FR3033372A1

FR3033372A1 - Diffuseur pour ejecteur de syteme de gonflage par aspiration

Info

Publication number: FR3033372A1
Application number: FR1551849A
Authority: FR
Inventors: Frederic Marlin; Louis Marceau; Nicolas Autrusson
Original assignee: Herakles SA
Current assignee: ArianeGroup SAS
Priority date: 2015-03-05
Filing date: 2015-03-05
Publication date: 2016-09-09
Anticipated expiration: 2035-03-05
Also published as: FR3033372B1

Abstract

L'invention concerne un diffuseur (8) pour éjecteur de système de gonflage par aspiration, comprenant au moins une rampe annulaire de diffusion (16, 18) centrée sur un axe d'éjection (X-X) du diffuseur et destinée à être alimentée en gaz par un conduit d'alimentation (12), la rampe de diffusion présentant une section droite de forme cylindroconique , et une pluralité de tuyères d'éjection (20, 22) s'ouvrant dans la rampe de diffusion et régulièrement espacées autour de l'axe d'éjection du diffuseur, chaque tuyère d'éjection présentant une forme tronconique avec un axe longitudinal (Y-Y) qui est parallèle à l'axe d'éjection du diffuseur.

Description

1 Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général des systèmes de gonflage par aspiration de structures gonflables, en particulier de toboggans gonflables d'évacuation d'aéronef. Les toboggans gonflables d'évacuation d'aéronef utilisés en cas d'urgence sont stockés dans l'aéronef de sorte à occuper le plus petit volume et, en cas de nécessité, doivent pouvoir se gonfler le plus rapidement possible. Leur gonflage est généralement réalisé grâce à un système de gonflage par aspiration utilisant un gaz sous pression neutre qui est stocké dans un réservoir et qui, lorsqu'il est libéré, vient entraîner par aspiration de l'air extérieur à l'aéronef pour fournir le volume de gaz nécessaire au gonflage du toboggan. De façon à minimiser la quantité de gaz sous pression à stocker dans l'aéronef, le système de gonflage par aspiration doit assurer un entraînement efficace de l'air extérieur pour le mélanger au gaz libéré du réservoir. A cet effet, le système de gonflage par aspiration comprend généralement un éjecteur dont la fonction est d'assurer un entraînement optimal de l'air extérieur à l'aéronef. On pourra notamment se référer au document US 2010/0266424 qui décrit un exemple de réalisation d'un tel système de gonflage par aspiration comprenant un éjecteur. A cause notamment de l'encombrement de leur diffuseur à l'intérieur du tube, les éjecteurs des systèmes de gonflage par aspiration connus de l'art antérieur, et en particulier celui décrit dans le document US 2010/0266424, ne présentent toutefois pas un rendement optimal. Objet et résumé de l'invention La présente invention a donc pour but principal de proposer un diffuseur pour éjecteur de système de gonflage par aspiration qui ne présente pas les inconvénients précités. Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce à un diffuseur pour éjecteur de système de gonflage par aspiration, 35 comprenant : 3033372 2 au moins une rampe annulaire de diffusion centrée sur un axe d'éjection du diffuseur et destinée à être alimentée en gaz par un conduit d'alimentation, la rampe de diffusion présentant une section droite de forme cylindro-conique ; et 5 une pluralité de tuyères d'éjection s'ouvrant dans la rampe de diffusion et régulièrement espacées autour de l'axe d'éjection du diffuseur, chaque tuyère d'éjection présentant une forme tronconique avec un axe longitudinal qui est parallèle à l'axe d'éjection du diffuseur. Le diffuseur selon l'invention est remarquable notamment en ce 10 que les tuyères d'éjection sont régulièrement espacées autour de l'axe d'éjection. Une telle optimisation de la répartition des tuyères d'éjection permet de créer une répartition uniforme du fluide en sortie de l'éjecteur. Couplée à la forme tronconique des tuyères d'éjection, cette répartition permet ainsi d'optimiser le rendement d'aspiration du système de 15 gonflage. Par ailleurs, la forme cylindro-conique (c'est-à-dire en forme de « goutte ») de la rampe de diffusion (en section droite) permet avantageusement de réduire l'encombrement du diffuseur et donc la surface projetée de celui-ci dans l'éjecteur, tout en augmentant la section 20 de passe interne. L'écoulement du flux gazeux s'en trouve amélioré. En outre, plus la surface projetée du diffuseur dans l'éjecteur est faible, plus la surface d'aspiration de l'air extérieur est élevée, ce qui améliore grandement le rendement de l'éjecteur. De préférence, chaque tuyère d'éjection présente un diamètre 25 de sortie au niveau d'une extrémité libre qui est plus grand qu'un diamètre d'entrée au niveau d'une extrémité s'ouvrant dans la rampe de diffusion. Une telle forme des tuyères d'éjection permet ainsi d'accélérer la vitesse des gaz (pour atteindre des vitesses soniques) et d'éclater le jet afin de créer des turbulences et donc de créer une aspiration de l'air extérieur par 30 viscosité. De préférence également, chaque tuyère d'éjection présente une enveloppe extérieure de forme tronconique munie d'un diamètre de sortie qui est plus petit qu'un diamètre d'entrée. Une telle forme de l'enveloppe extérieure des tuyères d'éjection est particulièrement avantageuse pour faciliter l'écoulement de l'air autour du diffuseur.

3033372 3 Le diffuseur peut comprendre en outre une tuyère d'éjection centrale centrée sur l'axe d'éjection du diffuseur et raccordée à la rampe de diffusion par au moins un conduit auxiliaire. Selon un mode de réalisation, le diffuseur comprend six tuyères 5 d'éjection s'ouvrant dans la rampe de diffusion et régulièrement espacées autour de l'axe d'éjection du diffuseur (le diffuseur est ici muni au total de sept tuyères d'éjection). Selon un autre mode de réalisation, le diffuseur comprend une rampe interne de diffusion et une rampe externe de diffusion disposée 10 autour de la rampe interne de diffusion en lui étant coaxiale, le diffuseur comprenant six tuyères d'éjection s'ouvrant dans la rampe interne de diffusion et régulièrement espacées autour de l'axe d'éjection du diffuseur et douze tuyères d'éjection s'ouvrant dans la rampe externe de diffusion et régulièrement espacées autour de l'axe d'éjection du diffuseur (le 15 diffuseur est ici muni au total de dix-neuf tuyères d'éjection). Dans ce mode de réalisation, les rampes interne et externe de diffusion sont de préférence reliées entre elles par trois conduits de raccordement s'étendant radialement entre la rampe externe de diffusion et la tuyère d'éjection centrale, les conduits de raccordement étant 20 espacés angulairement de 120° les uns des autres. Cette configuration est ainsi optimale en termes d'homogénéité de distribution des gaz de combustion au sein du diffuseur. De même, le conduit d'alimentation débouche avantageusement dans la rampe externe de diffusion et est aligné radialement avec l'un des conduits de raccordement.

25 L'invention a également pour objet un éjecteur pour système de gonflage par aspiration d'une structure gonflable comprenant un tube destiné à être raccordé à une extrémité à une structure à gonfler, un diffuseur tel que défini précédemment disposé à l'intérieur du tube avec son axe d'éjection confondu avec un axe longitudinal du tube et ses 30 tuyères d'éjection débouchant dans le tube en direction de son extrémité raccordée à la structure à gonfler, et un générateur de gaz qui est raccordé au conduit d'alimentation du diffuseur. Brève description des dessins 35 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins 3033372 4 annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les figures : - la figure 1 est une vue schématique montrant en perspective un système de gonflage par aspiration d'une structure gonflage muni d'un 5 diffuseur selon un mode de réalisation de l'invention ; - les figures 2 et 3 sont des vues du diffuseur de la figure 1, respectivement en perspective et en vue de face ; - les figures 4 et 5 sont des vues en coupe du diffuseur de la figure 3, respectivement selon IV-IV et V-V ; et 10 - la figure 6 est une vue d'un diffuseur pour système de gonflage par aspiration selon un autre mode de réalisation de l'invention. Description détaillée de l'invention L'invention s'applique à tout éjecteur pour système de gonflage 15 par aspiration d'une structure gonflable, telle qu'un toboggan d'évacuation d'aéronef. Un éjecteur 2 pour système de gonflage par aspiration d'une telle structure gonflable 4 est représenté de façon schématique sur la figure 1.

20 Cet éjecteur 2 comprend notamment un tube 6 centré sur un axe longitudinal X-X et raccordé à une extrémité à la structure gonflable 4. L'éjecteur 2 comprend également un diffuseur 8 conforme à l'invention qui est disposé à l'intérieur du tube 6 de façon transversale (c'est-à-dire avec son axe d'éjection confondu avec l'axe longitudinal X-X 25 du tube). Ce diffuseur, qui sera décrit en détails ci-après, est tourné en direction de l'extrémité du tube qui est raccordée à la structure gonflable 4. Le système de gonflage par aspiration comprend encore un générateur de gaz 10 (ci-après dénommé gaz d'aspiration pouvant être 30 issu de la combustion d'un matériau énergétique ou provenir d'un réseau d'air comprimé). Ce générateur de gaz 10 est raccordé à un conduit d'alimentation 12 du diffuseur 8. Le fonctionnement d'un tel système de gonflage par aspiration est le suivant. Lorsqu'il est actionné, le système de gonflage par aspiration 35 libère les gaz provenant du générateur de gaz 10 pour alimenter l'éjecteur 2. L'éjection sous pression et à haute vitesse du gaz d'aspiration par le 303 3 3 7 2 5 diffuseur 8 à l'intérieur du tube 6 en direction de la structure gonflable 4 a pour effet de provoquer une baisse de la pression statique et une aspiration de l'air extérieur au tube (dans le sens des flèches F sur la figure 1). L'air ainsi aspiré va se mélanger au gaz d'aspiration éjecté dans 5 le tube afin de fournir le volume de gaz nécessaire au gonflage de la structure gonflable. Ce phénomène est lié au fait qu'une viscosité existe entre l'air extérieur et le gaz d'aspiration, viscosité dû aux turbulences du gaz d'aspiration créée par les caractéristiques du diffuseur décrites ci-après.

10 Les figures 2 à 5 montrent plus en détails la structure du diffuseur 8 selon un premier mode de réalisation de l'invention. Le diffuseur 8 comprend notamment deux rampes annulaires de diffusion centrées sur l'axe de d'éjection X-X, à savoir une rampe interne de diffusion 16 et une rampe externe de diffusion 18 qui est disposée 15 autour de la rampe interne de diffusion 16 en lui étant coaxiale. Dans le mode de réalisation des figures 2 à 5, le diffuseur 8 comprend également plusieurs tuyères d'éjection qui sont toutes identiques et qui sont réparties de la façon suivante : six tuyères d'éjection 20 qui s'ouvrent dans la rampe interne de diffusion 16 et qui 20 sont régulièrement espacées autour de l'axe d'éjection X-X du diffuseur, douze tuyères d'éjection 22 qui s'ouvrent dans la rampe externe de diffusion 18 et qui sont régulièrement espacées autour de l'axe d'éjection, et une tuyère d'éjection centrale 24 qui est centrée sur l'axe d'éjection et qui est raccordée à la rampe interne de diffusion 16 par trois conduits 25 auxiliaires 26. Ainsi, dans ce mode de réalisation, le diffuseur comprend au total dix-neuf tuyères d'éjection dont dix-huit sont réparties sur deux rampes de diffusion concentriques en observant pour chaque rampe de diffusion une distance égale entre les tuyères d'éjection adjacentes. Une 30 telle répartition permet que les cônes d'aspiration créés en sortie des tuyères ne se chevauchent pas de sorte à maximiser la surface d'aspiration. On notera que les rampes interne 16 et externe 18 de diffusion sont reliées entre elles par trois conduits de raccordement 28 qui 35 s'étendent radialement entre la rampe externe de diffusion et la tuyère d'éjection centrale 24 et qui se confondent, entre la tuyère d'éjection 3033372 6 centrale et la rampe interne de diffusion avec les conduits auxiliaires 26 mentionnés précédemment. De préférence, ces conduits de raccordement 28 sont espacés angulairement de 120° les uns des autres. Par ailleurs, dans ce mode de réalisation, le conduit 5 d'alimentation 12 débouche avantageusement dans la rampe externe de diffusion 18 en étant aligné radialement avec l'un des conduits de raccordement 28. Ce conduit d'alimentation 12 est raccordé au générateur de gaz 10 (figure 1) et permet d'admettre le gaz d'aspiration au sein du diffuseur 8, et notamment des rampes de diffusion 16, 18.

10 Toujours selon l'invention, chaque rampe de diffusion (à savoir ici les rampes interne 16 et externe 18) présente une section droite de forme cylindro-conique comme représenté sur les figures 4 et 5. Plus précisément, la section droite de la rampe de diffusion (ici la rampe externe de diffusion 18) se compose d'une première partie 30a 15 qui présente une forme de demi-cercle (c'est-à-dire arrondie) et une seconde partie 30b qui présente une forme de pointe prolongeant la première partie 30a. Une telle forme de « goutte » permet d'augmenter la section de passage interne pour le gaz d'aspiration tout en réduisant la surface extérieure projetée de sorte à faciliter l'écoulement autour de 20 l'éjecteur de l'air extérieur qui est aspiré. De plus, chaque tuyère d'éjection (à savoir les tuyères d'éjection 20 de la rampe interne de diffusion 16, les tuyères d'éjection 22 de la rampe externe de diffusion 18 et la tuyère d'éjection centrale 24) présente une forme tronconique avec un axe longitudinal Y-Y qui est parallèle à 25 l'axe d'éjection X-X du diffuseur. La forme tronconique des tuyères d'éjection est ainsi représentée sur la figure 5 (pour une tuyère d'éjection 22 de la rampe externe de diffusion 18). Sur cette figure, on remarque bien que la tuyère d'éjection 22 est de forme tronconique en s'évasant vers son extrémité 30 libre. Une telle forme tronconique permet d'obtenir un rendement maximal d'aspiration de la tuyère d'éjection tout en limitant son encombrement. Plus précisément, chaque tuyère d'éjection présente un diamètre de sortie js au niveau d'une extrémité libre qui est plus grand qu'un diamètre d'entrée 11)E au niveau d'une extrémité s'ouvrant dans la 35 rampe de diffusion correspondante.

3033372 7 Par ailleurs, et à l'inverse de leur forme particulière décrite ci-avant, chaque tuyère d'éjection (à savoir les tuyères d'éjection 20 de la rampe interne de diffusion 16, les tuyères d'éjection 22 de la rampe externe de diffusion 18 et la tuyère d'éjection centrale 24) présente une 5 enveloppe extérieure 32 de forme tronconique munie d'un diamètre de sortie qui est plus petit qu'un diamètre d'entrée. Cette caractéristique est également visible sur la figure 5 pour une tuyère d'injection 22 de la rampe externe de diffusion 18. Une telle forme de l'enveloppe extérieure des tuyères d'éjection est particulièrement 10 avantageuse pour faciliter l'écoulement de l'air autour du diffuseur. La figure 6 représente, en vue de face, un autre mode de réalisation d'un diffuseur 8' selon l'invention. Ce mode de réalisation se distingue de celui précédemment décrit en ce que le diffuseur 8' ne comporte qu'une seule rampe de 15 diffusion 16 dans laquelle débouchent six tuyères d'éjection 20 régulièrement espacées autour de l'axe d'éjection X-X du diffuseur. Ici également, le diffuseur 8' comprend une tuyère d'éjection centrale 24 qui est centrée sur l'axe d'éjection X-X et qui est raccordée à la rampe de diffusion 16 par un conduit auxiliaire 26 avantageusement 20 aligné avec le conduit d'alimentation 12, ce conduit auxiliaire pouvant se prolonger par un autre conduit auxiliaire 26' se raccordant à la rampe de diffusion 16 comme représenté en pointillés sur la figure 6. On notera que la forme cylindro-conique de la section droite de la rampe de diffusion 16 et la forme tronconique des tuyères d'éjection 20, 25 24 sont en tous points identiques à celles décrites en liaison avec le précédent mode de réalisation. On notera également que le nombre de tuyères d'éjection du diffuseur selon l'invention peut être différent de celui des deux modes de réalisation précédemment décrits. Par exemple, en ajoutant une rampe 30 supplémentaire au diffuseur décrit en liaison avec les figures 2 et 3 et en gardant la règle de l'invention selon laquelle la distance entre deux tuyères d'éjection adjacentes d'une même rampe est identique sur toute la rampe, le nombre de tuyères d'éjection serait de 37 (1 tuyère centrale, 6 tuyères sur la rampe interne, 12 sur la rampe externe et 18 sur la rampe 35 supplémentaire disposée autour de la rampe externe). De manière plus générale, la réparation des tuyères d'éjection du diffuseur selon l'invention 3033372 8 s'apparente à la position de cellules d'un nid d'abeille qui s'inscrirait dans des hexagones concentriques. On notera également que quelque soit le mode de réalisation, le diffuseur selon l'invention peut être réalisé par un procédé dit de « fabrication additive », c'est-à-dire un procédé de fabrication par ajout de matière, notamment par impression 3D.

Claims

REVENDICATIONS1. Diffuseur (8 ; 8') pour éjecteur de système de gonflage par aspiration (2), comprenant : au moins une rampe annulaire de diffusion (16, 18, 34) centrée sur un axe d'éjection (X-X) du diffuseur et destinée à être alimentée en gaz par un conduit d'alimentation (12), la rampe de diffusion présentant une section droite de forme cylindro-conique ; et une pluralité de tuyères d'éjection (20, 22, 36) s'ouvrant dans la 10 rampe de diffusion et régulièrement espacées autour de l'axe d'éjection du diffuseur, chaque tuyère d'éjection présentant une forme tronconique avec un axe longitudinal (Y-Y) qui est parallèle à l'axe d'éjection du diffuseur.
2. Diffuseur selon la revendication 1, dans lequel chaque tuyère 15 d'éjection présente un diamètre de sortie (11)s) au niveau d'une extrémité libre qui est plus grand qu'un diamètre d'entrée (4:1E) au niveau d'une extrémité s'ouvrant dans la rampe de diffusion.
3. Diffuseur selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel 20 chaque tuyère d'éjection présente une enveloppe extérieure (32) de forme tronconique munie d'un diamètre de sortie qui est plus petit qu'un diamètre d'entrée.
4. Diffuseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 25 comprenant en outre une tuyère d'éjection centrale (24) centrée sur l'axe d'éjection du diffuseur et raccordée à la rampe de diffusion par au moins un conduit auxiliaire (26).
5. Diffuseur (8') selon la revendication 4, comprenant six 30 tuyères d'éjection (20) s'ouvrant dans la rampe de diffusion (16) et régulièrement espacées autour de l'axe d'éjection du diffuseur.
6. Diffuseur (8) selon la revendication 4, dans lequel le diffuseur (14) comprend une rampe interne de diffusion (16) et une rampe externe 35 de diffusion (18) disposée autour de la rampe interne de diffusion en lui étant coaxiale, le diffuseur comprenant six tuyères d'éjection (20) 3033372 s'ouvrant dans la rampe interne de diffusion et régulièrement espacées autour de l'axe d'éjection du diffuseur et douze tuyères d'éjection (22) s'ouvrant dans la rampe externe de diffusion et régulièrement espacées autour de l'axe d'éjection du diffuseur. 5
7. Diffuseur selon la revendication 6, dans lequel les rampes interne et externe de diffusion sont reliées entre elles par trois conduits de raccordement (28) s'étendant radialement entre la rampe externe de diffusion et la tuyère d'éjection centrale, les conduits de raccordement 10 étant espacés angulairement de 120° les uns des autres.
8. Diffuseur selon la revendication 7, dans lequel le conduit d'alimentation (12) débouche dans la rampe externe de diffusion (18) et est aligné radialement avec l'un des conduits de raccordement (28).
9. Ejecteur pour système de gonflage par aspiration (2) d'une structure gonflable (4) comprenant un tube (6) destiné à être raccordé à une extrémité à une structure à gonfler, un diffuseur (8 ; 8') selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 disposé à l'intérieur du tube avec son axe d'éjection (X-X) confondu avec un axe longitudinal du tube et ses tuyères d'éjection débouchant dans le tube en direction de son extrémité raccordée à la structure à gonfler, et un générateur de gaz (10) qui est raccordé au conduit d'alimentation (12) du diffuseur.