FR3059301A1 - Systeme d'echappement d'un moteur auxiliaire de puissance - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un système d'échappement d'un moteur auxiliaire de puissance d'aéronef, comprenant un conduit d'échappement (2) et un silencieux (3) fixé audit conduit (2), le conduit (2) étant doté, en amont selon la circulation des gaz, d'un orifice d'entrée (4) destiné à être aligné avec une tuyère du moteur et positionné à proximité de cette dernière, pour recevoir les gaz d'échappement, et en aval d'un orifice de sortie (5) desdits gaz, le silencieux (3) comprenant une paroi externe (6) s'étendant autour du conduit (2) et formant une cavité (23) configurée pour atténuer les émissions sonores produites par les gaz d'échappement circulant dans le conduit (2), le silencieux (3) comprenant une paroi thermique (7) faite d'un premier matériau ayant des propriétés thermiques et mécaniques permettant de supporter une température sensiblement égale à la température des gaz d'échappement d'un moteur auxiliaire de puissance, le silencieux (3) étant fixé au conduit (2) par ladite paroi thermique (7), le silencieux (3) comportant en outre au moins une autre paroi faite d'un deuxième matériau plus léger que le premier matériau.

Description

® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication : 3 059 301 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction)
©) N° d’enregistrement national : 16 61666
COURBEVOIE © Int Cl8 : B 64 D 33/04 (2017.01), F 01 N 13/14, 13/16
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1
©) Date de dépôt : 29.11.16. © Demandeur(s) : SAFRAN POWER UNITS—FR.
(30) Priorité :
@ Inventeur(s) : ROY VINCENT, LALANNE CLEMENT
et DELBEZ ALAIN ROGER, ANTOINE.
(43) Date de mise à la disposition du public de la
demande : 01.06.18 Bulletin 18/22.
©) Liste des documents cités dans le rapport de
recherche préliminaire : Se reporter à la fin du
présent fascicule
(© Références à d’autres documents nationaux ® Titulaire(s) : SAFRAN POWER UNITS.
apparentés :
©) Demande(s) d’extension : (© Mandataire(s) : GEVERS & ORES.
154; SYSTEME D'ECHAPPEMENT D'UN MOTEUR AUXILIAIRE DE PUISSANCE.
FR 3 059 301 - A1 (LV) L'invention concerne un système d'échappement d'un moteur auxiliaire de puissance d'aéronef, comprenant un conduit d'échappement (2) et un silencieux (3) fixé audit conduit (2), le conduit (2) étant doté, en amont selon la circulation des gaz, d'un orifice d'entrée (4) destiné à être aligné avec une tuyère du moteur et positionné à proximité de cette dernière, pour recevoir les gaz d'échappement, et en aval d'un orifice de sortie (5) desdits gaz, le silencieux (3) comprenant une paroi externe (6) s'étendant autour du conduit (2) et formant une cavité (23) configurée pour atténuer les émissions sonores produites par les gaz d'échappement circulant dans le conduit (2), le silencieux (3) comprenant une paroi thermique (7) faite d'un premier matériau ayant des propriétés thermiques et mécaniques permettant de supporter une température sensiblement égale à la température des gaz d'échappement d'un moteur auxiliaire de puissance, le silencieux (3) étant fixé au conduit (2) par ladite paroi thermique (7), le silencieux (3) comportant en outre au moins une autre paroi faite d'un deuxième matériau plus léger que le premier matériau.
SYSTEME D'ÉCHAPPEMENT D'UN MOTEUR AUXILIAIRE DE PUISSANCE
1. Domaine technique de l'invention
L'invention concerne un système d'échappement d'un moteur auxiliaire de puissance. En particulier, l'invention concerne un système d'échappement de gaz d'un moteur auxiliaire d'un aéronef.
2. Arrière-plan technologique
Les aéronefs actuels, tels les avions ou les hélicoptères, sont systématiquement équipés de moteurs principaux servant à la propulsion, et parfois d'un moteur ou groupe auxiliaire de puissance dont la fonction est de fournir de l'énergie non propulsive au sol (électrique et/ou pneumatique, pour le démarrage des moteurs, la climatisation de la cabine, l'alimentation du cockpit, etc.) ou en vol, lorsque les moteurs principaux ne sont pas en mesure de le faire (par exemple dans le cas d'une panne ou d'une défaillance d'un moteur). On connaît par exemple un groupe auxiliaire de puissance sous l'appellation abrégée APU (initiales de « Auxiliary Power Unit » en terminologie anglaise).
Par moteur auxiliaire, on entend tout système thermique qui permet d'apporter de la puissance, comme un groupe APU, mais également de manière générale une turbine à gaz à turbine libre ou liée, de type « moteur principal », ou encore un moteur thermique, par exemple un moteur diesel. Les APU sont des petites turbines à gaz capables de fournir de la puissance non propulsive - électrique, mécanique, hydraulique et/ou pneumatique - au sol ou dans les différentes phases de vol où les moteurs principaux ne sont pas en mesure de le faire: phase de transition (décollage, atterrissage) ou de recherche, panne d'un moteur, défaillance d'une machine électrique, etc.
Comme ces moteurs auxiliaires produisent des gaz liés à la combustion d'un carburant, ils sont associés à un conduit d'échappement agencé pour les guider et les évacuer vers l'extérieur de l'aéronef. Le conduit comprend une extrémité alignée avec la tuyère du moteur, et comprend à l'autre extrémité une ouverture généralement affleurante à la peau du fuselage de l'aéronef.
Afin de réduire les émissions sonores engendrées par le moteur auxiliaire, on ajoute un silencieux agencé sur le conduit d'échappement du moteur. Un silencieux est un élément présentant un volume fermé, de préférence compartimenté, et qui entoure au moins une partie du conduit. Dans cette zone, le conduit est multipercé. Les cavités sont dimensionnées pour réduire l'intensité des ondes dites à larges bandes, en particulier des ondes à basses fréquences. Ainsi, une partie des ondes sonores provenant des gaz d'échappement du moteur est absorbée par le silencieux. Un tel silencieux a généralement des dimensions importantes pour pouvoir réduire ces fréquences.
En outre, les gaz d'échappement sortent de la tuyère à des températures très élevées, de sorte que le conduit d'échappement, ainsi que le silencieux qui est en contact avec le conduit d'échappement, demandent d'être conçus avec des matériaux hautement résistants à la chaleur.
Des matériaux caractéristiques sont usuellement utilisés pour la conception de ces systèmes d'échappement, comme certains alliages à base de nickel, connus par exemple sous le nom d'Inconel® 625, dont la formule chimique est NiCr22Mo9Nb. Un tel alliage a une très grande résistance mécanique, même à hautes températures. Cependant, ces alliages ont une masse volumique élevée. Ainsi, le volumineux silencieux pénalise fortement le poids de l'aéronef. Or aujourd'hui, on cherche à le réduire, en particulier pour économiser le carburant nécessaire à la locomotion de l'aéronef.
En outre, les moteurs auxiliaires étant généralement disposés à l'arrière de l'aéronef, leur poids a un impact notable sur le centre de gravité de l'aéronef, qui est par conséquent déplacé vers l'arrière. Pour compenser ce déplacement, il est fréquent de devoir augmenter la portance arrière de l'aéronef, ce qui a un impact supplémentaire sur la consommation de carburant. En effet, cette augmentation de portance accentue la force de trainée opposée au déplacement de l'aéronef, et demande donc de la puissance supplémentaire pour la surmonter. Ainsi, les systèmes d'échappement actuels sont des éléments lourds agencés à des endroits critiques de l'aéronef.
3. Objectifs de l'invention
L'invention vise à pallier au moins certains des inconvénients des systèmes d'échappement de gaz connus.
En particulier, l'invention vise à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l'invention, un système d'échappement qui réduit son impact sur la consommation de l'aéronef en carburant.
L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation, un système d'échappement dont le poids est réduit.
L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l'invention, un système d'échappement qui réduit le transfert thermique entre le conduit d'échappement et le silencieux.
L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l'invention, un système d'échappement qui améliore la gestion de la dilatation thermique des parois du silencieux.
L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation, un système d'échappement comportant des moyens d'assemblage améliorés du silencieux, qui permettent l'utilisation de deux matériaux ayant des coefficients de dilatation différents.
L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation, un système d'échappement qui s'adapte à la plupart des moteurs auxiliaires.
L'invention vise aussi à fournir un silencieux configuré pour un système d'échappement selon l'invention.
L'invention vise aussi à fournir un moteur auxiliaire équipé d'un système d'échappement selon l'invention.
L'invention vise aussi à fournir un aéronef équipé d'un système d'échappement selon l'invention.
4. Exposé de l'invention
Pour ce faire, l'invention concerne un système d'échappement d'un moteur auxiliaire de puissance d'aéronef, comprenant un conduit d'échappement et un silencieux fixé audit conduit, le conduit étant doté, en amont selon la circulation des gaz, d'un orifice d'entrée destiné à être aligné avec une tuyère du moteur et positionné à proximité de cette dernière, afin de recevoir les gaz d'échappement, et en aval d'un orifice de sortie desdits gaz, le silencieux comprenant une paroi externe s'étendant autour du conduit et formant une cavité configurée pour atténuer les émissions sonores produites par les gaz d'échappement circulant dans le conduit.
L'invention est remarquable en ce que le silencieux comprend une paroi thermique faite d'un premier matériau ayant des propriétés thermiques et mécaniques permettant de supporter une température sensiblement égale à la température des gaz d'échappement d'un moteur auxiliaire de puissance, le silencieux étant fixé au conduit par ladite paroi thermique, le silencieux comportant en outre au moins une autre paroi faite d'un deuxième matériau plus léger que le premier matériau.
Un système d'échappement de gaz selon l'invention permet une réduction du poids du silencieux, qui comporte seulement certaines parties faites d'un matériau lourd supportant la chaleur dégagée par les gaz d'échappement. En outre, le silencieux est fixé au conduit d'échappement par cette paroi, qui peut supporter la température de la chaleur transmise par les gaz d'échappement. Ainsi, les zones les plus exposées thermiquement sont faites du premier matériau. Les autres parois du silencieux peuvent par conséquent être faites d'un matériau plus léger. Le silencieux est ainsi optimisé pour remplir sa fonction de silencieux tout en ayant un impact réduit sur le poids de l'aéronef.
Avantageusement et selon l'invention, le silencieux est sensiblement en contact avec le conduit d'échappement uniquement par la paroi thermique, de sorte que cette paroi thermique subit en premier les températures élevées transmises par les gaz d'échappement. L'expression « sensiblement en contact » signifie que le contact entre la paroi thermique et le conduit d'échappement peut être soit direct, soi obtenu par l'intermédiaire d'un élément de fixation qui fait la liaison entre eux.
Avantageusement et selon l'invention, toutes les autres parois du silencieux, notamment la paroi externe, sont faites du deuxième matériau, de manière à alléger au maximum le silencieux.
Avantageusement et selon l'invention, le silencieux a une forme tronconique, la paroi thermique définissant la base du cône tronqué, et la paroi externe la face conique. Ainsi, la paroi thermique a une surface plus large, de sorte que la jonction entre la paroi thermique et la paroi externe est éloignée du conduit afin de diminuer la chaleur transmise de la paroi thermique à la paroi externe.
Avantageusement et selon l'invention, la paroi thermique et la paroi externe sont fixées l'une à l'autre par des moyens d'assemblage configurés pour permettre une dilatation thermique de la paroi thermique par rapport à la paroi externe. En effet, comme les matériaux sont différents, la dilatation de chacun n'est pas la même. Ainsi, les moyens d'assemblage permettent de maintenir l'assemblage des deux parois.
Avantageusement et selon l'invention, les moyens d'assemblage comprennent une bride d'assemblage comportant des lames d'accrochage espacées les unes des autres. Cette disposition permet de donner à la bride la souplesse en flexion nécessaire à la dilatation de la paroi thermique. Ainsi, les lames peuvent fléchir tout en maintenant les parois ensemble, afin d'éviter un impact mécanique significatif sur l'ensemble.
Avantageusement et selon l'invention, le premier matériau est un alliage de nickel, de préférence de type NiCr22Mo9Nb, ce matériau supportant bien les très hautes températures.
Avantageusement et selon l'invention, le deuxième matériau est un alliage de titane, de préférence de type TÎ-6AI-4V ou Ti-6AI-2Sn-4Zr-2Mo, ce matériau étant plus léger que le premier matériau. On entend par l'expression « plus léger », le fait que la masse volumique du deuxième matériau est inférieure à celle du premier matériau.
Avantageusement et selon l'invention, le système comprend une virole de fermeture de la cavité du silencieux intégrant de préférence un joint de type âme élastique métallique recouverte d'une gaine résistante en fibre de verre. De fait, le joint assure l'étanchéité du silencieux. Ce joint possédant une certaine souplesse, la virole de fermeture reste mobile autour du conduit d'échappement. Ainsi, le conduit et le silencieux peuvent se dilater librement axialement et radialement l'un par rapport à l'autre.
Avantageusement et selon l'invention, la cavité est compartimentée par au moins une paroi interne, de préférence faite du même matériau que la paroi externe, ceci participant au gain de masse total du système d'échappement.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention, qui pourront être prises ensemble ou séparément :
le silencieux est fixé au conduit uniquement par la paroi thermique, la paroi thermique du silencieux est disposée en amont selon le sens d'écoulement des gaz, la paroi thermique est sensiblement orthogonale au conduit, la paroi thermique est légèrement conique, et a par exemple un angle de 5° environ par rapport à un plan orthogonal au conduit, le conduit d'échappement est fait du premier matériau, ladite ou lesdites parois internes ne sont pas en contact avec le conduit d'échappement, la ou les parois internes sont sensiblement orthogonales au conduit d'échappement, la ou les parois internes sont légèrement coniques, et ont par exemple chacune un angle de 5° environ par rapport à un plan orthogonal au conduit, la virole de fermeture est disposée en aval de la paroi externe, la virole de fermeture n'est pas directement en contact avec le conduit d'échappement, la virole de fermeture, la paroi externe, la bride d'assemblage et/ou la ou les parois internes sont faites du deuxième matériau, le système comporte un joint de contact entre la virole de fermeture et le conduit, le joint de contact est toujours en contact avec le conduit le joint de contact est toujours en contact avec la virole de fermeture, la virole de fermeture comporte une gorge de maintien du joint, le joint de contact est configuré pour pouvoir glisser autour du conduit d'échappement, le joint de contact est fait d'un matériau capable de supporter des hautes températures, telle que la température des gaz d'échappement.
L'invention concerne également un silencieux caractérisé en ce qu'il est configuré pour un système d'échappement selon l'invention.
L'invention concerne également un moteur auxiliaire de puissance caractérisé en ce qu'il comprend un système d'échappement de gaz selon l'invention.
L'invention concerne également un silencieux, un système d'échappement et un moteur auxiliaire de puissance caractérisés en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après.
5. Liste des figures
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre uniquement non limitatif et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles :
la figure 1 est une représentation schématique d'une vue en perspective d'un système d'échappement de moteur auxiliaire de puissance selon l'invention, la figure 2 est une représentation schématique d'une vue en coupe d'un système d'échappement de moteur auxiliaire de puissance selon l'invention, la figure 3 est une représentation schématique partielle d'un système d'échappement de moteur auxiliaire de puissance selon l'invention, la figure 4 est une représentation schématique partielle d'un silencieux de système d'échappement selon l'invention, la figure 5 est une représentation schématique partielle d'une bride d'assemblage de la paroi thermique d'un silencieux selon l'invention, la figure 6 est une représentation schématique partielle des moyens d'assemblages du silencieux selon l'invention, la figure 7 est une représentation schématique d'une virole de fermeture d'un silencieux selon l'invention, la figure 8 est une représentation schématique partielle en coupe de la virole de fermeture agencée sur le système d'échappement selon l'invention.
6. Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées pour fournir d'autres réalisations.
La figure 1 représente schématiquement un système d'échappement 1 d'un moteur auxiliaire de puissance d'aéronef, non représenté sur les figures. Le système 1 comprend un conduit d'échappement 2 tubulaire, ici sensiblement cylindrique. Le conduit 2 est doté en amont, selon la circulation des gaz, d'un orifice d'entrée 4 destiné à être aligné sur la tuyère du moteur et positionné à proximité de celle-ci, pour recevoir les gaz d'échappement. L'orifice d'entrée est sensiblement évasé pour laisser un espace suffisant entre le conduit et la tuyère du moteur afin d'évacuer l'air présent dans le compartiment APU par un phénomène d'aspiration et de créer ainsi une ventilation de ce compartiment. Le conduit 2 est muni en aval d'un orifice de sortie 5 desdits gaz d'échappement, dont l'extrémité est de préférence destinée à être positionnée affleurante à la peau de l'aéronef. Le conduit 2 mène ainsi les gaz d'échappement du moteur auxiliaire jusqu'à l'extérieur de l'aéronef. Le conduit 2 forme ici un coude 8 précédent l'orifice de sortie 5, le contour de l'orifice de sortie 5 présentant en plus une double courbure.
Afin d'atténuer les émissions sonores produites par les gaz d'échappement circulant dans le conduit 2, le système 1 comprend de plus un silencieux 3 fixé audit conduit 2 par des moyens de fixation usuels. Le conduit 2 est multipercé au niveau de sa partie située à l'intérieur du silencieux 3. Ce dernier fait le tour du conduit 2 pour atténuer le bruit dans toutes les directions. Le silencieux 3 comprend une paroi externe 6 s'étendant autour du conduit 2 et formant une cavité 23, qui est notamment dimensionnée pour atténuer les ondes basses fréquences. Le silencieux 3 a ici une forme tronconique circulaire, la paroi externe 6 définissant la face conique du cône tronqué. Le conduit 2 est de préférence centré selon l'axe du cône.
Selon l'invention, le silencieux 3 comprend une paroi thermique 7 faite d'un premier matériau ayant des propriétés thermiques et mécaniques permettant de supporter une température sensiblement égale à la température des gaz d'échappement d'un moteur auxiliaire de puissance. Le premier matériau est de préférence un alliage de nickel de type NiCr22Mo9Nb, ce matériau supportant les très hautes températures comme celles des gaz d'échappement circulant dans le conduit. Le conduit d'échappement 2 est également, de préférence, fait de ce même premier matériau. La paroi thermique 7 est assemblée à la paroi externe 6. La paroi thermique 7 est sensiblement orthogonale au conduit 2 du silencieux 3 et disposée en amont selon le sens d'écoulement des gaz. Autrement dit, le conduit 2 traverse la paroi thermique 7 par un trou usiné dans la paroi 7. La paroi thermique 7 est par exemple fixée au conduit par des moyens de fixation usuels de type boulonnage ou rivetage.
La paroi thermique 7 forme ici la base du cône tronqué. Ainsi, la face thermique 7 a une surface large, de sorte que la jonction entre la paroi thermique 7 et la paroi externe 6 est éloignée du conduit 2, ceci afin de diminuer la chaleur provenant du conduit 2, et qui est transmise de la paroi thermique 7 à la paroi externe 6.
La paroi externe 6 est faite d'un deuxième matériau, plus léger que le premier matériau, de manière à alléger le silencieux 3. Le deuxième matériau est, de préférence, un alliage de titane de type TÎ-6AI-4V ou Ti-6AI-2Sn-4Zr-2Mo. Ce deuxième matériau supporte des températures moins élevées que le premier. Ainsi, les parois faites du deuxième matériau n'ont, de préférence, aucun contact avec le conduit d'échappement.
Le silencieux 3 est, dans ce mode de réalisation, fixé uniquement au conduit par ladite paroi thermique 7. Autrement dit, le silencieux 3 est monté en porte-à-faux autour du conduit 2, et maintenu en position seulement par la paroi thermique 7. Le silencieux 3 est ainsi uniquement en contact avec le conduit d'échappement 2 par la paroi thermique 7, de préférence au moins pendant le fonctionnement du moteur et la circulation des gaz, c'est-à-dire lorsque les parois du silencieux et du conduit sont dilatés sous l'action de la chaleur. Ainsi, seule la paroi thermique 7 subit les températures élevées transmises par les gaz d'échappement à travers le conduit 2, le débit des gaz circulant à travers le multiperçage étant faible. Grâce à cette configuration, les autres parois du silencieux 3 sont protégées de la chaleur, la paroi thermique 7 leur transmettant par conduction une température réduite. En particulier, la zone chargée mécaniquement d'assemblage de la paroi thermique 7 à la paroi externe 6 et de fixation des pattes 11 est protégée de la chaleur.
Comme représenté sur la vue en coupe de la figure 2, et sur la figure 3 qui montre le système 1 sans la paroi externe du silencieux 3, la cavité 23 est compartimentée par plusieurs parois internes 13 qui divisent le volume de la cavité 23 en tronçons sensiblement tronconiques. Les parois internes 13 sont des disques circulaires ouverts en leur centre pour laisser passer le conduit d'échappement 2. Les parois internes 13 sont sensiblement orthogonales au conduit d'échappement 2, et également sensiblement parallèles à la paroi thermique 7 dans ce mode de réalisation. Pour éviter un alourdissement du silencieux 3, elles sont aussi faites du deuxième matériau. Aussi, pour éviter le contact avec le conduit d'échappement 2, les parois internes 13 sont maintenues jointes à leur périphérie à la paroi externe 6 à l'intérieur du silencieux 3.
Ainsi, toutes les parois du silencieux, excepté la paroi thermique 7, sont de préférence faites du deuxième matériau, pour alléger au maximum le poids du silencieux.
La paroi thermique 7 et la paroi externe 6 sont fixées l'une à l'autre par des moyens d'assemblage qui permettent une dilatation de la paroi thermique 7 vis-à-vis de la paroi externe 6. Les moyens d'assemblage comprennent ici une bride d'assemblage 9, qui a une forme d'anneau circulaire insérée partiellement dans le silencieux 3, et fixée par exemple par soudure ou par des moyens de fixation usuels de type rivetage. Le diamètre externe de l'anneau correspond sensiblement au diamètre interne de la base du cône, le plan de l'anneau étant parallèle au plan de la base du cône. La bride d'assemblage 9 est de préférence faite du second matériau. Des pattes de maintien 11 sont en outre agencées sur la bride d'assemblage 9 afin de pourvoir fixer le système 1 à l'aéronef.
La description en détail des moyens d'assemblage et de la bride d'assemblage 9 est développée plus loin. En aval, sur le sommet tronqué du cône, le silencieux 3 est fermé par une virole de fermeture 10 qui entoure le conduit 2. La virole de fermeture 10 est ainsi disposée en aval de la paroi thermique 7. Le détail de la virole de fermeture 10 est également exposé plus loin dans la description.
La figure 4 représente un mode de réalisation du silencieux 3 seul sans paroi thermique et sans conduit le traversant. On y voit la paroi externe 6 tronconique, les parois internes 13 fixées à la paroi externe 6 à leur périphérie, la bride d'assemblage 9 montée à la base du silencieux 2, et la virole de fermeture 10 montée sur le sommet tronqué du silencieux 2.
Les moyens d'assemblage sont notamment configurés pour permettre la dilatation thermique de la paroi thermique 7 par rapport à la paroi externe 6 sans risque d'une action nuisible de l'une sur l'autre. En effet, comme les matériaux sont différents, la dilatation de chacune d'elle n'est pas la même. Ainsi, les moyens d'assemblage permettent de maintenir ensemble ces deux parois 6, 7, tout en permettant leur dilatation respective.
A cette fin, la bride représentée sur les figures 4 à 6, comporte des lames d'accrochage 14 munies d'ouvertures 16 destinées à recevoir des boulonnages, qui traversent les lames 14 et la paroi thermique. Les lames 14 s'étendent dans le plan de la base du cône tronqué, et sont espacées les unes des autres. Ainsi, les lames et la bride peuvent se dilater et se déformer sous l'action de la température en maintenant les parois ensemble et en réduisant l'impact de cette déformation sur la tenue mécanique de l'ensemble.
En outre, la paroi thermique 7 est repliée sur le dessus de la partie saillante de la bride annulaire 9. Un espace est également prévu sur l'anneau entre la partie repliée 24 de la paroi thermique 7 et la paroi externe 6, afin que les deux parois puissent se dilater librement sans se toucher. La partie repliée 24 de la paroi thermique 7 peut notamment se soulever librement par rapport à la bride annulaire 9 à haute température, et retrouver le contact et donc le centrage initial à température ambiante.
Les figures 7 et 8 montrent la virole de fermeture 10, qui comprend un anneau 21 muni d'un rebord 20 configuré pour enserrer le bord de la paroi externe 6 au sommet du cône. Elle est de plus faite, de préférence, du deuxième matériau plus léger. A haute température, la virole de fermeture 10 n'est, dans le mode de réalisation représenté, pas en contact avec le conduit d'échappement 2.
Pour prendre en compte les déformations dues à la dilatation des parois 6 et 7 du silencieux 3, la virole de fermeture 10 est mobile autour du conduit 2. En effet, la dilatation des parois du silencieux et du conduit 2 entraîne un déplacement axial et radial de l'un par rapport à l'autre. A cette fin, le système 1 comporte un joint de contact 22 entre la virole de fermeture et le conduit 2. Le joint de contact 22 est configuré pour pouvoir glisser autour du conduit d'échappement 2 et se comprimer radialement, le joint 22 étant toujours en contact avec la virole de fermeture 10 et le conduit 2. La virole de fermeture 10 est en outre dotée d'une gorge de maintien 19 creusée dans la face interne de l'anneau, et à l'intérieur de laquelle le joint 22 est maintenu. Le joint de contact 22 est fait d'un matériau capable, d'une part, de supporter une température élevée telle que celle des gaz d'échappement, et d'autre part, d'isoler thermiquement la virole de fermeture 10 du conduit d'échappement 2.

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS
    1. Système d'échappement d'un moteur auxiliaire de puissance d'aéronef, comprenant un conduit d'échappement (2) et un silencieux (3) fixé audit conduit (2), le conduit (2) étant doté, en amont selon la circulation des gaz, d'un orifice d'entrée (4) destiné à être aligné avec la tuyère du moteur et positionné à proximité de cette dernière, pour recevoir les gaz d'échappement, et en aval d'un orifice de sortie (5) desdits gaz, le silencieux (3) comprenant une paroi externe (6) s'étendant autour du conduit (2) et formant une cavité (23) configurée pour atténuer les émissions sonores produites par les gaz d'échappement circulant dans le conduit (2), caractérisé en ce que le silencieux (3) comprend une paroi thermique (7) faite d'un premier matériau ayant des propriétés thermiques et mécaniques permettant de supporter une température sensiblement égale à la température des gaz d'échappement d'un moteur auxiliaire de puissance, le silencieux (3) étant fixé au conduit (2) par ladite paroi thermique (7), le silencieux (3) comportant en outre au moins une autre paroi faite d'un deuxième matériau plus léger que le premier matériau.
  2. 2. Système d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le silencieux (3) est sensiblement en contact avec le conduit d'échappement (2), uniquement par la paroi thermique (7).
  3. 3. Système d'échappement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que toutes les autres parois du silencieux (3), notamment la paroi externe (6), sont faites du deuxième matériau.
  4. 4. Système d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le silencieux (2) a une forme tronconique, la paroi thermique (7) définissant la base du cône tronqué, et la paroi externe (6) la face conique.
  5. 5. Système d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi thermique (7) et la paroi externe (6) sont fixées l'une à l'autre par des moyens d'assemblage configurés pour permettre une dilatation thermique de la paroi thermique (7) par rapport à la paroi externe (6).
  6. 6. Système d'échappement selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens d'assemblage comprennent une bride d'assemblage (9) comportant des lames d'accrochage (14) espacées les unes des autres.
  7. 7. Système d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier matériau est un alliage de nickel, de
    5 préférence de type NiCr22Mo9Nb.
  8. 8. Système d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième matériau est un alliage de titane, de préférence de type TÎ-6AI-4V ou Ti-6AI-2Sn-4Zr-2Mo.
  9. 9. Système d'échappement selon l'une quelconque des revendications 10 précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une virole de fermeture (10) de la cavité (23) du silencieux (3), la virole (10) étant mobile autour du conduit d'échappement.
  10. 10. Système d'échappement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cavité (23) est compartimentée par au moins une paroi interne (13).
    15
  11. 11. Silencieux pour système d'échappement de gaz selon l'une des revendications 1 à 10.
  12. 12. Moteur auxiliaire de puissance d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend un système d'échappement de gaz selon l'une des revendications 1 à 10.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109606709A (zh) * 2018-11-14 2019-04-12 中国直升机设计研究所 一种用于直升机的排气管安装结构

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020104707A1 (en) * 2001-02-02 2002-08-08 The Boeing Company Acoustic muffler for turbine engine
WO2006034461A1 (fr) * 2004-09-23 2006-03-30 Honeywell International Inc. Conduit d’échappement d’unité d’alimentation auxiliaire avec silencieux intégrant un revêtement acoustique remplaçable de l’extérieur
US20080078863A1 (en) * 2006-09-25 2008-04-03 The Boeing Company Thermally compliant APU exhaust duct arrangements and associated systems and methods
FR2914707A1 (fr) * 2007-04-05 2008-10-10 Snecma Propulsion Solide Sa Procede d'assemblage avec recouvrement de deux pieces ayant des coefficients de dilatation differents et assemblage ainsi obtenu
US20110271686A1 (en) * 2010-05-05 2011-11-10 Francisco Jay M Exhaust silencer convection cooling

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020104707A1 (en) * 2001-02-02 2002-08-08 The Boeing Company Acoustic muffler for turbine engine
WO2006034461A1 (fr) * 2004-09-23 2006-03-30 Honeywell International Inc. Conduit d’échappement d’unité d’alimentation auxiliaire avec silencieux intégrant un revêtement acoustique remplaçable de l’extérieur
US20080078863A1 (en) * 2006-09-25 2008-04-03 The Boeing Company Thermally compliant APU exhaust duct arrangements and associated systems and methods
FR2914707A1 (fr) * 2007-04-05 2008-10-10 Snecma Propulsion Solide Sa Procede d'assemblage avec recouvrement de deux pieces ayant des coefficients de dilatation differents et assemblage ainsi obtenu
US20110271686A1 (en) * 2010-05-05 2011-11-10 Francisco Jay M Exhaust silencer convection cooling

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109606709A (zh) * 2018-11-14 2019-04-12 中国直升机设计研究所 一种用于直升机的排气管安装结构

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