FR3075274A1 - Turboreacteur d'aeronef comportant des moyens permettant de varier sa surface de sortie - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un turboréacteur double flux (100) comportant un noyau (202), une nacelle (204) agencée autour du noyau (202), délimitant avec le noyau (202), une veine secondaire (206), et présentant une structure et une peau extérieure (52) fixée à la structure, où la nacelle (204) prend la forme d'une structure annulaire à travers laquelle des fenêtres (268) délimitées par la structure annulaire sont réalisées entre la veine secondaire (206) et l'extérieur, et un système de régulation (260) comportant, pour chaque fenêtre (268) : - au moins un volet (262) présentant, une face extérieure (266), un bord d'attaque et un bord de fuite, où chaque volet (262) est monté articulé au niveau de la fenêtre (268) sur la structure de la nacelle (204) au niveau de son bord d'attaque et est mobile entre une position fermée dans laquelle le bord de fuite est rapproché de la peau extérieure (52) et de manière à ce que le volet (262) ferme la fenêtre (268) et une position ouverte dans laquelle le bord de fuite du volet (262) s'écarte de la peau extérieure (52) vers l'extérieur de manière à libérer la fenêtre (268), et - pour chaque volet (262), un système de manœuvre destiné à déplacer le volet (262) de la position ouverte à la position fermée et inversement. Ainsi, en fonction de la position du volet (262), la surface de sortie du turboréacteur (100) au niveau de sa tuyère d'éjection est modifiée.

Description

TURBOREACTEUR D’AERONEF COMPORTANT DES MOYENS
PERMETTANT DE VARIER SA SURFACE DE SORTIE
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un turboréacteur d’aéronef comportant des moyens permettant de varier sa surface de sortie, ainsi qu’un aéronef comportant au moins un tel turboréacteur.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
Un aéronef comporte classiquement un turboréacteur double flux comportant un noyau comprenant les étages de compression, de combustion et de détente, une nacelle agencée autour du noyau et qui délimite avec le noyau, une veine secondaire et une soufflante montée en amont du noyau et de la veine secondaire.
Lorsque l’aéronef avance et que la soufflante tourne, un flux d’air traverse le turboréacteur de l’amont vers l’aval, en traversant successivement la soufflante et la veine secondaire.
Pour effectuer certaines manœuvres, en particulier le ralentissement de l’aéronef sur le tarmac, la nacelle comporte des portes d’inverseur qui s’ouvrent vers l’intérieur en travers de la veine secondaire pour dévier le flux d’air de la veine secondaire vers l’extérieur.
En dehors des portes d’inverseur, un tel turboréacteur ne comporte pas de moyens permettant de réguler le flux d’air en sortie de la veine secondaire. Ainsi, si lors d’une manœuvre de l’aéronef, il est nécessaire d’évacuer plus d’air de la veine secondaire sans que les portes d’inverseur soient ouvertes, aucune solution technique n’est prévue.
EXPOSE DE L'INVENTION
Un objet de la présente invention est de proposer un turboréacteur double flux d’aéronef comportant des moyens permettant de varier sa surface de sortie, ces moyens étant distincts des portes d’inverseur.
A cet effet, est proposé un turboréacteur double flux comportant :
- un noyau,
- une nacelle qui est agencée autour du noyau, qui délimite avec le noyau, une veine secondaire, et qui présente une structure et une peau extérieure fixée à la structure, où la nacelle prend la forme d’une structure annulaire à travers laquelle des fenêtres délimitées par la structure annulaire sont réalisées entre la veine secondaire et l’extérieur, et
- un système de régulation comportant, pour chaque fenêtre :
- au moins un volet présentant, une face extérieure, un bord d'attaque orienté vers l’avant du turboréacteur et un bord de fuite orienté vers l’arrière du turboréacteur, où chaque volet est monté articulé au niveau de la fenêtre sur la structure de la nacelle au niveau de son bord d'attaque et est mobile entre une position fermée dans laquelle le bord de fuite est rapproché de la peau extérieure de manière à ce que la face extérieure du volet soit à fleur avec la peau extérieure et de manière à ce que le volet ferme la fenêtre et une position ouverte dans laquelle le bord de fuite du volet s’écarte de la peau extérieure vers l’extérieur de manière à libérer la fenêtre, et
- pour chaque volet, un système de manœuvre destiné à déplacer le volet de la position ouverte à la position fermée et inversement.
Ainsi, en fonction de la position du volet, la surface de sortie du turboréacteur au niveau de sa tuyère d’éjection est modifiée et il est possible de réguler la surface de sortie de la veine secondaire indépendamment de tout autre système du turboréacteur.
Avantageusement, la nacelle comporte des portes d’inverseur et chaque volet est agencé en aval des portes d’inverseur.
Avantageusement, la nacelle comporte une tuyère d’éjection et chaque volet est agencé en amont de la tuyère d’éjection.
Avantageusement, la structure comporte une poutre disposée en amont du bord d'attaque du volet, et le système de manœuvre comporte au moins un vérin, où le ou chaque cylindre du vérin est monté articulé sur la poutre et où la tige du vérin est montée articulée au niveau du bord d'attaque du volet.
Avantageusement, le turboréacteur double flux comporte le long de bords latéraux du volet, un joint externe et un joint interne, où le joint externe assure l’étanchéité entre l’extérieur de la nacelle et un espace entre la partie fixe de la nacelle et le volet, et où le joint interne assure l’étanchéité entre la veine secondaire et l’espace entre la partie fixe de la nacelle et le volet.
Avantageusement, le turboréacteur double flux comporte le long du bord d’attaque du volet, un joint extérieur et un joint intérieur, où le joint extérieur assure l’étanchéité entre l’extérieur de la nacelle et un espace entre la partie fixe de la nacelle et le volet, et où le joint intérieur assure l’étanchéité entre la veine secondaire et l’espace entre la partie fixe de la nacelle et le volet.
L’invention propose également un aéronef comportant au moins un turboréacteur double flux selon l'une des variantes précédentes.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels :
la Fig. 1 montre une vue de côté d’un aéronef selon l'invention, la Fig. 2 montre une vue de côté et en coupe d’un turboréacteur double flux selon l’invention, la Fig. 3 montre une vue de côté et en coupe d’un système de régulation en position fermée, la Fig. 4 montre une vue équivalente à celle de la Fig. 3 pour une position ouverte du système de régulation, la Fig. 5 montre une vue en perspective d’un exemple d’un système de manœuvre du système de régulation, la Fig. 6 montre une vue en coupe selon la ligne VI-VI de la Fig. 5, et la Fig. 7 montre un agrandissement de la zone VII de la Fig. 3.
EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION
Dans la description qui suit, les termes relatifs à une position sont pris en référence au sens d’avancement normal d’un aéronef.
La Fig. 1 montre un aéronef 10 qui comporte un fuselage 12 de part et d’autre duquel est fixée une aile 14. Sous l’aile 14, l’aéronef 10 comporte un mât 16 qui soutient un turboréacteur double flux 100.
Dans la description qui suit, et par convention, on appelle X l'axe longitudinal de l’aéronef 10 ou axe de roulis, orienté positivement dans le sens d'avancement de l'aéronef 10, on appelle Y l'axe transversal ou axe de tangage de l’aéronef qui est horizontal lorsque l’aéronef est au sol, et Z l'axe vertical ou hauteur verticale ou axe de lacet lorsque l'aéronef est au sol, ces trois directions X, Y et Z étant orthogonales entre elles.
La Fig. 2 montre le turboréacteur double flux 100 qui comporte un noyau 202 comprenant les étages de compression, de combustion et de détente, une nacelle 204 agencée autour du noyau 202 et qui délimite avec le noyau 202, une veine secondaire
206, et une soufflante 208 montée à l’intérieur de la nacelle 204 en amont du noyau
202 et de la veine secondaire 206.
La nacelle 204 présente une peau extérieure 52 qui réalise une surface extérieure aérodynamique le long de laquelle s’écoule l’air.
Lorsque l’aéronef 10 avance et que la soufflante 208 tourne, un flux d’air 50 traverse le turboréacteur 100 de l’amont vers l’aval, en traversant successivement la soufflante 208 et la veine secondaire 206.
La nacelle 204 comporte un système d’inverseur 250 qui, dans le mode de réalisation de l’invention présenté sur la Fig. 2, comportent des portes intérieures d’inverseur 252 et des portes extérieures d’inverseur 254. Les portes d’inverseur 252 et 254 sont vues en position fermée en partie haute de la Fig. 2 et en position ouverte en partie basse de la Fig. 2.
Les portes d’inverseur 252 et 254 sont des dispositifs classiques qui sont montées mobiles sur la structure de la nacelle 204 et qui permettent, lorsqu’elles sont en position ouverte, de libérer un passage 256 à travers la nacelle 204 entre la veine secondaire 206 et l’extérieur de la nacelle 204 afin d’évacuer l’air de la veine secondaire 206 vers l’extérieur. Les portes intérieures d’inverseur 252 s’ouvrent vers l’intérieur et s’orientent vers le noyau 202, et les portes extérieures d’inverseur 254 s’ouvrent vers l’extérieur.
Dans un autre mode de réalisation, le système d’inverseur 250 peut comporter uniquement les portes intérieures d’inverseur 252.
Les portes d’inverseur 252 et 254 sont déplacées entre la position ouverte et la position fermée par tout système d’entraînement adapté et connu de l’homme du métier par exemple à base de moteur, vérin, ....
La nacelle 204 prend la forme d’une structure annulaire à travers laquelle les fenêtres 268 sont réalisées entre la veine secondaire 206 et l’extérieur, c'est-à-dire que chaque fenêtre 268 est délimitée sur ses quatre bords par la structure annulaire. En particulier, le bord arrière de chaque fenêtre est en amont de la tuyère d’éjection 269 de la nacelle 204 par rapport au sens de l’écoulement de l’air dans la nacelle 204. La structure annulaire permet d’assurer la raideur de la nacelle 204 en particulier à son bord de fuite et donc la maîtrise de la section de sortie même lorsque les volets 262 décrits ci-dessous sont fermés mais aussi et surtout ouverts en limitant les déformées de la nacelle 204.
La nacelle 204 comporte également un système de régulation 260 (de type VAN pour variable area nozzle = buse variable) qui comporte des volets 262 dont le nombre dépend des dimensions des volets 262, du diamètre de la nacelle 204 et des dimensions des fenêtres 268. La suite de la description est décrite pour un seul volet 262, mais elle s’applique à chaque volet 262. De la même manière, il est décrit un volet 262 par fenêtre 268, mais des nombres différents sont envisageables selon les dimensions.
Un tel système de régulation 260 permet de réguler le flux d’air dans la veine secondaire 206 pour assurer une marge de pompage suffisante de la soufflante 208.
Le volet 262 présente un bord d'attaque orienté vers l’avant du turboréacteur 100 et un bord de fuite orienté vers l’arrière du turboréacteur 100.
Le volet 262 est monté articulé au niveau d’une fenêtre 268 sur la structure de la nacelle 204. Le volet 262 est monté articulé au niveau de son bord d'attaque et est mobile entre une position ouverte et une position fermée et inversement.
La Fig. 3 et la partie haute de la Fig. 2 montrent le volet 262 en position fermée et la Fig. 4 et la partie basse de la Fig. 2 montrent le volet 262 en position ouverte.
Le volet 262 présente une face extérieure 266 qui est orientée vers l’extérieur de la nacelle 204.
En position fermée, le volet 262 est rangé de manière à ce que sa face extérieure 266 soit à fleur avec la peau extérieure 52 de la nacelle 204 afin de ne pas perturber l’écoulement de l’air autour de la nacelle 204. En position fermée, le bord de fuite est rapproché de la peau extérieure 52 et le volet 262 ferme la fenêtre 268.
En position ouverte, le bord de fuite du volet 262 s’écarte de la peau extérieure 52 vers l’extérieur de manière à libérer la fenêtre 268. Ainsi, la nacelle 204 est traversée par la fenêtre 268 qui est obturée par le volet 262 en position fermée et qui est ouverte en position ouverte du volet 262.
Ainsi, en fonction de la position du volet 262, la surface de sortie de la nacelle 204 au niveau de sa tuyère d’éjection 269 est modifiée.
Chaque volet 262 est agencé en amont de la tuyère d’éjection 269 de la nacelle 204 par rapport au sens de l’écoulement de l’air dans la nacelle 204.
Chaque volet 262 est monté mobile en rotation sur la structure de la nacelle 204 autour d’un axe de rotation globalement perpendiculaire à l’axe longitudinal X.
Chaque volet 262 est ainsi monté mobile par rapport à une partie fixe de la nacelle 204 et est disposé en aval de ladite partie fixe.
Chaque volet 262 est agencé en aval des portes d’inverseur 252 et 254 par rapport au sens de l’écoulement de l’air dans la nacelle 204.
Bien que sur la Fig. 2, les portes d’inverseur 252 et 254 et les volets 262 sont montrés ouverts et fermés en même temps, les positions des portes d’inverseur 252 et 254 et des volets 262 sont indépendantes. Par exemple, les portes d’inverseur 252 et 254 peuvent être en position fermée tandis que les volets 262 sont en position ouverte et inversement.
Le système de régulation 260 comporte également, pour chaque volet 262, un système de manœuvre qui est prévu pour déplacer le volet 262 de la position ouverte à la position fermée et inversement.
Le système de manœuvre peut prendre différentes formes et comporte par exemple des moteurs, des vérins...
La Fig. 5 montre un système de manœuvre 500 selon un mode de réalisation particulier.
Le volet 262 est monté mobile en rotation sur la structure 504 de la nacelle 204 par l’intermédiaire de deux liaisons pivot 506a-b.
La structure 504 comporte une poutre 510 qui est disposée en amont du bord d'attaque du volet 262 par rapport au sens de l’écoulement de l’air dans la nacelle 204.
Le système de manœuvre 500 comporte au moins un vérin 508, ici au nombre de deux, où pour le ou chaque vérin 508, le cylindre du vérin 508 est monté articulé sur la poutre 510 et la tige du vérin 508 est montée articulée au niveau du bord d'attaque du volet 262. Les articulations sont réalisées par exemple par des cardans afin de reprendre le couple de réaction de l’actionneur et/ou des rotules.
Chaque vérin 508 est commandé par une unité de contrôle de l’aéronef 10 qui lui commande de sortir ou de rentrer la tige en fonction de la position souhaitée pour le volet 262.
Pour limiter les perturbations aérodynamiques, en particulier au niveau du bord d'attaque du volet 262, des joints sont prévus entre la partie fixe de la nacelle 204 et le volet 262.
La Fig. 6 et la Fig. 7 montrent la mise en place d’un ensemble de joints entre la partie fixe de la nacelle 204 et le volet 262.
Comme le montre la Fig. 6, l’ensemble de joints comprend le long des bords latéraux du volet 262, un joint externe 602 et un joint interne 604. Les bords latéraux du volet 262 s’étendent globalement de l’avant vers l’arrière, c'est-à-dire globalement parallèlement à l’axe longitudinal X.
Le joint externe 602 assure l’étanchéité le long des bords latéraux du volet 262 entre l’extérieur de la nacelle 204 et l’espace entre la partie fixe de la nacelle 204 et le volet 262. Le joint interne 604 assure l’étanchéité entre l’intérieur de la nacelle 204, c'est-à-dire la veine secondaire 206, et l’espace entre la partie fixe de la nacelle 204 et le volet 262.
Le joint externe 602 et le joint interne 604 forment ainsi une double barrière d’étanchéité entre l’extérieur de la nacelle 204 et la veine secondaire 206, que le volet 262 soit en position fermée ou en position ouverte matérialisée par la flèche 606 montrant le sens d’ouverture du volet 262.
Le joint externe 602 et le joint interne 604 prennent ici, chacun la forme d’un boudin creux qui est fixé à la partie fixe de la nacelle 204 et qui s’appuie contre un bord latéral du volet 262.
Comme le montre la Fig. 7, l’ensemble de joints comprend le long du bord d’attaque du volet 262, un joint extérieur 702 et un joint intérieur 704.
Le joint extérieur 702 assure l’étanchéité au niveau du bord d’attaque du volet 262 entre l’extérieur de la nacelle 204 et l’espace entre la partie fixe de la nacelle 204 et le volet 262. Le joint intérieur 704 assure l’étanchéité au niveau du bord d’attaque du volet 262 entre l’intérieur de la nacelle 204, c'est-à-dire la veine secondaire 206, et l’espace entre la partie fixe de la nacelle 204 et le volet 262.
Le joint extérieur 702 et le joint intérieur 704 prennent ici, chacun la forme d’un boudin creux qui est fixé à la partie fixe de la nacelle 204. Le joint extérieur 702 s’appuie contre la face extérieure 266. Le joint intérieur 704 s’appuie contre une face intérieure 766 du volet 262 qui est orientée vers l’intérieur de la nacelle 204, et plus particulièrement vers la veine secondaire 206.
Lors du déplacement du volet 262, le joint extérieur 702 et le joint intérieur 704 glisse sur la surface 266, 766 contre laquelle il s’appuie. Le joint extérieur 702 et le joint intérieur 704 forment ainsi une double barrière d’étanchéité entre l’extérieur de la nacelle 204 et la veine secondaire 206 au niveau du bord d’attaque du volet 262.

Claims (7)

  1. REVENDICATIONS
    1) Turboréacteur double flux (100) comportant :
    - un noyau (202),
    - une nacelle (204) qui est agencée autour du noyau (202), qui délimite avec le noyau (202), une veine secondaire (206), et qui présente une structure et une peau extérieure (52) fixée à la structure, où la nacelle (204) prend la forme d’une structure annulaire à travers laquelle des fenêtres (268) délimitées par la structure annulaire sont réalisées entre la veine secondaire (206) et l’extérieur, et
    - un système de régulation (260) comportant, pour chaque fenêtre (268) :
    - au moins un volet (262) présentant, une face extérieure (266), un bord d'attaque orienté vers l’avant du turboréacteur (100) et un bord de fuite orienté vers l’arrière du turboréacteur (100), où chaque volet (262) est monté articulé au niveau de la fenêtre (268) sur la structure de la nacelle (204) au niveau de son bord d'attaque et est mobile entre une position fermée dans laquelle le bord de fuite est rapproché de la peau extérieure (52) de manière à ce que la face extérieure (266) du volet (262) soit à fleur avec la peau extérieure (52) et de manière à ce que le volet (262) ferme la fenêtre (268) et une position ouverte dans laquelle le bord de fuite du volet (262) s’écarte de la peau extérieure (52) vers l’extérieur de manière à libérer la fenêtre (268), et
    - pour chaque volet (262), un système de manœuvre destiné à déplacer le volet (262) de la position ouverte à la position fermée et inversement.
  2. 2) Turboréacteur double flux (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la nacelle (204) comporte des portes d’inverseur (252, 254) et en ce que chaque volet (262) est agencé en aval des portes d’inverseur (252, 254).
  3. 3) Turboréacteur double flux (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la nacelle (204) comporte une tuyère d’éjection (269) et en ce que chaque volet (262) est agencé en amont de la tuyère d’éjection (269).
  4. 4) Turboréacteur double flux (100) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la structure (504) comporte une poutre (510) disposée en amont du bord d'attaque du volet (262), et en ce que le système de manœuvre (500) comporte au moins un vérin (508), où pour le ou chaque vérin (508), le cylindre du vérin (508) est monté articulé sur la poutre (510) et la tige du vérin (508) est montée articulée au niveau du bord d'attaque du volet (262).
  5. 5) Turboréacteur double flux (100) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comporte le long de bords latéraux du volet (262), un joint
    5 externe (602) et un joint interne (604), où le joint externe (602) assure l’étanchéité entre l’extérieur de la nacelle (204) et un espace entre la partie fixe de la nacelle (204) et le volet (262), et où le joint interne (604) assure l’étanchéité entre la veine secondaire (206) et l’espace entre la partie fixe de la nacelle (204) et le volet (262).
  6. 6) Turboréacteur double flux (100) selon l'une des revendications 1 à 5, 10 caractérisé en ce qu’il comporte le long du bord d’attaque du volet (262), un joint extérieur (702) et un joint intérieur (704), où le joint extérieur (702) assure l’étanchéité entre l’extérieur de la nacelle (204) et un espace entre la partie fixe de la nacelle (204) et le volet (262), et où le joint intérieur (704) assure l’étanchéité entre la veine secondaire (206) et l’espace entre la partie fixe de la nacelle (204) et le volet 15 (262).
  7. 7) Aéronef (10) comportant au moins un turboréacteur double flux (100) selon l'une des revendications précédentes.
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