FR2661715A1 - Ensemble d'echappement pour moteurs d'avions de transport civil a haute vitesse. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un ensemble d'échappement (24) pour moteurs à turbine à gaz permettant de propulser un avion entre le décollage et des vitesses subsoniques et supersoniques. L'ensemble permet de recevoir les gaz d'échappement (14) déchargés par la sortie d'un générateur de gaz du moteur. L'ensemble comprend un carter (62), une tuyère convergente-divergente à surface variable qui est fixée au carter et comprend un premier col (80) et une sortie (84) pour canaliser les gaz d'échappement provenant du générateur. Une multitude de goulottes rétractables (86) sont disposées en amont de la sortie de la tuyère et peuvent être placées dans une position déployée formant une tuyère convergente (112) qui comporte un second col (114) avec une surface d'écoulement inférieure à celle du premier col. Des moyens sont fournis pour canaliser l'air le long des surfaces, dirigées vers l'arrière, des goulottes, jusque dans la tuyère CD afin de le mélanger aux gaz d'échappement lorsque les goulottes sont placées dans la position déployée afin de réduire le bruit dû aux gaz d'échappement. Application aux moteurs d'avions civils volant à haute vitesse.

Description

La présente invention concerne les moteurs à turbine à gaz d'avions en

général et, plus particulièrement, un ensemble d'échappement d'un moteur comportant une tuyère à surface variable pour la propulsion d'un avion aux vitesses subsoniques et supersoniques tout en apportant une réduction

du bruit pendant le décollage.

Les moteurs à turbine à gaz conçus pour la propulsion d'un avion aux vitesses supersoniques présentent généralement une poussée spécifique élevée pour permettre l'obtention de moteurs ayant des dimensions relativement petites Les moteurs de grandes dimensions, et par conséquent de poids élevé, sont indésirables pour un avion supersonique La poussée spécifique d'un moteur est indiquée en termes de livres de poussée par livre de l'écoulement d'air, et des valeurs élevées de cette poussée provoquent des vitesses élevées pour l'échappement du moteur Cependant, le bruit du jet est directement proportionnel aux valeurs exponentielles des vitesses de l'échappement et, pour un avion de transport civil volant à haute vitesse, c'est-à-dire à des valeurs

supérieures à environ mach 2, le bruit du jet est proportion-

nel à la puissance quatre de la vitesse de l'échappement.

Les règlements officiels limitent le bruit acceptable pouvant être produit par les moteurs d'un avion pendant le décollage et la montée initiale de l'avion Comme le bruit des jets est directement proportionnel à la vitesse -de -2- l'échappement, et étant donné qu'il est souhaitable d'avoir des moteurs relativement petits avec une poussée spécifique relativement élevée, les vitesses de l'échappement jouent un râle important et il faut disposer de moyens efficaces pour réduire le bruit sans qu'ils aient un effet néfaste sur les performances du moteur ou qu'ils diminuent la poussée spécifique. Comme les moteurs à turbine à gaz des avions de transport civil à haute vitesse sont dimensionnés pour propulser l'avion à des vitesses supersoniques, il faut des tuyères d'échappement classiques convergentes-divergentes à surface variable pour obtenir un fonctionnement efficace du moteur entre le décollage et les vitesses supersoniques en passant par les vitesses subsoniques Les gaz d'échappement canalisés dans la tuyère d'échappement s'écoulent aussi à une vitesse supersonique, ce qui se traduit par un bruit

relativement important du jet sortant du moteur.

Les moyens classiques permettant de supprimer le bruit du jet comprennent le mélange du courant d'air ambiant relativement frais ou air de dilution du moteur et des gaz d'échappement afin de réduire leur vitesse et par conséquent le bruit du jet L'air est généralement mélangé avec les gaz d'échappement dans un moyen d'éjecteur classique ou dans un canal d'air de refroidissement annulaire formé autour d'un

noyau central obturateur disposé dans la tuyère d'échappe-

ment On connait également divers types c'est-à-dire de goulottes classiques pour mélanger l'air à faible vitesse aux

gaz d'échappement dont la vitesse est élevée.

Cependant, les moyens classiques permettant de suppri-

mer le bruit de l'échappement d'un moteur à réaction ont des efficacités diverses, et auront des dimensions relativement grandes pour le moteur à turbine à gaz d'un avion de transport civil à vitesse élevée pour propulser cet avion à des vitesses supersoniques relativement élevées, supérieures

à environ Mach 2.

3 - Par conséquent, la présente invention a pour objet un ensemble d'échappement perfectionné pour moteur à turbine à gaz. La présente invention a pour autre objet un ensemble d'échappement destiné à être employé dans un moteur à turbine

à gaz pour propulser un avion à des vitesses supersoniques.

La présente invention a encore pour objet un ensemble d'échappement qui soit relativement petit et léger pour emploi avec un moteur pour la propulsion d'un avion à des

vitesses supersoniques.

La présente invention a aussi pour objet un ensemble d'échappement incorporant des moyens pour supprimer le bruit

des gaz d'échappement déchargés par l'ensemble.

La présente invention a encore pour objet un ensemble d'échappement comprenant la suppression acoustique des gaz d'échappement en combinaison avec une tuyère d'échappement

convergente-divergente à surface variable.

Un autre objet de la présente invention est un ensemble d'échappement permettant un fonctionnement efficace d'un moteur pour la propulsion d'un avion entre le décollage

et le vol à des vitesses subsoniques et supersoniques.

La présente invention a aussi pour objet un ensemble d'échappement comportant des moyens pour supprimer le bruit des gaz d'échappement, qui puisse fonctionner sélectivement

pendant le décollage de l'avion.

Selon la présente invention, on prévoit un ensemble d'échappement pour moteur à turbine à gaz permettant de propulser un avion entre le décollage et les vitesses subsoniques et supersoniques L'ensemble d'échappement reçoit les gaz d'échappement déchargés par la sortie du générateur de gaz du moteur à turbine à gaz de l'avion L'ensemble comprend un carter, une tuyère convergente-divergente (CD) à surface variable fixée au carter et présentant un premier col et une sortie pour canaliser les gaz d'échappement provenant du générateur de gaz Une multitude de goulottes rétractables -4- sont disposées en amont de la sortie de la tuyère et peuvent être mises en place dans une position déployée, formant une tuyère convergente qui présente un second col avec une aire pour l'écoulement inférieure à celle du premier col Des moyens sont prévus pour canaliser l'air le long des surfaces, dirigées vers l'arrière,des goulottes et le faire entrer dans la tuyère CD à des fins de mélange avec les gaz d'échappement lorsque les goulottes sont disposées dans la position

déployée afin de réduire le bruit du aux gaz d'échappement.

La suite de la description se réfère aux figures

annexées qui représentent respectivement: figure 1, une représentation schématique d'un avion de transport civil à haute vitesse, pouvant fonctionner des

vitesses au décollage aux vitesses subsonqiues et superso-

niques.

figure 2, une vue schématique en coupe d'un moteur à turbine à gaz pour la propulsion de l'avion représenté en figure 1, comprenant un ensemble d'échappement selon un mode de réalisation de la présente invention; figure 3, une vue schématique en coupe transversale d'un mode de réalisation de l'ensemble d'échappement de la figure 2, illustré dans une première position, comportant des goulottes déployées aux fins de suppression du bruit dû aux gaz d'échappement; figure 4, une vue schématique en coupe transversale du premier mode de réalisation de l'ensemble d'échappement de la figure 3, illustré dans une seconde position, avec les goulottes rétractées et la tuyère CD disposée pour un fonctionnement aux vitesses transoniques de l'avion; figure 5, une vue schématique en coupe transversale du premier mode de réalisation de l'ensemble d'échappement de la figure 3, illustré dans une troisième position, avec les

goulottes rétractées et la tuyère CD disposée pour fonction-

ner aux vitesses supersoniques de l'avion; figure 6, une vue schématique en coupe transversale du - premier mode de réalisation de l'ensemble d'échappement de la figure 3, illustré dans une quatrième position, avec les goulottes rétractées et la tuyère CD disposée dans le but d'obtenir l'inversion de la poussée pendant l'atterrissage de l'avion; figure 7, une vue en bout, dirigée vers l'amont, des goulottes représentées en figure 3, prise le long de la ligne 7-7; figure 8, une vue en perspective de quelques unes des goulottes représentées en figure 3, illustrées dans la position déployée; figure 9 A, une vue en perspective de deux goulottes contiguës en conformité avec un autre mode de réalisation de l'invention disposées dans la position déployée; figure 9 B, une vue schématique en coupe des deux goulottes contiguës représentées en figure 9 A, prise le long de la ligne 9 B-9 B; figure 9 C, une vue schématique en coupe d'une partie d'une goulotte et d'une partie de la goulotte contiguë représentées en figure 9 B suivant la ligne 9 C-9 C; figure 9 D, une variante de réalisation de la position radiale des creux de la goulotte contiguë, semblables à ceux de la figure 9 C, mais les creux étant radialement décalés; figure 10, une vue de côté des goulottes représentées en figure 9 A, illustrées dans la position déployée dans l'ensemble d'échappement de la figure 3; figure 11, une vue schématique en coupe transversale d'une variante de réalisation de l'ensemble d'échappement de la figure 2, comprenant un noyau central et des goulottes disposées dans la position déployée; figure 12, une vue schématique en coupe du second mode de réalisation de l'ensemble d'échappement de l'invention de la figure 12, dans laquelle les goulottes sont disposées dans la position rétractée pour fonctionnement dans les vitesses transoniques de l'avion; 6 - figure 13, une vue schématique en coupe du second mode de réalisation de l'ensemble d'échappement de la figure 11, dans laquelle les goulottes sont rétractées et la tuyère CD est disposée pour le fonctionnement de l'avion à des vitesses supersoniques; figure 14, une vue schématique en coupe du second mode de réalisation de l'ensemble d'échappement de la figure 11, avec les goulottes rétractées et la tuyère CD placée de façon à obtenir une inversion de la poussée pendant l'atterrissage de l'avion; figure 15, une vue en coupe, dirigée vers l'amont, des goulottes de la figure 11, prise le long de la ligne 15-15; figure 16, une vue en coupe dirigée vers l'amont, de plusieurs entretoises dans l'ensemble d'échappement de la figure 11, prise le long de la ligne 16-16; figure 17, une vue schématique en coupe du second mode de réalisation de l'ensemble d'échappement représenté en figure 11, comprenant des moyens pour actionner les goulottes et la tuyère CD; figure 18, une vue de côté de l'ensemble d'échappement

de la figure 15, prise le long de la ligne 18-18, représen-

tant une partie des moyens d'actionnement; figure 19, une vue schématique en coupe d'un troisième mode de réalisation de l'ensemble d'échappement de la figure 1, illustrant les goulottes dans la position déployée; figure 20, une vue schématique en coupe du troisième mode de réalisation de l'ensemble d'échappement de la figure 19, illustrant les goulottes dans la position rétractée et la tuyère CD mise en place pour le fonctionnement transonique de l'avion; figure 21, une vue schématique en coupe du troisième mode de réalisation de l'ensemble d'échappement de la figure 19, illustré avec les goulottes dans la position rétractée et

la tuyère CD mise en place pour le fonctionnement superso-

nique de l'avion; figure 22, une vue schématique en coupe du troisième mode de réalisation de l'ensemble d'échappement de la figure 19, avec les goulottes disposées dans la position rétractée et la tuyère CD mise en place pour obtenir l'inversion de la poussée pendant l'atterrissage de l'avion; figure 23, une vue en coupe, dirigée vers l'amont, des goulottes du troisième mode de réalisation de l'ensemble

d'échappement de la figure 19, prise le long de la ligne 23-

23; figure 24, une vue en coupe, dirigée vers l'amont, d'une variante de réalisation des goulottes représentées en figure 23 figure 25, une vue en coupe, dirigée vers l'amont,

d'une variante de réalisation de goulottes espacées circon-

férentiellement les unes des autres pour un mode de réalisa-

tion axisymétrique de l'ensemble d'échappement de la figure 3, prise le long de la ligne 7-7; figure 26, une vue en coupe, dirigée vers l'amont, d'une variante de réalisation de goulottes radialement

intérieures et radialement extérieures, espacées circon-

férentiellement les unes des autres, pour un mode de réalisation axisymétrique de l'ensemble d'échappement de la figure 19, prise le long de la ligne 23-23;

figure 27, une vue isométrique d'une goulotte indivi-

duelle selon une variante de réalisation; figure 28, une vue isométrique d'une variante de réalisation d'une goulotte ayant la forme générale d'un V. En figure 1, on a représenté schématiquement un avion de transport civil à haute vitesse 10, pouvant fonctionner entre la vitesse de décollage et des vitesses subsoniques et supersoniques relativement élevées, par exemple, supérieures à environ Mach 2 L'avion 10 est propulsé par deux moteurs 12 à turbine à gaz ou plus et, dans ce mode de réalisation donné à titre d'exemple, par quatre moteurs 12 qui déchargent des gaz d'échappement 14 pour produire une poussée permettant de 8 propulser l'avion Une entrée classique 16 d'avion reçoit un courant d'air ambiant 18, qui est canalisé vers les moteurs 12. En figure 2, on donne une représentation schématique en coupe transversale de l'un des moteurs 12 illustrés en figure 1 Le moteur 12 comprend un générateur de gaz

classique 20 comportant une sortie annulaire 22 pour déchar-

ger les gaz d'échappement 14 dans un ensemble d'échappement 24 selon un mode de réalisation préféré de la présente

invention.

Le générateur de gaz 20 est un moteur classique à turbine à gaz pour réacteur à double flux comprenant, comme cela est classique, dans une relation d'écoulement sériel, une soufflante 26 à deux étages, un compresseur à basse pression 28, un compresseur à haute pression 30, une chambre de combustion 32, une turbine à haute pression 34, une turbine à basse pression à deux étages 36, et un châssis 38 pour turbine à basse pression qui comporte une multitude d'entretoises 40 espacées circonférentiellement les unes des autres pour définir une sortie annulaire 42 pour la turbine à basse pression Un carter annulaie 44 entoure le générateur de gaz 20 entre la soufflante 26 et la sortie 42 de la turbine à basse pression et est espacé d'un carter intérieur 46 pour définir une conduite annulaire 48 pour l'air de dilution La conduite 48 comprend une première entrée annulaire 50 communiquant avec la soufflante 26, et une seconde entrée annulaire 52 disposée en aval de la première entrée 50 et communiquant avec le compresseur à basse

pression 28.

Les première et seconde entrées 50 et 52 permettent le fonctionnement à double flux du générateur de gaz 20 en canalisant des parties du courant d'air d'entrée 18 comprimé par la soufflante 26 et le compresseur à basse pression 28 pour les faire entrer dans la conduite d'air de dilution 48 comme courant d'air 54 Le reste du courant d'air d'entrée 18 est canalisé dans le compresseur à haute pression 30 et entre 9 - dans la chambre de combustion 32 o il est mélangé au carburant et allumé pour produire des gaz de combustion 56 qui sont déchargés par la sortie 42 de la turbine à basse pression La turbine à haute pression 34 est reliée, comme cela est classique, au compresseur à basse pression 28 ainsi qu'au compresseur à haute pression 30 par un premier arbre 58, et la turbine à basse pression 36 est connectée, comme cela est classique, à la soufflante 26 par un second arbre La conduite 48 d'air de dilution et la sortie 42 de la turbine basse pression déchargent le courant d'air de dilution 54 et les gaz de combustion 56 dans la sortie 22 du générateur de gaz, dans laquelle ils sont mélangés et déchargés de l'ensemble d'échappement 24 sous forme des gaz

d'échappement 14.

Le générateur de gaz 20 est dimensionné, de la manière classique, pour présenter un cycle du moteur permettant de propulser l'avion 10 depuis la vitesse au décollage jusqu'à des vitesses supersoniques relativement élevées d'au moins environ Mach 2 en passant par des vitesses subsoniques, dans le mode de réalisation donné à titre d'exemple Dans ce mode de réalisation, le générateur de gaz 20 aura un diamètre extérieur maximum pour la soufflante 26 d'environ 1,5 mètre et pourra produire une poussée des gaz d'échappement 14 d'environ 50 000 livres au décollage et pour propulser l'avion 10 à des vitesses supersoniques supérieures à environ

Mach 2.

L'ensemble d'échappement 24 comprend un carter 62 présentant une entrée 64 qui communique avec la sortie 22 du générateur de gaz de manière à recevoir les gaz d'échappement 14 en provenant Dans ce mode de réalisation de la présente invention, l'ensemble 24 comprend en outre un augmenteur classique 66 avant une garniture annulaire classique 68 espacée radialement du carter 62 vers l'intérieur, et

définissant radialement une zone de combustion 70 L'augmen-

teur 66 comprend aussi une multitude de stabilisateurs -

classiques de flammes 72 disposés dans l'entrée 64 du carter.

Dans un fonctionnement classique, du carburant est introduit dans l'augmenteur 66 en amont des stabilisateurs de flammes 72 et est mélangé au courant d'air de dilution 54 et aux gaz de combustion 56; il est allumé et brûle dans la zone de combustion 70 pour que les gaz d'échappement 14 produisent

une poussée supplémentaire.

L'ensemble d'échappement 24 comprend aussi une tuyère classique d'échappement convergente-divergente (CD) 74, à surface variable, fixée comme cela est classique au carter 62 pour communiquer avec l'augmenteur 66 afin de recevoir les gaz d'échappement 14 provenant du générateur de gaz 20 La tuyère 74 comprend un canal convergent 76 ayant une entrée 78 présentant à l'écoulement une surface A 7 et un premier col à l'écoulement 80 présentant une surface qu'on désigne comme cela est classique par A 8 La tuyère 74 comprend en outre un canal divergent 82 qui s'étend vers l'aval entre le premier col 80 et une sortie 84 présentant une surface à l'écoulement

qu'on désigne comme cela est classique par A 9.

Pendant le fonctionnement du moteur 12, un rapport de pressions désigné par P 8/PO est produit dans la tuyère 76, o P 8 représente la pression totale à l'entrée 78 et PO la pression statique à la sortie 84 Comme le moteur 12 est

dimensionné pour propulser l'avion 10 à des vitesses super-

soniques, le rapport des pressions P 8/PO atteindra des valeurs sensiblement supérieures à 1,85, d'o la nécessité pour la tuyère 74 d'accélérer les gaz d'échappement 14 jusqu'aux vitesses supersoniques afin d'obtenir des valeurs satisfaisantes du coefficient de poussée brut Cfg Par exemple, avec le moteur 12 dimensionné pour avoir le cycle d'un avion de transport civil à haute vitesse, le rapport des pressions P 8/PO peut atteindre des valeurs allant jusqu'à environ quatre au décollage qui se traduiront par des vitesses supersoniques relativement élevées des gaz de combustion 14 avec la génération concomittente du bruit dû à il - ceux- ci Les surfaces d'écoulement A 7 A A 9 jouent un râle important car elles constituent les facteurs principaux qui déterminent l'efficacité avec laquelle la poussée est produite à partir des gaz d'échappement 14 L'ensemble d'échappement 24 influence aussi de façon sensible les

performances du générateur de gaz 20.

Comme représenté en figure 2, l'ensemble d'échappement 24 a une longueur axiale L mesurée entre l'entrée 64 et la sortie 84, et une cote transversale D, o D peut être soit le diamètre extérieur d'un mode de réalisation axisymétrique de l'ensemble 24, soit la cote de la largeur transversale pour un mode de réalisation à deux dimensions, généralement rectangulaire, de l'ensemble 24 Selon la présente invention, l'ensemble d'échappement 24 comprend un moyen pour supprimer le bruit du aux gaz d'échappement 14 pendant le décollage de l'avion 10, moyen qui peut être relativement petit, la cote D étant approximativement non supérieure au diamètre extérieur DE de la soufflante 26; la longueur L peut être également relativement faible A des fins de comparaison, le moteur 12 incorporant un moyen classique de suppression acoustique (non représenté) sous forme d'un obturateur de noyau central avec un moyen pour mélanger l'air à faible vitesse aux gaz

d'échappement 14 peut avoir un diamètre extérieur D sensi-

blement supérieur au diamètre extérieur DE de la soufflante qui atteint environ 2 mètres pour ce mode de réalisation particulier, la longueur correspondante L étant d'environ 3,5 mètres.

L'ensemble d'échappement 24 selon un mode de réalisa-

tion de la présente invention peut avoir une cote D égale approximativement au diamètre extérieur DE d'environ 1,5 mètre avec une valeur correspondante de la longueur L de seulement 1,8 mètre environ Par conséquent, l'ensemble d'échappement 24 est relativement petit et léger par rapport aux ensembles d'échappement classiques comportant des moyens classiques de suppression du bruit En outre, l'ensemble 24

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12 - selon la présente invention permet d'assurer la suppression acoustique pendant le décollage de l'avion 10 tout en maintenant des valeurs satisfaisantes pour le coefficient de poussée brut Cfg de la tuyère CD 74 sans introduire une baisse importante des performances aérodynamiques. En figure 3, on a représenté plus particulièrement un mode de réalisation de l'ensemble d'échappement 24 de la présente invention L'ensemble 24 comprend en outre une multitude de goulottes rétractables 86 espacées les unes des autres, disposées en amont de la sortie 84 de la tuyère dans une surface 88 du trajet d'écoulement Plus spécialement, et en liaison tant avec la figure 3 qu'avec la figure 7, l'ensemble d'échappement 24 comprend la tuyère 74 sous forme d'une tuyère rectangulaire à deux dimensions L'ensemble 24 présente un axe longitudinal 90 qui, dans ce mode de réalisation de l'invention, est également l'axe du moteur 12 un axe transversal, horizontal 92; et un axe radial, vertical 94 La tuyère 74 comprend une multitude de volets primaires 96 espacés radialement les uns des autres, en étant généralement parallèles à l'axe transversal 92 pour définir entre eux le canal convergent 76 Chacun des volets primaires 96 présente une extrémité 98 en aval et une extrémité 100 en amont, reliée en pivotement comme cela est classique au carter 62 La tuyère 74 comporte en outre une multitude de volets secondaires 102 espacés radialement les uns des autres, qui s'étendent en étant généralement parallèles à l'axe transversal 92 et définissent entre eux le canal divergent 82 Chacun des volets secondaires 102 présente une extrémité 104 en aval et une extrémité 106 en amont qui est connectée en pivotement comme cela est classique à l'une des extrémités en aval 98 d'un volet primaire pour définir le premier col 80 entre des volets primaires adjacents 96 Des volets extérieurs classiques 108 sont connectés en pivotement à leurs extrémités en amont au carter 62 et sont reliés par pivotement et coulissement aux extrémités respectives en aval 13 -

104 des volets secondaires.

Les goulottes 86 sont disposées dans la surface 88 du trajet d'écoulement, laquelle peut constituer une partie des volets secondaires 102, des volets primaires 96 ou du carter 62 en amont des volets primaires 96 Dans le mode de réalisation de la figure 3, la surface 88 du trajet d'écoulement est la surface radialement intérieure des volets primaires 96 Les volets 96 comportent des ouvertures

complémentaires respectives 110 afin de recevoir les goulot-

tes 86 La tuyère 74 est par ailleurs classique à l'exception de l'adjonction des goulottes 86 Les goulottes 86 peuvent être placées dans la position déployée telle qu'elle est représentée en figures 3 et 7 en étant inclinées vers l'aval dans la direction radiale de l'intérieur par rapport à la surface 88 pour former une tuyère convergente 112 à goulottes communiquant avec l'entrée 64 du carter La tuyère 112 comprend un second col 114 ayant une surface d'écoulement A" 8 qui est inférieure à la surface A 8 du premier col Les goulottes 86 peuvent être également mises en place dans la position rétractée, représentée par exemple en figure 4, généralement de même étendue que la surface 88 o elles ne débordent pas dans les gaz d'échappement 14 et ne les perturbent pas, mais définissent simplement la surface du trajet d'écoulement du canal convergent classique 76 Des moyens 116 sont prévus pour mettre en place, de la manière classique, la tuyère 74 et pour positionner les goulottes 86

dans leurs états déployé et rétracté.

D'une manière plus spécifique, la figure 3 représente l'ensemble d'échappement 24 dans le mode de fonctionnement du moteur 12 au décollage Les volets primaires et secondaires 96 et 102 sont de préférence placés, comme cela est classique, dans une première position généralement parallèle à l'axe longitudinal 90 de sorte que le canal convergent 76 et le canal divergent 82 fournissent ensemble une surface généralement constante, ou légèrement divergente, pour la 14 - canalisation des gaz d'échappement 14 à travers la tuyère 74, la première surface A 8 du col ayant une valeur maximum Les goulottes 86 sont disposées dans la position déployée, s'étendant entièrement jusque dans le canal 76 pour définir entre elles la tuyère convergente 112 et le second col 114. Le générateur de gaz 20 a besoin, comme cela est classique, d'une certaine valeur prédéterminée pour la surface A 8 du col dans la tuyère 74, surface qui varie de manière prédéterminée en conformité avec le mode de fonctionnement du générateur

20.

Par conséquent, dans le mode de fonctionnement au décollage, dans lequel la tuyère 74 est placée comme on l'a décrit ci-dessus, le canal convergent 76 et le premier col 80

ne fournissent pas la surface A 8 requise pour le fonctionne-

ment du générateur 20 Au contraire, les goulottes 86 sont dimensionnées et ont une configuration permettant d'obtenir la tuyère convergente 112, dans laquelle le second col 114 est dimensionné pour que la surface A 8 " présente cette valeur prédéterminée (A 8) qui est nécessitée par le générateur de gaz 20 lors du décollage au lieu d'utiliser le canal convergent 76 et le premier col 80 à cet effet Les volets primaires et secondaires 96 et 102 sont disposés dans la position rétractée, espacée des goulottes déployées 86 dans

la direction radiale de l'extérieur, comme cela est repré-

senté en figure 3, pour que les canaux 76 et 82 aient la forme d'un éjecteur dans lequel les gaz d'échappement accélérés 14 provenant du second col 114 peuvent se détendre

et se mélanger au courant d'air 18.

Comme le générateur de gaz 20 est conçu pour le cycle d'un moteur d'un avion de transport volant à haute vitesse, les gaz d'échappement 14 doivent être accélérés jusqu'à au moins Mach 1 pour fournir une poussée brute satisfaisante à partir de l'ensemble d'échappement 24 Par conséquent, les goulottes 16 sont dimensionnées et ont une configuration dans la position déployée de façon que la surface présentée à l'écoulement diminue entre l'entrée 78 de la tuyère, qui constitue aussi l'entrée aux goulottes 86, et le second col 114 pour accélérer les gaz d'échappement 14 jusqu'à Mach 1 au droit du second col 114 Le rapport entre surfaces A 7/A 8 " est déterminé de la manière classique et les goulottes 86 peuvent être dimensionnées et avoir une configuration classiques dans la position déployée pour obtenir l'écoulement étranglé, c'est-à-dire Mach 1, au droit du second col 114 pendant le mode de fonctionnement du générateur de gaz 20 correspondant

au décollage.

Les goulottes 86 dans leur position déployée sont également efficaces pour réduire, voire supprimer, le bruit

des gaz d'échappement 14 lors du décollage Plus spécifique- ment, des moyens 118, comme représenté par exemple en figure 3, sont

fournis pour canaliser l'air, par exemple le courant d'air ambiant 18, à travers le carter 62 et le long des surfaces 120, dirigées vers l'arrière, des goulottes 86

jusque dans la tuyère 74 pour mélange avec les gaz d'échap-

pement 14 seulement dans le cas o les goulottes 86 sont disposées dans la position déployée Le moyen de canalisation 118, comme représenté en figure 3 par exemple, comprend un canal d'air 122 s'étendant en aval de l'entrée 124 d'un éjecteur dans le carter 62 pour recevoir l'air ambiant 18 et le canaliser jusqu'à la sortie de l'éjecteur, c'est-à-dire l'ouverture 110 ménagée dans les volets primaires 96 Une porte 126 de l'éjecteur, sous forme d'auget articulé, peut être mise en place dans la position ouverte pour que l'auget 126 dirigé vers l'amont, reçoive, ou capture, l'air 18 lorsque les goulottes 86 sont placées dans la position déployée Les portes 126 peuvent être également placées dans la position fermée de manière à recouvrir l'entrée 124 de l'éjecteur et bloquer l'entrée de l'air 18 dans le canal 122 lorsque les goulottes 86 sont mises dans la position rétractée (comme représenté, par exemple, en figure 4) Des moyens 128, qui peuvent comprendre des moyens classiques, 16 - sont prévus pour mettre en place les portes d'éjecteur dans

les positions ouverte et fermée.

Comme cela est représenté plus particulièrement en figures 7 et 8, les goulottes 86 comprennent de préférence un bord arrière 130 ayant la forme générale d'un U et comportant des première et seconde branches 132 et 134 espacées transversalement l'une de l'autre, une base 136 s'étendant

entre les branches à leurs extrémités radialement inté-

rieures, et une ouverture supérieure 138 s'étendant entre les branches à leurs extrémités radialement extérieures Le bord arrière 130 est placé dans les gaz d'échappement 14 lorsque les goulottes 86 sont mises dans la position déployée pour définir un périmètre de cisaillement dans lequel l'air 18 fourni par les moyens de canalisation 118 le long du bord arrière 130 est en contact avec les gaz d'échappement 14 à des fins de mélange Lorsque les goulottes 86 sont disposées dans la position rétractée, le bord arrière 130 est extrait des gaz d'échappement 14 comme cela est illustré, par

exemple, en figure 4.

Le périmètre de cisaillement représente une ligne de cisaillement ou de frottement, o le courant d'air 18 à vitesse relativement faible est en contact avec les gaz d'échappement 14 à vitesse relativement élevée afin de réduire le bruit produit par les gaz 14 Le périmètre de cisaillement a une longueur représentée par la somme des longueurs individuelles des première et seconde branches 132 et 134 du bord arrière et de la base 136 de plusieurs goulottes 86 En utilisant des bords arrière 130 ayant la forme générale d'un U avec une multitude de goulottes 86 espacées les unes des autres, on crée un périmètre total de cisaillement relativement élevé pour supprimer efficacement le bruit du aux gaz d'échappement 14 Comme les bords arrière (périmètre de cisaillement) sont disposés aux extrémités les plus en aval des goulottes 86, ils fournissent un périmètre de cisaillement relativement grand et permettent 17 -

aussi une meilleure éjection du courant d'air 18.

D'une manière plus spécifique, et comme cela est représenté en figure 3, étant donné que les goulottes 86 sont inclinées pour former une tuyère convergente 112, une pression statique P 58 est créée en aval des bords arrière , pression qui est relativement faible car les bords arrière 130 des goulottes sur-détendent les gaz d'échappement 14 dans la chambre généralement ouverte, ou éjecteur, créée par les volets primaires et secondaires 96 et 102 dans la position rétractée La pression P 58 relativement faible fournit l'action d'éjection qui entraîne le courant d'air 18 depuis l'extérieur du carter 62 pour le faire entrer dans la

tuyère 74 par l'intermédiaire du canal 122.

De nouveau en liaison avec la figure 8, chacune des goulottes 86 comprend en outre des première et seconde plaques latérales 140 et 142 généralement triangulaires, espacées transversalement l'une de l'autre, dans lesquelles les branches 132 et 134 du bord arrière constituent une base, et une plaque inférieure inclinée 144 s'étendant entre les hypoténuses Les plaques latérales 140 et 142 comportent en amont un pivot classique 146, disposé au sommet de la plaque triangulaire autour duquel la goulotte 86 peut pivoter Le

pivot 146 peut être constitué simplement d'ouvertures ména-

gées dans les goulottes 86, dans lesquelles est placé un boulon de montage pour connecter en pivotement les goulottes 86 au volet primaire 96 Les plaques latérales et inférieure , 142 et 144 présentent une surface extérieure 148 qui est en regard des gaz d'échappement 14 de sorte que, lorsque la goulotte 86 est disposée dans la position déployée, la tuyère convergente 112 est définie par les surfaces extérieures 148 des plaques 140, 142 et 144 Les plaques latérales et la plaque inférieure 140, 142 et 144 ont leurs surfaces intérieures qui définissent la surface 120, en regard de l'arrière, le long de laquelle est canalisé le courant d'air

18 lorsque les goulottes sont déployées.

18 - En figure 4 on a représenté l'ensemble d'échappement 24, dans lequel les volets primaires et secondaires 96 et 102 de la tuyère 74 sont mis en place de la manière classique dans une seconde position pour le fonctionnement de l'avion 10 aux vitesses subsoniques et transoniques, avec les goulottes 86 disposées dans la position rétractée La seconde position représentée en figure 4 a lieu, naturellement, dans une plage de positions des volets primaires et secondaires 96 et 102 qui sont généralement similiaires aux positions représentées dans cette figure Dans cette position, l'avion a terminé son décollage et sa montée initiale et n'a plus besoin de la suppression acoustique par les goulottes 86 Les goulottes 86 sont disposées dans la position rétractée sous

l'effet d'un moyen de rétraction 150 représenté schématique-

ment comme connecté en pivotement aux extrémités radialement extérieures 152 des bords arrière 130 Le moyen 128 de positionnement d'éjecteur ferme les portes 126 de l'éjecteur dans ce mode de fonctionnement La surface A 8 du premier col présenté à l'écoulement a une valeur inférieure à la valeur maximum associée à la position du col 80 dans la première position représentée en figure 3 pour le mode de

fonctionnement du moteur 12 au décollage.

En figure 5 on a représenté l'ensemble d'échappement 24 dans lequel la tuyère 74 se trouve dans une troisième position avec les goulottes 86 disposées dans la position rétractée, les portes 126 fermées, et la surface A 8 du premier col 80 ayant une valeur inférieure à la valeur maximum associée à la première position représentée en figure 3, et la surface A 9 de la sortie 84 présentée à l'écoulement ayant une valeur maximum La tuyère 74 est placée, comme cela est classique, de façon à former la tuyère convergente 76 pour accélérer les gaz d'échappement 14 jusqu'à Mach 1 au droit du premier col 80 et pour accélérer en outre les gaz d'échappement 14 dans le canal divergent 82 jusqu'aux vitesses supersoniques et obtenir une poussée maximum de la 19 -

part du moteur 12 comme cela est classique.

En figure 6, on a représenté l'ensemble d'échappement 24 dans lequel la tuyère 74 est placée comme cela est classique de façon que les volets primaires 96 soient en contact les uns avec les autres pour bloquer la décharge des gaz d'échappement 14 à partir de la sortie 84 afin de fournir une opération d'inversion de la poussée Dans ce mode de fonctionnement, une multitude de portes classiques 154 d'inversion de la poussée, qui sont connectées en pivotement à proximité des volets primaires 96 sont ouvertes pour fournir des sorties 156 pour l'inverseur de poussée dirigées vers l'avant Dans ce mode de fonctionnement, les goulottes 86 sont également disposées dans la position rétractée et les

portes 126 de l'éjecteur sont fermées.

En figures 9 A, 9 B, 9 C et 10, on a représenté un autre mode de réalisation de la présente invention dans lequel les première et seconde branches du bord arrière des goulottes 86

sont en serpentin pour augmenter le périmètre de cisaille-

ment Dans ce mode de réalisation, les première et seconde branches 132 et 134 forment des créneaux pour avoir un périmètre de cisaillement plus grand et obtenir une tuyère

divergente 158 entre goulottes 86 adjacentes.

Plus spécifiquement, chacune des plaques latérales 140 et 142 comprend une section intermédiaire linéaire 160

distante en amont des branches 132 et 134 en étant générale-

ment parallèle à elles et en étant généralement perpendicu-

laire à l'axe longitudinal 90 Les goulottes 86 comprennent les parties en amont 162, généralement plates, des plaques latérales 140 et 142 qui s'étendent entre le pivot amont 146 et la section intermédiaire 160, comme cela est représenté en figures 9 A et 9 B, et qui sont inclinées dans des sens opposés de sorte que les parties adjacentes 164 des goulottes

respectives 86 convergent pour canaliser les gaz d'échappe-

ment 14 jusque dans le col 114.

Les parties en aval 164 des plaques latérales 140 et - 142 s'étendent entre la section intermédiaire 160 et les branches 132 et 134 du bord arrière Les parties 164 comprennent une multitude de cavités 166 radialement espacées les unes des autres, qui définissent les branches 132 et 134 en serpentin ou en créneau, cavités 166 qui ont de préférence la forme d'un U avec des angles carrés, ou arrondis Chacune des cavités 166 est conique entre la section intermédiaire et le bord arrière 130 et a une profondeur d qui est comprise entre O au droit de la section intermédiaire 160 et

une valeur maximum au droit des branches 132 et 134.

Comme représenté plus clairement en figures 9 B et 9 C, la portion de la partie 164 des plaques de côté qui est disposée radialement entre des cavités 166 contiguës peut être appelée crête 167, et la profondeur d de la cavité s'étend, par conséquent, dans la direction perpendiculaire de l'intérieur à partir des crêtes 167 vers une plaque latérale opposée et la cavité 166 respective Dans ce mode de réalisation, les crêtes opposées 167 des plaques latérales adjacentes 140 et 142 d'une goulotte 86 divergent dans des sens opposés et sont inclinées vers l'extérieur par rapport à la partie amont respective 162 des plaques 140 et 142, et les cavités opposées 166 convergent l'une vers l'autre et sont inclinées vers l'intérieur par rapport aux plaques latérales respectives 140 et 142 La profondeur totale d est, dans un mode de réalisation ayant la préféence, également répartie par rapport à la partie amont 162 de sorte que la cavité 166 est symétrique par rapport à celle-ci et la crête 167 est

conique en allant de zéro au droit de la section intermé-

diaire 160 à d/2 au droit du bord arrière 130, et le fond de la cavité 166 se trouve à une valeur maximum de d/2 par

rapport à la partie amont 162 au droit du bord arrière 130.

Les cavités 166 de plaques latérales adjacentes, 140 et 142 de chaque goulotte 86 sont en alignement radial les unes avec les autres et sont en regard les unes des autres dans le mode de réalisation représenté en figure 9 C Des 21 - cavités adjacentes d'une goulotte individuelle 86 convergent l'une vers l'autre, alors que des cavités adjacentes entre des goulottes adjacentes divergent l'une par rapport à l'autre Grâce à cet agencement des cavités 166, la tuyère divergente 158 est définie entre des goulottes adjacentes 86 qui s'étendent entre la section intermédiaire 160 et le bord arrière 130 de la goulotte La section intermédiaire 160 définit le second col 114 ayant une surface A 8 " présentée à

l'écoulement dans ce mode de réalisation des goulottes 86.

Par conséquent, le bord arrière 130 n'est pas, dans ce mode de réalisation, un col ayant une surface minimum, mais constitue une sortie 168 de goulotte ayant une surface

maximum présentée à l'écoulement.

Dans des variantes de réalisation, les parties amont 162 des plaques latérales peuvent être parallèles l'une à l'autre; les cavités 166 peuvent ne pas être symétriques par rapport aux parties amont 162, avec par exemple les crêtes 167 dans le même plan; et/ou les cavités 166 peuvent être radialement décalées les unes par rapport aux autres Cette dernière variante de réalisation est représentée en figure 9 D, dans laquelle une cavité 166 est en alignement radial avec une crête opposée, adjacente, 167, au lieu d'une autre cavité 166 comme représentée en figure 9 C. Les goulottes 86 sont dimensionnées et espacées les unes des autres de façon que, lorsqu'elles sont disposées dans la position déployée qui est représentée en figure 10, elles définissent la tuyère convergente 112 entre les parties en amont 162 des plaques latérales et les plaques inférieures 144 afin d'accélérer les gaz d'échappement 14 jusqu'à Mach 1 au droit du second col 114 défini à la partie intermédiaire Les cavités 166 formant la tuyère divergente 158 sont dimensionnées et espacées les unes des autres pour accélerer

encore les gaz d'échappement 14 jusqu'à une vitesse supé-

rieure à Mach 1 dans la tuyère divergente 158 Ce mode de réalisation des goulottes 86 permet en outre de diminuer la 22 - pression statique P 58 aux bords arrière 130 des goulottes 86 pour augmenter encore le différentiel de pression entre le courant d'air ambiant 18 et la tuyère 74 afin d'améliorer l'éjection, ou aspiration, du courant d'air 18 dans les goulottes 86 En outre, comme la tuyère divergente 158

accélère les gaz d'échappement 14 jusqu'aux vitesses superso-

niques, les performances de l'ensemble d'échappement 24 sont améliorées, ce qui se traduit par un meilleur coefficient de

poussée brut Cfg de l'ensemble d'échappement 24.

Bien que les volets primaires 96 soient représentés en figure 10 comme étant généralement parallèles à l'axe 90 et formant un canal 76 à surface généralement constante, ils peuvent aussi être inclinés radialement vers l'extérieur dans la direction aval de sorte que le canal 76 diverge pour

coopérer dans la définition du canal divergent 158.

En figures 11 et 15 on a représenté un second mode de réalisation de l'ensemble d'échappement 24 selon la présente invention Dans ce mode de réalisation, l'ensemble 24 comprend en outre une multitude d'entretoises creuses 170

espacées circonférentiellement les unes des autres, s'éten-

dant radialement, qui sont également représentées en figure 16 Les entretoises 170 sont disposées dans la sortie 42 de la turbine basse pression, chaque entretoise ayant une sortie 172 au droit de son extrémité radialement intérieure, et une entrée 174 au droit de son extrémité radialement extérieure qui peut être disposée de façon à communiquer avec la conduite de dérivation 48 pour canaliser une partie de l'air de dilution 54 entre la conduite 48 et l'entretoise 170 sous forme de courant d'air inversé 176 Des injecteurs de dilution classiques à surface variable 178 peuvent être placées sélectivement, comme cela est classique, de façon à commander la quantité du courant-d'air de dilution 54 qui est canalisée entre des entretoises adjacentes 170 et radialement

vers l'intérieur de la garniture 68 de l'augmenteur.

23 - L'ensemble d'échappement 24 comprend en outre un noyau central annulaire 180 disposé de manière à communiquer avec les sorties 172 des entretoises pour recevoir le courant d'air inversé 176 Le noyau central 180 s'étend vers l'aval des entretoises 170 et entre les volets primaires 96 Des movens sous forme de deux volets de sortie 182 espacés radialement l'un de l'autre sont fournis à l'extrémité aval du noyau central 180 pour décharger sélectivement le courant d'air inversé 176 à partir du noyau et à un endroit contigu aux goulottes 86 lorsqu'elles sont placées dans la position déployée Les volets de sortie 182 peuvent être mis en place dans la position ouverte lorsque les goulottes sont disposées dans la position déployée comme cela est représenté en figure 11, et l'être dans la position fermée, empêchant la décharge du courant d'air inversé 176 lorsque les goulottes 86 sont dans la position rétractée comme cela est représenté, par exemple, en figure 12 Dans la position déployée de la goulotte représentée en figure 11, les volets de sortie 182 sont placés près des bords arrière 130 des goulottes de sorte que les gaz d'échappement 14 sont mélangés au courant d'air 18 canalisé dans les goulottes et au courant d'air inversé 176 déchargé par les volets de sortie 182 pour supprimer le

bruit dû aux gaz d'échappement 14.

Dans ce mode de réalisation de l'invention, les portes

126 de l'éjecteur comprennent une multitude d'auvents articu-

lés 126 b espacés axialement les uns des autres, permettant de recevoir dans la position ouverte de la porte le courant d'air 18 entre auvents adjacents pour canalisation par

l'intermédiaire du canal 122 de l'éjecteur jusqu'aux goulot-

tes 86.

L'ensemble d'échappement 24 comprend dans ce second mode de réalisation de l'invention un augmenteur 66 b placé axialement entre les entretoises 170 et les goulottes 86, et radialement entre le carter 62 et le noyau central 180 A

l'exception de ces structures supplémentaires qu'on a décri-

24 -

tes ci-dessus pour le second mode de réalisation de l'inven-

tion représenté en figure 11, l'ensemble 24 de cette figure est généralement similaire en matière de structure et de fonction au premier mode de réalisation de l'ensemble 24 représenté en figure 3.

Le second mode de réalisation de l'ensemble d'échappe-

ment 24 représenté dans les modes respectifs de fonctionne-

ment en figures 12, 13 et 14 est directement analogue en matière de fonctionnement aux modes illustrés en figures 4, 5 et 6, respectivement En figures 12, 13 et 14, les goulottes 86 sont disposées dans la position rétractée, les volets de sortie 182 sont fermés, les portes 126 b sont fermées, et la tuyère 74 est mise en place et actionnée de la manière classique. En figures 17 et 18, ainsi qu'en figure 15, on a représenté un mode de réalisation du moyen de positionnement 116 représenté en figure 3 pour la mise en place des volets primaires et secondaires de tous les modes de réalisation de l'invention qu'on a décrits ci-dessus, o la tuyère 74 se présente sous la forme d'une tuyère rectangulaire à deux dimensions Le carter 62 comprend deux parois de côté 184

espacées latéralement l'une de l'autre sur lesquelles pivo-

tent des premier et second vérins linéaires classiques 186 et 188 Le premier vérin 186 comprend une première tige extensible 190 reliée en pivotement à une paire de premières biellettes 192 Chacune des biellettes 192 est connectée en pivotement à un premier levier 194 qui est fixé à une extrémité amont respective 100 du volet primaire L'extension et la rétraction de la première tige 190 provoque le pivotement du volet primaire autour de son extrémité 100 afin

d'augmenter ou de diminuer la surface A 8 du col 80.

Le second vérin 188 comprend une seconde-tige extensi-

ble 196 reliée en pivotement à une paire de secondes biellettes 198 qui sont à leur tour connectées en pivotement à une paire de seconds leviers 200 Les seconds leviers 200 - sont connectés aux extrémités amont des volets extérieurs 108 Lors de l'extension et du retrait des secondes tiges 196, les volets extérieurs 108 sont amenés à pivoter et font à leur tour pivoter les volets secondaires 102 par rapport aux volets primairse 96 afin d'augmenter et de diminuer la surface d'écoulement A 9 de la sortie 84 Des moyens de commande classiques 202 sont reliés fonctionnellement aux premiers et seconds vérins 186 et 188 pour commander de

manière prédéterminée le fonctionnement de la tuyère 74.

Les portes-auvents 126 b peuvent être mises en place par un vérin 204 pivotant à l'une des extrémités sur le carter 62 et comportant à son extrémité opposée une tige

extensible 206 reliée par pivotement à une tige de fonction-

nement à l'unisson 208 qui est connectée en pivotement à des leviers respectifs 210 fixés aux auvents 126 b Le vérin 204 est relié fonctionnellement à la commande 202, ce qui permet d'étendre la tige 206 pour fermer les auvents 126 b et de la

rétracter pour les ouvrir.

Dans tous les modes de réalisation précédents de l'invention, le moyen 150 de rétraction de goulotte se présente sous la forme d'un vérin linéaire classique 212 (dont l'un seulement est représenté) connecté en pivotement à l'une de ses extrémités au carter 62 et dont l'autre

extrémité comprend une tige extensible 214 Un bras transver-

sal 216 de connexion est fixé à la tige 214 et comprend une multitude de biellettes 218 connectées chacune en pivotement à une goulotte respective 86 à l'extrémité radialement extérieure de celle-ci La commande 202 est connectée fonctionnellement au vérin 212 afin de rétracter la tige 214 pour mettre les goulottes 86 dans la position rétractée, et pour étendre la tige 214 pour les mettre dans la position

déployée selon nécessité.

Les volets de sortie 182 comprennent chacun une biellette 220 s'étendant vers l'amont; les biellettes 220 sont connectées en pivotement à la tige extensible 222 d'un 26 - vérin 224 Le vérin 224 est classique et est connecté en pivotement au carter 62 et relié fonctionnellement à la commande 202 afin d'étendre la tige 222 pour ouvrir les volets 182 et de la rétracter pour les fermer selon nécessité. En figures 19-22 on a représenté un troisième mode de réalisation de l'ensemble d'échappement 24 selon la présente invention Dans ce troisième mode de réalisation, les goulottes 86 se présentent sous la forme de premières goulottes 86 a qui sont disposées non dans les volets primaires 96 comme dans les premier et second modes de réalisation, mais dans les volets secondaires 102 et peuvent pivoter leur extrémité amont 106 Comme dans le second mode de réalisation représenté en figure 11, par exemple, le troisième mode de réalisation comprend aussi les entretoises et le noyau central 180 pour canaliser le courant d'air inversé 176 A la place des volets de sortie 182, des secondes goulottes 86, c'est-à-dire des goulottes 86 b, sont disposées à l'extrémité aval du noyau central 180 Les premières goulottes 86 a ainsi que les secondes goulottes 86 b

sont sensiblement identiques à l'exception de leurs dimen-

sions et peuvent être mises en place dans la position déployée en s'étendant jusque dans les gaz d'échappement 14 et dans la position rétractée, généralement de même étendue que les volets secondaires 102 et le noyau central 180, respectivement La figure 19 représente des premières et secondes goulottes 86 a et 86 b placées dans la position de

déploiement, avec leurs bords arrière 130 a et 130 b, respec-

tivement, en alignement radial les uns avec les autres Dans ce troisième mode de réalisation de l'invention, les portes d'éjecteur 126 se présentent sous la forme de portes de déviation 126 c qui pivotent à leur extrémité amont et peuvent être placées dans la position ouverte, en étant inclinées dans le sens radial de l'intérieur pour canaliser le courant d'air ambiant 18 à travers le canal 122 de l'éjecteur et les 27 -

premières goulottes 86 a, et dans la position fermée, repré-

sentée en figure 20, par exemple, dans laquelle elles empêchent le courant d'air ambiant 18 d'entrer dans le canal 122. Le troisième mode de réalisation de l'ensemble d'échappement 24, tel qu'il est illustré en figures 20-22, correspond aux modes de fonctionnement du second mode de réalisation, par exemple tel qu'il est représenté en figures 12-14, respectivement Dans ces trois modes de fonctionnement aux vitesses transoniques, supersoniques, et avec inversion de la poussée, les premières et secondes goulottes 86 a et 86 b sont disposées dans la position rétractée et les portes 126 c de l'injecteur sont fermées Dans le mode de fonctionnement de l'ensemble 24 avec inversion de la poussée, comme représenté en figure 22, les volets primaires 96 sont positionnés pour être en contact avec le noyau central 180 afin d'empêcher les gaz d'échappement 14 de traverser la sortie 84 Une porte pivotante 226 d'inverseur de la poussée, s'étendant à partir de l'extrémité amont 100 des volets primaires, est placée dans la position ouverte en même temps qu'une porte coulissante 228 pour ouvrir un canal 230

d'inversion de la poussée afin de canaliser les gaz d'échap-

pement 14 dans la direction générale de l'amont et obtenir l'inversion de la poussée La première porte 226 est mise en place de la manière classique, et la seconde porte 228 est également positionnée de la manière classique, par exemple, par un vérin 232 Lorsque l'ensemble d'échappement 24 n'est pas dans le mode à inversion de la poussée comme représenté en figure 22, les première et seconde portes 226 et 228 sont fermées pour le passage des gaz d'échappement 14 dans le

canal 230 d'écoulement de l'inverseur de poussée.

En liaison avec les figures 19 et 23, les premières et secondes goulottes 86 a et 86 b sont représentées d'une façon plus particulière Les premières goulottes 86 a sont en regard des secondes goulottes 86 b et définissent collectivement 28 - entre elles la tuyère convergente 112 lorsqu'elles sont placées dans la position déployée Les premières et secondes goulottes 86 a et 86 b sont de préférence alignées radialement les unes avec les autres, la tuyère 74 étant une tuyère rectangulaire à deux dimensions Les premières goulottes 86 a sont alignées transversalement les unes avec les autres, en étant généralement parallèles à l'axe transversal 92, et d'une façon similaire, les secondes goulottes 86 b sont alignées transversalement les unes avec les autres en étant généralement parallèles à l'axe transversal 92 Dans ce troisième mode de réalisation de l'invention, les bords arrière 130 des premières et secondes goulottes 86 a et 86 b sont alignés radialement à une position axiale commune le long de l'axe longitudinal 90 de manière à définir le second col 114 aux bords arrière 130 a et 130 b Cependant, dans une variante de réalisation de l'invention, les goulottes 86 a et 86 b pourraient également avoir la forme des goulottes 86 représentées en figures 9 et 10 Les premières goulottes 86 a reçoivent l'écoulement d'air ambiant 18 et les secondes goulottes 86 b l'écoulement d'air inversé 176 provenant du

noyau central 180 pour mélange avec les gaz d'échappement 14.

Ce troisième mode de réalisation de la présente invention fourni une valeur relativement élevée du périmètre de cisaillement défini au droit des bords arrière 130 des

premières goulottes 86 a et des secondes goulottes 86 b.

En figure 24 on a représenté un autre mode de réalisation des premières et des secondes goulottes 86 a et 86 b représentées en figure 23 Dans ce mode de réalisation, les secondes goulottes 86 b sont décalées le long de l'axe transversal 92 par rapport aux premières goulottes 86 a, et sont à la même distance de goulottes adjacentes La largeur transversale D de ce mode de réalisation pour le cycle du moteur d'un avion de transport à vitesse élevée est générale-

ment égale approximativement au diamètre extérieur de la soufflante représentée en figure 2, par exemple 1,75 m 29 - environ De plus, les surfaces totales d'écoulement pour les premières goulottes 86 a canalisant l'air 18 sont d'environ 9700 cn?, celles des secondes goulottes 86 b canalisant l'air inversé 176 sont d'environ 1300 cd; et le second col 114 (A 8 ")canalisant les gaz d'échappement 14 a une surface d'environ 7100 cd T. Dans les trois modes de réalisation de l'ensemble d'échappement qu'on a illustré ci-dessus, la tuyère 74 pourrait être soit une tuyère généralement rectangulaire à deux dimensions, soit une tuyère annulaire axisymétrique comme représenté par les illustrations schématiques On a décrit les trois modes de réalisation précédents plus particulièrement par rapport à l'agencement préféré à deux

dimensions Cependant, dans un mode de réalisation axisymé-

trique de la tuyère 74, les goulottes 86 pourraient être espacées les unes des autres circonférentiellement et suivant le même angle comme cela est représenté en figure 25 La figure 25 représente une vue, dirigée vers l'amont, des goulottes 86 suivant la ligne 7-7 de la figure 3 pour une

mode de réalisation axisymétrique Les goulottes 86 s'éten-

draient radialement dans la direction de l'intérieur à partir

des volets primaires 96.

En figure 26 on a représenté un autre mode de réalisation de l'invention ayant une tuyère axisymétrique 74 et cette figure est une vue, dirigée vers l'amont, suivant la ligne 23-23 de la figure 19 Les premières goulottes 86 a ainsi que les secondes goulottes 86 b sont espacées les unes des autres circonférentiellement et suivant le même angle,

respectivement Dans un mode de réalisation ayant la préfé-

rence, les secondes goulottes 86 b sont en alignement radial

avec des premières goulottes respectives 86 a.

En figure 27 on a représenté un autre mode de réalisation d'une goulotte 86 c relativement simple, ayant la forme générale U, qu'on pourrait utiliser dans les divers modes de réalisation de l'ensemble d'échappement 24 décrits - ci-dessus Dans ce mode de réalisation, les plaques latérales a et 142 a sont relativement petites et fournissent un bord

arrière important 130.

En figure 28 on a représenté un autre mode de réalisation d'une goulotte 86 d ayant la forme générale d'un V et fournissant un périmètre de cisaillement relativement

grand dans le bord arrière 130.

Alors qu'on vient de décrire ce qu'on considère comme les modes de réalisation préférés de la présente invention, d'autres modifications apparaîtront au technicien et il est

donc souhaité qu'elles soient considérées dans les revendica-

tions annexées comme tombant dans le domaine de l'invention.

Par exemple, les caractéristiques des divers modes de réalisation décrits ci-dessus sont interchangeables entre ces modes de réalisation On pourrait utiliser d'autres types de tuyères CD classiques en conjonction avec les goulottes 86, par exemple les goulottes classiques à noyau CD Tout type de générateur de gaz pourrait être généralement employé pour propulser l'avion à la vitesse supersonique, dont les moteurs à double flux/stato-réacteurs Dans tous les modes de réalisation, les goulottes 86 fournissent la surface de col

(A 8,,) nécessaire pour un fonctionnement efficace du généra-

teur de gaz 20 lorsqu'elles sont déployées, tout en entourant les gaz d'échappement 14 de vitesse élevée avec de l'air à

faible vitesse (par exemple le courant d'air 18 de l'éjec-

teur, le courant d'air inversé 176) pour la suppression du bruit En outre, on pourrait aussi mettre en oeuvre des panneaux acoustiques classiques dans les surfaces des divers

trajets d'écoulement pour réduire encore le bruit.

31 -

Claims (28)

REVENDICATIONS

1 Ensemble d'échappement ( 24) pour moteur à turbine à gaz d'avion comprenant un générateur de gaz ( 20) ayant une sortie ( 22) pour décharger des gaz d'échappement ( 14), caractérisé en ce qu'il comprend: un carter ( 62) ayant une entrée ( 64) pour recevoir les gaz d'échappement provenant de la sortie du générateur,

une tuyère convergente-divergente CD à surface va-

riable ( 74), fixée au carter et comprenant un premier col ( 80) ayant une surface d'écoulement A 8 et une sortie ( 84) présentant une surface d'écoulement Ag pour la canalisation des gaz d'échappement, une multitude de goulottes rétractables ( 86), espacées les unes des autres, disposées en amont de la sortie de la tuyère dans la surface ( 88) d'un trajet d'écoulement, pouvant être placées dans une position déployée, en étant inclinées vers l'aval en s'éloignant radialement de ladite surface du trajet d'écoulement afin de former une tuyère convergente ( 112) communiquant avec l'entrée du carter et comportant un second col ( 114) qui présente une surface d'écoulement A" 8 inférieure à la surface A 8 du premier col, et pouvant être mises en place dans une position rétractée généralement de même étendue que la surface du trajet d'écoulement et, un moyen ( 118) pour canaliser l'air ( 18) le long des surfaces dirigées vers l'arrière ( 120) des goulottes, dans la tuyère CD ( 74) afin de le mélanger aux gaz d'échappement lorsque les goulottes sont disposées dans la position déployée. 2 Ensemble d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tuyère CD à surface variable comprend: une multitude de volets primaires ( 96) espacés les uns des autres, définissant entre eux un canal convergent ( 76), chacun des volets primaires ayant une extrémité aval ( 98), et une extrémité amont ( 100) reliée en pivotement au carter, 32 - une multitude de volets secondaires ( 102) espacés les uns des autres, définissant entre eux un canal divergent ( 82), chacun des volets secondaires ayant une extrémité amont ( 106) reliée en pivotement à une extrémité aval respective d'un volet primaire afin de définir le premier col, et une

extrémité aval ( 104) connectée en pivotement et en coulisse-

ment au carter et, les volets primaires et secondaires pouvant être mis en place dans: une première position, dans laquelle la surface A 8 du premier col est supérieure à la surface A " du second col et les goulottes sont disposées dans la position déployée; une seconde position dans laquelle les goulottes sont disposées dans la position rétractée et la surface A 8 du premier col a une valeur inférieure à la valeur maximum de la surface A 8 de ce premier col;

une troisième position dans laquelle les goulot-

tes sont disposées dans la position rétractée, la surface A 8 du premier col a une valeur inférieure à ladite valeur maximum de la surface A 8 de ce premier col, et la surface A 9 de la sortie de la tuyère

présente une valeur maximum.

3 Ensemble d'échappement selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première position correspond au mode de fonctionnement au décollage du moteur à turbine à gaz de l'avion, la seconde position au fonctionnement transonique du

moteur, et la troisième position au fonctionnement superso-

nique du moteur.

4 Ensemble d'échappement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour mettre en place les goulottes ( 86), les volets primaires ( 96)

et les volets secondaires ( 102).

Ensemble d'échappement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un augmenteur ( 66) 33 -

disposé en aval des goulottes.

6 Ensemble d'échappement selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tuyère CD est une tuyère à deux dimensions présentant un trajet d'écoulement généralement rectangulaire. 7 Ensemble d'échappement selon la revendication 2,

caractérisé en ce que la tuyère CD est une tuyère axisymé-

trique présentant un trajet d'écoulement annulaire.

8 Ensemble d'échappement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'elle est dimensionnée pour canaliser les gaz d'échappement ( 14) provenant du générateur de gaz ( 20) ayant un cycle de fonctionnement pour la propulsion de

l'avion aux vitesses supersoniques.

9 Ensemble d'échappement selon la revendication 8, caractérisé en ce que la vitesse supersonique de l'avion est

supérieure à environ Mach 2.

Ensemble d'échappement selon la revendication 9, caractérisé en ce que le générateur de gaz a le diamètre extérieur de sa soufflante ( 26), et la sortie de la tuyère CD a une longueur transversale maximum (L) qui est généralement

égale au diamètre extérieur de la soufflante.

11 Ensemble d'échappement selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque goulotte ( 86) comporte un bord arrière ( 130) ayant la forme générale d'un U, comprenant des première et seconde branches ( 132, 134) espacées l'une de l'autre dans le sens transversal, une base ( 136) s'étendant

entre les branches à leurs extrémités radialement intérieu-

res, et une ouverture supérieure ( 138) s'étendant entre les branches à leurs extrémités radialement extérieures, le bord arrière étant positionné dans les gaz d'échappement lorsque la goulotte se trouve dans la position déployée afin de définir un périmètre de cisaillement dans lequel l'air fourni par le moyen de canalisation le long du bord arrière est en contact avec les gaz d'échappement pour se mélanger avec eux, et le bord arrière est extrait des gaz d'échappement lorsque 34 -

la goulotte se trouve dans la position rétractée.

12 Ensemble d'échappement selon la revendication 11, caractérisé en ce que les première et seconde branches ( 132,

134) du bord arrière sont rectilignes.

13 Ensemble d'échappement selon la revendication 11, caractérisé en ce que les première et seconde branches ( 132, 134) du bord arrière sont en serpentin afin d'augmenter le

périmètre de cisaillement.

14 Ensemble d'échappement selon la revendication 11, caractérisé en ce que les première et seconde branches ( 132, 134) du bord arrière sont crénelées afin d'augmenter le

périmètre de cisaillement.

Ensemble d'échappement selon la revendication 11, caractérisé en ce que la goulotte comprend en outre des

première et seconde plaques latérales généralement triangu-

laires ( 140, 142), espacées l'une de l'autre, ayant les branches ( 132, 134) du bord arrière comme base, une plaque de fond inclinée ( 144) s'étendant entre leurs hypoténuses, les plaques latérales présentant un pivot en amont ( 146) qui est disposé à un sommet de la plaque triangulaire autour duquel

la goulotte peut pivoter.

16 Ensemble d'échappement selon la revendication 15, caractérisé en ce que les goulottes sont disposées dans ladite position déployée de sorte que la tuyère convergente ( 112) est définie par les surfaces extérieures ( 148) de la plaque de fond ( 140) et des plaques latérales ( 142, 144) de

la multitude de goulottes.

17 Ensemble d'échappement selon la revendication 16, caractérisé en ce que le second col est défini par les bords

arrière ( 130) des goulottes.

18 Ensemble d'échappement selon la revendication 16, caractérisé en ce que chacune des plaques latérales ( 140, 142) des goulottes comprend une section intermédiaire ( 160) distante en amont de la branche ( 132; 134) du bord arrière en étant généralement parallèle à celle-ci afin de définir une - partie amont généralement plate ( 162) qui s'étend entre la section intermédiaire et le pivot en amont ( 146), et une

partie en aval ( 164) s'étendant entre la section intermé-

diaire et la branche du bord arrière, cette partie en aval des plaques latérales comportant une multitude de cavités ( 166) espacées radialement les unes des autres, chacune ayant une profondeur (d) s'étendant vers une cavité respective d'une plaque latérale opposée de la goulotte, les cavités étant coniques de manière à avoir une valeur nulle de la profondeur au droit de la section intermédiaire qui augmente jusqu'à une valeur maximum au droit des branches du bord arrière pour définir le second col au droit des sections intermédiaires des goulottes et une tuyère divergente ( 158) s'étendant entre les sections intermédiaires et les bords

arrière des goulottes entre goulottes adjacentes.

19 Ensemble d'échappement selon la revendication 18,

caractérisé en ce que les cavités sont crénelées.

Ensemble d'échappement selon la revendication 18, caractérisé en ce que les cavités ( 166) de plaques latérales adjacentes ( 140, 142) de chaque goulotte sont en alignement radial les unes avec les autres et sont en regard les unes

des autres.

21 Ensemble d'échappement selon la revendication 18, caractérisé en ce que les goulottes sont dimensionnées et espacées les unes des autres de façon que, lorsqu'elles sont placées dans la position déployée, elles définissent la

tuyère convergente permettant d'accélérer les gaz d'échappe-

ment jusqu'à Mach 1 au droit du second col et d'accélérer en outre les gaz d'échappement jusqu'à une vitesse supérieure à

Mach 1 dans la tuyère divergente.

22 Ensemble d'échappement selon la revendication 21, caractérisé en ce que les volets primaires ( 96) comprennent une surface radialement intérieure qui définit ladite surface du trajet d'écoulement et les goulottes sont réunies par pivotement aux volets primaires contigus aux extrémités en 36 -

amont de ces volets.

23 Ensemble d'échappement selon la revendication 16, caractérisé en ce que les volets primaires comprennent une surface radialement intérieure qui définit ladite surface du trajet d'écoulement et les goulottes sont réunies par pivotement aux volets primaires contigus aux extrémités en

amont de ces volets.

24 Ensemble d'échappement selon la revendication 23, caractérisé en ce que: la plaque de fond ( 140) des goulottes comprend une surface intérieure définissant la surface en regard de l'arrière pour la canalisation de l'air, le moyen de canalisation de l'air ( 118) comprend un canal d'air d'éjecteur ( 122) s'étendant entre une entrée d'éjecteur ( 124) dans le carter ( 62) pour recevoir l'air ambiant de l'éjecteur et une sortie d'éjecteur ( 110) dans le volet primaire communiquant avec la surface intérieure de la plaque de fond de la goulotte, et une porte d'éjecteur ( 126) pouvant être placée dans une position ouverte pour découvrir l'entrée d'éjecteur lorsque la goulotte se trouve dans la position déployée et permettre à l'air d'être entraîné dans ledit canal le long de la surface intérieure de la plaque de fond et le bord arrière ( 130) de la goulotte par les gaz

d'échappement pouvant s'écouler entre des goulottes adjacen-

tes, et pouvant être placée dans une position fermée pour recouvrir l'entrée d'éjecteur afin de bloquer l'entrée de l'air dans le canal lorsque la goulotte se trouve dans la

position rétractée.

Ensemble d'échappement selon la revendication 24, caractérisé en ce que la porte d'éjecteur ( 126) comprend une multitude d'auvents articulés ( 126 b) permettant, dans la position ouverte de la porte, de recevoir l'air de l'éjecteur

entre auvents adjacents.

26 Ensemble d'échappement selon la revendication 24, caractérisé en ce que la porte d'éjecteur ( 126) comprend un 37 -

auget dirigé vers l'amont afin de recevoir l'air de l'éjec-

teur. 27 Ensemble d'échappement selon la revendication 16,

caractérisé en ce que les volets secondaires ( 102) compren-

nent une surface radialement intérieure qui définit ladite surface du trajet d'écoulement et les goulottes sont réunies

par pivotement aux volets secondaires adjacents aux extrémi-

tés en amont de ces volets.

28 Ensemble d'échappement selon la revendication 16, caractérisé en ce que les goulottes sont dimensionnées et espacées les unes des autres de façon que, lorsqu'elles se trouvent dans la position déployée, elles définissent la

goulotte convergente permettant d'accélérer les gaz déchappe-

ment jusqu'à Mach 1 au droit du second col.

29 Ensemble d'échappement selon la revendication 11, caractérisé en ce que le générateur de gaz ( 20) comprend une sortie ( 42) de turbine à basse pression ( 36) pour refouler les gaz de compression ( 14) dans le carter, une conduite de dérivation ( 48) entourant la sortie de la turbine à basse pression pour décharger l'air de dilution comprimé dans le carter, et en ce que l'ensemble d'échappement comprend en outre: une multitude d'entretoises creuses ( 170) espacées

circonférentiellement les unes des autres, s'étendant radia-

lement, pouvant être disposées dans la sortie ( 42) de la turbine à basse pression, chacune des entretoises ayant une sortie ( 172), et une entrée ( 174) pouvant être disposée en communication avec la conduite de dérivation pour canaliser une partie de l'air de dilution ( 54) provenant de la conduite pour la faire entrer dans l'entretoise sous forme de courant d'air inversé ( 176);

un noyau central ( 180) disposé de manière à communi-

quer par fluide avec les sorties des entretoises afin de recevoir le courant d'air inversé, et s'étendant en aval des entretoises et entre les volets primaires ( 96), et, 38 - des moyens ( 182) pour décharger sélectivement le courant d'air inversé à partir du noyau central et à un

endroit contigu aux goulottes.

Ensemble d'échappement selon la revendication 29, caractérisé en ce que les moyens de décharge du courant d'air inversé comprennent deux volets de sortie ( 182) disposés à une extrémité aval du noyau central pouvant être placés dans une position ouverte lorsque les goulottes sont dans la position déployée afin de mélanger le courant d'air inversé aux gaz d'échappement pouvant s'écouler au droit desdits volets de sortie, et pouvant être positionnés dans une position fermée empêchant la décharge du courant d'air

inversé lorsque les goulottes sont dans la position rétrac-

tée. 31 Ensemble d'échappement selon la revendication 30, caractérisé en ce que les volets de sortie sont placés en

étant contigus aux bords arrière ( 130) des goulottes ( 86).

32 Ensemble d'échappement selon la revendication 31, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un augmenteur placé axialement entre les entretoises ( 170) et les goulottes ( 86), et radialement entre le carter ( 62) et le noyau central

( 180).

33 Ensemble d'échappement selon la revendication 29, caractérisé en ce que: les volets primaires ( 96) comprennent une surface radialement intérieure qui définit ladite surface du trajet d'écoulement et les goulottes ( 86) comportent des premières goulottes ( 86 a) réunies par pivotement aux volets primaires à un endroit contigu aux extrémités en amont des volets; le moyen de décharge de l'écoulement d'air inversé comporte une multitude de secondes goulottes ( 86 b) disposées dans le noyau central en regard des premières goulottes; les premières et secondes goulottes étant disposées dans la position déployée afin de définir entre elles la tuyère convergente, les premières goulottes canalisant l'écoulement d'air ambiant de l'éjecteur en provenance de l'extérieur du carter pour mélange aux gaz d'échappement, et 39 - les secondes goulottes canalisant le courant d'air inversé

pour mélange aux gaz d'échappement.

34 Ensemble d'échappement selon la revendication 33, caractérisé en ce que: la plaque de fond ( 140) des premières goulottes ( 86 a) comprend une surface intérieure définissant la surface en regard de l'arrière pour canaliser l'air; le moyen de canalisation d'air ( 118) comprend un canal d'air d'éjecteur ( 122) s'étendant entre une entrée d'éjecteur

( 124) dans le carter pour recevoir l'air ambiant de l'éjec-

teur et une sortie d'éjecteur ( 110) dans le volet primaire communiquant par fluide avec la surface intérieure de la plaque de fond des premières goulottes, et une porte d'éjecteur ( 126) pouvant être placée dans une position ouverte pour découvrir l'entrée de l'éjecteur lorsque la première goulotte se trouve dans la position déplox Tée et permettre à l'air d'être entraîné dans ledit canal le long de la surface intérieure de la plaque de fond et le bord arrière ( 130) de la première goulotte par les gaz d'échappement pouvant s'écouler entre des premières goulottes contiguës, et pouvant être placée dans une position fermée pour recouvrir l'entrée de l'éjecteur afin de bloquer l'entrée de l'air dans le canal lorsque la première goulotte se trouve dans la

position rétractée.

35 Ensemble d'échappement selon la revendication 34,

caractérisé en ce que la tuyère CD est une tuyère rectangu-

laire à deux dimensions et les premières goulottes sont transversalement en alignement, et les secondes goulottes

sont transversalement en alignement.

36 Ensemble d'échappement selon la revendication 35,

caractérisé en ce que les goultotes sont décalées trans-

versalement par rapport aux premières goulottes.

37 Ensemble d'échappement selon la revendication 35, caractérisé en ce que les premières goulottes sont en

alignement radial avec les secondes goulottes.

- 38 Ensemble d'échappement selon la revendication 34, caractérisé en ce que la tuyère CD est une tuyère annulaire, axisymétrique, et les premières goulottes sont espacées les unes des autres circonférentiellement suivant le même angle, et les secondes goulottes sont espacées les unes des autres

circonférentiellement suivant le même angle.

39 Ensemble d'échappement selon la revendication 38, caractérisé en ce que les secondes goulottes sont en

alignement radial avec des premières goulottes respectives.