FR3023538A1 - Levre avant de nacelle de turboreacteur comportant des percages d’air chaud en amont de panneaux acoustiques - Google Patents

Levre avant de nacelle de turboreacteur comportant des percages d’air chaud en amont de panneaux acoustiques Download PDF

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Abstract

Lèvre avant de nacelle de turboréacteur, comportant un volume annulaire de dégivrage (4) recevant une alimentation en air chaud (40) pour effectuer un dégivrage de ses parois extérieures, cette lèvre comprenant de plus des panneaux acoustiques (42) disposés sur sa paroi sensiblement tournée radialement vers l'axe de la nacelle, caractérisée en ce qu'elle comporte des perçages de sortie d'air chaud (50) qui sont disposés entre l'extrémité avant de la lèvre, et les panneaux acoustiques (42).

Description

La présente invention concerne une lèvre avant de nacelle de turboréacteur comportant un système de dégivrage, ainsi qu'un procédé d'alimentation en air chaud de cette lèvre, et une nacelle de turboréacteur équipée d'une telle lèvre avant.
Les bords d'attaque des aéronefs, en particulier les lèvres avant des entrées d'air des nacelles de turboréacteur formant des rebords bombés tournés vers l'avant, peuvent dans certaines conditions climatiques comme la traversée de nuages avec une basse température, présenter la formation de givre qui finit par constituer des blocs de glace.
On obtient alors une modification du profil aérodynamique de la nacelle, qui peut perturber l'alimentation en air et le bon fonctionnement du moteur, et la performance de ce moteur est diminuée. De plus on peut obtenir un détachement de blocs de glace qui rentrent dans le turboréacteur, et endommagent des aubes de soufflante. Les autorisations de vol dans des conditions givrantes nécessitent la présence d'un système de dégivrage. Un type de système de dégivrage ou d'antigivrage connu, présenté notamment par les documents EP-B1-0913326 ou US-A1-20020179773, comporte un tube circulaire faisant le tour de la nacelle, qui alimente en air chaud prélevé sur le turboréacteur, le volume intérieur de la lèvre avant de cette nacelle afin de réchauffer ses parois extérieures. Par ailleurs pour réduire les émissions acoustiques des turboréacteurs, on garnit certaines parois intérieures de la nacelle avec des panneaux sandwich comportant une âme centrale présentant des cellules en forme de nid d'abeilles, qui est recouverte par une peau arrière intérieure étanche, et par une peau avant extérieure tournée vers la source sonore, qui est perforée ou poreuse. Les cellules ouvertes constituent alors un dispositif du type résonateur de Helmholtz, qui contribue à fortement réduire les émissions acoustiques. L'âme centrale du panneau sandwich peut comporter une seule épaisseur 30 de cellules, ou deux épaisseurs séparées par une peau médiane micro-perforée, pour améliorer les performances acoustiques du panneau On dispose notamment ce type de panneaux acoustiques sur les parois intérieures de la veine annulaire d'air froid, dans le cas d'un turboréacteur à double flux, ainsi que sur la paroi intérieure de l'entrée d'air amont. En particulier dans les documents de l'art antérieur présentés ci-dessus, 5 les surfaces radialement intérieures de la lèvre de bord d'attaque, tournées vers l'axe de la nacelle, sont garnies en partant de l'avant de cette lèvre, de ce type de panneaux acoustiques. On notera que le garnissage le plus en amont possible de l'entrée d'air de la nacelle, en particulier dans le volume intérieur sensiblement cylindrique, donne les meilleures performances acoustiques de 10 cette nacelle. Toutefois les panneaux acoustiques constituant un isolant thermique, on réalise alors des petites perforations sur la peau intérieure de ces panneaux, afin d'obtenir un débit d'air chaud qui traverse les panneaux pour réchauffer la paroi extérieure à partir de l'air circulant à l'intérieur de cette lèvre. 15 Cependant ce procédé pose différents problèmes, notamment le débit d'air chaud nécessaire est difficilement compatible avec la perforation acceptable de la peau intérieure, et les performances acoustiques de ces panneaux sont réduites. De plus on obtient une perte de rendement aérodynamique de la nacelle, 20 avec en particulier un effet d'écope où l'air extérieur rentre dans les premières cellules amont en traversant le panneau acoustique, pour venir dans le volume intérieur de la lèvre, puis ressort par les dernières cellules aval en retraversant à nouveau ce panneau. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de 25 la technique antérieure. Elle propose à cet effet une lèvre avant de nacelle de turboréacteur, comportant un volume annulaire de dégivrage recevant une alimentation en air chaud pour effectuer un dégivrage de ses parois extérieures, cette lèvre comprenant de plus des panneaux acoustiques disposés sur sa paroi 30 sensiblement tournée vers l'axe de la nacelle, remarquable en ce qu'elle comporte des perçages de sortie d'air chaud qui sont disposés entre l'extrémité avant de la lèvre, et les panneaux acoustiques.
Un avantage de cette lèvre avant est que l'on obtient une couche d'air chaud sortant des perçages qui recouvre les panneaux acoustiques disposés juste en aval de ces perçages, réalisant de manière efficace un dégivrage des panneaux. On peut alors disposer de tels panneaux acoustiques le plus en amont possible de la lèvre, presque jusque son extrémité avant, ce qui donne des bonnes performances acoustiques, avec une perte minimum des qualités aérodynamiques de la nacelle. La lèvre avant de la nacelle selon l'invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre 10 elles. Avantageusement, les perçages sont disposés juste en amont des panneaux acoustiques. On obtient ainsi un débit d'air chaud qui sort du volume annulaire au plus près de ces panneaux acoustiques. Avantageusement, les panneaux acoustiques recouvrent une majeure 15 partie de la longueur suivant l'axe de la nacelle, de la surface extérieure du volume annulaire tournée vers cet axe. On réalise de cette manière une couverture importante de la surface par ces panneaux acoustiques, donnant une meilleure atténuation des bruits. Avantageusement, la surface de la lèvre avant ne comportant pas de 20 panneau acoustique, est réchauffée par un contact direct avec l'air chaud circulant dans le volume annulaire. On utilise de cette manière pour cette partie, un procédé conventionnel de dégivrage. Avantageusement, le volume annulaire est séparé par des cloisons radiales intérieures en plusieurs secteurs angulaires. Ces secteurs angulaires 25 permettent d'optimiser chacun le débit d'air de son secteur, pour obtenir une répartition sensiblement uniforme de la couche d'air chaud sur la périphérie intérieure de la lèvre avant. En particulier, chaque secteur angulaire peut comporter un tube d'alimentation distinct. 30 L'invention a aussi pour objet un procédé d'alimentation en air chaud d'un volume annulaire d'une lèvre avant de nacelle comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, qui ajuste le débit d'air chaud délivré dans ce volume en fonction des conditions de fonctionnement du turboréacteur. Avantageusement, au décollage de l'aéronef le procédé délivre un débit d'injection d'air chaud plus faible.
Avantageusement, en descente de l'aéronef le procédé délivre un débit d'injection d'air chaud plus important. L'invention a de plus pour objet une nacelle de turboréacteur comportant une lèvre avant présentant un volume annulaire de dégivrage recevant une alimentation en air chaud, cette lèvre avant comprenant l'une quelconque des 10 caractéristiques précédentes. 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 d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma en coupe axiale d'une nacelle de turboréacteur 15 comportant des panneaux acoustiques disposés dans la veine annulaire ; - les figures 2a et 2b sont respectivement des vues d'ensemble et de détail d'une lèvre avant comportant un premier système de dégivrage, réalisé selon l'art antérieur ; - les figures 3a et 3b sont respectivement des vues d'ensemble et de 20 détail d'une lèvre avant comportant un deuxième système de dégivrage, réalisé selon l'art antérieur ; - la figure 4 est un schéma en coupe axiale d'une lèvre avant comportant un système de dégivrage, réalisé selon l'invention ; et - les figures 5 et 6 sont des schémas de face de deux types de tubes 25 d'alimentation de cette lèvre avant. La figure 1 présente la nacelle comportant du côté avant indiqué par la flèche « AV », en amont de la virole avant 14 sensiblement cylindrique, un volume annulaire 4 se trouvant à l'intérieur de la lèvre avant 2, constituant un compartiment de dégivrage qui est fermé par une cloison arrière 6. 30 La nacelle comporte une soufflante qui envoie un flux secondaire d'air froid dans une veine annulaire 10, disposée en aval.
La surface intérieure 8 de la virole avant 14 ainsi que les structures externe et interne 12 de la veine annulaire d'air froid 10, reçoivent des panneaux acoustiques comportant une âme en nid d'abeille présentant une paroi arrière fermée et une paroi avant disposée en surface qui est poreuse ou percée, afin d'absorber les bruits émis par le moteur. Les figures 2a et 2b présentent le volume annulaire 4 comportant un tube circulaire 20 disposé sensiblement au centre de ce volume, qui est supporté par plusieurs plaques radiales 22 fixées à la cloison arrière 6 pour le maintenir dans cette position.
Le tube circulaire 20 comporte à une première extrémité une entrée d'air chaud 24, et à son extrémité opposée une sortie 26 de l'air qui s'est refroidi après avoir réchauffé le volume intérieur annulaire 4 par contact avec ce tube faisant office de radiateur. La lèvre avant 2 comprenant sa paroi réchauffée par l'intérieur, permet ainsi de faire fondre le givre ou la glace qui pourrait se déposer sur sa surface extérieure. Les figures 3a et 3b présentent en variante un autre type d'alimentation en air chaud du volume annulaire intérieur 4, comprenant un perçage d'entrée d'air 30 au travers de la cloison arrière 6, et un tube disposé tangentiellement 32 présentant un orifice de sortie 34, qui fait tourner l'air dans ce volume annulaire. On obtient ainsi une bonne répartition de l'air chaud dans l'ensemble du volume annulaire 4. La figure 4 présente le volume annulaire intérieur 4 comportant un système de répartition de l'air chaud dans l'ensemble du volume 40, qui peut 25 être suivant un type connu présenté ci-dessus. La surface intérieure de la virole 14 tournée vers le centre de la nacelle, comporte des panneaux acoustiques 42 qui se prolongent vers l'amont sur la lèvre avant 2, en recouvrant une majeure partie de la longueur suivant l'axe de la nacelle, de la surface extérieure du volume annulaire 4 tourné vers cet axe.
30 Chaque panneau acoustique 42 comporte une âme en nid d'abeille 44 présentant une peau intérieure étanche 46, et une peau extérieure poreuse ou percée 48 qui est disposée dans le prolongement de la partie avant de la lèvre 2 afin d'obtenir une continuité aérodynamique. La lèvre avant 2 comporte juste en amont des panneaux acoustiques 42 une succession de perçages 50 répartis sur le pourtour annulaire, qui permettent un débit d'air chaud formant un film sensiblement régulier aspiré vers l'aval, et venant recouvrir par une couche limite d'air 52 ces panneaux acoustiques afin de les réchauffer pour éviter la formation de givre, ou réaliser un dégivrage. En particulier le film d'air chaud entraîne une déviation des gouttelettes 10 d'air arrivant en amont, qui les éloigne du panneau acoustique 42, ainsi qu'une évaporation des gouttelettes ayant traversé ce film, qui se sont déposées sur ce panneau. Le motif des perçages 50 et la forme de ces perçages, en particulier le diamètre, la répartition, la conicité ou l'inclinaison de ces perçages, sont 15 ajustés de manière à optimiser l'épaisseur de la couche limite d'air chaud 52, et à favoriser la déviation de la trajectoire des gouttes par rapport à la paroi de la nacelle. On notera que les cellules 44 des panneaux acoustiques 42 comportant seulement des perçages vers l'extérieur, ne peuvent pas constituer une écope 20 faisant recirculer le flux d'air chaud venant de l'extérieur, vers l'intérieur du volume annulaire 4. La partie amont de la lèvre avant 2 et la partie tournée radialement vers l'extérieur, ne présentant pas de panneaux acoustiques 42, sont réchauffées de manière habituelle par la circulation d'air chaud dans le volume annulaire 4.
25 On obtient ainsi un compromis permettant un placement le plus en amont possible de panneaux acoustiques 42 sur la lèvre de la nacelle 2, assurant de bonnes performances acoustiques, avec un système de dégivrage efficace consommant un débit limité d'air chaud, et avec des pertes aérodynamiques qui restent faible.
30 Afin d'obtenir une couche limite d'air chaud 52 comportant un débit approprié, lui permettant de rester collé en permanence sur le panneau acoustique 42, il est intéressant d'ajuster le débit d'air chaud en fonction des conditions de fonctionnement du turboréacteur. En effet si la couche limite 52 se décolle du panneau acoustique 42, on n'a plus de dégivrage efficace de ce panneau. En particulier au décollage de l'aéronef on obtient une pression élevée 5 d'air chaud fournie par le compresseur du turboréacteur, et la dépression au niveau de la lèvre 2 est importante, on réalisera alors un débit d'injection d'air chaud faible. En descente on obtient une pression d'air chaud plus faible fournie par le compresseur, et la dépression au niveau de la lèvre 2 est aussi faible, on 10 réalisera alors un débit d'injection d'air chaud important. La figure 5 présente un tube percé annulaire unique 40, distribuant de manière régulière par différents perçages l'air chaud dans une succession de secteurs angulaires 62 délimités par des cloisons radiales 60 séparant le volume annulaire 4, ce qui permet de régler le débit dans chacun de ces 15 secteurs de manière indépendante. La figure 6 présente le volume annulaire 4 séparé en secteurs 62 par des cloisons radiales 60, qui ne sont pas traversées par des tubes percés 40 présentant plusieurs parties se trouvant chacune dans un des secteurs. Pour ces deux dernières versions comportant le volume annulaire 4 20 séparé en secteurs 62, on peut en particulier ajuster le nombre ou le diamètre des perçages du tube 40 débouchant dans chacun des secteurs afin d'obtenir une répartition homogène de la couche limite d'air chaud 52.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1 - Lèvre avant de nacelle de turboréacteur, comportant un volume annulaire de dégivrage (4) recevant une alimentation en air chaud (40) pour effectuer un dégivrage de ses parois extérieures, cette lèvre comprenant de plus des panneaux acoustiques (42) disposés sur sa paroi sensiblement tournée radialement vers l'axe de la nacelle, caractérisée en ce qu'elle comporte des perçages de sortie d'air chaud (50) qui sont disposés entre l'extrémité avant de la lèvre, et les panneaux acoustiques (42).
  2. 2 - Lèvre avant de nacelle selon la revendication 1, caractérisée en ce que les perçages (50) sont disposés juste en amont des panneaux acoustiques (42).
  3. 3 - Lèvre avant de nacelle selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les panneaux acoustiques (42) recouvrent une majeure partie de la 15 longueur suivant l'axe de la nacelle, de la surface extérieure du volume annulaire (4) tournée vers cet axe.
  4. 4 - Lèvre avant de nacelle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la surface de la lèvre avant (2) ne comportant pas de panneau acoustique (42), est réchauffée par un contact 20 direct avec l'air chaud circulant dans le volume annulaire (4).
  5. 5 - Lèvre avant de nacelle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le volume annulaire (4) est séparé par des cloisons radiales intérieures (60) en plusieurs secteurs angulaires (62).
  6. 6 - Lèvre avant de nacelle selon la revendication 5, caractérisée en ce 25 que chaque secteur angulaire (62) comporte un tube d'alimentation distinct (40).
  7. 7 - Procédé d'alimentation en air chaud d'un volume annulaire (4) d'une lèvre avant de nacelle (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il ajuste le débit d'air chaud délivré dans ce 30 volume en fonction des conditions de fonctionnement du turboréacteur.
  8. 8 - Procédé d'alimentation en air chaud selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'au décollage de l'aéronef il délivre un débit d'injection d'air chaud plus faible.
  9. 9 - Procédé d'alimentation en air chaud selon la revendication 7 ou 8, 5 caractérisé en ce qu'en descente de l'aéronef il délivre un débit d'injection d'air chaud plus important.
  10. 10 - Nacelle de turboréacteur comprenant une lèvre avant présentant un volume annulaire de dégivrage (4) recevant une alimentation en air chaud (40), caractérisée en ce que cette lèvre avant est réalisée selon l'une quelconque 10 des revendications 1 à 6.
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