (38) is closed by a thin closure plate (41) (see FIG. 3 which is a cut section passing through the hinge between flaps (38) and l (28)) The shutter plates (41) are located on the side of the flaps (38) which faces inward and are retained by rollers (46) which engage with the external surface of the flaps ( 43), so as not to
tomber vers l'intérieur Les plaques d'obturation ( 41) peu- fall inward The cover plates (41) may
vent s'adapter à diverses positions des volets ( 38), en glis- wind adapt to various positions of the flaps (38), sliding
sant circonférentiellement.circumferentially.
Une série d'entretoises ( 44) sont fixées de façon pi- A series of spacers (44) are fixed in a pi-
votante par l'une de leurs extrémités à la circonférence externe et aval de l'organe ( 28) Chacune des entretoises ( 44) est reliée de facon pivotante par son extrémité externe voting by one of their ends at the external circumference and downstream of the member (28) Each of the spacers (44) is pivotally connected by its external end
A la patte ( 42) de l'un des seconds volets ( 43). At the tab (42) of one of the second flaps (43).
Là encore, les seconds volets ( 43) sont espacés cir- Again, the second flaps (43) are spaced apart
conférentiellement et les interstices formés entre eux sont obturés par de minces plaques d'obturation en carbone-carbone, and the interstices formed between them are closed by thin carbon-carbon sealing plates,
fixées de façon pivotante par leur extrémité amnont à l'ex- pivotally attached at their ends,
trémité aval des plaques d'obturation ( 41) Les plaques d'ob- downstream end of the cover plates (41) The cover plates
turation des seconds volets ( 43) sont disposées sur le côté des volets ( 43) qui est tourné vers l'intérieur et elles sont retenues par des galets ( 71) montés sur des flasques faisant saillie au travers des interstices entre volets ( 43), de manière à venir en engagement avec la surface externe des turation of the second flaps (43) are arranged on the side of the flaps (43) which faces inward and they are retained by rollers (71) mounted on flanges projecting through interstices between flaps (43), so as to come into engagement with the external surface of
volets ( 43) et pour éviter qu'elles tombent vers l'intérieur. flaps (43) and to prevent them from falling inwards.
Les plaques d'obturation des seconds volets ( 43) autorisent ces volets à occuper diverses positions o ils définissent vne partie convergente de la tuyère jusqu'à l'endroit o ils définissent une partie divergente de la tuyère en glissant par rapport aux volets ( 43) Lesdites plaques d'obturation The shutter plates of the second flaps (43) allow these flaps to occupy various positions where they define a converging part of the nozzle up to the point where they define a diverging part of the nozzle by sliding relative to the flaps (43 ) Said blanking plates
ne comportent pas de pattes ( 42), et il n'y a pas d'entre- have no legs (42), and there is no
toises ( 44) reliées à ces plaques d'obturation. rods (44) connected to these blanking plates.
Un jeu de troisièmes volets ( 47) réalisés en un maté- A set of third flaps (47) made of a material
riau polyimide renforcé par des fibres de carbone sont pré- polyimide reinforced with carbon fibers are pre-
vus sur l'organe ( 28) Chacun des troisièmes volets ( 47) est fixé de façon pivotante par son extrémité amont à l'extrémité aval de l'organe ( 28), et est fixé de façon pivotante par son extrémité aval à l'extrémité aval de l'un des seconds volets ( 43) Le pivot ( 45) qui est à l'extrémité amont des troisièmes volets ( 47) est disposé dans un trou allongé ( 46) pratiqué dans l'organe ( 28). seen on the member (28) Each of the third flaps (47) is pivotally attached by its upstream end to the downstream end of the member (28), and is pivotally attached by its downstream end to the downstream end of one of the second flaps (43) The pivot (45) which is at the upstream end of the third flaps (47) is disposed in an elongated hole (46) made in the member (28).
Les volets ( 47) se chevauchent pour s'adapter aux di- The flaps (47) overlap to adapt to the di-
verses positions des volets ( 43).verses positions of the flaps (43).
Lorsque la tuyère fonctionne et lorsque l'organe ( 28) se trouve dans sa position totalement à l'arrière, position When the nozzle is operating and when the member (28) is in its position completely at the rear, position
qui est représentée en traits continus à la figure 2, les vo- which is shown in solid lines in FIG. 2, the vo-
lets ( 38) définissent une partie convergente de la tuyère et lets (38) define a converging part of the nozzle and
les volets ( 43) définissent une partie parallèle ou légère- the flaps (43) define a parallel or light part-
ment divergente de la tuyère avec dimension minimale pour la divergent from the nozzle with minimum dimension for the
région du col de ladite tuyère (dans un plan radial des con- neck region of said nozzle (in a radial plane of the
nexions de pivotement entre volets ( 38) et ( 43) Cette confi- pivot connections between flaps (38) and (43) This confi-
guration pourrait être utilisée pour un mode de fonctionnement à poussée maximale à sec en vol subsonique, par exemple pour guration could be used for a maximum dry thrust operating mode in subsonic flight, for example for
le décollage, ou encore pour des accélérations subsoniques. takeoff, or for subsonic accelerations.
Lorsqu'on tire l'organe ( 28) vers l'avant, les éléments suiveurs de came ( 40) se déplacent le long des cames ( 37),et When the member (28) is pulled forward, the cam follower elements (40) move along the cams (37), and
les volets ( 38) définissent une partie parallèle ou légère- the flaps (38) define a parallel or light part-
ment convergente de la tuyère (représentée en traits mixtes) converging nozzle (shown in phantom)
avec une section de col maximale, et les volets ( 43) défi- with a maximum neck section, and the flaps (43) defi-
nissent une partie divergente de la tuyère, avec une section de sortie maximale aux extrémités aval des volets ( 43) Cette connect a divergent part of the nozzle, with a maximum outlet section at the downstream ends of the flaps (43) This
configuration pourrait être utilisée en vue d'une poussée ma- configuration could be used for a ma-
ximale en régime en réchauffe ou en C C T. Lorsque les volets ( 38) et ( 43) occupent des positions différentes, leurs plaques d'obturation coulissent de manière à remplir les interstices entre leurs volets respectifs Les volets ( 47) se déplacent également pour modifier l'angle de ximal in heating mode or in CC T. When the flaps (38) and (43) occupy different positions, their closure plates slide so as to fill the gaps between their respective flaps The flaps (47) also move to change the angle of
rétreint de culot et réduire ainsi la traînée de culot. shrunk pellet and thereby reduce pellet drag.
Les charges appliquées par les gaz sur les volets ( 38) et ( 43) et leurs plaques d'obturation, sont retransmises à l'organe ( 28), et elles exercent une force nette vers l'avant' (c'est-à-dire en direction du tube à jet ( 16) sur l'organe The loads applied by the gases on the flaps (38) and (43) and their closure plates, are retransmitted to the member (28), and they exert a net force towards the front '(i.e. - say towards the jet tube (16) on the organ
( 28) En conséquence, lorsqu'on expose la face avant de l'or- (28) Consequently, when exposing the front face of the
gane ( 28) aux gaz sous pression qui passent par la conduite ( 17 c), les gaz exercent une force dirigée vers l'arrière sur gane (28) to pressurized gases passing through the pipe (17 c), the gases exert a force directed towards the rear on
l'organe ( 28), qui contrebalance en partie les charges en di- the member (28), which partially counterbalances the charges in
rection de l'avant,exercées sur l'organe ( 28) Ceci réduit à son tour les forces nécessaires pour déplacer l'organe ( 28) en direction axiale On peut choisir la surface de la face rection from the front, exerted on the member (28) This in turn reduces the forces necessary to move the member (28) in the axial direction You can choose the surface of the face
avant ( 29) de l'organe,de manière à obtenir une force opti- front (29) of the member, so as to obtain an optimum force
male dirigée vers l'arrière et appliquée à l'organe ( 28). male directed rearward and applied to the organ (28).
Il est clair que pour des positions intermédiaires It is clear that for intermediate positions
entre celles qui sont représentées en traits continus et mix- between those which are represented in solid and mixed lines-
tes à la figure 2, on peut obtenir diverses combinaisons de In Figure 2, you can get various combinations of
convergence et de divergence avec diverses sections de col. convergence and divergence with various neck sections.
Si l'on se réfère à la figure 4, la conduite ( 17 c) est munie d'ouvertures de sortie ( 59) dirigées vers l'avant et Referring to FIG. 4, the pipe (17 c) is provided with outlet openings (59) directed towards the front and
espacées circonférentiellement Une porte de couverture cy- circumferentially spaced A cy-
lindrique et creuse ( 60), pouvant subir un mouvement de trans- indric and hollow (60), capable of undergoing a movement of
lation axiale, est prévue pour obturer l'extrémité externe de toutes les ouvertures de sortie ( 59) Une paire de portes ( 61) en forme de coquilles creuses tronconiques et hémisphériques qui pivotent autour d'un axe transversal ( 62) de la conduite axial lation, is provided to seal the outer end of all the outlet openings (59) A pair of doors (61) in the form of frustoconical and hemispherical shells which pivot around a transverse axis (62) of the pipe
( 17 c) est prévue pour obturer les extrémités internes des ou- (17 c) is provided to seal the internal ends of the
vertures de sortie lorsque les portes ( 61) sont dans une po- exit vertices when the doors (61) are in a po-
sition arrimée, représentée en lignes discontinues. stowed position, shown in broken lines.
En position arrimée, les surfaces en confrontation ( 67) des portes ( 61) définissent entre elles une partie du parcours des gaz passant par la tuyère ( 17) Un moteur ( 66) est prévu pour faire tourner les portes ( 61) en direction avant autour In the stowed position, the facing surfaces (67) of the doors (61) define between them a part of the path of the gases passing through the nozzle (17) A motor (66) is provided to rotate the doors (61) in the forward direction around
de l'axe ( 62), de la position arrimée vers une seconde posi- axis (62), from the stowed position to a second position
tion (position d'éjection) en amont des ouvertures ( 59) En déplaçant les portes ( 61) vers la position d'éjection, elles découvrent les ouvertures ( 59), et simultanément les bords avant ( 68) des portes forment une barrière définissant un tion (ejection position) upstream of the openings (59) By moving the doors (61) to the ejection position, they uncover the openings (59), and simultaneously the front edges (68) of the doors form a barrier defining a
col a section de passage réduite pour le courant gazeux pas- neck with reduced passage section for gaseous flow
sant par la tuyère, immédiatement en amont des ouvertures ( 59). through the nozzle, immediately upstream of the openings (59).
Les surfaces en confrontation ( 67) de ces portes définissent The confronting surfaces (67) of these doors define
également une partie divergente d'une tuyère primaire immé- also a divergent part of an immersed primary nozzle
diatement à l'aval de ce col de section réduite La dépres- directly downstream of this reduced section neck The depression
sion qui en résulte et qui est provoquée par le courant gazeux à l'aval du col, attire l'air ambiant par les ouvertures ( 59) et le fait passer par la tuyère, de manière à refroidir et ensuing sion which is caused by the gas flow downstream of the neck, attracts ambient air through the openings (59) and passes it through the nozzle, so as to cool and
masquer le jet de gaz chauds émis par la tuyère. mask the jet of hot gases emitted by the nozzle.
Lorsque les portes ( 61) sont déployées en position When the doors (61) are deployed in position
d'éjection, l'organe ( 28) est déplacé vers l'arrière de fa- ejection, the member (28) is moved rearwardly
çon à déplacer les volets ( 38) et augmenter ainsi la sec- tion de passage du col de la tuyère secondaire formée par les volets et permettre le passage du courant d'air plus important provenant de l'air ambiant qui a été attiré par les ouvertures ( 59) On verra que, lorsque les portes sont arrimées, la tuyère effective du moteur est celle qui est définie par les volets ( 38), mais que, lorsque les portes sont en position d'éjection, la tuyère qui contrôle le cycle thermodynamique du moteur est celle qui est formée par les Lesson to move the flaps (38) and thereby increase the passage section of the neck of the secondary nozzle formed by the flaps and allow the passage of the larger air stream from the ambient air which has been attracted by the openings (59) It will be seen that, when the doors are stowed, the effective nozzle of the engine is that which is defined by the flaps (38), but that, when the doors are in the ejection position, the nozzle which controls the cycle thermodynamics of the engine is that formed by the
portes ( 61).doors (61).
La porte ( 60) formant couvercle est supportée concen- The door (60) forming a cover is supported concentrically
triquement par rapport au palier ( 24) au moyen de huit pi- three times relative to the bearing (24) by means of eight
gnons ( 63), espacés circonférentiellement et en prise avec des crémaillères ( 64) sur la circonférence interne de la gnons (63), circumferentially spaced and engaged with racks (64) on the inner circumference of the
porte formant couvercle ( 60) Les pignons ( 63) sont entrai- door forming cover (60) The pinions (63) are entrained
nés par un moteur ( 65) qui entraîne tous les pignons ( 63) par born by a motor (65) which drives all the pinions (63) by
l'intermédiaire de boites d'engrenages et d'arbres d'entraîne- through gear boxes and drive shafts
ment (non représentés), de manière à tourner à l'unisson et ment (not shown), so as to rotate in unison and
déplacer la porte ( 60) axialement en vue d'ouvrir et de fer- move the door (60) axially to open and close
mer les extrémités externes des ouvertures ( 59). sea the outer ends of the openings (59).
L'entraînement des pignons ( 63) est synchronisé avec celui des portes en forme de coquilles ( 61), de manière que la porte ( 60) soit déplacée en vue d'ouvrir les ouvertures ( 59) seulement quand les portes en forme de coquilles ( 61) The drive of the pinions (63) is synchronized with that of the shell-shaped doors (61), so that the door (60) is moved in order to open the openings (59) only when the shell-shaped doors (61)
sont déplacées vers la position d'éjection De plus, l 'en- are moved to the eject position In addition, the
trainement allant au mécanisme qui déplace l'organe axiale- drag going to the mechanism that moves the axial organ-
ment pour modifier la géométrie de la tuyère, est synchronisé pour que, lorsque les portes en forme de coquilles ( 61) sont déplacées en position d'éjection, les volets ( 38) soient déplacés de manière à augmenter la section de passage du col ment to modify the geometry of the nozzle, is synchronized so that, when the shell-shaped doors (61) are moved to the ejection position, the flaps (38) are moved so as to increase the passage section of the neck
qui est défini par les volets ( 38). which is defined by the flaps (38).
On ne peut pas ne pas insister trop fortement sur le fait que, bien que la tuyère décrite ci-dessus l'ait été avec-référence à une tuyère orientable, la présente invention peut être éminemment valable à l'extermité aval d'un tube It cannot be stressed too strongly that, although the nozzle described above has been with reference to an adjustable nozzle, the present invention can be eminently valid at the end downstream of a tube
à jet fixe.fixed jet.
Si l'on se réfère à la figure 5, la section du col défini par les bords amont ( 68) des portes ( 61) peut être augmentée ou modifiée de manière à accroître le courant Referring to FIG. 5, the section of the neck defined by the upstream edges (68) of the doors (61) can be increased or modified so as to increase the current
d'air ambiant éjecteur et le potentiel de mélange en déter- of ambient air ejector and the mixing potential deter-
minant des ouvertures ( 69) dans chacune des portes ( 61), les ouvertures ( 69) étant couvertes par des volets ( 70) sur la undermining openings (69) in each of the doors (61), the openings (69) being covered by flaps (70) on the
face ( 67) de chaque porte ( 61) qui fait face vers l'inté- face (67) of each door (61) which faces inward
rieur Ces volets sont constitués de manière à s'ouvrir sous l'effet du courant d'air lorsque les portes ( 61) sont These shutters are constructed so as to open under the effect of the draft when the doors (61) are
en position d'éjection, et ils sont maintenus fermés en po- in the ejection position, and they are kept closed in
sition arrimée par la pression des gaz agissant sur lesdi- sition stowed by the pressure of the gases acting on the
ts volets ( 70) En variante, il pourrait être possible d'ou- ts shutters (70) Alternatively, it might be possible to
vrir et de fermer les volets ( 70) par des moyens mécaniques On verra à l'examen de la figure 4 qu'en inversant le screw and close the flaps (70) by mechanical means It will be seen on examining FIG. 4 that by reversing the
moteur ( 66), on peut faire tourner les portes ( 61) en direc- motor (66), the doors (61) can be turned in the direction
tion aval vers une troisième position o elles découvrent les ouvertures ( 59) et coopè rent avec les volets ( 38)(quand downstream to a third position where they uncover the openings (59) and cooperate with the flaps (38) (when
ils sont disposés en position convergente). they are arranged in a converging position).
Une caractéristique importante de la présente invention est que les portes en forme de coquilles ( 61) sont prévues au niveau du col de la tuyère En d'autres termes, les portes An important feature of the present invention is that the shell-shaped doors (61) are provided at the nozzle neck. In other words, the doors
( 61) coopèrent avec les volets ( 38) quand elles sont déplo- (61) cooperate with the flaps (38) when they are deployed
yées en vue de former une conduite convergente, comme celà est in order to form a converging pipe, as is
le cas quand le moteur est utilisé en mode subsonique "à sec". the case when the engine is used in subsonic "dry" mode.
L'entra nement allant aux pignons ( 63) est synchronisé avec l'entraînement allant aux portes en forme de coquilles ( 61), pour que la porte ( 60) soit déplacée et ouvre les ouvertures The drive to the gables (63) is synchronized with the drive to the shell-shaped doors (61), so that the door (60) is moved and opens the openings
( 59) lorsque les portes en forme de coquilles ( 61) sont dé- (59) when the shell-shaped doors (61) are
placées vers leur position de poussée inversée De plus, l'entraînement allant au mécanisme qui déplace l'organe ( 28) axialement, en vue de modifier la géométrie de la tuyère, est synchronisé de manière que les portes en forme de coquilles ( 61) ne puissent être déplacées vers la position de poussée placed towards their reverse thrust position In addition, the drive going to the mechanism which moves the member (28) axially, in order to modify the geometry of the nozzle, is synchronized so that the shell-shaped doors (61) cannot be moved to the push position
inversée que lorsque les volets ( 38) sont en position con- reversed only when the flaps (38) are in the con- position
vergente (c'est-à-dire lorsque l'organe ( 28) est poussé vers l'arrière au maximum et lorsque le moteur tourne en mode vergente (that is to say when the member (28) is pushed backwards to the maximum and when the engine is running in
subsonique "à sec")."dry" subsonic).
En disposant les portes en forme de coquilles ( 61) dans la région du col de la tuyère et en utilisant les volets ( 38) By placing the shell-shaped doors (61) in the region of the nozzle neck and using the flaps (38)
pour faciliter la formation d'une partie de la surface de dé- to facilitate the formation of part of the surface of
flexion au cours du mode de poussée inversée, il est possible d'avoir des portes en forme de coquilles ( 61) plus petites, et donc plus légères et plus faciles à déployer Ceci est particulièrement important quant il faut un inverseur de bending during reverse push mode, it is possible to have smaller shell-shaped doors (61) which are therefore lighter and easier to deploy. This is particularly important when a reverser is required.
poussée dans une tuyère orientable. thrust in an adjustable nozzle.
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