FR2750949A1 - Protection contre la glace pour une structure poreuse - Google Patents

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Abstract

Une nacelle (20) ayant une structure poreuse est pourvue d'un contrôle d'écoulement laminaire et d'une protection contre la contamination. Dans une région B, une aspiration à travers une couche composite (24) est réalisée en évacuant une chambre (30) située de manière adjacente à la surface interne (26) de la nacelle (20) pour fournir un contrôle d'écoulement laminaire. Au niveau du bord avant (22) de la nacelle (20), une feuille de métal fritté (32) est fixée à une surface interne (26) de la couche composite (24) pour contrôler l'écoulement d'un liquide sur le bord avant (22) de la nacelle (20). Le liquide est contenu dans une chambre (36) adjacente à la feuille de métal fritté (32) qui est définie par une feuille de renforcement (34) qui comporte une série de dépression (35). De l'air chaud alimenté à travers un tuyau perforé (38) heurte la feuille de renforcement (34) et les dépressions (35) transmettent de la chaleur à la feuille de métal fritté (32). La feuille de métal fritté (32) présente une bonne conductivité thermique et à son tour chauffe la feuille composite poreuse (24) pour empêcher la formation de glace sur elle.

Description

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La présente invention concerne une protection contre la glace pour un structure poreuse qui comporte un contrôle d'écoulement laminaire et une protection contre la contamination. En particulier, elle concerne l'antigivrage thermique d'une structure poreuse qui fait partie d'une
surface d'un avion.
L'obtention d'un écoulement laminaire sur la surface d'un avion peut mener à une réduction significative de la traînée et par conséquent des économies de carburant. Il est connu de retarder la transition de l'écoulement laminaire à l'écoulement turbulent sur une surface d'un avion en appliquant une aspiration à la surface. La couche limite est aspirée à travers des pores dans la surface pour empêcher d'apparition de turbulences. Ceci est connu sous le terme de
contrôle d'écoulement laminaire.
La capacité de la surface de réaliser et de maintenir l'écoulement laminaire est toutefois affecté par une contamination. Les principaux contaminants sur une surface d'avion sont la glace et les débris d'insectes entraînés dans l'écoulement d'air. La formation de glace et de débris d'insectes sur la surface peut entraîner une transition prématurée de l'écoulement d'air de l'écoulement laminaire à l'écoulement turbulent et peut bloquer les pores dans la surface à travers lesquels la couche limite d'air est
aspirée.
La contamination par insectes est éliminée en extrudant un liquide de protection de la surface poreuse. Le liquide lave tous les insectes déjà attachés et humidifie la surface extérieure de telle sorte que d'autres insectes ne s'y colleront pas. Le liquide est uniquement extrudé à partir d'une partie limitée de la surface du fait que l'écoulement d'air passant sur la surface le déplace vers l'arrière pour
laver le reste de la surface.
Pendant le vol, le givrage des surfaces de l'avion peut se produire. Une protection contre la formation de glace est nécessaire puisque le givrage par exemple au niveau du bord
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avant d'une nacelle de moteur peut restreindre l'écoulement d'air du moteur. De plus, un endommagement peut en résulter si la glace peut se former sur une surface d'avion et
ensuite se détache.
Des systèmes de protection contre la glace sont utilisés pour protéger des surfaces d'avion contre la formation de glace. Des systèmes de protection contre la glace fonctionnement pour chauffer les surfaces de l'avion là o de la glace est à même de se former. Des systèmes de base de protection contre la glace utilisent de l'air chaud, un chauffage électrique ou une combinaison de puissance
électrique et d'air chaud.
Des problèmes surviennent en utilisant des systèmes de protection contre la glace sur des surfaces ayant un contrôle d'écoulement laminaire et une protection contre la contamination. Le document EP-A-0 599 502 décrit une surface poreuse qui fournit à la fois un contrôle d'écoulement laminaire par aspiration et qui extrude du liquide pour empêcher une contamination par insectes. Le chauffage de la surface poreuse est empêché par la construction à double peau de la surface. En outre, la couche de renforcement poreuse est en plastique et ne peut pas supporter le
chauffage par le système de protection contre la glace.
La présente invention cherche à fournir une structure poreuse qui présente à la fois un contrôle d'écoulement laminaire et une protection contre la contamination et qui peut être utilisée en conjonction avec des systèmes
existants de protection contre la glace.
Selon la présente invention, une structure poreuse ayant un contrôle d'écoulement laminaire et une protection contre la contamination comprend une couche de matériau poreux ayant une première surface et une seconde surface, des moyens pour fournir sélectivement une aspiration à travers une partie de la couche de matériau poreux prévue de manière adjacente à la seconde surface qui, en fonctionnement, fournit un contrôle d'écoulement laminaire sur une partie de
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la première surface, des moyens étant en outre prévus pour distribuer sélectivement un écoulement de liquide à une autre partie de la couche de matériau poreux, une feuille de matériau perméable au liquide restreignant l'écoulement de liquide au travers pour développer une pression suffisante pour distribuer le liquide à travers la couche de matériau poreux pour fournir une protection contre la contamination sur l'autre partie de la première surface du matériau poreux, la feuille de matériau perméable au liquide présentant une bonne conductivité thermique de telle sorte que lorsqu'elle est chauffée par un système de protection contre la glace située de manière adjacente, de la chaleur est transmise à la couche de matériau poreux pour empêcher
la formation de glace.
De préférence, la feuille de matériau perméable au
liquide est réalisée à partir de métal fritté.
De préférence, le système de protection contre la glace comprend de l'air chaud qui est conduit dans une zone de la structure poreuse à protéger. Le conduit transférant l'air
chaud à la zone à protéger peut être perforé.
Dans le mode de réalisation préféré de la présente invention, une feuille de renforcement définit des chambres pour le liquide, les chambres comportant une pluralité de dépressions qui amène la feuille de renforcement en contact
thermique avec la couche de métal fritté.
La structure poreuse peut être utilisée dans d'autres zones d'un avion là o la traînée aérodynamique doit être minimisée. La présente invention sera maintenant décrite en référence aux dessins joints sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un moteur et d'une installation de nacelle pour un avion, - la figure 2 est une vue en section d'une partie du bord avant d'une nacelle ayant une surface poreuse externe selon la présente invention, et
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- la figure 3 est une vue schématique agrandie de la surface poreuse externe du bord avant de la nacelle
représentée sur la figure 2.
En se référant à la figure 1, un moteur à turbine à gaz 10 est compris dans une nacelle 20. Le moteur 10 et la nacelle 20 sont supportés de manière conventionnelle par un
mât 14 en-dessous d'une aile d'avion 16.
La nacelle 20 sur la figure 2 comprend une couche de matériau composite 24 qui comporte une pluralité
d'ouvertures 28.
Fixée à la surface interne 26 de la nacelle 20 dans la région B, il y a une chambre 30 qui peut être évacuée par
une pompe d'aspiration (non représentée).
Au niveau du bord avant 22 de la nacelle 20, une feuille de métal fritté 32 est fixée à une surface interne 26 de la couche composite 24. La feuille de métal fritté 32 est perméable à un liquide contenu dans une chambre 36 adjacente à la feuille de métal fritté 32. La chambre 36 contenant le liquide est définie par une feuille de renforcement 34 qui
comporte un série de dépressions 35.
Un système de protection contre la glace est prévu au niveau au bord avant 22 de la nacelle 20. Une alimentation continue non régulée d'air chaud est alimentée via un conduit interne (non représenté) à partir du compresseur haute pression vers un. tuyau perforé 38 adjacent au bord avant 22 de la nacelle 20. Des soupapes de régulation en pression (non représentées) empêchent des pressions excessives de se développer dans le système et agissent en tant que dispositif d'économie à des vitesses de moteur
supérieures en limitant le prélèvement d'air du compresseur.
L'air utilisé par le système de protection contre la glace peut être évacué dans l'entrée du compresseur ou ventilé
vers l'extérieur.
En fonctionnement, lorsque l'avion décolle ou atterrit, un écoulement d'air passe sur la surface externe 27 de la couche composite 24 dans la direction de la flèche A sur la
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figure 2. Une contamination de la surface externe 27 par des insectes ou des débris entraînés dans l'air doit être empêchée pour maintenir un écoulement laminaire sur la
nacelle 20.
Une contamination du bord avant 22 de la nacelle 20 est empêchée en pompant un liquide dans la chambre 36. Le liquide s'écoule lentement à travers la couche de métal fritté 32. La couche de métal fritté 32 offre une résistance suffisante aux liquides de sorte que se développe une pression qui est suffisante pour distribuer le liquide à travers les ouvertures 28 dans la couche composite 24. Le liquide est distribué sur la surface externe 27 de la couche composite 24. Le liquide est répandu vers l'arrière par l'écoulement d'air et lave tous débris de la surface 27 de la nacelle 20. D'autres débris ne s'attacheront alors plus à
la surface externe mouillée 27 de la nacelle 20.
Lorsque l'avion fonctionne en vitesse de croisière, le contrôle d'écoulement laminaire est nécessaire dans la région B de la nacelle 20. La chambre 30 est évacuée par une pompe d'aspiration (non représentée) et la couche limite de l'écoulement d'air est aspirée à travers les ouvertures 28 dans la couche composite 24. En aspirant la couche limite à travers les ouvertures 28 dans la couche composite 24, l'apparition de turbulences dans l'écoulement d'air passant
au-dessus de la nacelle 20 est retardée.
Puisque le contrôle d'écoulement laminaire et la protection contre la contamination sont requis à des moments différents, l'aspiration d'air et l'émission de liquide à travers les ouvertures 28 sont commandées sélectivement par
des soupapes (non représentées).
Pendant le vol, de l'air chaud est alimenté à partir du compresseur haute pression vers le tuyau perforé 38 adjacent au bord avant 22 de la nacelle 20. L'air chaud heurte la feuille de renforcement 34 qui comporte une pluralité de dépressions 35. Les dépressions 35 sont en contact avec la couche de métal fritté 32 et transmettent de la chaleur à la
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couche de métal fritté 32. La couche de métal fritté 32 présente une bonne conductivité thermique et à son tour chauffe la couche composite poreuse 24 pou empêcher la formation de glace sur elle; Bien que la présente invention ait été décrite en référence à une nacelle 20 pour un moteur d'avion 10, il sera apprécié de l'homme de l'art qu'une structure poreuse selon la présente invention pourrait avoir d'autres applications. En particulier, elle pourrait être utilisée pour fabriquer des ailes d'avion et d'autres zones de
l'avion là o la traînée aérodynamique doit être minimisée.
Des matériaux autres que les matériaux composites 24 peuvent être utilisés et le motif et l'espacement des ouvertures 28 peuvent être modifiés pour s'adapter à une
application particulière de la structure poreuse.
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Claims (7)

Revendications:
1.- Structure poreuse ayant un contrôle d'écoulement laminaire et une protection contre la contamination comprenant une couche de matériau poreux (24) ayant une première surface (27) et une seconde surface (26), des moyens (30) pour fournir sélectivement une aspiration à travers une partie de la couche de matériau poreux (24) prévue de manière adjacente à la seconde surface (26) qui, en fonctionnement, fournissent un contrôle d'écoulement laminaire sur une partie de la première surface (27), des moyens (34, 36) étant en outre prévus pour distribuer sélectivement un écoulement de liquide à une autre partie de la couche de matériau poreux (24), une feuille de matériau perméable au liquide (32) restreignant l'écoulement de liquide au travers pour développer une pression suffisante pour distribuer le liquide à travers la couche de matériau poreux (24) pour fournir une protection contre la contamination sur l'autre partie de la première surface (27) du matériau poreux (24), caractérisée en ce que la feuille de matériau perméable au liquide (32) présente une bonne conductivité thermique de telle sorte que lorsqu'elle est chauffée par un système de protection contre la glace située de manière adjacente, de la chaleur est transmise à la couche de matériau poreux (24) pour empêcher la formation de glace.
2.- Structure poreuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la feuille de matériau perméable au
liquide (32) est réalisée à partir de métal fritté.
3.- Structure poreuse selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que le système de protection contre la glace comprend un système d'air chaud (38) dans lequel de l'air chaud est conduit de manière adjacente à une partie du matériau poreux (24) sur laquelle
la formation de glace doit être empêchée.
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4.- Structure poreuse selon la revendication 3, caractérisée en ce que le conduit (38) transférant de l'air
chaud est perforé.
5.- Structure poreuse selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que l'air chaud est conduit de manière adjacente à une feuille de renforcement (34) qui définit des chambres (36) pour le liquide, les chambres (36) ayant une pluralité de dépressions (35) qui amènent la feuille de renforcement (34) en contact thermique avec la couche de
métal fritté (32).
6.- Structure poreuse selon l'une quelconque des
revendications précédentes destinée à être utilisée dans une
nacelle.
7.- Structure poreuse selon l'une quelconque des
revendications précédentes destinée à être utilisée dans des
surfaces d'avion.
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