FR2800129A1 - GAS TURBINE ENGINE EXHAUST NOZZLE - Google Patents

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FR2800129A1
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exhaust nozzle
flaps
exhaust
gas turbine
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FR0013692A
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Paul Jonathan Railton Strange
Graig John Mead
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Rolls Royce PLC
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Rolls Royce PLC
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
    • F02K1/46Nozzles having means for adding air to the jet or for augmenting the mixing region between the jet and the ambient air, e.g. for silencing
    • F02K1/48Corrugated nozzles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/96Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Abstract

Tuyère d'échappement (16) de moteur à turbine à gaz comprenant une paroi de tuyère sensiblement tronconique (15, 17), et une pluralité de volets de tuyère disposés circonférentiellement (18, 20) qui s'étendent dans une direction généralement aval à partir d'une périphérie aval de la paroi de tuyère (15, 17);caractérisé en ce que les volets de tuyère (18, 20) sont inclinés radialement vers l'intérieur en faisant un angle jusqu'à 20degre par rapport à la paroi de tuyère (15, 17).A gas turbine engine exhaust nozzle (16) comprising a substantially frustoconical nozzle wall (15, 17), and a plurality of circumferentially arranged nozzle flaps (18, 20) which extend in a direction generally downstream to from a downstream periphery of the nozzle wall (15, 17); characterized in that the nozzle flaps (18, 20) are inclined radially inwards at an angle up to 20degree with respect to the wall nozzle (15, 17).

Description

La présente invention concerne de manière générale les tuyèresThe present invention relates generally to the nozzles

d'échappement de moteur à turbine à gaz, et en particulier des améliorations dans la réduction de bruit apportées aux arrangements de tuyères utilisés sur  gas turbine engine exhaust, and in particular improvements in noise reduction to the nozzle arrangements used on

des moteurs à turbine à gaz utilisés pour propulser des avions.  gas turbine engines used to propel airplanes.

Les moteurs à turbine à gaz sont largement utilisés pour propulser des avions. Comme cela est bien connu, le moteur fournit basiquement une puissance propulsive en générant un flux à haute vitesse de gaz qui est éjecté vers l'arrière à travers une tuyère d'échappement. Un flux de gaz unique à haute vitesse est produit par un moteur à turbine à gaz à turbo réacteur. Toutefois aujourd'hui, plus communément deux flux, un échappement central et un échappement secondaire, sont générés par un moteur à turbine à gaz à soufflante canalisé ou un moteur à turbine à gaz secondaire. Le flux de gaz à haute vitesse produit par des moteurs à turbine à gaz génère une quantité significative de bruit, que l'on désigne sous le terme de bruit d'échappement. Ce bruit est généré du fait de la haute vitesse du flux d'échappement, ou des flux d'échappement, et le mélange des flux avec l'atmosphère environnante, et dans le cas de deux flux, lorsque les flux centraux et secondaires se mélangent. Le degré de bruit généré est déterminé par la vitesse du flux et de la manière avec laquelle les flux se  Gas turbine engines are widely used to propel aircraft. As is well known, the engine basically provides propulsive power by generating a high speed flow of gas which is ejected backwards through an exhaust nozzle. A single high speed gas flow is produced by a turbojet gas turbine engine. However today, more commonly two streams, a central exhaust and a secondary exhaust, are generated by a gas turbine engine with a ducted fan or a secondary gas turbine engine. The high speed gas flow produced by gas turbine engines generates a significant amount of noise, which is known as exhaust noise. This noise is generated due to the high speed of the exhaust stream, or exhaust streams, and the mixing of the streams with the surrounding atmosphere, and in the case of two streams, when the central and secondary streams mix . The degree of noise generated is determined by the speed of the flow and the manner in which the flows

mélangent lorsqu'ils sont éjectés à travers la tuyère d'échappement.  mix when ejected through the exhaust nozzle.

Les préoccupations croissantes liées à l'environnement nécessitent que le bruit produit par les moteurs à turbine à gaz, et en particulier par les moteurs à turbine à gaz d'avions, soit réduit et on a fait un travail considérable pour réduire le bruit produit par le mélange du ou des flux de gaz à haute vitesse. Beaucoup de conceptions variées de tuyères d'échappement ont été utilisées et proposées pour commander et modifier la manière avec laquelle les flux de gaz d'échappement à haute vitesse se mélangent. Avec des moteurs à turbine à gaz à soufflante canalisée une attention particulière a été apportée au flux central et au mélange des flux d'échappement central et secondaire. C'est la raison pour laquelle la vitesse du flux central est considérablement supérieure à celle du flux secondaire ainsi que de l'atmosphère environnante et par conséquent le flux d'échappement central génère une quantité significative de bruit d'échappement. Le mélange du flux central avec le flux secondaire s'est également révélé générer une proportion significative de bruit d'échappement du fait de la différence de vitesse des flux central et secondaire. Une conception commune actuelle de tuyeres d'échappement qui est largement utilisée est une tuyère du type à bosse qui comprend une tuyère centrale bosselée enroulée (parfois désignée sous le terme de mélangeur) avec des bosses alternées disposées circonférentiellement qui dirigent le flux d'échappement central radialement vers l'extérieur dans le flux d'échappement secondaire, et le flux d'échappement secondaire radialement vers l'intérieur dans le flux d'échappement central tout en générant des écoulements de mélangeage entre les deux flux. Ceci pousse les flux à se  Growing environmental concerns require that the noise produced by gas turbine engines, and in particular by aircraft gas turbine engines, be reduced and considerable work has been done to reduce the noise produced by mixing the gas stream (s) at high speed. Many various designs of exhaust nozzles have been used and proposed to control and modify the manner in which high speed exhaust gas flows mix. With ducted fan gas turbine engines, special attention has been paid to the central flow and to the mixture of central and secondary exhaust flows. This is the reason why the speed of the central flow is considerably higher than that of the secondary flow as well as of the surrounding atmosphere and therefore the central exhaust flow generates a significant amount of exhaust noise. The mixing of the central flow with the secondary flow has also been found to generate a significant proportion of exhaust noise due to the difference in speed of the central and secondary flows. A current common design of exhaust nozzles which is widely used is a hump type nozzle which includes a coiled embossed central nozzle (sometimes referred to as a mixer) with circumferentially arranged alternate bumps which direct the central exhaust flow radially outward in the secondary exhaust stream, and the secondary exhaust stream radially inward in the central exhaust stream while generating mixing flows between the two streams. This pushes the flows to

mélanger ce qui améliore le mélange des flux et réduit ainsi le bruit généré.  mixing which improves the mixing of flows and thus reduces the noise generated.

Tout en fournissant un degré de suppression de bruit, ce type de tuyère est relativement complexe à la fois en fabrication et en conception. En outre, lorsque de telles tuyères sont appliquées à un turbo réacteur double flux à haut taux de dilution, la performance et les pertes aérodynamiques générées par le mélangeur à bosse sont significatives. De plus, de telles tuyères nécessitent généralement, pour une performance optimum, une tuyère secondaire rallongée avec l'extrémité aval de la tuyère secondaire disposée en aval de l'extrémité aval du mélangeur/tuyère centrale à bosse. Ceci ajoute un poids considérable, de la traînée, et un coût à l'installation et aujourd'hui des tuyères secondaires courtes sont préférées avec lesquelles les tuyères centrales du type à bosse sont moins efficaces et sont également moins dommageables pour la performance du moteur que lorsque utilisées dans un  While providing a degree of noise suppression, this type of nozzle is relatively complex in both manufacturing and design. In addition, when such nozzles are applied to a high-dilution double-flow turbojet, the performance and aerodynamic losses generated by the hump mixer are significant. In addition, such nozzles generally require, for optimum performance, an extended secondary nozzle with the downstream end of the secondary nozzle disposed downstream of the downstream end of the mixer / central hump nozzle. This adds considerable weight, drag, and cost to installation, and today short secondary nozzles are preferred with which the central hump type nozzles are less efficient and are also less damaging to engine performance than when used in a

arrangement à capot long.long hood arrangement.

Une conception de tuyère alternative qui est destinée à réduire le bruit  An alternative nozzle design that is designed to reduce noise

d'échappement est proposée et décrite dans le document GB 2 289 921.  exhaust system is proposed and described in document GB 2 289 921.

Dans ce document, plusieurs entailles espacées circonférentiellement, de configuration, taille, espacement et forme spécifiques variés, sont prévues dans la périphérie aval d'une tuyère d'échappement centrale généralement circulaire. Une telle conception de tuyère est considérablement plus simple à fabriquer que les conceptions à bosse conventionnelles. Ce document de l'art antérieur décrit que les entailles génèrent des vortex dans les flux d'échappement. Ces vortex améliorent et commandent le mélange des flux central et secondaire qui, comme cela est revendiqué, réduit le bruit d'échappement. Un test sur modèle de tuyères similaires à celles décrites dans le document GB 2 289 921 a montré qu'une réduction significative de bruit et une suppression significative de bruit peut être obtenue. Toutefois, les paramètres et les détails de la conception proposée dans le document GB 2 289 921 ne sont pas optimaux et il y a un souhait continuel d'améliorer  In this document, several circumferentially spaced notches, of various configuration, size, spacing and specific shape, are provided in the downstream periphery of a generally circular central exhaust nozzle. Such a nozzle design is considerably simpler to manufacture than conventional humpback designs. This prior art document describes that the notches generate vortices in the exhaust streams. These vortices improve and control the mixture of central and secondary flows which, as claimed, reduces exhaust noise. A model test of nozzles similar to those described in document GB 2 289 921 has shown that a significant reduction in noise and a significant suppression of noise can be obtained. However, the parameters and details of the design proposed in GB 2 289 921 are not optimal and there is a continual desire to improve

encore davantage la conception de la tuyère.  even more the design of the nozzle.

Il est par conséquent souhaitable de fournir une tuyère d'échappement de moteur à turbine à gaz améliorée qui est plus silencieuse que les tuyères d'échappement conventionnelles et/ou qui offre des  It is therefore desirable to provide an improved gas turbine engine exhaust nozzle which is quieter than conventional exhaust nozzles and / or which offers

améliorations en général.improvements in general.

Selon un premier aspect de la présente invention, il est fournit une tuyère d'échappement de moteur à turbine à gaz comprenant une paroi de tuyère sensiblement tronconique, et une pluralité de volets de tuyère disposés circonférentiellement qui s'étendent dans une direction généralement aval à partir d'une périphérie aval de la paroi de tuyère, caractérisé en ce que les volets de tuyère sont inclinés radialement vers  According to a first aspect of the present invention, there is provided a gas turbine engine exhaust nozzle comprising a substantially frustoconical nozzle wall, and a plurality of circumferentially arranged nozzle flaps which extend in a direction generally downstream to from a downstream periphery of the nozzle wall, characterized in that the nozzle flaps are inclined radially towards

l'intérieur en faisant un angle jusqu'à 20 par rapport à la paroi de tuyère.  the interior at an angle up to 20 relative to the nozzle wall.

Une tuyère d'échappement telle que décrite ci-dessus produit des caractéristiques de bruit d'échappement améliorées. On pense que l'inclinaison des volets, avec des angles jusqu'à 20 , génère des vortex plus forts dans l'écoulement d'échappement à travers la tuyère. Ces vortex plus forts fournissent un contrôle amélioré et un mélange amélioré de l'écoulement d'échappement réduisant ainsi le bruit d'échappement perçu  An exhaust nozzle as described above produces improved exhaust noise characteristics. It is believed that the inclination of the flaps, with angles up to 20, generates stronger vortices in the exhaust flow through the nozzle. These stronger vortexes provide improved control and improved mixing of exhaust flow thereby reducing perceived exhaust noise

généré par l'écoulement d'échappement.  generated by the exhaust flow.

De préférence, les volets sont taillés en pointe ou s'effilent circonférentiellement dans une direction aval. Les volets peuvent particulièrement être d'une forme sensiblement trapézoïdale. En variante, les  Preferably, the flaps are cut at a point or taper circumferentially in a downstream direction. The flaps may in particular be of a substantially trapezoidal shape. Alternatively, the

volets peuvent avoir une forme sensiblement rectangulaire au carree.  shutters may have a substantially rectangular shape at the square.

De préférence, les volets sont disposés circonférentiellement autour de la périphérie de la tuyère pour définir des entailles de forme sensiblement trapézoïdale entre des volets adjacents. En variante, les volets peuvent être disposés circonférentiellement autour de la périphérie de la tuyère pour  Preferably, the flaps are arranged circumferentially around the periphery of the nozzle to define notches of substantially trapezoidal shape between adjacent flaps. Alternatively, the flaps can be arranged circumferentially around the periphery of the nozzle for

définir des entailles sensiblement en forme de V entre des volets adjacents.  define substantially V-shaped notches between adjacent flaps.

o0 Les bords des volets peuvent être courbés.  o0 The edges of the shutters can be curved.

De préférence, les volets de tuyère sont inclinés radialement vers  Preferably, the nozzle flaps are inclined radially towards

l'intérieur en faisant un angle jusqu'à 10 par rapport à la paroi de tuyère.  the interior at an angle of up to 10 from the nozzle wall.

De préférence, la tuyère d'échappement est une tuyère de veine chaude. La tuyère d'échappement peut également ou alternativement être  Preferably, the exhaust nozzle is a hot stream nozzle. The exhaust nozzle can also or alternatively be

une tuyère d'échappement secondaire.  a secondary exhaust nozzle.

Selon un second aspect de la présente invention, il est fourni un ensemble de tuyères d'échappement de moteur à turbine à gaz à soufflante canalisée comprenant une tuyère d'échappement centrale et une tuyère  According to a second aspect of the present invention, there is provided a set of exhaust nozzles of a gas turbine engine with a ducted fan comprising a central exhaust nozzle and a nozzle

d'échappement secondaire, comme décrite ci-dessus.  secondary exhaust, as described above.

Un ensemble de tuyère d'échappement de moteur à turbine à gaz à soufflante canalisée peut comprendre une tuyère d'échappement secondaire externe comme décrit ci-dessus et une tuyère d'échappement centrale  An exhaust nozzle assembly of a ducted fan gas turbine engine may include an external secondary exhaust nozzle as described above and a central exhaust nozzle

interne du type mélangeur à bosse.  internal hump mixer type.

De préférence, I'extrémité aval de la tuyère secondaire est située  Preferably, the downstream end of the secondary nozzle is located

davantage en aval que la périphérie aval de la tuyère d'échappement central.  further downstream than the downstream periphery of the central exhaust nozzle.

En variante, l'extrémité aval de la tuyère secondaire est située en amont de  Alternatively, the downstream end of the secondary nozzle is located upstream of

la périphérie aval de la tuyère d'échappement centrale.  the downstream periphery of the central exhaust nozzle.

La présente invention sera maintenant décrite à titre d'exemple uniquement en référence aux dessins joints sur lesquels: - la figure 1 est une section schématique d'un moteur à turbine à gaz à soufflante canalisée incorporant une tuyère d'échappement selon la présente invention - la figure 2 est une vue en perspective schématique plus détaillée de la tuyère d'échappement du moteur à turbine à gaz à soufflante canalisée représentée sur la figure 1; - la figure 3 est une vue schématique partiellement découpée d'une s tuyère d'échappement centrale du moteur à turbine à gaz à soufflante canalisée et de la tuyère d'échappement représentée sur les figures 1 et 2; - la figure 4 représente l'effet des volets de tuyères sur un bruit associé à un choc de large bande par rapport à la fréquence pour des données de modèle à une échelle réelle, dans une  The present invention will now be described by way of example only with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a schematic section of a gas turbine engine with ducted fan incorporating an exhaust nozzle according to the present invention - Figure 2 is a more detailed schematic perspective view of the exhaust nozzle of the ducted fan gas turbine engine shown in Figure 1; - Figure 3 is a schematic partially cut away view of a central exhaust nozzle of the gas turbine engine with a ducted fan and of the exhaust nozzle shown in Figures 1 and 2; FIG. 4 represents the effect of the nozzle flaps on a noise associated with a broadband shock with respect to the frequency for model data on a real scale, in a

atmosphère sans perte.lossless atmosphere.

En se référant à la figure 1, un moteur à turbine à gaz à soufflante canalisée 10 comprend, en série d'écoulement axial, une entrée d'air 5, un soufflante propulsive 2, une veine chaude 4 et un ensemble de tuyères d'échappement 16 tous disposés autour d'un axe de moteur central 1. La veine chaude 4 comprend, en série d'écoulement axial, une série de  With reference to FIG. 1, a gas turbine engine with a ducted fan 10 comprises, in series of axial flow, an air inlet 5, a propellant fan 2, a hot vein 4 and a set of nozzles exhaust 16 all arranged around a central engine axis 1. The hot stream 4 comprises, in series of axial flow, a series of

compresseurs 6, une chambre de combustion 8, et une série de turbines 9.  compressors 6, a combustion chamber 8, and a series of turbines 9.

La direction de l'écoulement d'air à travers le moteur 10 en fonctionnement est représenté par la flèche A et les termes amont et aval utilisés tout au long  The direction of air flow through the engine 10 in operation is represented by arrow A and the terms upstream and downstream used throughout

de cette description sont utilisés en référence à cette direction d'écoulement  of this description are used with reference to this direction of flow

générale. L'air est aspiré à travers l'entrée d'air 5 et est comprimé et accéléré par la soufflante 2. L'air issu de la soufflante 2 est divisé entre un écoulement de veine chaude 4 et un écoulement secondaire. L'écoulement de la veine chaude 4 pénètre dans la veine chaude 4, s'écoule à travers les compresseurs de veine chaude 6 o il est encore davantage comprimé, et dans la chambre de combustion 8 o il est mélangé avec du carburant qui lui est amené, et brûlé à l'intérieur de la chambre de combustion 8. La combustion du carburant avec l'air comprimé par les compresseurs 6 génère un flux de gaz à haute énergie et à haute vitesse qui sort de la chambre de combustion 8 et s'écoule en aval à travers les turbines 9. Lorsque le flux de gaz à haute énergie s'écoule à travers les turbines 9, il fait tourner les rotors de turbines extrayant l'énergie du flux de gaz qui est utilisé pour entraîner la soufflante 2 et les compresseurs 6 via des arbres de moteurs 11 qui sont connectés de manière menante aux rotors de turbine 9 avec les compresseurs 6 et la soufflante 2. S'étant écoulé à travers les turbines 9, le flux de gaz à haute énergie issu de la chambre de combustion 8 a encore une quantité significative d'énergie et de vitesse et il est éjecté sous la forme d'un flux d'échappement central, à travers l'ensemble de tuyères d'échappement du moteur 16 pour fournir une poussée propulsive. Le restant de l'air issu, et accéléré par, la soufflante 2 s'écoule à travers un conduit secondaire 7 disposé autour de la veine chaude 4. Cet écoulement d'air secondaire, qui était accéléré par la soufflante 2, s'écoule vers l'ensemble de tuyère d'échappement 16 o il est éjecté, sous la forme d'un flux d'échappement secondaire pour fournir davantage de poussée propulsive  general. The air is sucked through the air inlet 5 and is compressed and accelerated by the blower 2. The air from the blower 2 is divided between a flow of hot vein 4 and a secondary flow. The flow from the hot vein 4 enters the hot vein 4, flows through the hot vein compressors 6 where it is further compressed, and in the combustion chamber 8 where it is mixed with fuel therein brought, and burned inside the combustion chamber 8. The combustion of the fuel with the compressed air by the compressors 6 generates a flow of high energy gas at high speed which leaves the combustion chamber 8 and s flows downstream through the turbines 9. When the high energy gas flow flows through the turbines 9, it rotates the turbine rotors extracting energy from the gas flow which is used to drive the blower 2 and the compressors 6 via motor shafts 11 which are connected in a driving manner to the turbine rotors 9 with the compressors 6 and the blower 2. Having flowed through the turbines 9, the flow of high energy gas from the fuel chamber ion 8 still has a significant amount of energy and speed and it is ejected in the form of a central exhaust stream, through the exhaust nozzle assembly of engine 16 to provide propellant thrust. The rest of the air from, and accelerated by, the blower 2 flows through a secondary duct 7 arranged around the hot vein 4. This flow of secondary air, which was accelerated by the blower 2, flows to the exhaust nozzle assembly 16 where it is ejected, in the form of a secondary exhaust stream to provide further propellant thrust

utile, et en fait la majorité de celle-ci.  useful, and in fact the majority of it.

La vitesse du flux d'échappement secondaire est significativement plus faible que celle du flux d'échappement central. Un mélange turbulent des deux flux d'échappement dans la région et en aval de l'ensemble de tuyères d'échappement 16, ainsi que le mélange des deux flux avec l'air ambiant environnant et en aval de l'échappement 16 génère une grande composante du bruit générée par le moteur 10. Ce bruit est connu sous le terme de bruit d'échappement. Un mélange efficace et un contrôle efficace du mélange des deux flux d'échappement ensemble et avec l'air ambiant est nécessaire pour réduire le bruit généré. Le mélange et son contrôle est  The speed of the secondary exhaust flow is significantly lower than that of the central exhaust flow. A turbulent mixture of the two exhaust streams in the region and downstream of the exhaust nozzle assembly 16, as well as the mixture of the two streams with the surrounding ambient air and downstream of the exhaust 16 generates a large component of the noise generated by the engine 10. This noise is known as exhaust noise. Efficient mixing and effective control of the mixing of the two exhaust streams together and with ambient air is necessary to reduce the noise generated. The mixture and its control is

effectué par l'ensemble de tuyère d'échappement 16.  performed by the exhaust nozzle assembly 16.

Dans le mode de réalisation représenté, I'ensemble de tuyère d'échappement 16 comprend deux sections concentriques, à savoir une tuyère d'échappement secondaire radialement externe 12 et une tuyère d'échappement centrale interne 14. La tuyère d'échappement centrale 14 est  In the embodiment shown, the exhaust nozzle assembly 16 comprises two concentric sections, namely a radially external secondary exhaust nozzle 12 and an internal central exhaust nozzle 14. The central exhaust nozzle 14 is

définie par une paroi de tuyère centrale généralement tronconique 15. Celle-  defined by a generally frustoconical central nozzle wall 15. This

ci définit l'étendue externe d'un conduit d'échappement central annulaire 30 à travers lequel l'écoulement de la veine chaude est éjecté de la veine chaude 4. L'étendue interne du conduit d'échappement centrale 30 est définie par une structure de bouchon de moteur 22. Une pluralité de volets circonférentiellement espacés 20 s'étendent à partir de l'extrémité aval de la tuyère d'échappement centrale 14 et des parois de tuyère centrale 15. Les volets 20 et les tuyères d'échappement 12, 14 sont représentés plus clairement sur la figure 2. Comme représenté, les volets 20 ont une forme trapézoïdale avec les côtés des volets 20 qui sont taillés en pointe circonférentiellement les uns vers les autres dans la direction aval. Les volets sont disposés régulièrement circonférentiellement de sorte qu'une entaille 21 ou espace est défini par et entre des volets adjacents 20. Les entailles 21 sont complémentaires à la forme du volet 20 et par conséquent ont une forme trapézoïdale sur la tuyère centrale 14, avec les entailles 21 s'ouvrant  ci defines the external extent of an annular central exhaust duct 30 through which the flow of the hot vein is ejected from the hot vein 4. The internal extent of the central exhaust duct 30 is defined by a structure engine plug 22. A plurality of circumferentially spaced flaps 20 extend from the downstream end of the central exhaust nozzle 14 and the central nozzle walls 15. The flaps 20 and the exhaust nozzles 12, 14 are shown more clearly in FIG. 2. As shown, the flaps 20 have a trapezoidal shape with the sides of the flaps 20 which are cut in a point circumferentially towards one another in the downstream direction. The flaps are regularly arranged circumferentially so that a notch 21 or space is defined by and between adjacent flaps 20. The notches 21 are complementary to the shape of the flap 20 and therefore have a trapezoidal shape on the central nozzle 14, with the notches 21 opening

circonférentiellement dans une direction aval.  circumferentially in a downstream direction.

La tuyère 14 est de manière générale similaire à celles décrites et représentées dans le document GB 2 289 921 qui est incorporé ici à titre de référence. Le nombre des volets 20, et donc des entailles 21, définis dans la tuyère d'échappement centrale 14 et également dans la tuyère d'échappement secondaire 12 (décrite ci-après), la largeur des entailles 21, l'inclinaison des entailles 21, la largeur d'entailles 21, le décalage angulaire entre les entailles 21, et l'espacement angulaire entre les entailles 21 sont toutes sensiblement les mêmes et dans les mêmes domaines que décrits dans le document GB 2 289 921. Il devrait être noté toutefois que dans le document GB 2 289 921, uniquement la tuyère centrale 14 est pourvue de volets 20 et d'entailles 21 tandis que, comme décrit ci-après, selon la présente invention, la tuyère d'échappement secondaire 12 peut également  The nozzle 14 is generally similar to those described and shown in document GB 2 289 921 which is incorporated here for reference. The number of flaps 20, and therefore of the notches 21, defined in the central exhaust nozzle 14 and also in the secondary exhaust nozzle 12 (described below), the width of the notches 21, the inclination of the notches 21 , the width of notches 21, the angular offset between the notches 21, and the angular spacing between the notches 21 are all substantially the same and in the same fields as described in the document GB 2 289 921. It should however be noted that in document GB 2 289 921, only the central nozzle 14 is provided with flaps 20 and notches 21 while, as described below, according to the present invention, the secondary exhaust nozzle 12 can also

être pourvue de volets 20 et d'entailles 21.  have flaps 20 and notches 21.

En se référant à la figure 3, les volets 20 de la tuyère d'échappement centrale 14 sont inclinés radialement vers l'intérieur de sorte que les volets font saillie dans le conduit central 30 (par rapport à une ligne prolongée 24, représentée sur la figure 3, du profil de la paroi de tuyère centrale 15 immédiatement en amont des volets 20) et sont, en fonctionnement, incidents sur l'écoulement d'échappement central qui est éjecté à travers la tuyère d'échappement centrale 14. L'angle d'incidence P des volets 20 est défini par rapport à une ligne prolongée 24 du profil de la paroi de tuyère d'échappement centrale 15 immédiatement en amont des volets 20. Le profil de la paroi de tuyère centrale 15 immédiatement en amont des volets 20 fait lui-même un angle oa (typiquement entre 10 et 20 ) par rapport à l'axe 1 du moteur. On a trouvé qu'en inclinant les volets 20, et qu'en faisant un angle d'incidence 1, il y a un effet sur la suppression de bruit. Lorsque l'angle d'incidence 1 est augmenté jusqu'à 20 , les réductions de bruit sont améliorées. Toutefois avec des angles d'incidence 3 au-delà de 20 , il y a une faible amélioration supplémentaire dans la réduction de bruit. En outre, avec ces angles d'incidence p supérieurs, les pertes aérodynamiques dues à l'effet que les volets 20 ont sur l'écoulement d'échappement central augmentent. Par conséquent, de préférence, les volets 20 sont inclinés avec  Referring to Figure 3, the flaps 20 of the central exhaust nozzle 14 are inclined radially inward so that the flaps protrude into the central duct 30 (relative to an extended line 24, shown in the Figure 3, the profile of the central nozzle wall 15 immediately upstream of the flaps 20) and are, in operation, incident on the central exhaust flow which is ejected through the central exhaust nozzle 14. The angle incidence P of the flaps 20 is defined with respect to an extended line 24 of the profile of the central exhaust nozzle wall 15 immediately upstream of the flaps 20. The profile of the central nozzle wall 15 immediately upstream of the flaps 20 itself makes an angle oa (typically between 10 and 20) relative to axis 1 of the motor. It has been found that by tilting the flaps 20, and by making an angle of incidence 1, there is an effect on the suppression of noise. When the angle of incidence 1 is increased to 20, the noise reductions are improved. However with angles of incidence 3 beyond 20, there is a further small improvement in noise reduction. In addition, with these higher angles of incidence p, the aerodynamic losses due to the effect that the flaps 20 have on the central exhaust flow increases. Therefore, preferably, the flaps 20 are inclined with

des angles d'incidence P3 jusqu'à 10 .  angles of incidence P3 up to 10.

Les volets 20 et l'inclinaison des volets 20 réduit le bruit de basse et moyenne fréquence généré par l'échappement et le moteur 10, typiquement dans le domaine de fréquence de 50-500 kHz. Elles augmentent toutefois, dans certains cas, le bruit généré a des fréquences supérieures. Le bruit a des fréquences moyenne et basse, est toutefois le plus critique en terme de niveau de bruit perçu et le bruit à des fréquences supérieures est masqué par le bruit généré autre part dans le moteur 10. Par conséquent, globalement les volets produisent une réduction dans le bruit d'échappement perçu généré. L'augmentation du bruit à haute fréquence parfois associée aux volets inclinés 20 à des angles d'incidence 15 supérieurs est une autre raison pour laquelle les volets 20 sont de préférence inclinés avec des  The flaps 20 and the inclination of the flaps 20 reduces the low and medium frequency noise generated by the exhaust and the engine 10, typically in the frequency range of 50-500 kHz. However, in some cases they increase the noise generated at higher frequencies. The noise at medium and low frequencies is however the most critical in terms of perceived noise level and the noise at higher frequencies is masked by the noise generated elsewhere in the motor 10. Consequently, overall the flaps produce a reduction in the perceived exhaust noise generated. Another reason why the shutters 20 are preferably inclined with the increased frequency of the high frequency noise sometimes associated with the inclined flaps 20 at greater angles of incidence.

angles d'incidence 1 jusqu'à 10 .angles of incidence 1 to 10.

On croit que les volets 20 induisent des vortex de flux dans l'écoulement d'échappement à travers et autour de la tuyère 14. Ces vortex sont générés et issus des côtés des volets 20 et augmentent les niveaux de turbulences locales dans la couche de cisaillement qui se développe entre les flux d'échappement central et secondaire en aval de l'ensemble de tuyère d'échappement 16. Ce tourbillonnement et cette turbulence augmentent et contrôlent la vitesse de mélange entre le flux d'échappement central, le flux d'échappement secondaire, et l'air ambiant. Ceci réduit les vitesses en aval de l'ensemble d'échappement 16, comparées à une tuyère conventionnelle, et réduit également le bruit à basse et moyenne fréquence généré par les flux d'échappement. La turbulence accrue générée par les volets 20 dans la partie initiale des couches de cisaillement immédiatement en aval de l'ensemble de tuyère d'échappement 16 entraîne une augmentation du bruit à haute fréquence générée. L'inclinaison des volets 20 radialement vers l'intérieur augmente la force des vortex produits et améliore ainsi la réduction du bruit perçu. Toutefois, l'angle d'incidence f3 des volets 20 ne doit pas être trop grand car ceci peut induire une séparation d'écoulement qui générera, plutôt que de réduire, le bruit et affectera de manière négative la  The flaps 20 are believed to induce flow vortices in the exhaust flow through and around the nozzle 14. These vortexes are generated from the sides of the flaps 20 and increase the levels of local turbulence in the shear layer. which develops between the central and secondary exhaust flows downstream of the exhaust nozzle assembly 16. This swirl and this turbulence increase and control the mixing speed between the central exhaust flow, the exhaust flow secondary, and ambient air. This reduces the speeds downstream of the exhaust assembly 16, compared to a conventional nozzle, and also reduces the low and medium frequency noise generated by the exhaust streams. The increased turbulence generated by the flaps 20 in the initial part of the shear layers immediately downstream of the exhaust nozzle assembly 16 causes an increase in the high frequency noise generated. The inclination of the flaps 20 radially inward increases the strength of the vortices produced and thus improves the reduction of the perceived noise. However, the angle of incidence f3 of the flaps 20 should not be too large as this can induce a flow separation which will generate, rather than reduce, noise and adversely affect the

performance aérodynamique de la tuyère 14.  aerodynamic performance of the nozzle 14.

L'écoulement d'échappement secondaire 12 est également défini par une paroi de tuyère secondaire généralement tronconique 17 qui est concentrique et disposée de manière radialement vers l'extérieur de la tuyère d'échappement central 14. La paroi de tuyère secondaire 17 définit l'étendue externe d'un conduit d'échappement secondaire annulaire 28 à travers lequel  The secondary exhaust flow 12 is also defined by a generally frustoconical secondary nozzle wall 17 which is concentric and disposed radially towards the outside of the central exhaust nozzle 14. The secondary nozzle wall 17 defines the external extent of an annular secondary exhaust duct 28 through which

l'écoulement secondaire du moteur est éjecté à partir du moteur 10.  the secondary flow from the motor is ejected from the motor 10.

L'étendue interne du conduit d'échappement secondaire 28 est définie par une paroi externe de la veine chaude 4. La tuyère secondaire est similaire à la tuyère d'échappement centrale 14 et une pluralité de volets espaces circonférentiellement 18 s'étendent à partir de l'extrémité aval de la tuyère  The internal extent of the secondary exhaust duct 28 is defined by an external wall of the hot stream 4. The secondary nozzle is similar to the central exhaust nozzle 14 and a plurality of circumferentially flap spaces 18 extend from the downstream end of the nozzle

d'échappement secondaire 12 et des parois de tuyères secondaires 17.  secondary exhaust 12 and secondary nozzle walls 17.

Comme avec la tuyère centrale 14, les volets 18 ont une forme trapézoïdale avec les côtés des volets 18 qui s'effilent circonférentiellement dans la direction aval. Les volets 18 sont disposés régulièrement circonférentiellement de sorte qu'une entaille en forme de V 19 ou un espace en forme de V est défini par et entre des volets adjacents 18. Les volets de tuyères secondaires 18 affectent l'écoulement d'échappement secondaire et le bruit généré d'une manière similaire aux volets de la tuyère  As with the central nozzle 14, the flaps 18 have a trapezoidal shape with the sides of the flaps 18 which taper circumferentially in the downstream direction. The flaps 18 are regularly circumferentially arranged so that a V-shaped notch 19 or a V-shaped space is defined by and between adjacent flaps 18. The secondary nozzle flaps 18 affect the secondary exhaust flow and noise generated in a similar way to the flaps of the nozzle

d'échappement centrale 20.central exhaust 20.

l0 Une augmentation du nombre des vortex générés par de telles conceptions de tuyère d'échappement, en fournissant plus de volets 18, 20 autour de la circonférence de la tuyère 12, 14, réduit encore davantage le bruit d'échappement généré. Toutefois, des expériences ont montré qu'un espacement minimum des vortex, et de ce fait un espacement et une largeur circonférentiel des volets 18, 20, doit être maintenu afin de réduire l'interaction et la coalescence des vortex. La coalescence et l'interaction des vortex réduit la suppression de bruit fournie par de telles conceptions de tuyères d'échappement 12, 14. En particulier, on a trouvé que la séparation entre les vortex produits par le même volet 18, 20 (et de ce fait la largeur circonférentielle du volet 18, 20) doit être plus grande que la séparation (et de ce fait la largeur circonférentielle d'entaille 19, 21) entre des vortex produits par des volets adjacents 18, 20. Ceci est dû à la direction de rotation des vortex produits, avec les vortex générés par le même volet 18, 20 tournant d'une manière telle qu'ils sont plus à même d'interagir et de se  An increase in the number of vortices generated by such exhaust nozzle designs, by providing more flaps 18, 20 around the circumference of the nozzle 12, 14, further reduces the exhaust noise generated. However, experiments have shown that a minimum spacing of the vortices, and therefore a circumferential spacing and width of the flaps 18, 20, must be maintained in order to reduce the interaction and the coalescence of the vortices. The coalescence and interaction of the vortices reduces the noise suppression provided by such designs of exhaust nozzles 12, 14. In particular, it has been found that the separation between the vortices produced by the same flap 18, 20 (and this fact the circumferential width of the flap 18, 20) must be greater than the separation (and therefore the circumferential width of notch 19, 21) between vortices produced by adjacent flaps 18, 20. This is due to the direction of rotation of the vortices produced, with the vortices generated by the same flap 18, 20 rotating in such a way that they are more able to interact and to

fondre ensemble.melt together.

Ceci est dû au fait que les volets trapézoïdaux 18, 20 sont préférés. Il sera apprécié toutefois que des volets carrés ou rectangulaires pourraient  This is due to the fact that the trapezoidal flaps 18, 20 are preferred. It will be appreciated however that square or rectangular shutters could

également être utilisés. Les bords des volets 18, 20 et les volets 18, 20 eux-  also be used. The edges of the flaps 18, 20 and the flaps 18, 20 themselves

mêmes pourraient également être courbes. Des volets triangulaires ne sont toutefois pas souhaitables car les vortex produits par chaque côté d'un tel volet auront tendance à être coïncidents, produisant ainsi moins de vortex de force réduite autour de la circonférence et ainsi une moindre réduction de bruit. La longueur d'un tel volet est également plus long que nécessaire ajoutant ainsi de manière inutile du poids à la tuyère d'échappement 12, 14, et ajoutant une traînée aérodynamique supplémentaire et une perte de performance sans amélioration significative concernant le bruit. En outre, la contrainte produite par un volet ainsi formé aura tendance à augmenter la  same could also be curved. Triangular flaps are not desirable, however, since the vortices produced by each side of such a flap will tend to be coincident, thereby producing less vortex of reduced force around the circumference and thus less noise reduction. The length of such a flap is also longer than necessary, thus unnecessarily adding weight to the exhaust nozzle 12, 14, and adding additional aerodynamic drag and loss of performance without significant improvement in noise. In addition, the stress produced by a shutter thus formed will tend to increase the

probabilité de panne mécanique d'un tel volet triangulaire en fonctionnement.  probability of mechanical failure of such a triangular flap in operation.

Avec l'arrangement des volets 18 représenté sur la tuyère d'échappement secondaire 12, avec des entailles en forme de V 19 entre les volets 18, un grand nombre de volets 18 et de ce fait un nombre plus l! important de vortex peut être généré tout en maintenant encore la séparation nécessaire des vortex. Un arrangement similaire pourrait être utilisé sur la tuyère d'échappement centrale 14, toutefois, du fait du diamètre plus faible de la tuyère d'échappement centrale 14, une entaille de forme trapézoïdale 21 est préférée pour fournir la séparation nécessaire entre les volets adjacents 20. En outre, sur des tuyères de diamètre inférieur, telle que la tuyère d'échappement centrale 14, on a trouvé que l'utilisation d'entailles en forme de V peut restreindre l'écoulement entre les volets ce qui réduit la résistance et la génération de vortex individuels produits et de ce fait la suppression de bruit. Ceci peut l'emporter sur les avantages de générer plus de vortex en produisant plus de volets. De plus, des entailles en forme de V résultent dans une concentration des contraintes à leurs apex qui dans des conditions de contraintes importantes peut conduire à des problèmes de  With the arrangement of the flaps 18 shown on the secondary exhaust nozzle 12, with V-shaped notches 19 between the flaps 18, a large number of flaps 18 and therefore a larger number! Significant vortexing can be generated while still maintaining the necessary separation of the vortexes. A similar arrangement could be used on the central exhaust nozzle 14, however, due to the smaller diameter of the central exhaust nozzle 14, a trapezoidal notch 21 is preferred to provide the necessary separation between the adjacent flaps 20 Furthermore, on smaller diameter nozzles, such as the central exhaust nozzle 14, it has been found that the use of V-shaped notches can restrict the flow between the flaps which reduces the resistance and the generation of individual vortices produced and thereby noise suppression. This may outweigh the benefits of generating more vortexes by producing more flaps. In addition, V-shaped notches result in a concentration of stresses at their apices which under severe stress conditions can lead to problems of

contraintes et de panne de la tuyère.  constraints and failure of the nozzle.

L'effet des entailles en forme de V sur les performances aérodynamiques est toutefois meilleur que les entailles trapézoïdales, les entailles en forme de V étant aérodynamiquement plus efficaces. Puisque l'échappement secondaire fournit la majorité de la poussée du moteur, une perte de performance aérodynamique de la tuyère d'échappement secondaire 12 a un effet plus grand sur la performance globale du moteur  The effect of V-shaped notches on aerodynamic performance is, however, better than trapezoidal notches, V-shaped notches being aerodynamically more efficient. Since the secondary exhaust provides the majority of the engine thrust, a loss of aerodynamic performance of the secondary exhaust nozzle 12 has a greater effect on the overall performance of the engine.

que la performance aérodynamique de la tuyère d'échappement centrale 14.  than the aerodynamic performance of the central exhaust nozzle 14.

Par conséquent, il est préférable d'utiliser des entailles en forme de V sur la tuyère d'échappement secondaire 12 et d'accepter certains problèmes décrits ci-dessus qu'elles peuvent produire. Sur la tuyère d'échappement centrale 14 toutefois, puisque les pertes de performance aérodynamique sont moins significatives, des entailles de forme trapézoïdale sont préférées  Therefore, it is preferable to use V-shaped notches on the secondary exhaust nozzle 12 and to accept some of the above-described problems that they can produce. On the central exhaust nozzle 14 however, since the aerodynamic performance losses are less significant, notches of trapezoidal shape are preferred

pour éliminer les problèmes mentionnés ci-dessus.  to eliminate the problems mentioned above.

On croit que l'inclinaison des volets 18, 20 est plus bénéfique sur la tuyère d'échappement centrale 14. Ceci est dû au fait que la différence de pression relative entre le central et le secondaire est plus grande que celle entre le secondaire et l'air environnant ambiant avec comme résultat que l'écoulement d'échappement secondaire restreint et contraint le flux d'échappement central plus que l'atmosphère ambiante ne retreint et contraint le flux d'échappement secondaire. Par conséquent, afin d'améliorer et de commander le mélange du flux d'échappement central et de fournir une suppression de bruit, des vortex plus forts, générés par des volets inclinés 18, 20, doivent être générés au niveau de l'échappement central pour surmonter l'effet du flux d'échappement secondaire radialement à l'extérieur  It is believed that the inclination of the flaps 18, 20 is more beneficial on the central exhaust nozzle 14. This is due to the fact that the relative pressure difference between the central and the secondary is greater than that between the secondary and the ambient ambient air with the result that the secondary exhaust flow restricts and constrains the central exhaust flow more than the ambient atmosphere constricts and constrains the secondary exhaust flow. Therefore, in order to improve and control the mixing of the central exhaust stream and provide noise suppression, stronger vortexes, generated by inclined flaps 18, 20, must be generated at the central exhaust to overcome the effect of the secondary exhaust flow radially outside

du flux d'échappement central.of the central exhaust flow.

Les volets 20 devraient avoir une longueur L suffisante pour générer les vortex de flux requis tels que décrits ci-après, et le document GB 2 289 921 spécifie que les volets 18, 20 doivent avoir une longueur L située entre % et 50 % à l'extrémité du diamètre de tuyère Dc, Db. On a trouvé toutefois que l'utilisation de volets longs, situés vers les 50 % à l'extrémité du domaine donné, induit des pertes aérodynamiques excessives qui affectent de manière négative la performance particulièrement lorsqu'ils sont inclinés. Par conséquent, il a été déterminé que les volets centraux 20 devraient avoir une longueur L d'environ 10 % du diamètre de tuyère d'échappement centrale Dc, alors que les volets secondaires 18 devraient avoir une longueur L d'environ 5 % du diamètre de tuyère d'échappement secondaire Db. Les volets secondaires 18 ont une longueur de pourcentage plus faible puisque le secondaire produit plus de la poussée propulsive du moteur et de ce fait toute perte de performance du secondaire aura un effet plus grand sur la performance globale du moteur. De plus, bien que la taille de pourcentage est inférieure, puisque le secondaire a un diamètre plus grand que le central, la taille physique réelle des volets centraux 20 et des volets secondaires 18  The flaps 20 should have a length L sufficient to generate the required flow vortices as described below, and the document GB 2 289 921 specifies that the flaps 18, 20 must have a length L between% and 50% at l end of the nozzle diameter Dc, Db. However, it has been found that the use of long flaps, situated at around 50% at the end of the given range, induces excessive aerodynamic losses which adversely affect performance, particularly when they are inclined. Consequently, it has been determined that the central flaps 20 should have a length L of approximately 10% of the diameter of the central exhaust nozzle Dc, while the secondary flaps 18 should have a length L of approximately 5% of the diameter secondary exhaust nozzle Db. The secondary flaps 18 have a shorter percentage length since the secondary produces more of the propulsive thrust of the engine and therefore any loss of performance of the secondary will have a greater effect on the overall performance of the engine. In addition, although the percentage size is lower, since the secondary has a larger diameter than the central, the actual physical size of the central flaps 20 and secondary flaps 18

n'est pas si différente.is not that different.

Au cours de tests sur des modèles d'ensemble de tuyères d'échappement 16 représenté sur la figure 2 et décrit ci-dessus, une réduction de 5dB dans le niveau de pression sonore de pointe par rapport à  During tests on exhaust nozzle assembly models 16 shown in Figure 2 and described above, a reduction of 5dB in the peak sound pressure level compared to

un arrangement de tuyères tronconiques lisse conventionnelles a été obtenu.  an arrangement of conventional smooth frustoconical nozzles has been obtained.

On a également trouvé que les réductions de bruit fournis en utilisant des volets 18 sur la tuyère d'échappement secondaire 12 et en utilisant des volets 20 sur la tuyère d'échappement centrale 14 sont cumulatives. Il sera par conséquent apprécié que dans d'autres formes de réalisation, des volets 18, 20 peuvent être utilisés sur la tuyère d'échappement secondaire 12 ou sur la tuyère d'échappement centrale 14 seule pour donner un certain degré amélioré de suppression de bruit. Les volets 20 de tuyère d'échappement centrale et les volets 18 de tuyère d'échappement secondaire peuvent également être inclinés avec des angles d'incidence 13 différents.  It has also been found that the noise reductions provided by using flaps 18 on the secondary exhaust nozzle 12 and by using flaps 20 on the central exhaust nozzle 14 are cumulative. It will therefore be appreciated that in other embodiments, flaps 18, 20 can be used on the secondary exhaust nozzle 12 or on the central exhaust nozzle 14 alone to give some improved degree of noise suppression . The flaps 20 of the central exhaust nozzle and the flaps 18 of the secondary exhaust nozzle can also be inclined with different angles of incidence 13.

La figure 4 montre l'effet des volets de tuyères 18, 20 sur le bruit associé à un choc de large bande pour des données de modèles à une échelle réelle, dans une atmosphère sans perte. La figure 4 est associée à des résultats de test déduits à partir d'un arrangement de volets 18, 20 tels  FIG. 4 shows the effect of the nozzle flaps 18, 20 on the noise associated with a broadband shock for model data on a real scale, in a lossless atmosphere. FIG. 4 is associated with test results deduced from an arrangement of flaps 18, 20 such

que représentés sur la figure 2.as shown in Figure 2.

Lorsque le taux de compression d'un ensemble de tuyères convergents 16 devient supercritique, I'écoulement d'échappement en aval de la tuyère 12, 14 devient plus étendu et des chocs sont formés dans l'écoulement d'échappement. La présence de chocs résulte en une source de bruit additionnel connu sous le terme de bruit associé à des chocs de large bande. Cette source de bruit associé à des chocs provient dans des avions à réaction des tuyères à la fois unique et coaxiale et peut être entendue dans la cabine de passagers de l'avion (non représentée) dans des conditions de croisière. De tels niveaux de bruit élevés peuvent également survenir en haut de la phase d'ascension d'une route d'avions, mais sont plus ennuyeux pour les passagers en condition de croisière du fait du temps  When the compression ratio of a set of converging nozzles 16 becomes supercritical, the exhaust flow downstream of the nozzle 12, 14 becomes more extensive and shocks are formed in the exhaust flow. The presence of shocks results in an additional noise source known as noise associated with broadband shocks. This source of noise associated with shocks originates in jet aircraft both single and coaxial and can be heard in the passenger cabin of the aircraft (not shown) under cruising conditions. Such high noise levels can also occur at the top of the ascent phase of an aircraft route, but are more annoying for passengers in cruising conditions due to the weather.

passé en condition de croisière.passed in cruising condition.

Comme le bruit se propage à partir du moteur 10 vers la cabine, il y aura une faible atténuation par l'atmosphère. Toutefois, afin de réduire le bruit dans la cabine à des niveaux confortables ou acceptables, les fabricants de cellules d'avions doivent prendre des mesures pour atténuer le bruit à mesure qu'il se propage à travers le fuselage de l'avion. Puisque le bruit peut atteindre la cabine via plusieurs chemins de transmission, un tel traitement résulte inévitablement en des augmentations significatives dans le  As the noise propagates from the engine 10 to the cabin, there will be little attenuation by the atmosphere. However, in order to reduce cabin noise to comfortable or acceptable levels, aircraft airframe manufacturers must take steps to reduce noise as it travels through the aircraft fuselage. Since noise can reach the cabin via several transmission paths, such treatment inevitably results in significant increases in the

coût et le poids de l'avion.cost and weight of the aircraft.

Une application des volets de tuyère 18, 20 telle que décrite ici, et en particulier ceux appliqués à la tuyère secondaire 12, résulte en une augmentation de la fréquence du bruit de chocs de pointe. Ces fréquences supérieures sont plus facilement atténuées par un traitement acoustiques et lI'augmentation en fréquence aide par conséquent à réduire les niveaux de bruit dans la cabine. En outre, cela peut réduire le coût et le poids du traitement acoustique du fuselage pour le même niveau sonore de cabine car  An application of the nozzle flaps 18, 20 as described here, and in particular those applied to the secondary nozzle 12, results in an increase in the frequency of peak impact noise. These higher frequencies are more easily attenuated by acoustic treatment, and increasing the frequency therefore helps to reduce noise levels in the cabin. In addition, it can reduce the cost and weight of the acoustic treatment of the fuselage for the same cabin noise level because

il n'a pas besoin d'être extrême.it doesn't have to be extreme.

La figure 4 montre des résultats expérimentaux obtenus durant un test sur grande échelle d'un échappement 16 de moteur à taux de dilution élevé à des taux de compression de tuyères en croisière typiques. La figure 4 montre l'effet des volets de tuyères 18,20 sur le bruit associé à un choc à large bande par rapport à la fréquence pour des données de modèles à pleine échelle, dans une atmosphère sans perte. La ligne 32 se réfère à un échappement sans volets et la ligne 34 se réfère à un échappement 16 ayant des volets 18, 20 tels que représentés sur la figure 2. Il peut être vu qu'il y a un décalage de fréquence et une réduction générale du bruit jusqu'à une certaine fréquence. Le décalage du bruit de pointe d'une fréquence à une fréquence supérieure est bénéfique étant donné que le bruit de fréquence supérieur est atténué plus facilement et est moins gênant pour les passagers  FIG. 4 shows experimental results obtained during a large-scale test of an exhaust 16 of an engine with a high dilution rate at compression rates of typical cruising nozzles. Figure 4 shows the effect of the nozzle flaps 18,20 on the noise associated with a broadband shock with respect to frequency for full-scale model data, in a lossless atmosphere. Line 32 refers to an exhaust without flaps and line 34 refers to an exhaust 16 having flaps 18, 20 as shown in Figure 2. It can be seen that there is a frequency shift and a reduction general noise up to a certain frequency. Shifting peak noise from one frequency to a higher frequency is beneficial since higher frequency noise is more easily attenuated and less annoying for passengers

dans la cabine.in the cabin.

En outre, dans d'autres modes de réalisation de l'invention, une tuyère d'échappement secondaire utilisant des volets tels que décrits ci-dessus peut être utilisée en conjonction avec un mélangeur/tuyère d'échappement centrale du type à bosse forcee conventionnelle. Un tel arrangement a également été testé et a montré une suppression de bruit améliorée par rapport à un ensemble d'échappement qui utilise un mélangeur/tuyère centrale du type à bosse avec une tuyère d'échappement secondaire conventionnelle. Bien que l'invention a été décrite et représentée en référence à un arrangement de moteurs du type à capot court dans lequel le conduit secondaire 28 et la tuyère d'échappement secondaire 12 se terminent en amont du conduit d'échappement central 30 et de la tuyère 14, I'invention peut également être appliquée, dans d'autres formes de réalisation, à des arrangements de moteurs du type à capot long dans lequel le conduit secondaire 28 et la tuyère d'échappement secondaire 12 se terminent en aval du conduit d'échappement central 30 et de la tuyère 14. L'invention est cependant particulièrement bénéfique à des arrangements à capot court puisque avec de tels arrangements des traitements de suppression de bruit conventionnels de l'échappement ne sont pas pratiques en particulier là o  Furthermore, in other embodiments of the invention, a secondary exhaust nozzle using flaps as described above can be used in conjunction with a conventional forced hump type central exhaust mixer / nozzle . Such an arrangement has also been tested and has shown improved noise suppression compared to an exhaust assembly which uses a central bump type mixer / nozzle with a conventional secondary exhaust nozzle. Although the invention has been described and shown with reference to an arrangement of engines of the short hood type in which the secondary duct 28 and the secondary exhaust nozzle 12 terminate upstream of the central exhaust duct 30 and the nozzle 14, the invention can also be applied, in other embodiments, to engine arrangements of the long hood type in which the secondary duct 28 and the secondary exhaust nozzle 12 terminate downstream of the duct d central exhaust 30 and the nozzle 14. The invention is however particularly beneficial for arrangements with a short hood since with such arrangements conventional noise suppression treatments of the exhaust are not practical, in particular where

des taux de dilution élevés sont également utilisés.  high dilution rates are also used.

L'invention n'est également pas limitée à des moteurs à turbine à gaz à soufflante canalisée 10 avec lesquels dans ce mode de réalisation elle a été décrite et auquel l'invention est particulièrement adaptée. Dans d'autres formes de réalisation, elle peut être appliquée à d'autres arrangements de moteurs à turbine à gaz dans lesquels deux flux d'échappement, un flux d'échappement ou un nombre quelconque de flux d'échappement, sont  The invention is also not limited to ducted fan gas turbine engines 10 with which in this embodiment it has been described and to which the invention is particularly suitable. In other embodiments, it can be applied to other arrangements of gas turbine engines in which two exhaust streams, one exhaust stream or any number of exhaust streams, are

éjectés à partir du moteur à travers une ou plusieurs tuyères d'échappement.  ejected from the engine through one or more exhaust nozzles.

Claims (14)

RevendicationsClaims 1.- Tuyère d'échappement (16) de moteur à turbine à gaz comprenant une paroi de tuyère sensiblement tronconique (15, 17), et une pluralité de volets de tuyère disposés circonférentiellement (18, 20) qui s'étendent dans une direction généralement aval à partir d'une périphérie aval de la paroi de tuyère (15, 17); caractérisé en ce que les volets de tuyère (18, 20) sont inclinés radialement vers l'intérieur en faisant un angle jusqu'à 20 par rapport à  1.- exhaust nozzle (16) of a gas turbine engine comprising a substantially frustoconical nozzle wall (15, 17), and a plurality of circumferentially arranged nozzle flaps (18, 20) which extend in one direction generally downstream from a downstream periphery of the nozzle wall (15, 17); characterized in that the nozzle flaps (18, 20) are inclined radially inwards at an angle of up to 20 relative to la paroi de tuyère (15, 17).the nozzle wall (15, 17). 2.- Tuyère d'échappement (16) de moteur à turbine à gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que les volets (18, 20) s'effilent  2.- exhaust nozzle (16) of a gas turbine engine according to claim 1, characterized in that the flaps (18, 20) taper circonférentiellement dans une direction aval.  circumferentially in a downstream direction. 3.- Tuyère d'échappement (16) de moteur à turbine à gaz selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les volets (18, 20) ont une  3.- exhaust nozzle (16) of a gas turbine engine according to claim 1 or 2, characterized in that the flaps (18, 20) have a forme sensiblement trapézoïdale.substantially trapezoidal shape. 4.- Tuyère d'échappement (16) de moteur à turbine à gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que les volets (18, 20) ont une forme  4.- exhaust nozzle (16) of a gas turbine engine according to claim 1, characterized in that the flaps (18, 20) have a shape sensiblement rectangulaire ou carrée.  substantially rectangular or square. 5.- Tuyère d'échappement (16) de moteur à turbine à gaz selon  5.- Exhaust nozzle (16) of gas turbine engine according to l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les  any one of claims 1 to 3, characterized in that the volets (18, 20) sont disposés circonférentiellement autour de la périphérie de la tuyère (16) pour définir des entailles de forme  flaps (18, 20) are arranged circumferentially around the periphery of the nozzle (16) to define notches of shape sensiblement trapézoïdale (19, 21) entre des volets adjacents (18, 20).  substantially trapezoidal (19, 21) between adjacent flaps (18, 20). 6.- Tuyère d'échappement (16) de moteur à turbine à gaz selon  6.- Exhaust nozzle (16) of gas turbine engine according to l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les  any one of claims 1 to 3, characterized in that the volets (18, 20) sont disposés circonférentiellement autour de la périphérie de la tuyère (16) pour définir des entailles sensiblement en  flaps (18, 20) are arranged circumferentially around the periphery of the nozzle (16) to define notches substantially in forme de V (19, 21) entre des volets adjacents (18, 20).  V shape (19, 21) between adjacent flaps (18, 20). 7.- Tuyère d'échappement (16) de moteur à turbine à gaz selon  7.- Exhaust nozzle (16) of gas turbine engine according to l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce  any one of the preceding claims, characterized in que les bords des volets (18, 20) sont courbés.  that the edges of the flaps (18, 20) are curved. 8.- Tuyère d'échappement (16) de moteur à turbine à gaz selon  8.- Exhaust nozzle (16) of gas turbine engine according to l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce  any one of the preceding claims, characterized in que les volets de tuyère (18, 20) sont inclinés radialement vers l'intérieur en faisant un angle jusqu'à 100 par rapport à la paroi de  that the nozzle flaps (18, 20) are inclined radially inwards at an angle of up to 100 relative to the wall of tuyère (15, 17).nozzle (15, 17). 9. Tuyère d'échappement (16) de moteur à turbine à gaz selon  9. Exhaust nozzle (16) of gas turbine engine according to l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce  any one of the preceding claims, characterized in que la tuyère d'échappement (16) est une tuyère de veine chaude (14).  that the exhaust nozzle (16) is a hot stream nozzle (14). 10.- Tuyère d'échappement (16) de moteur à turbine à gaz selon  10.- Exhaust nozzle (16) of gas turbine engine according to l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce  any one of the preceding claims, characterized in que la tuyère d'échappement (16) est une tuyère d'échappement  that the exhaust nozzle (16) is an exhaust nozzle secondaire (12).secondary (12). 11.- Ensemble de tuyère d'échappement (16) de moteur à turbine  11.- Exhaust nozzle assembly (16) of turbine engine à gaz à soufflante canalisée selon l'une quelconque des revendications  gas blower according to any one of claims 1 à 10, caractérisé en ce que la tuyère d'échappement (16) comprend une tuyère d'échappement centrale (14) et une tuyère d'échappement  1 to 10, characterized in that the exhaust nozzle (16) comprises a central exhaust nozzle (14) and an exhaust nozzle secondaire (12).secondary (12). 12.- Ensemble de tuyère d'échappement (16) de moteur à turbine à gaz à soufflante canalisée caractérisé en ce que l'ensemble de tuyère d'échappement (16) comprend une tuyère d'échappement secondaire  12.- Exhaust nozzle assembly (16) of a gas turbine engine with a ducted fan characterized in that the exhaust nozzle assembly (16) comprises a secondary exhaust nozzle externe (12) selon l'une quelconque des revendications I à 8 et une  external (12) according to any one of claims I to 8 and a tuyère d'échappement centrale interne (14) du type mélangeur à bosse.  internal central exhaust nozzle (14) of the hump mixer type. 13.- Ensemble de tuyère d'échappement (16) de moteur à turbine à gaz à soufflante canalisée selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'extrémité aval de la tuyère secondaire (12) est située davantage en aval que la périphérie aval de la tuyère d'échappement  13.- exhaust nozzle assembly (16) of a gas turbine engine with a ducted fan according to claim 12, characterized in that the downstream end of the secondary nozzle (12) is located further downstream than the downstream periphery of the exhaust nozzle centrale (14).central (14). 14.- Ensemble de tuyère d'échappement (16) de moteur à turbine à gaz à soufflante canalisée selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'extrémité aval de la tuyere secondaire (12) est située en amont  14.- exhaust nozzle assembly (16) of a gas turbine engine with a ducted fan according to claim 10, characterized in that the downstream end of the secondary nozzle (12) is located upstream de la périphérie aval de la tuyère d'échappement centrale (14).  from the downstream periphery of the central exhaust nozzle (14).
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