FR2740832A1 - Arriere-corps de turboreacteur a double flux - Google Patents

Abstract

L'arrière-corps (1) comprend une tuyère primaire (2) ayant une entrée (6) de section circulaire en aval du générateur de gaz (5), et une tuyère secondaire (3) entourant au moins une partie de la tuyère primaire (2) et dont l'entrée (8) est de section circulaire en aval d'une conduite annulaire (7) d'air de dilution, la tuyère primaire (2) comprenant une partie de section évolutive, se terminant à sa section de sortie (12), et dans laquelle la section évolue continûment d'une section circulaire (6) à l'extrémité amont de la partie de section évolutive, à une section elliptique (12) à sa sortie; cet arrière-corps pouvant inclure un système de volets mobiles actionnables. Application à l'équipement des turboréacteurs à double flux.

Description

"ARRIERE-CORPS DE TURBOREACTEUR A DOUBLE FLUX"
L'invention concerne un arrière-corps de turboréacteur à double flux, du type comportant une tuyère primaire, ou interne, pour éjecter un flux primaire de gaz de combustion chauds délivrés par un générateur de gaz du turboréacteur, et dont l'entrée est de section circulaire, en aval de la section de sortie de même forme du générateur de gaz, et une tuyère secondaire, ou externe, de forme annulaire autour d'au moins une partie de la tuyère primaire, pour éjecter un flux secondaire essentiellement d'air de dilution délivré par une soufflante du turboréacteur, et dont l'entrée est également de section circulaire, en aval de la section de sortie de même forme d'une conduite annulaire de dérivation d'air de dilution en aval de la soufflante.

Dans la plupart des réalisations connues d'arrièrecorps de réacteurs à double flux de ce type, la tuyère primaire, comme la tuyère secondaire, ainsi que le corps central, éventuellement monté dans la tuyère primaire, sont à géométrie de révolution. De plus, il est connu que les aires des sections droites des tuyères primaire et secondaire et, le cas échéant, du corps central, qui sont coaxiaux par rapport à l'axe principal du turboréacteur, suivent les lois d'évolution axiale particulières telles que la poussée du turboréacteur est la plus grande possible, à conditions données, en amont de l'arriere-corps.

Des turboréacteurs à double flux équipés de tels arrière-corps assurent la propulsion de nombreux avions de transport subsoniques.

Pour propulser notamment les avions de transport supersoniques de nouvelle génération, certains des arrièrecorps actuellement envisagés sont à symétrie de révolution, et ne comportent pas de dispositif mélangeur, c'est-à-dire favorisant le mélange d'air de dilution avec les gaz de combustion chauds délivrés par le générateur de gaz du turboréacteur. Par contre, ces arrière-corps comportent des dispositifs mobiles de contrôle de leur section de sortie, ces 'dispositifs étant du type multi-volets, comportant une couronne de volets qui se recouvrent partiellement et sont actionnés par des vérins hydrauliques.

Dans cette configuration de turboréacteur et d'arrière-corps, la vitesse des gaz est donc déterminée essentiellement par le cycle moteur. Or les équations de l'aéroacoustique montrent que l'intensité acoustique émise par un écoulement turbulent subcritique, (où le nombre de
Mach local, calculé avec la célérité du son locale et donc la température locale, est inférieur à 1) est proportionnelle à la puissance huitième de la vitesse relative au milieu extérieur des gaz issus de la tuyère.

Le bruit émis par le jet d'un tel réacteur est donc d'autant plus intense, et donc gênant lors des phases d'approche et de décollage, que la vitesse d'éjection des gaz est élevée. En conséquence, si le cycle moteur ne permet pas de diminuer suffisamment la vitesse d'éjection des gaz pour garantir des performances acoustiques conformes aux normes internationales, ou, pour un cycle moteur donné, si l'on veut améliorer les performances acoustiques, il s'avère nécessaire de prévoir un dispositif spécifique d'atténuation de l'énergie acoustique.

On connaît actuellement plusieurs types différents de dispositifs atténuateurs d'énergie acoustique ; les plus utilisés sont des dispositifs à å éjecteur, à mélangeur à lobes, à inversion du profil des vitesses, à suppresseurs, et à écran thermique.

Les dispositifs atténuateurs des trois derniers types précités ont pour inconvénient majeur de provoquer une perte de poussée trop importante par rapport au gain acoustique recherché ; il est donc envisagé de n'utiliser sur notamment les avions de transport supersoniques de nouvelle génération, que des dispositifs atténuateurs des deux premiers types précités, isolés ou en combinaison.

Toutefois, les dispositifs atténuateurs à éjecteur présentent deux inconvénients majeurs : leur poids et le fait qu'ils sont d'autant plus efficaces que la vitesse d'éjection des gaz est importante, ce qui va précisément à l'encontre du but recherché d'une atténuation de l'énergie acoustique aux conditions de certification.

Par ailleurs, les mélangeurs à lobes, bien connus et du type décrit, par exemple dans FR-A-2 529 956, sont principalement utilisés pour procurer une augmentation de certaines performances aérodynamiques et, accessoirement, une réduction de la puissance acoustique émise. L'inconvénient majeur à leur utilisation, sur des propulseurs d'un avion, est l'importante perte de charge qu'ils provoquent en vol supersonique, ce qui implique de lourds dispositifs de rétraction des lobes à ces régimes.

L'objectif à la base de l'invention est donc de remédier aux insuffisances des dispositifs connus d'atténuation de l'énergie acoustique émise, et de proposer un arrière-corps muni d'un moyen intégré d'atténuation de l'énergie acoustique émise qui se prête avantageusement à l'équipement des propulseurs d'avions de transport, notamment supersoniques, et destiné plus spécialement à atténuer le bruit de jet des moteurs de ces avions, sans en altérer le rendement, avec une perte de poussée minimale, particulièrement dans les conditions de décollage et d'approche.

En d'autres termes, le but de l'invention est d'obtenir, toute chose égale par ailleurs, une modification du bruit émis par un turboréacteur à double flux, se traduisant par une diminution de l'énergie acoustique perçue au sol lors des procédures de décollage et d'approche, telle que mesurée selon les normes internationales actuellement en vigueur, OACI Annexe 16 Chapitre III et exprimée en EPNdB (effective perceived noise decibel), unité définie par ces mêmes normes, avec une perte minimale de performances propulsives par rapport aux arrière-corps à tuyères classiques à section circulaire.

L'effet principal de l'invention est de produire une modification de la directivité et du spectre du bruit émis, qui peut être mise à profit pour diminuer l'énergie acoustique perçue au sol, mesurée en EPNdB lors des procédures précitées.

L'invention propose donc un arrière-corps de turboréacteur à double flux du type précité, comportant une tuyère primaire et une tuyère secondaire dont les entrées sont de section circulaire, et qui se caractérise en ce que la tuyère primaire comprend une partie de section évolutive se terminant à sa section de sortie, et dans laquelle la section évolue continûment d'une section circulaire à l'extrémité amont de ladite partie de section évolutive, à une section elliptique à sa sortie.

Cette modification de la forme de la tuyère primaire induit un aplatissement du flux primaire en aval de la sortie de la tuyère primaire, ce qui provoque une augmentation du taux de mélange des gaz en sortie du propulseur.

Cette augmentation du taux de mélange est due à la distorsion azimutale du jet primaire elliptique, causée par l'auto-induction de l'anneau elliptique initial de tourbillon.

L'effet principal de l'invention consiste donc bien en une modification du champ de vitesse dans le jet et corrélativement, une modification du spectre sonore et de la directivité du bruit émis par ce jet.

Par ailleurs, la longueur de la zone iso-vitesse du jet est diminuée d'un facteur 2 à 3 par rapport à celle d'un jet issu d'une tuyère circulaire, ce qui constitue un effet secondaire de l'invention.

Des calculs aérodynamiques de résolution tridimensionnelle des équations de la mécanique des fluides ont montré que le rendement propulsif n'est pas altéré, en particulier lorsque l'arriere-corps est utilisé à un régime du turboréacteur correspondant aux conditions de décollage, la différence de poussée avec une tuyère à symétrie de révolution pouvant alors être inférieure à 0,35 %, en particulier lorsque la section de sortie elliptique de la tuyère primaire est de relativement faible aplatissement "A" (l'aplatissement "A" étant défini comme le rapport du grand axe sur le petit axe) c'est-à-dire supérieur à 1 (cercle) ("A" > 1) et inférieur ou égal à 3 ("A" < 3).

Avantageusement, pour limiter la masse de l'arrièrecorps, sans toutefois engendrer de perturbation aérodynamique aux différents régimes de fonctionnement du moteur, la partie de section évolutive de la tuyère primaire s'étend de la section d'entrée circulaire de cette dernière à sa section de sortie elliptique, la longueur de la transition étant de préférence la plus courte possible, et cette partie de section évolutive de la tuyère primaire commençant avantageusement le plus immédiatement en aval du dernier étage de la turbine du générateur de gaz du turboréacteur.

La section de sortie de la tuyère secondaire peut être en amont de la section de sortie elliptique de la tuyère primaire, ou dans le même plan que cette dernière, toutefois, l'invention s'applique avantageusement à un arrière-corps de turboréacteur à double flux du type confluent, c'est-à-dire tel que la tuyère secondaire ou externe s'étende en aval de la tuyère primaire, c'est-à-dire que la section de sortie de la tuyère secondaire soit en aval de la section de sortie elliptique de la tuyère primaire.

Cette dernière est avantageusement convergente, et la loi d'évolution des aires des tuyères primaire et secondaire, ainsi que du corps central, le cas échéant, peut être la même que pour un arrière-corps de géométrie classique, à section circulaire.

Dans cette configuration, il est d'une réalisation avantageuse que la tuyère secondaire présente une section restant circulaire, de sa section d'entrée à sa section de sortie, le grand axe de la section de sortie elliptique de la tuyère primaire étant inférieur au diamètre de la section de sortie circulaire de la tuyère secondaire.

Il est alors avantageux que l'aplatissement "A" de la section de sortie elliptique de la tuyère primaire soit compris entre 1,1 et 1,5.

L'aplatissement optimal du jet primaire dans le plan de sortie de la tuyère secondaire est alors avantageusement obtenu pour un aplatissement optimal "A" de l'ellipse de la sortie de la tuyère primaire sensiblement égal à 1,3.

Il est alors d'une réalisation avantageuse que le grand axe de la section de sortie elliptique de la tuyère primaire soit inférieur au diamètre de la section à symétrie de révolution à l'amont de la partie de section évolutive de la tuyère primaire.

Toutefois, l'invention n' est pas limitée à un arrière-corps combinant une tuyère primaire à section de sortie elliptique et une tuyère secondaire restant de section circulaire sur toute sa longueur, mais elle comprend avantageusement les arrière-corps dans lesquels la tuyère secondaire comprend également une partie de section évolutive, se terminant à sa section de sortie, et dans laquelle la section évolue continûment d'une section circulaire, à l'extrémité amont de ladite partie de section évolutive de la tuyère secondaire, à une section elliptique à sa sortie, dont les grand et petit axes sont supérieurs et sensiblement parallèles respectivement aux grand et petit axes de la section de sortie elliptique de la turbine primaire.On obtient ainsi sensiblement les mêmes avantages au niveau du mélange du flux secondaire avec le milieu ambiant, par la forme elliptique de la section de sortie de la tuyère secondaire, qu'au niveau du mélange des flux primaire et secondaire en raison de la section elliptique de la sortie de la tuyère primaire. De même que pour la tuyère primaire, afin de limiter la masse de l'arrière-corps, la partie de section évolutive de la tuyère secondaire s'étend avantageusement de la section d'entrée circulaire de cette dernière à sa section de sortie elliptique.

En outre, lorsque l'arriere-corps comporte de plus un corps central, monté dans la tuyère primaire et de section circulaire, au moins dans une partie du corps central disposée dans la section d'entrée de la tuyère primaire, il est également avantageux que ce corps central comprenne une partie de section évolutive, se terminant à son extrémité arrière, et dans laquelle la section évolue continûment d'une section circulaire, à l'extrémité amont de ladite partie de section évolutive du corps central, à une section elliptique, dont les grand et petit axes sont sensiblement parallèles respectivement aux grand et petit axes de la section de sortie elliptique de la tuyère primaire.

Par ailleurs, comme une tuyère, en particulier une tuyère primaire, à section de sortie elliptique de faible aplatissement présente des rayons de courbure suffisamment importants pour permettre le contrôle de sa section par un dispositif de type multi-volets, il est en outre avantageux que l'arrière-corps de l'invention comprenne au moins une tuyère primaire à section de sortie de forme variable, définie par des volets pivotants, de sorte que la section de sortie de cette tuyère primaire puisse prendre une forme sensiblement circulaire au besoin, sous l'action d'un système de commande de volets pivotants.

En particulier, l'arrière-corps peut comprendre une tuyère primaire à section de sortie de forme variable, définie par des volets maîtres et esclaves pivotants autour d'axes transversaux, contenus dans un même plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'arrière corps, l'extrémité amont des volets délimitant la fin de la section circulaire et l'extrémité aval des volets délimitant la sortie de la tuyère primaire, de sorte que la section de sortie de la tuyère primaire puisse prendre une forme sensiblement circulaire au besoin, sous l'action d'un système de commande de braquage différentiel d'au moins un ensemble de volets pivotants, ledit système comprenant au moins un vérin actionnant au moins une crémaillère le long d'au moins une circonférence de la tuyère primaire, et en prise avec des pignons étagé entraînant chacun une crémaillère secondaire en translation parallèlement à l'axe principal, une bielle transformant la translation de chaque crémaillère secondaire en rotation autour de l'axe d'un volet, le braquage différentiel de chaque volet étant assuré par des pignons étagés dont le rapport de réduction dépend de la position angulaire desdits volets, ledit système pouvant comprendre plusieurs crémaillères mues indépendamment par plusieurs vérins, de sorte que chaque crémaillère actionne des volets d'un ensemble de volets pivotants ou d'un même secteur angulaire autour dudit axe longitudinal.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-dessous, à titre non limitatif, d'exemples de réalisation décrits en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en perspective avec arrachement partiel d'un arrière-corps du type confluent avec corps central, pour turboréacteur à double flux, - la figure 2 est une vue en perspective analogue à la figure 1 d'un arrière-corps mais dont la section de sortie de la tuyère secondaire est en amont de la section de sortie de la tuyère primaire, - la figure 3 est une vue en perspective d'un arrière-corps analogue à ceux des figures 1 et 2, mais dont les sections de sortie des tuyères primaire et secondaire sont dans un même plan perpendiculaire à leur axe principal commun, confondu avec celui du turboréacteur à double flux, - la figure 4 est une vue analogue à la figure 1 d'un arrière-corps du type confluent avec corps central, et dont la section de sortie de la tuyère secondaire est, comme la section de sortie de la tuyère primaire, de forme elliptique, - la figure 5 est un graphique représentant trois courbes expérimentales indiquant le niveau sonore global (exprimé en dB) en fonction d'un angle Psi ( ) correspondant à l'angle source/observateur par rapport au repère "pilote", où Psi - 0" à l'amont du turboréacteur et Psi = 1800 à l'aval du turboréacteur, les courbes illustrant la directivité du niveau sonore global, dans le cas d'un arrière-corps de type confluent de l'état de la technique (avec section de sortie circulaire de la tuyère primaire) pour l'une des courbes, et dans le cas d'un arrière-corps selon la figure 1 mais sans corps central pour les deux autres courbes, dont l'une correspond aux mesures effectuées dans le plan défini par l'axe principal de l'arriere-corps et par le grand axe de l'ellipse de la section de sortie de sa tuyère primaire, tandis que l'autre correspond aux mesures effectuées dans le plan perpendiculaire, passant par l'axe principal de l'arrière-corps et par le petit axe de l'ellipse de la section de sortie de sa tuyère primaire, - la figure 6 est un graphique représentant trois courbes expérimentales, établies dans les mêmes conditions que celles de la figure 5, et représentant le spectre acoustique du bruit émis en fonction de la fréquence, en indiquant les niveaux sonores mesurés L (en dB) par tiers d'octave, pour un angle Psi égal à 1500 pour les trois courbes de ce graphique, - la figure 7 est une vue schématique limitée à la section évolutive de la tuyère primaire en élévation de l'aval, dans le cas où la section de sortie est elliptique, - la figure 8 est une vue analogue à la figure 7 de la même tuyère primaire, dans le cas où la section de sortie est circulaire, - la figure 9 est une représentation schématique partielle d'un exemple d'actionneur de volets, l'axe vertical du dessin étant l'axe principal de la tuyère, et - les figures 10 et 11 sont des vues partielles en élévation du système de commande des volets mobiles.

L'arrière-corps désigné dans son ensemble par la référence 1, sur la figure 1, comprend une tuyère primaire ou interne 2, entourée avec espacement radial d'une tuyère secondaire ou externe 3, coaxiale à la tuyère primaire 2 autour de l'axe principal (longitudinal) A-A d'un turboréacteur à double flux, désigné dans son ensemble par la référence 4, et à l'arrière duquel l'arriere-corps 1 est monté.

La tuyère primaire 2 est destinée à éjecter le flux primaire du turboréacteur 4, qui est le flux de gaz de combustion chauds sortant du dernier étage de la turbine basse pression du générateur de gaz du turboréacteur 4, ce dernier étage de turbine étant repéré dans son ensemble en 5, et la tuyère primaire 2 est montée directement en aval du dernier étage de turbine 5, de sorte que la section d'entrée 6 de la turbine primaire 2 a la même forme circulaire que la section de sortie du dernier étage de turbine 5.

La tuyère secondaire 3 est destinée à éjecter le flux secondaire du turboréacteur 4, qui est un flux comprenant essentiellement de l'air de dilution fourni par une soufflante (non représentée) du turboréacteur, et transmis à la tuyère secondaire 3 par une conduite annulaire 7 de dérivation de l'air de dilution en aval de la soufflante.

La tuyère secondaire 3 présente une section d'entrée 8, qui est immédiatement en aval de la section de sortie de la conduite 7 et qui a la même forme circulaire que cette section de sortie. La tuyère secondaire 3 comprend une partie amont 9, cylindrique de section circulaire constante depuis sa section d'entrée 8, et formant un anneau autour de la tuyère primaire 2, et cette partie amont 9 se prolonge par une partie aval tronconique 10, convergente vers l'aval, jusqu'à la section de sortie circulaire 11 de la tuyère secondaire 3. Cette dernière présente ainsi une section restant circulaire de sa section d'entrée 8, qui peut être sensiblement dans le même plan perpendiculaire à l'axe principal A-A que la section d'entrée 6 de la tuyère primaire 2, à sa section de sortie 11, qui est en aval de la section de sortie 12 de la tuyère primaire 2.

La tuyère primaire 2 comprend une partie de section évolutive, qui se termine à sa section de sortie 12, et qui, dans cet exemple de la figure 1, commence à sa section d'entrée 6 circulaire, et dans cette partie de section évolutive, la section évolue continûment de la section circulaire de sa section d'entrée 6 à une section elliptique à sa section de sortie 12. Si on définit l'aplatissement A de la section elliptique de sortie 12 comme étant le rapport de son grand axe à son petit axe, la section de sortie elliptique 12 est telle que A est compris entre 1,1 et 1,5, et, dans cet exemple, est sensiblement de 1,3.

De plus, le grand axe de la section de sortie elliptique 12 de la tuyère primaire 2 est inférieur au diamètre de la section de sortie circulaire 11 de la tuyère secondaire 3, et, en outre, la tuyère primaire 2 est convergente au point que le grand axe de sa section de sortie elliptique 12 est également inférieur au diamètre de sa section d'entrée 6, qui, dans cet exemple, est la section à symétrie de révolution à l'amont de sa partie de section évolutive.

Les courbes des figures 5 et 6, concernant respectivement la directivité du niveau sonore global (figure 5) et le spectre acoustique du bruit émis (figure 6) mettent bien en évidence les effets de l'invention, mise en oeuvre sous la forme d'un arrière-corps expérimental conforme à celui décrit ci-dessus en référence à la figure 1, par rapport à un arrière-corps de l'état de la technique, à tuyères primaire et secondaire de section restant circulaire, pour lequel ont été obtenues les courbes de mesures 13 et 14 respectivement des figures 5 et 6.Les courbes de mesures analogues effectuées dans le plan passant par l'axe principal A-A et le grand axe de la section elliptique de sortie 12 de la tuyère primaire 2 de l'arriere-corps expérimental sont les courbes 15 et 16, tandis que les courbes analogues des mesures effectuées dans le plan passant par l'axe A-A principal et le petit axe de cette section de sortie elliptique 12 sont les courbes 17 et 18 des figures 5 et 6.

L'arrière-corps de la figure 1 peut comprendre de plus un corps central 20, fixé coaxialement et avec espacement radial dans la tuyère primaire 2. Ce corps central 20 comprend une partie amont 21 de forme générale cylindrique ou cylindro-conique de section transversale circulaire, prolongée, jusqu'à son extrémité aval, par une partie aval 22 qui est une partie de section évolutive (conique ou en tronc de cône), dans laquelle la section droite du corps 20 évolue progressivement d'une section circulaire, à l'extrémité amont de la partie aval 22, c'est-à-dire à la section 23 de raccordement à la partie amont de section circulaire 21, à une section elliptique (dans le cas du tronc de cône) ayant ses grand et petit axes qui sont parallèles respectivement aux grand et petit axes de la section de sortie elliptique 12 de la tuyère primaire 2.

L'extrémité aval du corps central 20 est sensiblement dans le plan transversal de la section de sortie elliptique 12, elle-même sensiblement dans le plan transversal de la section circulaire 19 de raccordement des parties amont 9 et aval 10 de la tuyère secondaire 3, ou à une faible distance en amont de ce plan de la section de raccordement 19.

L'arrière-corps 31 de la figure 2 comprend une tuyère primaire 32 et une tuyère secondaire 33 qui comportent certaines parties identiques à celles des tuyères primaire et secondaire 2 et 3 de la figure 1, de sorte que ces parties sont repérées par les mêmes références, et que l'on se contente ci-après de décrire les différences principales entre les deux exemples d'arrière-corps. Sur la figure 2, la tuyère secondaire 33 est limitée à la partie tronconique 10 convergente vers l'aval entre sa section d'entrée 8, immédiatement en aval de la section de sortie de la conduite de dérivation d'air de dilution, et sa section de sortie 11, qui sont circulaires.La section de sortie circulaire 11 de la tuyère secondaire 33 est en amont de la section de sortie elliptique 12 de la tuyère primaire 32, car cette dernière est constituée d'une partie amont 34 de révolution autour de l'axe principal A-A, et de forme cylindrique ou cylindro-conique convergente vers l'aval, et d'une partie aval 35, qui est la partie de section évolutive, se terminant à sa section de sortie 12, et dans laquelle la section évolue continûment de la section circulaire 36, à l'extrémité amont de la partie 35 de section évolutive, c ' est-à-dire de la section de raccordement de la partie aval 35 à la partie amont 34, jusqu'à la section elliptique de sortie 12.

La tuyère secondaire tronconique 33 entoure la partie amont 34 de la tuyère primaire 32, et cette dernière est convergente dans sa partie aval 35 à section évolutive de sorte que, comme dans l'exemple précédent, le grand axe de sa section de sortie elliptique 12 est inférieur au diamètre de sa section circulaire 36 à l'amont de sa partie 35 de section évolutive, ce diamètre étant lui-même inférieur au diamètre de la section de sortie 11 de la tuyère secondaire 33. Dans cet exemple également, l'aplatissement
A de la section de sortie elliptique 12 de la tuyère primaire 32 est compris entre 1,1 et 1,5, et avantageusement est sensiblement de 1,3.De plus, un corps central 20 est monté coaxialement dans la turbine primaire 32 et comprend une partie aval 22 de section continûment évolutive entre une section circulaire à son extrémité amont et une section elliptique à grand et petit axes parallèles respectivement aux grand et petit axes de la section de sortie elliptique 12.

L'arrière-corps 41 de la figure 3 comprend la meme tuyère secondaire 33 que celui de la figure 2, c'est-à-dire constituée d'une partie tronconique 10 convergente vers l'aval entre ses sections d'entrée 8 et de sortie 11 qui sont circulaires. Par contre, la tuyère primaire 42 est uniquement constituée de la partie 35 de section continûment évolutive de l'exemple de la figure 2, entre sa section d'entrée circulaire 6, à son extrémité amont, immédiatement adjacente en aval de la section de sortie circulaire du dernier étage de la turbine du générateur de gaz du turboréacteur 4, comme dans l'exemple de la figure 1, et jusqu'a sa section de sortie elliptique 12 qui, dans cet exemple, s'étend dans le même plan transversal que la section de sortie circulaire 11 de la tuyère secondaire 33.

Dans cet exemple également, l'aplatissement A de la section de sortie elliptique 12 est compris entre 1,1 et 1,5, et avantageusement est de l'ordre de 1,3, et la tuyère primaire 42 est convergente et présente un grand axe de sa section de sortie elliptique 12 qui est inférieur au diamètre de sa section d'entrée circulaire 6, lui-même inférieur au diamètre de la section de sortie circulaire 11 de la tuyère secondaire 33.

En outre, on retrouve dans l'arrière-corps 41 un corps central 20, coaxial dans la tuyère primaire 42, dans laquelle il présente une partie aval 22 de section continument évolutive entre une section amont circulaire et une section elliptique vers son extrémité aval, cette section elliptique ayant ses grand et petit axes parallèles respectivement aux grand et petit axes de la section de sortie elliptique 12 de la tuyère primaire 42.

L'arrière-corps 51 de la figure 4 ne se distingue essentiellement de celui de la figure 1 que par la réalisation et la géométrie de la partie aval 10' de la tuyère secondaire 3', de sorte que les autres parties de l'arriere- corps 51 sont repérées par les mêmes références que les parties identiques de l'arrière-corps 1 de la figure 1.

La particularité de la réalisation de la figure 4 est que la tuyère secondaire 3' comprend une partie aval 10' de section évolutive, se terminant à sa section de sortie 11', et dans cette partie aval 10', la section évolue continûment d'une section circulaire 19, à l'extrémité amont de cette partie 10', c'est-à-dire au raccordement de cette partie 10' avec la partie amont 9 à section de révolution de la tuyère secondaire 3', jusqu'à une section elliptique à sa section de sortie 11'. Bien que la tuyère secondaire 3' soit convergente, les grand et petit axes de sa section de sortie elliptique 11' restent supérieurs en étant sensiblement parallèles respectivement aux grand et petit axes de la section de sortie elliptique 12 de la tuyère primaire 2.

Dans une variante (non représentée) de l'arrièrecorps de la figure 4, la tuyère secondaire peut être aménagée de sorte que sa partie de section évolutive s'étende de la section d'entrée circulaire de cette tuyère secondaire à sa section de sortie elliptique.

Les arrière-corps de l'invention sont avantageusement utilisés dans leurs configurations décrites ci-dessus, aux régimes du turboréacteur correspondant aux conditions de décollage, d'approche et d'atterrissage d'un avion équipé d'au moins un turboréacteur à double flux avec arrière-corps selon l'invention.

De plus, l'invention s'étend également aux arrièrecorps ayant une tuyère primaire dont la section de sortie est, de manière connue, à géométrie variable et définie par les bords aval de volets montés pivotant autour d'axes transversaux, contenus dans un même plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'arriere-corps, et actionnés de manière différentielle par un ou des vérins, permettant de commander de manière continue la variation de la forme de la section de sortie de la tuyère primaire.

Dans ce cas, conformément à l'invention, il est avantageux que les bords amont des volets délimitent la section circulaire à l'extrémité amont de la partie de section évolutive de la tuyère primaire, c'est-à-dire la section 36 de la tuyère primaire 32 dans l'exemple de la figure 2, et la section d'entrée 6 de la tuyère primaire 2 ou 42 des exemples des figures 1 et 3. Le bord ou extrémité aval de ces volets pivotants délimite la section de sortie 12 de la tuyère primaire, de sorte que par l'actionnement du ou des vérins, les volets soient pivotés et la section de sortie de la tuyère primaire puisse prendre notamment une forme circulaire, au besoin, en dehors des phases d'approche, d'atterrissage et'de décollage de l'avion.

Dans l'exemple de la figure 7, la section de la tuyère primaire 52 passe d'une section circulaire 56 dans son plan d'entrée à une section elliptique 62 dans son plan de sortie. Dans cet exemple, le rapport de la longueur du grand axe à celle du petit axe est de 1,5. Les volets 53, non adjacents les uns aux autres, et voisins des extrémités du petit axe de la section elliptique 62, sont orientés vers l'intérieur de la tuyère 52, et les volets 54, non adjacents les uns aux autres, et voisins des extrémités du grand axe de la section elliptique 62, sont pivotés vers l'extérieur.

Les volets 55 (esclaves) sont entraînés chacun par les deux volets 53 et/ou 54 (maîtres) voisins entre lesquels il est monté. Pour pouvoir, par exemple, obtenir une forme de la section de sortie 62' sensiblement circulaire (figure 8), les volets 53 et 54 sont tous pivotés vers l'intérieur de la tuyère 52.

Le braquage différentiel des volets 53 et 54 est obtenu par un système de commande dont un exemple est schématisé sur les figures 9, 10 et 11. L'axe vertical de la figure 9 est l'axe principal A-A de la tuyère 52. Un vérin 57 entraîne une crémaillère principale 58 en translation le long d'une circonférence de la tuyère primaire 52. Pour chaque volet 53 ou 54, un pignon étagé 59 entraîne une crémaillère secondaire 60 en translation parallèlement à l'axe principal A-A de la tuyère 52. Une bielle 61 transforme la translation de la crémaillère secondaire 60 en rotation autour de l'axe 63 de rotation du volet 53 ou 54.

Le braquage différentiel des différents volets 53 ou 54 est assuré par des pignons étagés 59 dont les rapports de réduction, actionnant différentiellement les crémaillères secondaires telles que 60 pour un même déplacement de la crémaillère 58, dépendent de la position angulaire des différents volets 53 ou 54.

Dans l'exemple des figures 7 et 8, nous remarquons que les volets 53 situés sur le petit axe de l'ellipse ont un débattement minima, tandis que les volets 54 situés sur le grand axe de l'ellipse ont un débattement maxima.

Les figures 10 et 11 représentent un actionneur pour deux des différents volets 54, pouvant être pivotés vers l'intérieur (figure 10) ou vers l'extérieur (figure 11) de la tuyère 52, comme indiqué par les flèches montrant les sens de déplacement des différents organes mobiles précités.

Une variante de l'invention consiste à utiliser deux crémaillères 58, chacune mue indépendamment par son propre vérin 57, chaque crémaillère commandant respectivement les groupes de volets 53 et les groupes de volets 54.

Une autre variante de l'invention consiste à scinder en quatre secteurs les volets 53 et 54, en utilisant quatre crémaillères indépendantes 58, chacune mue par son propre vérin 57, chaque crémaillère commandant respectivement - les volets supérieurs 53 - les volets inférieurs 53 - les volets droits 54 - les volets gauche 54.

Ces différents agencements de crémaillères permettent des possibilités cinématiques accrues de commande des volets 53 et 54.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Arrière-corps (1, 31, 41, 51) de turboréacteur (4) à double flux, du type comportant

- une tuyère primaire ou interne (2, 32, 42), pour éjecter un flux primaire de gaz chauds délivrés par un générateur de gaz (5) du turboréacteur (4), et dont l'entrée (6) est de section circulaire, en aval de la section de sortie de même forme du générateur de gaz (5), et

- une tuyère secondaire ou externe (3, 33, 3'), de forme annulaire autour d'au moins une partie de la tuyère primaire (2, 32, 42), pour éjecter un flux secondaire essentiellement d'air de dilution délivré par une soufflante du turboréacteur (4), et dont l'entrée (8) est également de section circulaire, en aval de la section de sortie de même forme d'une conduite annulaire (7) de dérivation d'air de dilution en aval de la soufflante, utilisé aux régimes correspondant aux conditions de décollage, d'approche et d'atterrissage, caractérisé en ce que la tuyère primaire (2, 32, 42) comprend une partie (2, 35) de section évolutive, se terminant à sa section de sortie (12), et dans laquelle la section évolue continûment d'une section circulaire (6, 36), à l'extrémité amont de ladite partie de section évolutive (2, 35), à une section elliptique (12), à sa sortie.

2. Arrière-corps selon la revendications 1, caractérisé en ce que l'aplatissement "A" de la section de sortie elliptique (12) de la tuyère primaire (2, 32, 42) est supérieur à 1 et inférieur ou égal à 3, de préférence compris entre 1,1 et 1,5, et avantageusement sensiblement de 1,3.

3. Arrière-corps selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ladite partie de section évolutive de la tuyère primaire (2, 42) s'étend de la section d'entrée circulaire (6) de cette dernière à sa section de sortie elliptique (12).

4. Arrière-corps selon la revendication 3, caractérisé en ce que la partie de section évolutive de la tuyère primaire (2, 42) commence immédiatement en aval du dernier étage (5) d'une turbine du générateur de gaz.

5. Arrière-corps selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tuyère primaire (2, 32, 42) est convergente.

6. Arrière-corps selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la section de sortie (11, 11') de la tuyère secondaire (3, 33, 3') est en aval ou en amont de la section de sortie elliptique (12) de la tuyère primaire (2, 32, 42), ou dans un même plan que cette section de sortie elliptique (12).

7. Arrière-corps selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tuyère secondaire (3, 33) présente une section restant circulaire, de sa section d'entrée (8) à sa section de sortie (11), le grand axe de la section de sortie elliptique (12) de la tuyère primaire (2, 32, 42) étant inférieur au diamètre de la section de sortie circulaire (8) de la tuyère secondaire (3, 33), et en ce que le grand axe de la section de sortie elliptique (12) de la tuyère primaire (2, 32, 42) est inférieur au diamètre de la section (6, 36) à symétrie de révolution à l'amont de la partie (2, 35) de section évolutive de la tuyère primaire (2, 32, 42).

8. Arrière-corps selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la tuyère secondaire (3') comprend une partie de section évolutive (10'), se terminant à sa section de sortie (11'), et dans laquelle la section évolue continûment d'une section circulaire (19), à l'extrémité amont de ladite partie de section évolutive (10') de la tuyère secondaire (3'), à une section elliptique (11') à sa sortie, dont les grand et petit axes sont supérieurs et sensiblement parallèles respectivement aux grand et petit axes de la section de sortie elliptique (12) de la tuyère primaire (2), et en ce que la partie de section évolutive de la tuyère secondaire s'étend de la section d'entrée circulaire (8) de cette dernière à sa section de sortie elliptique (11').

9. Arrière-corps selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte de plus un corps central (20), monté dans la tuyère primaire (2, 32, 42) et comprenant une partie (22) de section évolutive, se terminant à son extrémité arrière, et dans laquelle la section évolue continûment d'une section circulaire (23), à l'extrémité amont de ladite partie (22) de section évolutive du corps central (20), à une section elliptique, dont les grand et petit axes sont sensiblement parallèles respectivement aux grand et petit axes de la section de sortie elliptique (12) de la tuyère primaire (2, 32, 42).

10. Arrière-corps selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une tuyère primaire (52) à section de sortie (62, 62') de forme variable, définie par des volets maîtres (53, 54) et esclaves (55) pivotants autour d'axes transversaux (63), contenus dans un même plan perpendiculaire à l'axe longitudinal (A-A) de l'arrière corps, l'extrémité amont des volets (53, 54, 55) délimitant la fin de la section circulaire (56) et l'extrémité aval des volets (53, 54, 55) délimitant la sortie (62, 62') de la tuyère primaire (52), de sorte que la section de sortie de la tuyère primaire (52) puisse prendre une forme sensiblement circulaire (62') au besoin, sous l'action d'un système de commande de braquage différentiel d'au moins un ensemble de volets (53, 54) pivotants, ledit système comprenant au moins un vérin (57) actionnant au moins une crémaillère (58) le long d'au moins une circonférence de la tuyère primaire (52), et en prise avec des pignons étagé (59) entraînant chacun une crémaillère secondaire (60) en translation parallèlement à l'axe principal (A-A), une bielle (61) transformant la translation de chaque crémaillère secondaire (60) en rotation autour de l'axe (63) d'un volet (53, 54), le braquage différentiel de chaque volet (53, 54) étant assuré par des pignons étagés (59) dont le rapport de réduction dépend de la position angulaire desdits volets (53, 54), ledit système pouvant comprendre plusieurs crémaillères (58) mues indépendamment par plusieurs vérins (57), de sorte que chaque crémaillère actionne des volets (53, 54) d'un ensemble de volets pivotants ou d'un même secteur angulaire autour dudit axe longitudinal (A-A).