FR2723145A1 - Tuyere convergente-divergente, en particulier pour turboreacteur - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une tuyère convergente-divergente. Les corps des vérins (2) servant à la commande des volets de la tuyère sont articulés chacun en deux points, tels que A, sur le bord annulaire (1) de la sortie du canal ; d'autre part, ils sont solidarisés entre eux par des éléments transversaux (2f1, 2f2) qui forment avec les corps des vérins (2) une structure rigide, coaxiale au bord annulaire (1); les bords amont de certains des volets convergents de la tuyère et les organes d'asservissement de ses volets divergents sont articulés sur cette structure rigide notamment en des points, tels que B, des corps des vérins (2). La tuyère selon l'invention est utilisable notamment pour les turboréacteurs d'aviations.

Description

TUYERE CONVERGENTE-DIVERGENTE,

EN PARTICULIER POUR TURBOREACTEUR

La présente invention concerne une tuyère convergente-

divergente, en particulier pour turboréacteur. On connaît déjà, par exemple par la demande de brevet français n 80.27788, que la Demanderesse a déposée le décembre 1980, des tuyères convergentes- divergentes,

dont chacune comporte essentiellement deux ensembles annu-

laires, l'un de volets convergents, l'autre ensemble de volets divergents, ayant leurs bords amont articulés sur les bords aval des volets convergents, des vérins répartis régulièrement autour de la sortie du canal, et accouplés

respectivement à des points appropriés d'un volet conver-

gent sur deux, pour le faire pivoter par rapport à ladite

sortie du canal, des organes d'asservissement de la posi-

tion d'au moins un volet divergent sur deux, à celle du

volet convergent correspondant, et des moyens pour syn-

chroniser les pivotements des volets convergents.

La réalisation des tuyères convergentes-divergentes du type connu, qui vient d'être indiqué, se heurte notamment à des problèmes d'encombrement et de masse. La traînée globale de la nacelle du turboréacteur, et en particulier la traînée dite "de culot", qui a une forte incidence sur les performances du turboréacteur, dépendent en effet du maitre-couple de la tuyère elle-même. Pour améliorer les performances du turboréacteur, il serait donc souhaitable

de réduire le maitre-couple de sa tuyère convergente-

divergente; ce résultat est cependant particulièrement difficile à atteindre en raison de la nécessité de loger

entre les poutres de la structure de la tuyère, les dif-

férents organes de commande et de synchronisation de ses nombreux volets, notamment des vérins, des bielles, des

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leviers... etc.; il s'y ajoute la nécessité d'une dispo-

sition autorisant les débattements nécessaires des diffé-

rents volets et organes de commande, et la nécessité de

conserver à l'ensemble une certaine perméabilité, permet-

tant d'assurer une ventilation suffisante, et, par suite, un refroidissement correct, des différents éléments de la

tuyère. La présente invention permet de résoudre l'en-

semble de ces problèmes et de réaliser une tuyère conver-

gente-divergente, du type précédemment indiqué, qui se

distingue cependant avantageusement des réalisations anté-

rieures par un maitre-couple et une masse totale réduits.

La tuyère convergente-divergente selon la présente inven-

tion est du type indiqué précédemment, et elle est carac-

térisée en ce que les corps des différents vérins sont, d'une part, assujettis et de préférence articulés sur le bord annulaire de la sortie du canal, et, d'autre part,

solidarisés entre eux par des éléments transversaux, for-

mant avec les corps des vérins une structure rigide, sen-

siblement polygonale ou circulaire, coaxiale au bord de

sortie du canal, et que les bords amont des volets conver-

gents correspondants, ainsi que les organes d'asservis-

sement des volets divergents avec lesquels ils sont res-

pectivement accouplés, sont articulés sur ladite structure

rigide et de préférence sur les corps des vérins eux-

mêmes.

La tuyère convergente-divergente selon la présente inven-

tion se distingue donc essentiellement des réalisations antérieures, en ce que ses différents volets, ainsi que leurs différents organes de commande sont tous supportés par une structure rigide, coaxiale au bord de sortie du

canal, et dont les éléments porteurs principaux sont cons-

titués par les corps eux-mêmes des différents vérins de commande, ces corps assurant aussi à eux seuls la fixation

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de l'ensemble de la tuyère sur le bord de la sortie du

canal, sur lequel lesdits vérins sont de préférence ar-

ticulés. De ce fait, la présente invention permet d'économiser à tout le moins en grande partie les poutres, viroles et

autres organes de structure qui étaient utilisés nécessai-

rement dans toutes les réalisations antérieures des tuyè-

res convergentes-divergentes du type considéré, pour en

supporter les différents volets et leurs organes de com-

mande. Il en résulte évidemment une importante réduction de la masse totale de la tuyère et une importante économie de matériaux. La suppression des éléments structuraux classiques, mentionnés précédemment, permet en outre de réduire le maitre-couple de la tuyère selon la présente invention tout en accroissant sa perméabilité, puisque l'air et les gaz peuvent circuler plus librement. De plus, comme l'ensemble de la tuyère n'est fixé au bord annulaire de la sortie du canal qu'au niveau des corps des vérins de commande, la tuyère constitue un module indépendant, qui peut être aisément séparé du réacteur, facilitant ainsi la maintenance et les réglages. Comme, par ailleurs, le corps de chaque vérin de commande supporte à lui seul certains des volets de la tuyère et les organes mécaniques qui leur sont associés, cet ensemble peut être aisément séparé des autres ensembles analogues, afin de pouvoir en assurer

éventuellement la maintenance et les réglages de façon in-

dépendante.

La présente invention est applicable d'une façon particu-

lièrement avantageuse aux tuyères convergentes-divergentes du type indiqué, qui sont équipées chacune de vérins à course linéaire, disposés respectivement dans des plans sensiblement axiaux de la tuyère, comme décrit dans la demande de brevet français n0 80.27788, mentionnée

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précédemment, ainsi par exemple que dans le certificat d'addition n 72. 35502 que la Demanderesse a déposé le 6 octobre 1972. Dans cette application préférentielle de l'invention, le corps de chaque vérin de commande est alors articulé sur le bord de la sortie du canal en des premiers points, voisins de l'extrémité aval dudit corps

de vérin, et les bords amont des volets convergents cor-

respondants sont articulés en des seconds points du corps

du vérin, situés à faible distance en aval desdits pre-

miers points. D'autre part, les éléments transversaux de la structure rigide sont solidaires des corps des vérins, avec lesquels ils sont par exemple venus de moulage. Dans une forme de réalisation préférée, le corps sensiblement cylindrique de chaque vérin comporte par exemple près de son extrémité aval deux éléments transversaux conformés de

préférence de façon à suivre sensiblement le bord annu-

laire du canal de sortie, par exemple en aval de ce bord, et les éléments transversaux tournés l'un vers l'autre de

deux vérins voisins sont assujettis par tous moyens appro-

priés, par exemple par des boulons et des écrous, de façon a former avec les corps des vérins la structure rigide,

sensiblement polygonale ou circulaire, qui a déjà été men-

tionnée. La présente invention est également applicable aux tuyères convergentes-divergentes du type indiqué, qui comportent chacune en outre un troisième ensemble annulaire de volets secondaires, dits "froids", s'étendant à l'extérieur des volets primaires au moins jusqu'au niveau des bords aval

des volets divergents, de façon à les envelopper sans con-

tact. Dans cette application de la présente invention, les bords amont des volets froids sont également articulés sur la structure rigide, par exemple sur les extrémités aval

des vérins à course linéaire.

Comme on l'a indiqué précédemment, tous les efforts appli-

qués aux différents volets de la tuyère convergente-

divergente selon la présente invention sont transmis, par les volets euxmêmes et les différents autres organes mécaniques, à la structure rigide précédemment mentionnée et notamment aux corps des vérins de commande, qui en font

partie. Comme les efforts importants qui sont ainsi trans-

mis aux corps des vérins de commande, risqueraient de dé-

former ceux-ci, et par suite de perturber leur bon fonc-

tionnement, ou tout au moins de réduire leur durée de vie, il est avantageux d'équiper la tuyère selon la présente

invention de vérins à course linéaire qui, selon la pré-

sente invention, sont avantageusement réalisés de la façon suivante: l'ensemble formé par le cylindre, le piston et la tige de chaque vérin à course linéaire est engagé, avec un jeu approprié, dans un corps cylindrique très rigide,

sur lequel exclusivement sont montés les éléments trans-

versaux de la structure rigide et les différentes articu-

lations; en outre, des moyens sont prévus pour assujettir le cylindre de façon amovible dans le corps cylindrique de telle sorte qu'ils ne soient en contact l'un avec l'autre que par des surfaces réduites. Par exemple, le cylindre du vérin et le corps cylindrique sont aménagés de façon à n'être en contact que par une courte portée cylindrique et

par une étroite portée annulaire radiale, au niveau de la-

quelle une bride dudit cylindre est serrée, par exemple

par un écrou annulaire, vissé sur ou dans le corps cylin-

drique.

Il est clair que les efforts importants appliqués au corps cylindrique de chaque vérin de commande ne seront transmis au cylindre lui-même dudit vérin, c'est-à-dire à l'organe de guidage de son piston, qu'au niveau des surfaces de

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contact correspondantes, qui peuvent être notamment dis-

posées et dimensionnées de telle façon que, compte tenu du

jeu du cylindre dans le corps du vérin, les risques de dé-

formation dudit cylindre soient extrêmement faibles. Il en résulte les avantages supplémentaires suivants: l'ensem- ble formé par le cylindre, le piston et la tige de chaque vérin peut être aisément séparé de son corps cylindrique, par exemple en dévissant l'écrou annulaire correspondant, ce qui permet notamment d'assurer la maintenance et les

réglages dudit ensemble, indépendamment des autres compo-

sants de la tuyère selon la présente invention et, en par-

ticulier, indépendamment de ses autres vérins de commande.

D'autre part, il est possible de constituer le cylindre de chaque vérin en un matériau différent, par exemple en fonte ou en acier, du matériau constituant le corps de chaque vérin. Les corps de vérin peuvent être notamment en alliage de titane et l'ensemble de ces corps forme la structure rigide, sensiblement polygonale ou circulaire,

comme expliqué ci-dessus.

A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré

schématiquement aux dessins annexés une forme de réali-

sation préférée d'une tuyère convergente-divergente selon

la présente invention.

La figure 1 est une vue partiellement en élévation et partiellement en perspective des volets de tuyères selon cette forme de réalisation de l'invention ainsi que des vérins de commande dont l'ensemble forme la

structure rigide de la tuyère.

La figure 2 est une vue en perspective du vérin de

commande de la figure 1.

La figure 3 est une vue partielle en coupe suivant la

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ligne III-III de la figure 1.

La figure 4 est une vue partielle dans le sens de la

flèche IV de la figure 1, certains des vérins de com-

mande ayant été supprimés pour accroître la clarté de

la figure.

Les figures 5 et 6 sont des vues partielles en coupe

suivant les lignes V-V et VI-VI de la figure 4.

La figure 7 est une vue en élévation correspondant sensiblement à la figure 1, et montrant les positions extrêmes des volets de la tuyère selon la présente invention. La figure 8 est un schéma destiné à expliquer le

fonctionnement de la tuyère selon la présente in-

vention. Les figures 9 et 10 sont des vues en élévation et en

coupe partielle de deux formes de réalisation diffé-

rentes de vérins de commande, utilisables pour la

mise en oeuvre de l'invention.

Sur la figure 1, 1 désigne le bord annulaire de la sortie du canal du turboréacteur (non représenté) et 2 l'un des vérins de commande des différents volets de la tuyère convergente-divergente selon la présente invention, qui

seront décrits ultérieurement. Dans l'exemple de réalisa-

tion considéré, il s'agit d'un vérin à course linéaire,

dont le corps présente, à la partie inférieure (sur la fi-

gure 1) de son extrémité amont, des chapes telles que 2al,

2a2 (voir aussi la figure 2), qui coopèrent avec des cha-

pes correspondantes, telles que lal, fixées sur le bord annulaire 1 de la sortie du canal, pour former, avec des

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axes correspondants, non représentés, des articulations telles que A, permettant au vérin 2 considéré de pivoter par rapport au bord 1 du canal autour d'un axe géométrique qui est sensiblement tangent à ce bord 1. Comme visible notamment sur les figures 2, 3 et 4, les vérins à course linéaire tels que 2, qui sont disposés respectivement dans des plans sensiblement axiaux de la tuyère, de façon à

être régulièrement espacés le long du pourtour du bord an-

nulaire 1 du canal de sortie, ont respectivement des corps

sensiblement cylindriques, dont chacun comporte, par exem-

ple près de son extrémité aval (c'est-à-dire à droite sur les figures 1 et 4, mais à gauche sur la figure 2), deux éléments transversaux, 2fl et 2f2, qui, dans l'exemple de réalisation illustré notamment sur la figure 2, sont venus

de moulage avec le corps cylindrique proprement dit du vé-

rin 2. La vue en coupe de la figure 3, ainsi que la figure

4, (sur laquelle cependant un seul des vérins 2 a été re-

présenté, l'autre ayant été supprimé pour des raisons de clarté) montrent clairement que les éléments transversaux, 2fl et 2f2, dirigés l'un vers l'autre, de deux vérins de commande voisins l'un de l'autre, sont assujettis l'un a l'autre par des moyens appropriés quelconques; dans l'exemple de réalisation illustré, on voit notamment sur la figure 2 que l'extrémité de chaque élément transversal 2fl forme une chape unique, 2gl, tandis que l'extrémité de l'autre élément transversal, 2f2, forme une chape double, 2g2, entre les deux branches de laquelle peut être engagée

la chape simple, 2gl, de l'élément transversal correspon-

dant, 2fl, du vérin voisin, de façon à amener en coinci-

dence des perçages 2h desdites chapes, comme visible no-

tamment sur la figure 3; dans cet exemple de réalisation, les chapes coopérantes peuvent être assujetties l'une à l'autre par exemple à l'aide d'un boulon, engagé dans les perçages coincidants 2h, et d'un écrou. On comprend que l'ensemble des corps des vérins de commande 2, du fait

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qu'ils sont articulés autour des articulations A sur des chapes lal solidaires du bord annulaire 1 du canal et qu'ils sont assemblés entre eux par l'intermédiaire de

leurs éléments transversaux 2fl et 2f2, forme une struc-

ture rigide, coaxiale au bord 1 de la sortie du canal; c'est sur cette structure rigide que sont montés tous les autres éléments de la tuyère convergente-divergente selon la présente invention, et notamment ses différents volets

et leurs organes de commande, actionnés à partir des vé-

rins 2, comme on le décrira ultérieurement plus en détail.

Dans l'exemple illustré notamment sur la figure 3, les éléments transversaux 2fl et 2f2 sont conformés de façon à

suivre sensiblement le bord annulaire 1 du canal de sor-

tie, en aval de ce bord, comme visible sur la figure 1. La structure rigide mentionnée a donc une forme sensiblement

polygonale mais elle pourrait aussi avoir une forme circu-

laire coaxiale au bord 1 de la sortie du canal.

La tuyère convergente-divergente selon la présente inven-

tion comporte, de façon connue en soi, deux ensembles an-

nulaires de volets, notamment un ensemble de volets con-

vergents tels que 3 et un ensemble de volets divergents tels que 4. Le nombre de volets de ces deux ensembles est

double de celui des vérins de commande et ils sont dispo-

sés de façon que le plan médian d'un volet sur deux coin-

cide sensiblement avec le plan axial de la tuyère passant par l'axe de l'un des vérins de commande 2; de ce fait,

deux volets 3 et 4 sont associés directement à chaque vé-

rin de commande 2 et l'intervalle entre les paires de vo-

lets associées respectivement à deux vérins de commande voisins l'un de l'autre est fermé par une troisième paire

de volets intermédiaires.

Selon la présente invention, le bord amont de chaque volet convergent 3, associé à un vérin de commande 2, est

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articulé sur le corps du vérin lui-même, notamment, dans l'exemple de réalisation illustré, en des seconds points tels que B du corps du vérin 2, ces seconds points tels que B étant situés à une faible distance en aval desdits premiers points, tels que A, qui sont les points d'articu-

lation du vérin 2 lui-même sur le bord 1 du canal de sor-

tie.

Dans la forme de réalisation considérée, chaque volet con-

vergent 3 associé à un vérin 2 est articulé sur le corps dudit vérin 2 par l'intermédiaire de deux leviers coudés,

Ll et L2 (voir les figures 1, 3, 4 et 5), qui sont paral-

lèles au plan axial passant par l'axe du vérin de commande

2 correspondant. Comme visible sur les figures 1 à 5, cha-

cun des leviers coudés, par exemple Ll, comporte un pre-

mier bras Lal qui est solidarisé avec le volet convergent correspondant 3, un coude Lcl qui est articulé, au moyen d'un axe en un second point B du corps du vérin 2, et un second bras Lbl qui est tourné vers l'extérieur de la tuyère comme visible sur la figure 5. Le premier bras Lal

de chaque levier coudé tel que Ll comporte, du côté du vo-

let convergent 3 correspondant, une découpure dans la-

quelle est engagée une barrette 5 qui, comme visible sur la figure 4, est assujettie à la fois au volet convergent 3 associé au vérin de commande 2 correspondant et au volet intermédiaire 3a le plus proche. D'autre part, les deux leviers coudés parallèles, Ll et L2, qui sont associés à un même vérin de commande 2 et disposés sensiblement dans des plans parallèles de part et d'autre du corps du vérin

2, ont leurs premiers bras Lal et La2 accouplés par un or-

gane transversal, tel qu'un élément de tube 6 (figures 4

et 5), qui passe librement entre d'une part le volet con-

vergent 3 avec lequel leurs dits premiers bras sont soli-

darisés et d'autre part le corps du vérin 2 associé à ce

même volet convergent 3.

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D'autre part, dans l'exemple de réalisation illustré, la

tige 2i de chaque vérin de commande 2, sort de son extré-

mité amont, comme visible notamment sur les figures 1, 2, 4 et 6 et son extrémité est fixée à la partie médiane d'un palonnier transversal 7, dont les deux extrémités sont elles-mêmes accouplées au volet convergent correspondant 3 par des tringleries appropriées qui, dans l'exemple de réalisation illustré, comportent chacune une biellette bl ou b2. Chacune de ces biellettes, par exemple bl, a l'une de ses extrémités articulée à l'extrémité correspondante

du palonnier 7, tandis que son autre extrémité est arti-

culée à celle du second bras Lbl du levier coudé corres-

pondant L1 précédemment décrit. En fait, comme visible par exemple à la partie inférieure de la figure 4, vers la gauche, l'extrémité du second bras Lbl de chaque levier coudé tel que L1 comporte une triple chape 8, entre deux branches de laquelle est insérée une chape unique, formée

à l'extrémité correspondante de la biellette bl.

Les volets divergents tels que 4 ont leurs bords amont articulés sur les bords aval des volets convergents tels que 3 et 3a, d'une façon connue en soi, qu'il n'est donc

pas nécessaire de décrire en détail; une telle articu-

lation a été schématisée en F sur la figure 1. D'autre

part, les volets divergents tels que 4 ne sont pas com-

mandés directement par les vérins tels que 2, mais leurs

mouvements autour des articulations telles que F, c'est-à-

dire leurs mouvements par rapport aux volets convergents 3, sont asservis aux mouvements correspondants desdits

volets convergents 3. A cet effet, la face d'un volet di-

vergent sur deux, qui est tournée vers le vérin de com-

mande correspondant, est munie d'appendices transversaux

4al, 4a2 (figures 1, 4 et 6), et des biellettes d'asser- vissement B1 et B2 ont chacune une première extrémité ar-

ticulée sur celle de l'appendice 4al ou 4a2 correspondant,

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son autre extrémité étant articulée en un troisième point

C du corps du vérin 2; dans la forme de réalisation il-

lustrée, ce troisième point d'articulation C sur le corps du vérin 2 est disposé près de son extrémité amont (du côté de la sortie de la tige) sensiblement au-dessus du

premier point d'articulation A, comme visible sur la fi-

gure 1. Sur la figure 2, les deux points d'articulation tels que C sont matérialisés par des bouts d'axe 2cl et 2c2. La figure 4 montre que ce dispositif d'asservissement aux mouvements des volets convergents tels que 3 n'est prévu que pour un sur deux des volets divergents tels que 4; quant aux volets divergents intermédiaires tels que 4a, ils sont pourvus de palonniers transversaux 9, dont les deux extrémités s'appuient respectivement sur les bords

correspondants des volets divergents 4 les plus voisins.

Dans la forme de réalisation considérée, la tuyère selon

la présente invention comporte un troisième ensemble annu-

laire de volets secondaires, dits "froids", tels que 10 (figures 1 et 5). Ces volets secondaires ou froids, tels que 10, s'étendent, comme visible notamment sur la figure 1, à l'extérieur des volets primaires tels que 3 et 4, c'est-à-dire qu'ils sont plus éloignés qu'eux de l'axe de

la tuyère, au moins jusqu'au niveau et de préférence au-

delà des bords aval des volets divergents tels que 4, de

façon à les envelopper sans contact. Selon la présente in-

vention, les bords amont de certains des volets froids

tels que 10 sont également articulés sur la structure ri-

gide précédemment mentionnée, notamment sur les extrémités aval des vérins de commande 2, en des quatrièmes points,

tels que D (figure 1) de leurs corps cylindriques respec-

tifs. D'autre part, la tige 2i de chaque vérin est accou-

plée avec au moins un volet froid sur deux, par l'intermé-

diaire d'une tringlerie appropriée qui, dans la forme de réalisation considérée, relie le second bras, Lbl, d'un

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levier coudé tel que L1, à l'un des volets froids tels que

10. Dans la réalisation considérée, chaque tringlerie com-

porte une première biellette b'l ou b'2 ayant son extré-

mité amont articulée sur le second bras, par exemple Lbl, du levier coudé correspondant, tel que L1. Comme visible sur la figure 4, notamment dans sa partie centrale, les deux premières biellettes b'l et b'2 qui, tout en étant associées à des vérins 2 distincts, mais voisins l'un de l'autre,sont voisines l'une de l'autre, sont accouplées

entre elles par des organes transversaux de synchroni-

sation, par exemple par des éléments tubulaires tels que 11, lesquels sont munis chacun, à leurs deux extrémités, de premières pattes extérieures radiales llal, 11a2; ces premières pattes radiales 11al et 11a2 sont engagées dans des chapes doubles prévues respectivement dans les parties inférieures des extrémités aval des deux corps de vérin 2 correspondants, et désignées par 2el et 2e2 sur la figure 2. Les différentes chapes coopérantes sont traversées par des perçages tels que 2jl et 2j2 (figure 2), dans lesquels

sont engagés des axes de pivotement matérialisant des cin-

quièmes points d'articulation tels que E disposés à l'ex-

trémité aval du vérin 2 correspondant, un peu en dessous

des quatrièmes points d'articulation D, précédemment men-

tionnés. Chaque élément tubulaire de synchronisation tel que 11 comporte en outre des secondes pattes radiales llbl et 11b2 (figures 1, 4 et 5), formant chacune également une chape double, dans laquelle est articulée l'extrémité aval

de la première biellette b'l ou b'2. Chacune des tringle-

ries mentionnées comporte enfin une seconde biellette B'l

ou B'2 dont l'extrémité amont est articulée sur une troi-

sième patte radiale 11cl ou 11c2 de l'élément tubulaire de

synchronisation 11, tandis que son extrémité aval est ar-

ticulée en B'la sur la face du volet froid tel que 10 qui

est tournée vers le volet divergent tel que 4a (figure 5).

* Sur la figure 4, o l'on a pas représenté les volets

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froids,-on voit seulement les parties des secondes biel-

lettes B'l et B'2 qui sont articulées sur l'élément tubu-

laire de synchronisation 11; la disposition visible sur

cette figure 4 montre cependant que ces secondes biel-

lettes B'l et B'2 agissent sur un volet froid intermé-

diaire, c'est-à-dire un volet froid qui s'étend périphé-

riquement au niveau d'un volet divergent intermédiaire tel

que 4a, dans l'intervalle entre deux vérins 2 voisins.

D'autre part, dans l'exemple de réalisation de la figure 4, un levier de guidage axial 12, par exemple de forme triangulaire, pointant vers l'aval est associé à chacun

des volets divergents intermédiaires tels que 4a; l'ex-

trémité amont de ce levier triangulaire 12 est articulée

sur les troisièmes pattes radiales 11cl, 11c2 (voir égale-

ment figure 1) de l'élément tubulaire de synchronisation 11 correspondant, tandis que son extrémité aval, de faible largeur, coopère, par l'intermédiaire d'une boutonnière 13 (figure 5), avec ledit volet divergent intermédiaire 4a de

façon à le guider axialement au cours de ses mouvements.

La figure 8 est un schéma correspondant à celui de la fi-

gure 1, sur lequel les différents éléments de la tuyère selon la présente invention ont été représentés simplement par des traits dont les points de croisement représentent les articulations des éléments correspondants les uns sur les autres. On a désigné respectivement par SlO, Sll et S12 les sections transversales de la tuyère respectivement dans le plan de raccordement des volets convergents 3 et

divergents 4, dans le plan des bords aval des volets di-

vergents 4 et dans celui des bords aval des volets froids

10. Les déplacements de la tige 2i du vérin 2 sont commu-

niqués au volet convergent 3 correspondant par l'inter-

médiaire du palonnier 7, de la première biellette bl, et du second bras Lbl, du levier coudé Ll, ainsi que par

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les éléments symétriques, situés de l'autre côté du corps du vérin 2. Ce mécanisme permet donc de faire varier la position du volet convergent 3 par rapport au bord 1 de la sortie du canal, par pivotement autour de l'articulation A. Au cours de ces mouvements du volet convergent 3, la liai- son articulée, assurée par la biellette d'asservissement

Bl et par le levier 4al solidaire du volet divergent cor- respondant 4, modifie la position de ce dernier par rap-

port au volet convergent 3, par pivotement autour de l'ar-

ticulation F. Ces mouvements corrélés des volets 3 et 4 modifient la valeur du rapport Sll/S10 et permettent donc d'ajuster la valeur de ce rapport. Simultanément, les déplacements de la tige 2i du vérin 2 sont communiqués par

la première biellette bl à la biellette b'l et à la se-

conde patte radiale 11bl de l'élément tubulaire de syn-

chronisation 11; les organes correspondants, situés de

l'autre côté du corps du vérin 2, font pivoter en synchro-

nisme les extrémités des deux éléments tubulaires 11 voi-

sins par rapport aux points d'articulation E sur les corps

des vérins 2 par l'intermédiaire des premières pattes ra-

diales 11al et 11a2 desdits éléments tubulaires 11. Par

suite, les troisièmes pattes radiales llcl et 11c2 de cha-

que élément tubulaire 11, en suivant les pivotements de ce dernier, communiquent par l'intermédiaire des biellettes B'l aux volets froids correspondants 10 des mouvements de

pivotement autour des articulations D; ces derniers mou-

vements se traduisent par une variation du rapport S12/Sll

qui peut être ainsi ajusté à la valeur nécessaire.

Sur la figure 7, les positions des différents volets 3, 4

et 10 qui ont été représentées en traits pleins corres-

pondent à la configuration de la tuyère selon la présente invention dans le cas o le réacteur qui en est équipé fonctionne avec postcombustion, ce qui permet d'obtenir

des accélérations très importantes.

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La convergence des volets 3 est relativement faible, tan-

dis que la divergence des volets 4 est assez prononcée, l'extérieur des volets froids 10 présentant une légère convergence de façon à ce que leur partie interne extrême lOa prolonge vers l'aval les volets divergents correspon- dants. Sur la figure 7, on a représenté en traits mixtes

les positions des volets correspondant au régime de croi-

sière à vitesse subsonique de l'avion dont le réacteur,

fonctionnant sans réchauffe, est équipé avec la tuyère se-

lon la présente invention. Dans cette configuration, les volets 3 présentent une forte convergence, les volets 4 présentent une légère convergence, tandis que les volets présentent une convergence notable mais insuffisante pour provoquer un phénomène de décollement à l'amont des

volets froids.

La figure 9 représente une forme de réalisation particu-

lièrement avantageuse d'un vérin à course linéaire 2, des-

tiné à équiper une tuyère convergente-divergente selon la

présente invention. Dans cette forme de réalisation, l'en-

semble formé par le cylindre 14, le piston 15 et la tige 2i du vérin est engagé avec un jeu approprié, notamment un jeu radial e, dans un corps cylindrique très rigide 17 sur lequel sont montés les éléments transversaux tels que 2fl de la structure rigide ainsi que les différentes chapes

telles que 2al et 2bl destinées à l'articulation des dif-

férents organes de transmission mécanique qui ont été pré-

cédemment décrits. D'autre part, selon la présente inven-

tion, des moyens sont prévus pour assujettir le cylindre

14 de façon amovible dans le corps cylindrique 17, de tel-

le sorte qu'ils ne soient en contact l'un avec l'autre que par des surfaces réduites. Dans la forme de réalisation illustrée sur la figure 9, le cylindre 14 du vérin et le corps cylindrique 17 sont notamment aménagés de façon à n'être en contact que par une courte portée cylindrique p

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au niveau de laquelle est prévu un joint annulaire d'étanchéité j et par une étroite portée annulaire radiale r au niveau de laquelle une bride 14a dudit cylindre 14 est serrée, par exemple par un écrou annulaire 18 qui, dans l'exemple illustré, comporte un filetage extérieur permettant de le visser dans un taraudage intérieur 17a aménagé à l'entrée du corps cylindrique 17. Le fond du cylindre 14, situé à l'intérieur du corps cylindrique 17 est ouvert sur toute sa section, tandis que le corps cylindrique 17 est fermé par une cloison transversale 17b,

de façon à ménager une chambre d'admission Ad, o le li-

quide hydraulique parvient par une tubulure tl traversant la paroi latérale du corps cylindrique 17. Le liquide hydraulique est admis sur l'autre face du piston 15 par une seconde tubulure t2 et un canal 14b, aménagé dans l'épaisseur du canon 14c, qui prolonge le cylindre 14 à l'extérieur du corps cylindrique 17, de façon à assurer le

guidage et la sortie étanche de la tige 2i du vérin 2.

Cette tige, 2i, est munie, à l'extérieur du canon 14c, d'une butée radiale, 19, dont la position axiale sur la tige 2i du vérin peut être ajustée, de manière à régler la

course de son piston 15.

Cette forme de réalisation du vérin 2 est particulièrement avantageuse dans la mesure o les efforts importants qui sont transmis au corps cylindrique 17, par exemple par l'intermédiaire des éléments transversaux tels que 2fl, et des différentes chapes d'articulation telles que 2al,

2bl... etc, ne sont transmis qu'avec une très forte atté-

nuation au cylindre 14 lui-même, au niveau des portées de petite surface p et r. Ceci élimine donc dans une large mesure les risques de déformation du cylindre 14, et par suite de grippage du piston 15 guidé par ledit cylindre 14. D'autre part, l'ensemble 14-15-2i peut être aisément séparé en bloc, après dévissage de l'écrou 18, du corps

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cylindrique 17, qui peut rester fixé aux autres organes de la tuyère, ceci facilitant les opérations de maintenance et de réglage des organes actifs du vérin. D'autre part, le corps cylindrique 17 qui enveloppe extérieurement les organes actifs du vérin peut être réalisé par exemple en un métal tel que le titane tandis que les éléments actifs 14 et 15 du vérin, peuvent être réalisés en fonte ou en acier. Dans une variante illustrée sur la figure 10, le fond du cylindre 14 n'est pas ouvert sur toute sa section, mais seulement sur une section réduite, dans la région axiale dudit cylindre; le fond annulaire 14d, qui est susceptible de diverses formes de réalisation, et qui peut notamment être solidaire de la paroi latérale du cylindre 14, a dans ce cas pour fonction d'éviter les déformations de ladite paroi latérales du cylindre 14, qui pourraient également conduire, dans ce cas, à un grippage du piston 15.

La présente invention n'est pas limitée à la forme de réa-

lisation précédemment décrite. Elle englobe toutes ses va-

riantes. Elle n'est pas limitée à l'emploi de vérins à

course linéaire, dont la tige sort de l'extrémité amont.

En effet, l'invention est aussi applicable à des tuyères équipées de vérins dont la tige sort de l'extrémité aval, ou même de vérins rotatifs. La disposition relative des différents points d'articulation A à E sur le corps de

chaque vérin, ainsi que la réalisation de chacun des vo-

lets convergents, divergents et froids, et celle des dif-

férentes tringleries et autres moyens mécaniques qui ser-

vent à la commande et à la synchronisation des mouvements

de certains des volets convergents et froids, et à l'as-

servissement de certains des volets divergents, sont ma-

tières à option. L'invention est évidemment applicable à la réalisation de tuyères ne comportant pas de volets

froids.

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Claims (21)

REVENDICATIONS

1. Tuyère convergente-divergente, en particulier pour turboréacteur, comportant essentiellement deux ensembles annulaires, l'un de volets convergents (3, 3a), l'autre ensemble de volets divergents (4, 4a), ayant leurs bords amont articulés sur les bords aval des volets convergents (3, 3a), des vérins (2), répartis régulièrement autour de la sortie (1) du canal, et accouplés respectivement à des points appropriés d'un volet convergent (3) sur deux, pour le faire pivoter par rapport à ladite sortie (1) du canal, des organes d'asservissement de la position d'au moins un volet divergent(4) sur deux, à celle du volet convergent

correspondant, et des moyens pour synchroniser les pivote-

ments des volets convergents (3), caractérisée en ce que

les corps des différents vérins (2) sont, d'une part, as-

sujettis, et de préférence articulés, sur le bord annu-

laire (1) de la sortie du canal, et, d'autre part, soli-

darisés entre eux par des éléments transversaux (2fl, 2f2), formant avec les corps des vérins (2), une structure rigide, sensiblement polygonale ou circulaire, coaxiale au bord (1) de la sortie du canal, et que les bords amont des

volets convergents correspondants (3), ainsi que les or-

ganes d'asservissement des volets divergents (4) avec les-

quels ils sont respectivement accouplés, sont articulés sur ladite structure rigide, et de préférence sur les

corps des vérins (2) eux-mêmes.

2. Tuyère selon la revendication 1, équipée de vérins (2) à course linéaire, disposés respectivement dans des plans sensiblement axiaux de la tuyère, caractérisée en ce que le corps de chaque vérin (2) est articulé sur le bord (1) de la sortie du canal en des premiers points (A), voisins de l'extrémité amont dudit corps de vérin (2), du côté de la sortie de sa tige (2i), et que les bords amont des

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volets convergents correspondants (3) sont articulés en des seconds points (B) du corps du vérin (2), situés à

faible distance en aval desdits premiers points (A).

3. Tuyère selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque volet convergent (3) accouplé avec un des vérins

(2) est articulé sur le corps dudit vérin (2) par l'inter-

médiaire d'au moins un levier coudé (L1), disposé dans un plan sensiblement axial de la tuyère, et comportant un premier bras (Lal), solidaire dudit volet convergent (3), un coude (Lcl), articulé, au moyen d'un axe, en un second point (B) du corps du vérin (2), et un second bras (Lbl),

tourné vers l'extérieur de la tuyère.

4. Tuyère selon la revendication 3, caractérisée en ce que deux leviers coudés parallèles (L1, L2) sont articulés en deux seconds points (B) de chaque vérin, symétriques par rapport à son plan axial, que le premier bras (Lal, La2)

de chacun des deux leviers parallèles (L1, L2) est soli-

daire d'un organe, tel qu'une barrette (5), servant à l'accouplement du volet convergent (3) lui-même accouplé

au vérin correspondant (2), avec le volet convergent sui-

veur (3a) qui en est voisin.

5. Tuyère selon la revendication 4, caractérisée en ce que

les deux leviers coudés parallèles (L1, L2) ont leurs pre-

miers bras (Lal, La2) accouplés par un organe transversal, tel qu'un élément de tube (6), passant librement entre, d'une part, le volet convergent (3) dont lesdits leviers (Ll, L2) sont solidaires, et, d'autre part, le corps du

vérin (2) accouplé audit volet convergent (3).

6. Tuyère selon l'une quelconque des revendications 2 à 5,

caractérisé. en ce que la ou les biellettes d'asservisse-

ment (B1, B2) d'un volet divergent (4) sur deux sont

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articulées sur le corps du vérin (2) accouplé au volet convergent correspondant (3), en des troisièmes points (C)

dudit corps de vérin (2), qui sont voisins de son extré-

mité aval.

7. Tuyère selon l'une quelconque des revendications 2 à 6,

caractérisée en ce que les éléments transversaux (2fl, 2f2) de la structure rigide sont solidaires des corps des vérins (2), avec lesquels ils sont par exemple venue de

moulage.

8. Tuyère selon la revendication 7, caractérisée en ce que le corps, sensiblement cylindrique, de chaque vérin (2) comporte, par exemple près de son extrémité aval, deux éléments transversaux (2fl, 2f2), conformés de préférence de façon à suivre sensiblement le bord annulaire (1) du canal de sortie, par exemple en aval de ce bord (1), et que les éléments transversaux (2fl, 2f2), tournés l'un vers l'autre, de deux vérins (2) voisins sont assujettis par tous moyens appropriés, par exemple par des boulons et

des écrous.

9. Tuyère selon l'une quelconque des revendications 2 à 8,

caractérisée en ce que la tige (2i) de chaque vérin (2)

sort de son extrémité amont et porte un palonnier trans-

versal (7), dont les extrémités sont accouplées au volet

convergent (3) correspondant, par des tringleries appro-

priées.

10. Tuyère selon la revendication 9, caractérisée en ce que chaque tringlerie comporte une biellette (bl ou b2)

dont les extrémités sont articulées respectivement à l'ex-

trémité correspondante du palonnier (7) et à celle du se-

cond bras (Lbl ou Lb2) du levier coudé correspondant (L1

ou L2).

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11. Tuyère selon l'une quelconque des revendications 1

à 10, comportant un troisième ensemble annulaire de volets secondaires (10), dits "froids", s'étendant à l'extérieur des volets primaires (3, 4) au moins jusqu'au niveau des bords aval des volets divergents (4), de façon à les en- velopper sans contact, caractérisée en ce que les bords amont de certains des volets froids (10) sont également articulés sur la structure rigide, par exemple sur les extrémités aval des vérins (2) à course linéaire, en des

quatrièmes points (D) de leurs corps cylindriques respec-

tifs.

12. Tuyère selon la revendication 11, caractérisée en ce que la tige (2i) de chaque vérin (2) est accouplée avec au moins un volet froid (4) sur deux, par l'intermédiaire

d'une tringlerie appropriée.

13. Tuyère selon la revendication 12, caractérisée en ce que la tringlerie d'accouplement relie le second bras (Lbl

ou Lb2) de chaque levier coudé (LI ou L2) à l'un des vo-

lets froids (10).

14. Tuyère selon l'une quelconque des revendications 12

et 13, caractérisée en ce que les tringleries d'accouple-

ment associées à deux vérins (2) voisins sont accouplées

entre elles par des organes transversaux de synchronisa-

tion qui s'étendent entre les deux vérins (2), par exemple par des éléments tubulaires (11), munis chacun, à ses deux extrémités, de premières pattes extérieures radiales (11al, 11a2), articulées respectivement en des cinquièmes

points (E) des corps des deux vérins (2).

15. Tuyère selon la revendication 14, caractérisée en ce que chaque tringlerie comporte une première biellette (b'l ou b'2), dont les exrémités sont respectivement articulées

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sur le second bras (Lbl ou Lb2) du levier coudé correspon-

dant (L1 ou L2) et sur l'une de deux secondes pattes ra-

diales (llbl, 11b2) de l'élément tubulaire de synchronisa-

tion (11), ainsi qu'une seconde biellette (B'l ou B'2, dont les extrémités sont respectivement articulées sur l'une de deux troisièmes pattes radiales (11cl, 11c2) de l'élément tubulaire de synchronisation (11) et sur le

volet froid (10) qui s'étend périphériquement à l'exté-

rieur dudit élément tubulaire de synchronisation (11),

entre les deux corps de vérins (2) sur lesquels les ex-

trémités dudit élément tubulaire (11) sont articulés.

16. Tuyère selon la revendication 15, caractérisée en ce

qu'au moins un levier de guidage axial (12) a ses extré-

mités respectives articulées, l'une sur un élément tubu-

laire de synchronisation (11), et l'autre, par l'inter-

médiaire d'une boutonnière (13), sur le volet divergent

(4a) le plus proche.

17. Tuyère selon l'une quelconque des revendications 2

16, caractérisée en ce que l'ensemble formé par le cy-

lindre (14), le piston (15) et la tige (2i) de chaque vé-

rin (2) à course linéaire est engagé, avec un jeu appro-

prié, dans un corps cylindrique (17), très rigide, sur lequel exclusivement sont montés les éléments transversaux

(2fl, 2f2) de la structure rigide et les différentes arti-

culations (2al, 2bl...), et que des moyens sont prévus pour assujettir ledit cylindre de façon amovible dans le corps cylindrique (17), de telle sorte qu'ils ne soient en

contact l'un avec l'autre que par des surfaces réduites.

18. Tuyère selon la revendication 17, caractérisée en ce que le cylindre (14) du vérin et le corps cylindrique (17) sont aménagés de façon à n'être en contact que par une courte portée cylindrique (p) et par une étroite portée

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annulaire radiale (r), au niveau de laquelle une bride (14a) dudit cylindre (14) est serrée, par exemple par un

écrou annulaire (18), vissé sur ou dans le corps cylin-

drique (17).

19. Tuyère selon l'une quelconque des revendications 17

et 18, caractérisée en ce que le fond du cylindre (14), du côté oppose a la sortie de tige (2i), est ouvert, tandis que le fond correspondant (17b) du corps cylindrique (17) est fermé, pour aménager une chambre d'admission (Ad), o

le liquide hydraulique parvient par une tubulure (tl) tra-

versant la paroi latérale dudit corps cylindrique (17).

20. Tuyère selon la revendication 19, caractérisée en ce que le fond du cylindre (14) est ouvert sur la totalité ou

une fraction seulement de sa section transversale.

21. Tuyère selon l'une des revendications 17 à 20 caracté-

risée en ce que les corps des vérins (2) sont en un maté-

riau différent de celui du cylindre (14).