FR3014080A1 - Ensemble propulsif pour aeronef - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un ensemble propulsif pour aéronef comprenant un turboréacteur et une nacelle entourant ledit turboréacteur, ledit ensemble comprenant un mât moteur reliant le turboréacteur et l'aéronef, ledit mât comprenant une bifurcation (44) reliant radialement les parois interne (46) et externe d'une veine annulaire dans laquelle circule un flux d'air secondaire depuis l'amont vers l'aval de l'ensemble propulsif, ladite bifurcation étant située en aval des aubes (42) d'une soufflante (8) du turboréacteur. L'ensemble propulsif selon l'invention est remarquable en ce que le mât moteur comprend un canal interne équipé d'une écope à géométrie variable.

Description

La présente invention concerne un ensemble propulsif pour aéronef équipé d'un système de prélèvement d'air dans la veine secondaire, pour l'alimentation d'un échangeur thermique. Les ensembles propulsifs pour les aéronefs comportent généralement une nacelle formant une enveloppe extérieure globalement de révolution, recevant à l'intérieur un turboréacteur disposé suivant l'axe longitudinal de cette nacelle. Le turboréacteur reçoit de l'air frais venant du côté amont ou avant, et rejette du côté aval ou arrière les gaz chauds issus de la combustion du carburant, qui donnent une certaine poussée.

Les turboréacteurs à double flux présentent autour de ce moteur des aubes de soufflante générant un flux secondaire important d'air froid le long d'une veine annulaire secondaire passant entre le moteur et la nacelle, qui apporte la majeure partie de la poussée sur les avions de transport civil. Sur certains turboréacteurs on prélève de l'air comprimé en sortie d'étages de compresseurs, qui est destiné à différentes utilisations dans l'aéronef, comme le conditionnement d'air de la cabine, ou le dégivrage de la voilure. L'air comprimé par les compresseurs ayant subit un échauffement important pendant cette compression, il est connu de disposer dans la veine annulaire, en aval des aubes de soufflante du flux secondaire, une écope de prélèvement d'air frais alimentant un canal dans lequel se trouve un échangeur thermique qui refroidit l'air comprimé. Suivant un mode de réalisation connu, on dispose une écope affleurante à la paroi de la veine annulaire, comportant une géométrie fixe. Une vanne à air réglable est alors installée en aval dans le canal alimenté par l'écope, pour réguler 25 suivant les besoins le débit prélevé par cette entrée. La vanne à air réglable permet de limiter les prélèvements d'air par l'écope affleurante en fonction des besoins, mais le rendement de la captation d'air reste médiocre. Suivant un autre mode de réalisation connu, on utilise une écope 30 dynamique disposée aussi sur la paroi de la veine annulaire. Toutefois cette solution présente une traînée importante dans la veine annulaire secondaire lorsque l'écope ne débite pas, ce qui diminue les rendements de la motorisation, et augmente la consommation de carburant. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients 35 de la technique antérieure.

Elle propose à cet effet un ensemble propulsif pour aéronef comprenant un turboréacteur et une nacelle entourant ledit turboréacteur, ledit ensemble comprenant un mât moteur reliant le turboréacteur et l'aéronef, ledit mât comprenant une bifurcation reliant radialement les parois interne et externe d'une veine annulaire dans laquelle circule un flux d'air secondaire depuis l'amont vers l'aval de l'ensemble propulsif, ladite bifurcation étant située en aval des aubes d'une soufflante du turboréacteur, ledit ensemble propulsif étant remarquable en ce que le mât moteur comprend un canal interne équipé d'une écope à géométrie variable.

Un avantage de cet ensemble propulsif est que l'on obtient un canal disposé longitudinalement dans l'épaisseur de la veine annulaire, comportant une ouverture réglable de son écope amont permettant d'améliorer l'aérodynamisme en limitant la largeur de cette entrée à la surface minimum assurant le débit d'air nécessaire.

Le réglage de la section d'entrée par l'écope à géométrie variable permet par ailleurs d'éviter la mise en place d'une vanne à air généralement disposée en aval, pour régler le débit d'air nécessaire. L'ensemble propulsif selon l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles.

Selon un mode de réalisation, l'écope est disposée sur la pointe amont de la bifurcation. Avantageusement, l'écope comporte deux portes pivotant chacune de manière symétrique autour d'un axe disposé radialement. On peut former ainsi une pointe arrondie à l'avant de la bifurcation afin de limiter les pertes aérodynamiques 25 dans la veine lorsque l'écope est fermée. Avantageusement, la nacelle comporte un moyen d'actionnement qui actionne de manière symétrique les deux portes. Selon un autre mode de réalisation, l'écope est disposée sur un côté de la bifurcation. 30 En particulier l'écope peut comporter un clapet disposé sur une paroi latérale de la bifurcation. Ce clapet peut former une ouverture s'intégrant complètement dans le profil aérodynamique de la paroi latérale quand il est fermé. Dans ce cas le clapet peut présenter un pivot disposé sensiblement radialement, qui relie son côté arrière à la paroi latérale. 35 Selon une variante, l'écope comporte une porte pivotant autour d'un axe disposé radialement.

Avantageusement, l'ensemble propulsif comporte un vérin d'actionnement de l'écope. Le vérin permet de réaliser facilement le réglage de l'ouverture de l'écope. Dans ce cas, avantageusement le vérin agit sur l'écope par une 5 crémaillère, un pignon ou des biellettes articulées à leurs extrémités. Ces moyens de transmission permettent de réaliser facilement une ouverture symétrique de deux portes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre 10 d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est un schéma en coupe axiale d'une nacelle de turboréacteur selon l'art antérieur ; la figure 2 est une vue d'une bifurcation avec son écope, disposée dans un ensemble propulsif selon l'invention ; 15 la figure 3 est une vue de détail de la partie amont de cette bifurcation ; les figures 4a et 4b sont des vues de l'écope présentée successivement dans une position fermée puis ouverte ; les figures 5a, 5b et 5c sont des vues de dessus de cette écope, 20 présentée successivement dans une position fermée, intermédiaire puis ouverte ; les figures 6, 7 et 8 présentent trois solutions de commande de cette écope ; la figure 9 est une vue de la bifurcation avec son écope, suivant un 25 deuxième mode de réalisation ; les figures 10a et 10b sont des vues de dessus de cette écope présentée successivement dans une position fermée puis ouverte ; la figure 11 est une vue de la bifurcation avec son écope, suivant un troisième mode de réalisation ; 30 les figures 12a et 12b sont des vues de cette écope présentée successivement dans une position fermée puis ouverte ; et les figures 13a, 13b et 13c sont des vues de dessus de cette écope présentée successivement dans une position fermée, intermédiaire puis ouverte. 35 Sur l'ensemble des figures, des références identiques ou analogues représentent des organes ou ensembles d'organes identiques ou analogues. La figure 1 présente un ensemble propulsif comprenant une nacelle 2 et 5 un turboréacteur 4. La nacelle comporte une entrée d'air amont tournée vers l'avant, indiqué par la flèche « AV », qui alimente le turboréacteur 4 disposant d'une tuyère d'éjection 6 rejetant les gaz chauds vers l'arrière. Le turboréacteur 4 entraîne une soufflante d'air frais 8 qui alimente par son flux d'air central un compresseur 10 d'entrée de ce moteur, ainsi que par un flux 10 d'air secondaire une veine annulaire d'air froid disposée entre le turboréacteur 4 et la nacelle 2. En aval du compresseur 10 on trouve une première prise d'air haute pression 12 disposée vers la périphérie, qui alimente un canal comportant successivement un clapet anti-retour 14 puis une vanne générale 16, avant de passer 15 au travers d'un échangeur thermique 22. On trouve aussi une deuxième prise d'air haute pression 18 disposée vers le centre, qui alimente la vanne générale 16 par une vanne haute pression 20. En aval de la soufflante 8 on trouve une prise d'air basse pression 26 qui alimente un canal comportant une vanne à air 28, avant de passer au travers de 20 l'échangeur thermique 22 afin de refroidir l'air haute pression fortement réchauffée par sa compression. La figure 2 présente la nacelle comportant son entrée d'air amont 32, ainsi qu'un capot circulaire 40 entourant la soufflante d'air frais 8, recevant à l'intérieur les aubes de redressement aval 42 de cette soufflante. 25 La nacelle comporte en aval des aubes de la soufflante 42, un mât moteur disposé longitudinalement, comprenant une bifurcation 44 comportant deux parois latérales 48 formant carénages disposés symétriquement par rapport à un plan axial, qui relient la paroi intérieure 46 et la paroi extérieure non représentée, de la veine annulaire secondaire. 30 Le contour extérieur de la bifurcation 44 présente en vue de dessus un profil aérodynamique, comportant une extrémité amont se terminant sensiblement en pointe juste en arrière des aubes de soufflante 42, puis une courbure comportant un élargissement suivi d'un resserrement. La figure 3 présente la bifurcation 44 délimitée par les deux parois 35 latérales 48 disposées parallèlement entre elles dans un même plan transversal, qui comporte sur sa pointe amont une écope 50 d'entrée réglable. Les extrémités avant des deux parois latérales 48 se terminent par deux bords parallèles. L'écope 50 donne accès à un canal interne 54 limité par deux parois internes latérales 52, qui conduit directement le flux d'air secondaire entrant par cette 5 écope à l'échangeur thermique 22. Les figures 4a, 4b, 5a, 5b et 5c présentent l'écope 50 comportant un pivot 62 disposé radialement, autour duquel peuvent pivoter deux portes 60 comprenant chacune une partie incurvée formée par des génératrices parallèles au pivot, présentant une courbure centrée sur ce pivot. 10 Chaque porte 60 reçoit à chaque extrémité un bras de liaison qui les rattache à ce pivot 62. Grâce à la courbure centrée sur le pivot 62, au cours de son ouverture chaque porte 60 présente sa partie incurvée qui reste ajustée sur le bord d'extrémité avant d'une paroi latérale 48. Dans la position fermée présentée par les figures 4a et 5a, les deux 15 portes 60 se complètent pour constituer le bord d'attaque bombé et entièrement fermé de la bifurcation 44 du mât réacteur. On n'a ainsi aucune entrée d'air dans le canal interne 54, tout en disposant d'un profil aérodynamique qui limite la traînée dans la veine annulaire secondaire. Dans la position intermédiaire présentée par la figure 5b, on dispose 20 d'une entrée d'air de largeur réduite, tout en présentant de chaque côté de cette entrée un profil continu et aérodynamique composé des portes 60 ajustées sur les parois latérales 48. Dans la position d'ouverture représentée aux figures 4b et 5c, l'écope 50 est en position d'ouverture complète et l'entrée d'air dans le canal interne 54 est 25 maximale. La figure 6 présente une première commande d'ouverture de l'écope 50, comportant un vérin 70 disposé parallèlement à l'axe de la nacelle, qui actionne deux crémaillères 72 se trouvant en regard l'une de l'autre, agissant chacune sur un secteur denté 74 fixé sur un bras de chaque porte 60. 30 De cette manière un mouvement axial du vérin 70 commande simultanément et de manière synchronisée les deux portes 60, qui restent alors symétriques par rapport au plan médian. La figure 7 présente un même vérin 70 agissant par deux biellettes 80 disposées symétriquement par rapport au plan médian, et articulées à chaque 35 extrémité, sur un bras de chaque porte 60 afin de tirer ou de pousser ces portes de manière symétrique.

La figure 8 présente un pignon 82 monté suivant un axe parallèle à l'axe de la nacelle, comportant une couronne dentée disposée sur un côté d'une face latérale, de manière à engrener simultanément sur un secteur denté 74 fixé sur un bras de chaque porte 60.

Les deux secteurs dentés 74 des deux portes 60 sont disposés de manière opposée par rapport à l'axe du pignon 80, afin d'obtenir un mouvement symétrique des portes quand le pignon est en rotation. Les figures 9, 10a et 10b présentent la bifurcation 44 du mât réacteur comportant, sur une de ses parois latérales 48, un clapet 80 disposé vers l'avant, un peu en arrière des aubes de la soufflante 42. La bifurcation 44 comporte à l'avant une entrée d'air principale 82, qui peut l'alimenter de manière indépendante du canal interne 54 relié uniquement à l'échangeur d'air 22. Le clapet 80 comporte sur sa partie arrière un pivot 82 fixé à la paroi latérale 48, qui permet d'ouvrir son côté avant vers l'extérieur, comme présenté 15 figure 10b, afin de former une écope 50 dirigeant l'air venant de l'amont vers le canal interne 54. On notera qu'en position fermée comme présenté figure 10a, la surface extérieure de la paroi latérale 48 est entièrement lisse, ce qui permet d'obtenir un bon profil aérodynamique.

20 Les figures 11 à 13 présentent la bifurcation 44 comportant sur une de ses parois latérales 48, une écope 50 comprenant une unique porte 60 similaire à celle présentée figure 3. La partie de la paroi latérale 48 située en amont de la porte 60, est ajustée sur l'axe du canal interne 54. L'écope 50 est formée par une seule porte 60 25 située sur le côté de l'axe de ce canal interne 54, qui s'ouvre dans la position intermédiaire comme présenté figure 13b, ou s'ouvre entièrement comme présenté figure 12b et 13c, pour prélever l'air s'écoulant le long de cette paroi. D'une manière générale on obtient avec ces différents types d'écopes dynamiques 50, une possibilité de prélever de l'air en aval de la soufflante 42, avec un 30 réglage permettant d'adapter ce débit à celui juste nécessaire pour l'échangeur thermique 22. De plus le profil aérodynamique de la bifurcation 44 est en permanence optimisé, avec en particulier une adaptation de ce profil en fonction des besoins de débit de l'échangeur thermique 22, qui entraîne pas ou peu de perturbations quand 35 ce besoin est nul, et une perturbation adaptée en proportion de ce besoin quand il augmente.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Ensemble propulsif pour aéronef comprenant un turboréacteur et une nacelle entourant ledit turboréacteur, ledit ensemble comprenant un mât moteur reliant le turboréacteur et l'aéronef, ledit mât comprenant une bifurcation (44) reliant radialement les parois interne (46) et externe d'une veine annulaire dans laquelle circule un flux d'air secondaire depuis l'amont vers l'aval de l'ensemble propulsif, ladite bifurcation étant située en aval des aubes (42) d'une soufflante (8) du turboréacteur, ledit ensemble propulsif étant caractérisé en ce que le mât moteur comprend un canal interne (54) équipé d'une écope à géométrie variable (50).
2. 2. Ensemble propulsif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écope (50) est disposée sur la pointe amont de la bifurcation (44).
3. 3. Ensemble propulsif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'écope (50) comporte deux portes (60) pivotant chacune de manière symétrique autour d'un axe disposé radialement.
4. 4. Ensemble propulsif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen d'actionnement (70) qui actionne de manière symétrique les deux portes (60).
5. 5. Ensemble propulsif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écope (50) est disposée sur un côté de la bifurcation (44).
6. 6. Ensemble propulsif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'écope (50) comporte un clapet (80) disposé sur une paroi latérale (48) de la bifurcation (44).
7. 7. Ensemble propulsif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le clapet (80) présente un pivot (82) disposé sensiblement radialement, qui relie son côté arrière à la paroi latérale (48).
8. 8. Ensemble propulsif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'écope (50) comporte une porte (60) pivotant autour d'un axe disposé radialement (62).
9. 9. Ensemble propulsif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que qu'il comporte un vérin (70) d'actionnement de l'écope (50).
10. 10. Ensemble propulsif selon la revendication 9, caractérisé en en ce que le vérin (70) agit sur l'écope (50) par une crémaillère (72), un pignon (82) ou des biellettes (80) articulées à leurs extrémités.