FR2608681A1 - Moteur a fluide propulsif muni d'un dispositif de commande de sortie d'ecoulement - Google Patents

Abstract

UN MECANISME COMMUN PERMET A LA FOIS LE CHANGEMENT DE LA SECTION D'ETRANGLEMENT D'UN CONDUIT DE SOUFFLANTE OU D'UN CONDUIT DE GAZ D'ECHAPPEMENT ET LA DEFLEXION DE L'ECOULEMENT AU NIVEAU DE LA TUYERE DU CONDUIT.

Description

Cette invention a pour objet des moteurs à fluide propulsif qui propulsent

des avions, au cours du fonctionnement desquels on souhaite influer sur l'écoulement des fluides propulsifs lorsqu'ils sortent du moteur. D'une part, on peut souhaiter influer sur l'écoulement de sortie de façon à réduire la vitesse d'avancée de l'avion associé qui est au sol de façon à diminuer sa course d'atterrissage. D'autre part, on peut souhaiter influer sur l'écoulement de sortie de façon à garantir que

l'avion associé se maintient en vol stable.

En ce qui concerne la réalisation du premier de ces souhaits, il est connu d'employer des volets qui, lorsqu'ils sont en mode de non fonctionnement, forment une partie des surfaces d'écoulement du capotage du moteur et/ou des parois de carter. En mode de fonctionnement, les volets sont déplacés en travers du flux d'écoulement de fluide, et le dévient ainsi dans une direction qui a une composante

sensiblement radiale à l'extérieur du moteur.

L'invention a en premier lieu pour objet un moteur à turbine à gaz qui comporte un dispositif de commande d'écoulement de sortie

amélioré ayant pour but de dévier l'écoulement du fluide propulsif.

En ce qui concerne l'autre souhait, il répond à une situation o le moteur a une défaillance en vol, avec ce résultat que l'entraînement des parties rotatives est stoppé. Les parties rotatives tournent alors comme des éoliennes sous l'action de la pression d'air dynamique avec ce résultat que la traînée augmente considérablement. Ce phénomène peut avoir des conséquences désastreuses, particulièrement si le moteur concerné est un moteur à turbine à gaz à soufflante carénée qui a un diamètre de soufflante Important et plus particulièrement si la paroi extérieure de la soufflante est définie par un capotage d'écoulement laminaire, c'est-à-dire un capotage dont le profil est tel qu'il assure le minimum absolu de changement dans la direction de l'écoulement d'air amblant lorsqu e l'air atteint l'extrémité d'amont de l'entrée de capotage et se divise pour s'écouler au travers et autour du capotage. Si un moteur muni d'un capotage à écoulement laminaire a une défaillance, la soufflante tournant à la façon d'une éolienne engendre un excès d'air avec les turbulences résultantes autour de l'entrée d'air ce qui est susceptible, pense-t-on, de provoquer littéralement l'écrasement de

l'avion associé.

L'invention a en outre pour objet un dispositif d'écoulement de sortie amélioré dans le but d'au moins réduire la turbulence d'excès

d'entrée d'air et la traînée associée.

Selon un aspect de la présente invention, un moteur à fluide propulsif comporte un dispositif de commande d'écoulement de sortie comprenant une pluralité de volets entraînés qui, en mode de non fonctionnement, forment une portion périphérique d'une surface d'écoulement de fluide propulsif et sont connectés au moteur à fluide propulsif pour un mouvement de pivotement au travers du trajet de fluide propulsif, la connexion de pivotement pour chaque volet consistant en un jambage s'étendant radialement vers l'intérieur par rapport à l'axe du moteur à partir de l'extrémité d'aval du volet et se terminant en une roue, en des moyens de glissière de guidage à paroi au moins partiellement double fixés au moteur et incurvés radialement vers l'intérieur par rapport à l'axe du moteur, la roue étant disposée de façon à s'engager dans les moyens de glissière, en des moyens de support connectés de façon à pivoter à l'extrémité du jambage éloignée de la roue et à un dispositif de déplacement de support qui, lorsqu'il est actionné, déplace le support et par l'intermédiaire de la connexion de support au jambage, déplace le volet axialement par rapport au moteur, le tout étant agencé de façon que, quand ledit mouvement se fait dans une direction d'aval, la roue s'engage sur la surface intérieure de la paroi incurvée extérieure, et provoque le pivotement du volet en une

position o le volet est en travers de l'écoulement de fluide propuisif.

Lorsque les volets ne sont pas en fonctionnement, la roue peut être disposée de façon à s'engager sur la glissière dans une position adjacente au point de départ du coude de la glissière dirigé radialement

vers l'intérieur.

De préférence, la surface d'écoulement de fluide définit la

paroi intérieure dudit conduit de fluide, ou une extension de ce dernier.

Les moyens de déplacement peuvent comporter une pluralité de vérins à vis disposés à équidistance angulaire autour et à l'intérieur d'un carter du moteur à fluide propulsif et fixés à ce moteur par leurs

extrémités qui sont éloignées des moyens de support.

De préférence, les moyens de support sont montés sur des moyens d'anneau de raidissement d'amont et d'aval qui se translatent avec les dits moyens de support. L'anneau de raidissement d'aval est fixé

à la partie de la paroi de conduit de fluide qui est en aval des volets.

L'agencement périphérique des volets, lorsqu'il ne fonctionne pas et est en conjonction avec une structure de capotage, peut définir

l'étranglement de sortie du conduit d'écoulement.

L'agencement périphérique des volets et l'extension de paroi de conduits d'aval peuvent être translatables en bloc axialement par rapport au moteur, avant le pivotement des volets en position de fonctionnement, de façon à changer la zone de section transversale de

l'étranglement de sortie.

De préférence, en outre, des volets auxiliaires chevauchent chaque paire adjacente de volets entraînés et y sont connectés de façon à permettre le recouvrement des espaces qui sont formés entre les

volets entraînés lorsqu'ils pivotent en position de fonctionnement.

De préférence, lesdits moyens de déplacement sont utilisés dans le but de produire à la fois la translation et le pivotement de

l'agencement périphérique de volets.

Lesdits moyens de glissière peuvent être allongés de façon à supporter l'agencement périphérique de volets et la portion d'aval de

l'extension de conduit d'écoulement pour ladite translation.

On va maintenant décrire l'invention au moyen d'exemples et en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'un moteur à turbine à gaz comportant un mode de réalisation de la présente invention; la figure 2 est une vue agrandie et détaillée d'une partie du moteur de la figure 1; la figure 3 est identique à la figure 2 à ceci près que le mode de réalisation de l'invention y est représenté en mode de i 5 fonctionnement; la figure 4 est une vue schématique d'un. moteur à turbine à gaz comportant un autre mode de réalisation de la présente invention; la figure 5 est identique à la figure 4 à ceci près que le mode de réalisation de l'invention y est représenté en mode de fonctionnement; et, la figure 6 est une vue schématique d'un moteur à turbine à

gaz comportant les modes de réalisation des figures 4 et 5.

Sur la figure 1, un moteur à turbine à gaz 10 comporte une soufflante carénée 12 d'une façon connue. La paroi intérieure 14 du conduit d'écoulement de soufflante 16 est définie par le carter extérieur 18 d'un noyau générateur de gaz 20. Un étranglement de tuyère d'échappement de soufflante est défini par le plan 22 qui, dans le

présent exemple, est normal à l'axe longitudinal du moteur.

Une pluralité de volets 24 de déflexion d'écoulement est agencée à la périphérie de la paroi intérieure 14, de façon que, en mode de non fonctionnement, telle qu'elle est représentée sur la figure 1, elle

forme une partie de la paroi 14.

Les volets 24 sont connectés de façon à pivoter par l'intermédiaire de leur extrémité d'aval à une structure interne au carter 18 qui peut être vue plus clairement sur la figure 2, à laquelle on se

reporte maintenant.

Chaque volet déflecteur 24 a une paire de jambages 26 à son extrémité d'aval et chaque jambage 26 supporte une roue 28 à son extrémité. Les roues 28 sont logées dans une courte glissière à double paroi 30, dont l'extrémité d'aval est incurvée radialement vers

l'intérieur en direction de l'axe longitudinal du moteur 10 (figure 1).

Chaque jambage 26 est connecté de façon à pivoter à un support 32 en un point 34 situé entre les extrémités du support. Chaque support 32 est à son tour fixé à un anneau de rigidification 36 à son extrémité d'aval et l'anneau de rigidification 36 est fixé à la portion

d'aval 18a du carter 18 du noyau générateur de gaz.

L'extrémité d'amont de chaque support 32 est fixée à un anneau de consonance rigide 38, dont la face d'amont supporte un certain nombre d'écrous à bille 40 angulairement équidistants. Chaque écrou à bille 40 pénètre dans une vis à bille 42 qui, à son tour, est supportée par une structure 44 du noyau générateur de gaz de façon que, lorsqu'elle est actionnée, chaque vis à bille 42 tourne dans son logement fixe et

entraîne axialement l'écrou à bille 40 respectif.

On se reporte maintenant à la figure 3 sur laquelle le dispositif selon l'invention est dans la position désirée pour dévier l'écoulement de sortie latéralement par rapport au moteur. Les vis à bille 42 sont actionnées d'une manière connue de façon à déplacer les écrous à bille 40 respectifs vers l'aval jusqu'à ce qu'ils butent contre un épaulement 46 situé à l'extrémité de chaque vis à bille 42. Selon une autre possibilité, l'anneau 36 peut buter contre un organe d'arrêt (non représenté). Le déplacement est transmis par l'intermédiaire de l'anneau de consonance 38 et des supports 32 aux Jambages 26 des volets 24. De

la sorte, les volets 24 se déplacent vers l'aval.

Immédiatement après que le déplacement a commencé et avant que les écrous 40 ne butent contre leurs épaulements respectifs 46, les roues 28 s'engagent entre les parois de la portion courbe de leurs glissières 30, lesquelles, comme cela a été dit plus haut, sont logées à poste fixe. Un déplacement continu des volets 24 dans une direction d'aval engendre ainsi un moment tournant sur le jambage 26 et les volets 24 commencent à pivoter dans la direction des aiguilles d'une montre, comme cela est représenté sur le dessin. Les supports 32, et par suite les axes 34 de pivotement des volets, se déplacent selon une ligne droite. Les roues 28 se déplacent ainsi sur une courbe et radialement vers l'intérieur dans les portions alignées radialement vers l'intérieur

des glissières 30.

Le retrait des volets 24 est obtenu par l'inversion de la direction de la rotation des vis à bille 42, à la suite de quoi les roues 28 butent contre la paroi intérieure de la portion de glissière pointant radialement vers l'intérieur. Les volets 24 sont ainsi contraints de tourner dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, comme cela est représenté sur la figure 3, jusque dans la position dans laquelle ils

forment une partie du carter 18.

La portion de carter 18a se translate également avec les supports 32 de façon que l'encrassement de l'extrémité d'aval des volets

24 soit évité.

Il résulte de la description qui vient d'être faite que, en

réponse à un déplacement linéaire relativement court des écrous à vis , les volets 24 se déplacent d'un angle important. Ainsi, à un endroit o une déflexion est requise en soi, on dispose d'un mécanisme très compact. Lorsque les volets 24 pivotent à l'extérieur dans leur position de fonctionnement comme cela est représenté sur la figure 3, des interstices se créent entre des paires de volets adjacents. Ces interstices peuvent être obturés par l'utilisation de volets auxiliaires (non représentés), chacun de ces volets pouvant être agencé de façon à chevaucher une paire de volets adjacents dans une relation de glissement, d'une manière connue. On se reporte maintenant à la figure 4: quand un moteur à turbine à gaz qui a une section frontale importante, par exemple un moteur à turbine à gaz à soufflante carénée du type décrit plus haut, s'arrête alors que l'avion associé est en vol, alors les pales de soufflante tournant à la façon d'une éolienne peuvent créer une traînée

suffisante pour rendre l'avion incapable de voler.

Une méthode pour réduire la traînée est d'ouvrir l'étranglement de la tuyère de conduit de soufflante pour ainsi réduire la résistance de l'écoulement de l'air à travers le conduit. La présente invention prévoit cette autre commande de l'écoulement de sortie en conformant et en positionnant l'agencement des volets 24 de façon qu'en fonctionnement normal, c'est-à-dire lors du décollage et de la croisière de l'avion associé, les volets 24 en combinaison avec le capotage de soufflante (non représenté sur la figure 4) définissent l'étranglement "T". La position et la forme des volets 24 sont représentées en traits mixtes sur la figure 4. Pour que les volets puissent être positionnes ainsi, les glissières 30 et les vis à bille 42 ont été allongées par rapport à celles qui sont représentées sur les figures 1 à 3. Cette modification est cependant la seule qui soit nécessaire pour que l'appareil décrit en relation aux figures 1 et 3 soit propre à répondre à la seconde commande d'écoulement de sortie qui va être décrite maintenant. Lorsque le moteur s'arrête, le pilote actionne les vis à bille 42 par tout moyen connu et, par là, les écrous à bille 40 et par suite la structure associée 26, 24 et 18a se déplace dans une direction d'aval Jusqu'au moment o les roues 28 atteignent une position située lmmédlament devant la portion incurvée de la glissière 30 comme il est représenté en traits continus sur la figure 4. Par ce moyen, la section de

l'étranglement "T" est considérablement augmentée.

Lors de l'atterrisage d'un avion dans de bonnes conditions de sécurité, si on souhaite utiliser les volets 24 comme frein à air, la rotation des vis à bille 42 est poursuivie jusqu'à ce que l'effet décrit sur la figure 5 soit obtenu, lequel est exactement l'effet décrit en

relation aux figures 1 à 3, inclusivement.

Sur la figure 6, les volets 24 sont représentés en traits continus en position de croisière et l'étranglement "T1" a sa section la plus faible. Dans une seconde position, o la traînée est réduite, représentée en traits interrompus, les volets 24 et la portion de carter 18a ont été déplacés dans une position d'aval et il en résulte une section

"T2" plus importante qui est indiquée par la flèche à double pointe.

Dans une troisième position, les volets 24 ont été encore déplacés pour pivoter et ainsi fournir une déflexion de poussée comme il

a été décrit ci-dessus.

Les deux modes de réalisation de la présente invention qui ont été décrits ci-dessus au moyen d'exemples se rapportaient à des moteurs à turbine à gaz à soufflante carénée. Cependant, l'homme de

l'art, après avoir lu cette description, appréciera qu'un moteur à turbine

à gaz en soi peut être muni de l'un ou l'autre mode de réalisation pourvu qu'il soit équipé à la construction d'une ogive d'échappement 19 (figure

1) et 19a (figure 6) à la façon du carter 18 de noyau générateur de gaz.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Moteur à fluide propulsif comportant un dispositif de commande d'écoulement de sortie comprenant une pluralité de volets (24) entraînés qui, en mode de non fonctionnement, forment une portion périphérique d'une surface d'écoulement de fluide propulsif et sont connectés au moteur à fluide propulsif pour un mouvement de pivotement au travers du trajet de fluide propulsif, la connexion de pivotement pour chaque volet (24) consistant en un jambage (26) qui s'étend radialement vers l'intérieur par rapport à l'axe du moteur à partir de l'extrémité d'aval du volet (24) et se termine par une roue (28), en des moyens de glissière (30)'de guidage à paroi au moins partiellement double fixés au moteur et incurvés radialement vers l'intérieur par rapport à l'axe du moteur, la roue (28) étant disposée de façon à s'engager dans les moyens de glissière (30), en des moyens de support (32) connectés de façon à pivoter à l'extrémité du jambage (26) éloignée de la roue (28) et à un dispositif de déplacement de support (40, 42) qui, lorsqu'il est actionné, déplace le support (32) et par l'intermédiaire de la connexion de support (32) au jambage (26), déplace le volet (24) axialement par rapport au moteur, le tout étant agencé de façon que, quand ledit mouvement se fait dans une direction d'aval, ladite roue (28) s'engage sur la portion de paroi incurvée vers l'Intérieur des moyens de glissière (30), et provoque le pivotement de son volet respectif (24) en une position o le volet (24)

est en travers de l'écoulement de fluide propulsif.

2. Moteur à fluide propulsif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface d'écoulement de fluide définit la paroi

intérieure dudit conduit d'écoulement ou d'une extension de ce conduit.

3. Moteur à fluide propuisif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de déplacement du support (32) comportent une pluralité de vérins à vis (40, 42) disposés à équidistance angulaire autour et à l'intérieur d'un carter (18) du moteur à fluide propulsif et fixés à celui-cl par les extrémités qui sont

éloignées des moyens de support (32).

4. Moteur à fluide propulsif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits supports (32) sont fixés à des anneaux de rigldification d'amont et d'aval et entre ces anneaux, l'anneau de rigidification d'aval (36) étant fixé à la paroi qui définit la portion de surface d'écoulement du fluide qui est immédiatement en aval desdits

volets (24) et se-déplaçant avec lesdits supports (32).

5. Moteur à fluide propulsif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites roues (28) s'engagent dans les moyens de glissière (30) en une position adjacente au départ du coude dirigé radialement vers l'intérieur de la glissière (30) lorque les volets (24)

sont en mode de non fonctionnement.

6. Moteur à fluide propulsif selon une des revendications 1 à 4,

caractérisé en ce que les volets (24), lorsqu'ils sont en mode de non fonctionnement, se combinent avec une structure de capotage pour définir l'étranglement ('T') d'une tuyère de sortie dudit moteur et sont déplaçables relativement par rapport à la structure de capotage en premier lieu pour augmenter la section de l'étranglement d'un ordre de grandeur et en second lieu pour produire le pivotement des volets (24) au

travers de l'écoulement de fluide propulsif.

7. Moteur à fluide propulsif selon une des revendications

précédentes, comportant un moteur à turbine à gaz à soufflante (12) carénée, caractérisé en ce que ledit étranglement est l'étranglement de

la soufflante (12) carénée.

8. Moteur à fluide propulsif selon une des revendications 1 à 6,

comportant un moteur à turbine à gaz, caractérisé en ce que ledit

étranglement est l'étranglement du conduit d'échappement de la turbine.