FR3061748A1 - Rigidification de la liaison entre volets dans une tuyere a section variable - Google Patents

Rigidification de la liaison entre volets dans une tuyere a section variable Download PDF

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Abstract

Une tuyère à section variable (100) comprend un carter d'éjection (101) et une pluralité de volets (110) disposés en couronne en aval du carter d'éjection. Chaque volet est relié au carter d'éjection par un levier mobile (210 ; 220) monté de manière pivotante à l'extrémité aval (101a) du carter d'éjection (101), chaque volet étant mobile entre une première position dans laquelle les volets sont en position haute et une deuxième position dans laquelle les volets sont en position braquée. La tuyère comprend en outre une pluralité de pièces rigides de transmission de mouvement (230) réparties de manière circonférentielle en aval du carter d'éjection (101). Chaque pièce rigide de transmission de mouvement (230) comprend un organe rigide de liaison inter-leviers (233). Des première et deuxième extrémités (231, 232) de l'organe rigide de liaison inter-leviers sont respectivement reliées aux premier et deuxième leviers adjacents par une liaison (240 ; 250) apte à transformer un mouvement linéaire de l'organe rigide de liaison inter-leviers (233) en un mouvement de basculement des deux leviers adjacents (210, 220). Chaque pièce rigide de transmission de mouvement (230) est en outre reliée à un vérin (260) pour déplacer l'organe rigide de liaison inter-leviers (233) dans la direction axiale de la tuyère de manière à déplacer deux leviers adjacents entre les première et deuxième positions.

Description

® Mandataire(s) : CABINET BEAU DE LOMENIE.
® RIGIDIFICATION DE LA LIAISON ENTRE VOLETS DANS UNE TUYERE A SECTION VARIABLE.
FR 3 061 748 - A1 (57) une tuyère à section variable (100) comprend un carter d'éjection (101 ) et une pluralité de volets (110) disposés en couronne en aval du carter d'éjection. Chaque volet est relié au carter d'éjection par un levier mobile (210; 220) monté de manière pivotante à l'extrémité aval (101 a) du carter d'éjection (101), chaque volet étant mobile entre une première position dans laquelle les volets sont en position haute et une deuxième position dans laquelle les volets sont en position braquée. La tuyère comprend en outre une pluralité de pièces rigides de transmission de mouvement (230) réparties de manière circonférentielle en aval du carter d'éjection (101). Chaque pièce rigide de transmission de mouvement (230) comprend un organe rigide de liaison inter-leviers (233). Des première et deuxième extrémités (231,232) de l'organe rigide de liaison inter-leviers sont respectivement reliées aux premier et deuxième leviers adjacents par une liaison (240; 250) apte à transformer un mouvement linéaire de l'organe rigide de liaison inter-leviers (233) en un mouvement de basculement des deux leviers adjacents (210, 220). Chaque pièce rigide de transmission de mouvement (230) est en outre reliée à un vérin (260) pour déplacer l'organe rigide de liaison inter-leviers (233) dans la direction axiale de la tuyère de manière à déplacer deux leviers adjacents entre les première et deuxième positions.
Figure FR3061748A1_D0001
Figure FR3061748A1_D0002
Figure FR3061748A1_D0003
Arrière-plan de l'invention
L'invention concerne les moteurs aéronautiques équipés de tuyère à section variable et, plus particulièrement, la liaison permettant de transmettre à chaque volet un mouvement d'actionnement.
Le document US 7 533 533 décrit une tuyère à section variable qui comprend une pluralité de volets internes ou volets chauds canalisant le flux d'air primaire ou principal du moteur. Les volets internes sont actionnés par des leviers de commande de façon à modifier le profil du flux primaire du moteur de la turbomachine (i.e. la ou les sections d'éjection selon qu'il s'agit d'un simple convergent ou d'une tuyère convergente/divergente).
Dans le document US 7 533 533, seul un volet interne sur deux est commandé directement par un vérin qui est relié au levier de commande du volet. Le volet adjacent au volet équipé d'un vérin est asservi à ce dernier par des chapes de liaison qui transmettent au volet asservi une partie de l'effort produit par le vérin.
Si cette solution permet d'alléger la tuyère à section variable par la minimisation du nombre de vérins dans la tuyère, elle entraîne une dissymétrie dans le chargement mécanique de la tuyère. Les niveaux des efforts mécaniques ainsi que les directions de ces efforts au niveau des parties des leviers de commande des volets fixés sur le carter d'éjection de la tuyère sont différents selon que ces leviers sont équipés ou non d'un vérin. La commande des leviers sans vérin est moins rigide que celle des levier avec vérins, ce qui conduit à un décalage de position angulaire sur les volets asservis. A cet effet, il est nécessaire d'effectuer un prébraquage sur les volets asservis pour compenser ce décalage.
Ce déséquilibre mécanique entraîne un hyperstatisme important dans la tuyère, une cinématique chargée en tangentiel et une usure importante des pièces en mouvement dans les dispositifs de commande des leviers.
Par conséquent, il existe un besoin pour permettre une transmission équilibrée et synchronisée des efforts mécaniques à chaque volet de la tuyère sans augmenter significativement la masse globale de la tuyère.
Objet et résumé de l'invention
A cet effet, l'invention propose une tuyère à section variable comprenant un carter d'éjection et une pluralité de volets disposés en couronne en aval du carter d'éjection, chaque volet étant relié au carter d'éjection par un levier mobile monté de manière pivotante à l'extrémité aval du carter d'éjection, chaque volet étant mobile entre une première position dans laquelle les volets sont en position haute et une deuxième position dans laquelle les volets sont en position braquée, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une pluralité de pièces rigides de transmission de mouvement réparties de manière circonférentielle en aval du carter d'éjection, chaque pièce rigide de transmission de mouvement comprenant un organe rigide de liaison inter-leviers s'étendant entre des premier et deuxième leviers adjacents, des première et deuxième extrémités dudit organe rigide de liaison inter-leviers étant respectivement reliées aux premier et deuxième leviers adjacents par une liaison apte à transformer un mouvement linéaire de l'organe rigide de liaison interleviers en un mouvement de basculement des deux leviers adjacents, chaque pièce rigide de transmission de mouvement étant en outre reliée à un vérin pour déplacer ledit organe rigide de liaison inter-leviers dans une direction correspondant à la direction axiale de la tuyère de manière à déplacer deux leviers adjacents entre les première et deuxième positions.
Grâce à la pièce rigide de transmission de mouvement, il est possible de rigidifier la liaison entre deux leviers adjacents et de transmettre de manière équilibrée et synchronisée à ces deux leviers un effort de déplacement à partir d'un même vérin. On améliore ainsi l'équilibre des efforts transmis aux volets ainsi que la reprise des efforts auxquels peuvent être soumis les volets sans augmenter le nombre de vérins, ce qui permet de conserver une masse globale de la tuyère satisfaisante.
En outre, les pièces rigides de transmission de mouvement étant indépendantes mécaniquement les unes des autres, l'ensemble du dispositif de commande des volets présente une bonne souplesse qui est avantageuse notamment lors des dilatations thermiques dans la tuyère.
Selon un mode de réalisation de la tuyère de l'invention, la première extrémité de l'organe rigide de liaison inter-leviers comporte un premier galet monté libre en rotation autour d'un premier axe solidaire de ladite première extrémité, ledit premier galet étant en contact avec une première rampe de forme incurvée solidaire du premier levier des premier et deuxième leviers adjacents et dans laquelle la deuxième extrémité de l'organe rigide de liaison inter-leviers comporte un deuxième galet monté libre en rotation autour d'un deuxième axe solidaire de ladite deuxième extrémité, ledit deuxième galet étant en contact avec une deuxième rampe de forme incurvée solidaire du deuxième levier des premier et deuxième leviers adjacents.
Selon une caractéristique particulière, la première rampe comprend au moins un bord latéral, chaque bord latéral comportant une lumière dans laquelle est logé le premier axe, la deuxième rampe comprenant au moins un bord latéral, chaque bord latéral comportant une lumière dans laquelle est logé le deuxième axe.
Selon un autre mode de réalisation de la tuyère de l'invention, la première extrémité de l'organe rigide de liaison inter-leviers est reliée de manière excentrique à une première came, le premier levier des premier et deuxième leviers adjacents étant également relié de manière excentrique à la première came et dans lequel la deuxième extrémité de l'organe rigide de liaison inter-leviers est reliée de manière excentrique à une deuxième came, le deuxième levier des premier et deuxième leviers adjacents étant également relié de manière excentrique à la deuxième came.
La présente invention a également pour objet un moteur aéronautique comprenant un arrière-corps équipé d'une tuyère à section variable selon l'invention.
L'invention a encore pour objet un aéronef comprenant au moins un moteur selon l'invention.
Brève description des dessins.
L'invention sera mieux comprise à la lecture faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- les figures 1 et 2 sont des vues partielles en perspective montrant une tuyère à section variable conformément à un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 3 est une vue éclatée en perspective de la tuyère à section variable des figures 1 et 2 ;
- les figures 4 et 5 sont des vues partielles en perspective montrant une tuyère à section variable conformément à un autre mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 6 est une vue éclatée en perspective de la tuyère à section variable des figures 4 et 5.
Description détaillée de modes de réalisation
Les figures 1 à 3 montrent une tuyère à section variable 100 selon un mode de réalisation de l'invention. La tuyère 100 comprend une série de volets mobiles internes ou volets chauds 110, un dispositif de commande 200 relié à deux volets internes adjacents 110, le dispositif de commande 200 étant fixé sur le carter d'éjection 101 de la tuyère 100. Une plaque d'étanchéité 120 est fixée entre les volets internes. Les figures 1 et 2 étant des vues partielles de la tuyère 100, seuls deux volets internes adjacents 110 et un dispositif de commande 200 sont représentés sur ces figures. La tuyère est bien entendu composée d'une couronne de volets internes 110 et d'une pluralité de dispositifs de commande 200 répartis de manière annulaire sur la paroi externe du carter d'éjection 101.
Chaque volet interne 110 est relié au carter d'éjection 101 par un levier mobile 210 ou 220 du dispositif de commande 200, chaque levier étant monté de manière pivotante à l'extrémité aval 101a du carter d'éjection 101. Chaque volet interne 110 est mobile entre une première position dans laquelle les volets sont en position haute (figure 1) et une deuxième position dans laquelle les volets sont en position braquée (figure 2). Plus précisément, chaque dispositif de commande 200 comprend deux leviers mobiles 210 et 220 dont les extrémités libres 211 et 221 sont fixées respectivement à deux volets internes adjacents 110. Le levier 210 est mobile autour d'un axe 212 qui est fixé au carter d'éjection via des bras 102 et 103. De même, le levier 220 est mobile autour d'un axe 222 qui est fixé au carter d'éjection via des bras 104 et 105. D'autres systèmes permettant le pivotement des leviers 210 et 220 peuvent être envisagés.
Le dispositif de commande 200 comprend en outre une pièce rigide de transmission de mouvement 230 comprenant un organe rigide de liaison inter-leviers 233 s'étendant entre les premier et deuxième leviers adjacents 210 et 220. La pièce rigide de transmission de mouvement 230 est reliée aux deux leviers mobiles adjacents 210 et 220 respectivement par une liaison apte à transformer un mouvement linéaire de l'organe rigide de liaison inter-leviers en un mouvement de basculement des deux leviers adjacents. Plus précisément, dans le mode de réalisation présenté sur les figures 1 à 3, le levier 210 est relié à la pièce rigide de transmission de mouvement 230 par une première liaison mobile 240 formée d'un premier galet 241 et d'une première rampe 242 de forme incurvée. De même, le levier 220 est relié à la pièce rigide de transmission de mouvement 230 par une deuxième liaison mobile 250 formée d'un deuxième galet 251 et d'une deuxième rampe 252 de forme incurvée. La pièce rigide de transmission de mouvement 230 est en outre reliée dans sa partie centrale à une tige 261 d'un vérin de commande 260 via une liaison articulée 262. Le vérin de commande 260 est fixé sur le carter d'éjection 101 en amont des leviers 210 et 220 via une chape 263. Chaque pièce rigide de transmission de mouvement 230 est apte à se déplacer suivant une double direction D230 correspondant à la direction axiale de la tuyère sous l'action du vérin de commande 250 auquel il est relié de manière à déplacer les leviers adjacents 210 et 220 entre les première et deuxième positions des volets internes 110 (figures 1 et 2).
Comme illustré notamment sur la figure 3, l'organe rigide de liaison inter-leviers 233 de la pièce rigide de transmission de mouvement 230 comprend une première et une deuxième extrémités 231 et 232 présentes de chaque côté de l'organe rigide de liaison inter-leviers 233 et comportant chacune un orifice 2310, respectivement 2320. L'orifice 2310 est destiné à recevoir une partie de l'axe 2410 de support du premier galet 241 tandis que l'orifice 2320 est destiné à recevoir une partie de l'axe 2510 de support du deuxième galet 251. La première rampe 242 comporte un bord latéral 243 avec une lumière 2430 destinée à recevoir l'autre partie opposée de l'axe 2410 de support du premier galet 241 tandis que la deuxième rampe 252 comporte un bord latéral 253 avec une lumière 2530 destinée à recevoir l'autre partie opposée de l'axe 2510 de support du deuxième galet 251. Les axes 2410 et 2510 s'étendent dans une direction perpendiculaire par rapport à l'axe XX' de la tuyère 100.
Ainsi, la première extrémité 231 de l'organe rigide de liaison inter-leviers 233 de la pièce rigide de transmission de mouvement 230 comporte le premier galet 241 monté libre en rotation autour de l'axe 2410, le premier galet 241 étant en contact avec la première rampe 242 de forme incurvée solidaire du premier levier 210. De même, la deuxième extrémité 232 de l'organe rigide de liaison inter-leviers 233 de la pièce rigide de transmission de mouvement 230 comporte le deuxième galet 251 monté libre en rotation autour de l'axe 2510, le deuxième galet 251 étant en contact avec la deuxième rampe 252 de forme incurvée solidaire du deuxième levier 220 adjacent au premier levier 210.
Ainsi, un mouvement de la tige 261 du vérin de commande 260 en direction de l'extrémité 101a du carter d'éjection 101 (double direction Ü23o) permet de faire pivoter leviers mobiles 210 et 220 autour de leur axe de rotation respectivement 212 et 222 vers l'intérieur du carter d'éjection. Les extrémités libres 211 et 221 des leviers 210 et 220 étant fixées respectivement aux deux volets internes adjacents 110, les volets internes 110 sont alors abaissés vers la deuxième position dans laquelle les volets sont en position braquée (figure 2).
De même, un mouvement de la tige 261 du vérin de commande 260 dans la direction opposée à l'extrémité 101a du carter d'éjection 101 (double direction D230) permet de faire pivoter les leviers mobiles 210 et 220 autour de leur axe de rotation respectivement 212 et 222 vers l'extérieur du carter d'éjection. Les extrémités libres 211 et 221 des volets 210 et 220 étant fixées respectivement aux deux volets internes adjacents 110, les volets internes 110 sont alors relevés vers la première position dans laquelle les volets sont en position haute (figure 1).
Les figures 4 à 6 montrent une tuyère à section variable 300 selon un autre mode de réalisation de l'invention et qui diffère de la tuyère 100 décrite précédemment en ce que les première et deuxième liaisons mobiles entre la pièce rigide de transmission de mouvement et les volets mobiles sont de type « bielle-manivelle » ou « vilebrequin ».
Plus précisément, la tuyère 300 comprend une série de volets mobiles internes ou volets chauds 310, un dispositif de commande 400 relié à deux volets internes adjacents 310, le dispositif de commande 400 étant fixé sur le carter d'éjection 301 de la tuyère 300. Une plaque d'étanchéité 320 est fixée entre les volets internes. Les figures 4 et 5 étant des vues partielles de la tuyère 300, seuls deux volets internes adjacents 310 et un dispositif de commande 400 sont représentés sur ces figures. La tuyère est bien entendu composée d'une couronne de volets internes 310 et d'une pluralité de dispositifs de commande 400 répartis de manière annulaire sur la paroi externe du carter d'éjection 301.
Chaque volet interne 310 est relié au carter d'éjection 301 par un levier mobile 410 ou 420 du dispositif de commande 400, chaque levier étant monté de manière pivotante à l'extrémité aval 301a du carter d'éjection 301. Chaque volet interne 310 est mobile entre une première position dans laquelle les volets sont en position haute (figure 4) et une deuxième position dans laquelle les volets sont en position braquée (figure 5). Plus précisément, chaque dispositif de commande 400 comprend deux leviers mobiles 410 et 420 dont les extrémités libres 411 et 421 sont fixées respectivement à deux volets internes adjacents 310. Le levier 410 est mobile autour d'un axe 412 qui est fixé au carter d'éjection via des bras 302 et 303. De même, le levier 420 est mobile autour d'un axe 422 qui est fixé au carter d'éjection via des bras 304 et 305. D'autres systèmes permettant le pivotement des leviers 310 et 320 peuvent être envisagés.
Le dispositif de commande 400 comprend en outre une pièce rigide de transmission de mouvement 430 comprenant un organe rigide de liaison inter-leviers 433 s'étendant entre les premier et deuxième leviers adjacents 410 et 420. La pièce rigide de transmission de mouvement 430 reliée aux deux leviers mobiles adjacents 410 et 420 respectivement par une liaison apte à transformer un mouvement linéaire de l'organe rigide de liaison inter-leviers en un mouvement de basculement des deux leviers adjacents. Plus précisément, dans le mode de réalisation présenté sur les figures 4 à 6, le levier 410 est relié à la pièce rigide de transmission de mouvement 430 par un première liaison mobile 440 formée d'un premier disque de forme ovoïde ou d'une première came 441 et d'un premier excentrique 442 monté mobile en rotation sur la came 441. De même, le levier 420 est relié à la pièce rigide de transmission de mouvement 430 par une deuxième liaison mobile 450 formée d'un deuxième disque de forme ovoïde ou d'une deuxième came 451 et d'un deuxième excentrique 452 monté mobile en rotation sur la came 451. La pièce rigide de transmission de mouvement 430 est en outre reliée dans sa partie centrale à une tige 461 d'un vérin de commande 460 via une liaison articulée 462. Le vérin de commande 460 est fixé sur le carter d'éjection 301 en amont des leviers 410 et 420 via une chape 463. Chaque pièce rigide de transmission de mouvement 430 est apte à se déplacer suivant une double direction D430 correspondant à la direction axiale XX' de la tuyère sous l'action du vérin de commande 460 auquel il est relié de manière à déplacer les leviers adjacents 410 et 420 entre les première et deuxième positions des volets internes 310 (figures 4 et 5).
Comme illustré notamment sur la figure 6, l'organe rigide de liaison inter-leviers 433 de la pièce rigide de transmission de mouvement 230 comprend une première et une deuxième extrémités 431 et 432 présentes de chaque côté de l'organe rigide de liaison inter-leviers 433 et comportant chacune un orifice 4310, respectivement 4320. L'orifice 4310 est destiné à recevoir une partie d'un axe 4410 de rotation monté de manière excentrique sur la première came 441 tandis que l'orifice 4320 est destiné à recevoir une partie d'un axe 4510 de rotation monté de manière excentrique sur la deuxième came 451. Les axes 4410 et 4510 s'étendent dans une direction perpendiculaire par rapport à l'axe XX' de la tuyère 300 et sont mobiles en rotation dans leurs logements au niveau des extrémités de la pièce rigide de transmission de mouvement et des première et deuxième cames.
Ainsi, un mouvement de la tige 461 du vérin de commande 460 en direction de l'extrémité 301a du carter d'éjection 301 (double direction D430) permet de faire pivoter leviers mobiles 410 et 420 autour de leur axe de rotation respectivement 412 et 422 vers l'intérieur du carter d'éjection. Les extrémités libres 411 et 421 des leviers 410 et 420 étant fixées respectivement aux deux volets internes adjacents 310, les volets internes 310 sont alors abaissés vers la deuxième position dans laquelle les volets sont en position braquée (figure 5).
De même, un mouvement de la tige 461 du vérin de commande
460 dans la direction opposée à l'extrémité 301a du carter d'éjection 301 (double direction D430) permet de faire pivoter les leviers mobiles 410 et
420 autour de leur axe de rotation respectivement 412 et 422 vers l'extérieur du carter d'éjection. Les extrémités libres 411 et 421 des volets
410 et 420 étant fixées respectivement aux deux volets internes adjacents
310, les volets internes 310 sont alors relevés vers la première position dans laquelle les volets sont en position haute (figure 4).

Claims (6)

  1. REVENDICATIONS
    1. Tuyère à section variable (100) comprenant un carter d'éjection (101) et une pluralité de volets (110) disposés en couronne en aval du carter d'éjection, chaque volet étant relié au carter d'éjection par un levier mobile (210 ; 220) monté de manière pivotante à l'extrémité aval (101a) du carter d'éjection (101), chaque volet étant mobile entre une première position dans laquelle les volets sont en position haute et une deuxième position dans laquelle les volets sont en position braquée, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une pluralité de pièces rigides de transmission de mouvement (230) réparties de manière circonférentielle en aval du carter d'éjection (101), chaque pièce rigide de transmission de mouvement (230) comprenant un organe rigide de liaison inter-leviers (233) s'étendant entre des premier et deuxième leviers adjacents (210, 220), des première et deuxième extrémités (231, 232) dudit organe rigide de liaison inter-leviers étant respectivement reliées aux premier et deuxième leviers adjacents par une liaison (240 ; 250) apte à transformer un mouvement linéaire de l'organe rigide de liaison interleviers (233) en un mouvement de basculement des deux leviers adjacents (210, 220), chaque pièce rigide de transmission de mouvement (230) étant en outre reliée à un vérin (260) pour déplacer ledit organe rigide de liaison inter-leviers (233) dans une direction correspondant à la direction axiale de la tuyère de manière à déplacer deux leviers adjacents entre les première et deuxième positions.
  2. 2. Tuyère selon la revendication 1, dans laquelle la première extrémité (231) de l'organe rigide de liaison inter-leviers (233) comporte un premier galet (241) monté libre en rotation autour d'un premier axe (2410) solidaire de ladite première extrémité, ledit premier galet étant en contact avec une première rampe (242) de forme incurvée solidaire du premier levier (210) des premier et deuxième leviers adjacents et dans laquelle la deuxième extrémité (232) de l'organe rigide de liaison interleviers (233) comporte un deuxième galet (251) monté libre en rotation autour d'un deuxième axe (2510) solidaire de ladite deuxième extrémité, ledit deuxième galet étant en contact avec une deuxième rampe (252) de forme incurvée solidaire du deuxième levier (220) des premier et deuxième leviers adjacents.
  3. 3. Tuyère selon la revendication 2, dans laquelle la première rampe (242) comprend au moins un bord latéral (243), chaque bord latéral comportant une lumière (2430) dans laquelle est logé le premier axe (2410), la deuxième rampe (252) comprenant au moins un bord latéral (253), chaque bord latéral comportant une lumière (2530) dans laquelle est logé le deuxième axe (2510).
  4. 4. Tuyère selon la revendication 1, dans laquelle la première extrémité (431) de l'organe rigide de liaison inter-leviers (433) est reliée de manière excentrique à une première came disque (441), le premier levier (410) des premier et deuxième leviers adjacents étant également relié de manière excentrique à la première came (441) et dans lequel la deuxième extrémité (432) de l'organe rigide de liaison inter-leviers (433) est reliée de manière excentrique à une deuxième came (451), le deuxième levier (420) des premier et deuxième leviers adjacents étant également relié de manière excentrique à la deuxième came301a (451).
  5. 5. Moteur aéronautique comprenant un arrière-corps équipé d'une tuyère à section variable (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.
  6. 6. Aéronef comprenant au moins un moteur selon la revendication 5.
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GB865881A (en) * 1959-12-07 1961-04-19 Mini Of Nat Defence For Canada Means for actuating a variable area jet propulsion nozzle
GB1119915A (en) * 1967-04-07 1968-07-17 Rolls Royce Drive transmission e.g. for a variable jet nozzle
JPH09242608A (ja) * 1996-03-06 1997-09-16 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 排気ノズル駆動装置

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