FR3115836A1 - Turboreacteur double flux comportant une serie de lames rotatives pour obturer la veine du flux secondaire - Google Patents
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Abstract
TURBOREACTEUR DOUBLE FLUX COMPORTANT UNE SERIE DE LAMES ROTATIVES POUR OBTURER LA VEINE DU FLUX SECONDAIRE L’invention concerne un turboréacteur double flux présentant une veine pour un flux secondaire (208) et des lames (250), chacune étant mobile entre une position escamotée et une position déployée, où chacune comporte une âme (252) rigide et une deuxième extrémité libre et un fourreau (256) dans lequel s’enfile l’âme (252) et la deuxième extrémité, où chaque fourreau (256) comporte une première partie (257) qui entoure au moins une partie de l’âme (252) et la deuxième extrémité, et un aileron (258) s’étendant au-delà de l’âme (252) en regard de la première partie (257) de la lame (250) voisine, et où le fourreau (256) est réalisé dans un matériau souple de manière à venir en contact avec la première partie (257) de la lame (250) voisine sous l’effet du flux secondaire (208). Un tel turboréacteur permet de réaliser des lames présentant un coût de fabrication réduit mais comportant un comportement aérodynamique performant. Fig. 6
Description
La présente invention concerne un turboréacteur double flux qui comporte une série de lames qui sont montées rotatives pour obturer la veine du flux secondaire où chacune est munie d’une enveloppe présentant un bord aérodynamique, ainsi qu'un aéronef comportant au moins un tel turboréacteur double flux.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
Un aéronef comporte un fuselage de chaque côté duquel est fixée une aile. Sous chaque aile est suspendu au moins un turboréacteur double flux. Chaque turboréacteur double flux est fixé sous l’aile par l’intermédiaire d’un mât qui est fixé entre la structure de l’aile et la structure du turboréacteur double flux.
Le turboréacteur double flux comporte un moteur et une nacelle qui est fixée autour du moteur. Le turboréacteur double flux présente, entre la nacelle et le moteur, une veine secondaire dans laquelle circule un flux secondaire.
Il est connu d’utiliser des lames pour réaliser une inversion de poussée. Chaque lame est mobile en rotation sur la structure de la nacelle entre une position escamotée dans laquelle elle est en dehors de la veine secondaire et une position déployée dans laquelle elle se positionne en travers de la veine secondaire afin de dévier le flux secondaire vers une fenêtre qui est dans la paroi de la nacelle et qui est ouverte entre la veine secondaire et l’extérieur de la nacelle.
Ainsi, le flux secondaire est dévié vers l’extérieur et plus précisément vers l’avant du turboréacteur afin de produire une contre-poussée.
Bien qu’une telle installation donne satisfaction, il est souhaitable de trouver une forme de lame qui soit simple mais présente un profil aérodynamique performant.
Un objet de la présente invention est de proposer un turboréacteur double flux qui comporte une série de lames qui sont montées rotatives pour obturer la veine du flux secondaire et où chacune est logée dans une enveloppe présentant un bord aérodynamique.
A cet effet, est proposé un turboréacteur double flux comportant un moteur et une nacelle entourant le moteur, où une veine dans laquelle s’écoule un flux secondaire est délimitée entre la nacelle et le moteur, ladite nacelle comportant une pluralité de lames, chacune étant montée mobile en rotation entre une position escamotée dans laquelle la lame est en dehors de la veine et une position déployée dans laquelle la lame est en travers de la veine, où chaque lame comporte une âme rigide présentant une première extrémité montée mobile en rotation et une deuxième extrémité libre, et un fourreau comportant une première partie qui entoure au moins une partie de l’âme et la deuxième extrémité, et un aileron qui s’étend au-delà de l’âme en regard de la première partie de la lame voisine, et où le fourreau est réalisé dans un matériau souple de manière à ce qu’en position déployée, l’aileron vienne en contact avec la première partie de la lame voisine sous l’effet du flux secondaire.
Un tel turboréacteur permet de réaliser des lames présentant un coût de fabrication réduit mais comportant un comportement aérodynamique performant.
Avantageusement, à distance de la première partie, l’aileron présente un bord effilé.
Selon un mode de réalisation, la première partie et l’aileron sont monoblocs.
Selon un autre mode de réalisation, la première partie et l’aileron sont deux parties distinctes fixées l’une à l’autre.
Avantageusement, la lame comporte un insert logé dans un évidement réalisé dans l’aileron.
Avantageusement, l’insert est relié à l’âme par un élément de liaison rigide.
L’invention propose également un aéronef comportant au moins un turboréacteur double flux selon l’une des variantes précédentes.
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 :
EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION
Dans la description qui suit, les termes relatifs à une position sont pris en référence au sens d’écoulement de l’air dans un turboréacteur qui s’écoule donc de l’avant vers l’arrière de l’aéronef.
La montre un aéronef 10 qui comporte un fuselage 12 de chaque côté duquel est fixée une aile 14 qui porte au moins un turboréacteur double flux 100 selon l’invention. La fixation du turboréacteur double flux 100 sous l’aile 14 s’effectue par l’intermédiaire d’un mât 16.
La et la montrent le turboréacteur double flux 100 qui présente une nacelle 102 et un moteur 20 qui est logé à l’intérieur de la nacelle 102 et qui comporte un carter de soufflante 202. Le moteur 20 est matérialisé par sa partie arrière d’éjection et son carter de soufflante 202.
Dans la description qui suit, et par convention, on appelle X l'axe longitudinal du turboréacteur double flux 100 qui est parallèle à l'axe longitudinal de l’aéronef 10 orienté positivement vers l’avant de l'aéronef 10, on appelle Y l'axe transversal qui est horizontal lorsque l’aéronef est au sol, et Z l'axe vertical, ces trois directions X, Y et Z étant orthogonales entre elles.
La et la montrent le turboréacteur double flux 100 dans deux positions d’utilisation différentes et la montre une représentation schématique en coupe du turboréacteur double flux 100.
Le turboréacteur double flux 100 présente, entre la nacelle 102 et le moteur 20, une veine 204 dans laquelle circule un flux secondaire 208 provenant de l’entrée d’air à travers une soufflante 300 et qui s’écoule donc selon le sens d’écoulement qui va de l’avant vers l’arrière.
La nacelle 102 présente une structure fixe 206 qui est montée fixe sur le carter de soufflante 202. La structure fixe 206 est composée en particulier ici d’un cadre avant 210 monté autour du carter de soufflante 202 et de panneaux extérieurs 212 formant une surface aérodynamique qui sont montrés en transparence sur la et dont une partie est découpée sur les Figs. 2 et 3.
La nacelle 102 présente un ensemble mobile 214 qui présente un capot mobile 216 (également en transparence sur la ) dont une partie est découpée sur les Figs. 2 et 3 et qui forme les parois extérieures de la tuyère.
La nacelle 102 présente également un coulisseau 218. Le coulisseau 218 prend ici la forme d’un cylindre à parois ajourées. Le capot mobile 216 est fixé au et en aval du coulisseau 218 par rapport au sens d’écoulement du flux d’air dans le turboréacteur double flux 100.
Le coulisseau 218 est monté mobile en translation selon une direction de translation globalement parallèle à l’axe longitudinal X sur la structure fixe 206 de la nacelle 102.
Le coulisseau 218 est mobile entre une position avancée ( ) et une position reculée ( ) et inversement. En position avancée, le coulisseau 218 est positionné le plus en avant possible par rapport au sens d’écoulement de manière à ce que le capot mobile 216 soit rapproché des panneaux extérieurs 212 et du carter de soufflante 202 et forme ainsi une surface aérodynamique. En position reculée, le coulisseau 218 est positionné le plus en arrière possible par rapport au sens d’écoulement de manière à ce que le capot mobile 216 soit éloigné des panneaux extérieurs 212 et du carter de soufflante 202 de manière à définir entre eux une fenêtre 220.
En position avancée, le capot mobile 216 et les panneaux extérieurs 212 se prolongent de manière à définir la surface extérieure de la nacelle 102, et le capot mobile 216 et le carter de soufflante 202 se prolongent de manière à définir la surface extérieure de la veine 204.
En position reculée, le capot mobile 216 et le carter de soufflante 202 ainsi que les panneaux extérieurs 212 sont à distance et définissent entre eux la fenêtre 220 ouverte entre la veine 204 et l’extérieur de la nacelle 102. C'est-à-dire que l’air du flux secondaire 208 traverse la fenêtre 220 pour rejoindre l’extérieur du turboréacteur double flux 100, ce qui correspond à une position d’inversion de poussée.
La translation du coulisseau 218 est réalisée par tous moyens appropriés, comme par exemple des systèmes de glissières entre la structure fixe 206 et le coulisseau 218.
La nacelle 102 comporte également un ensemble d’actionneurs (non représentés) assurant le déplacement en translation du coulisseau 218 entre la position avancée et la position reculée et inversement. Chaque actionneur est commandé par une unité de contrôle, par exemple du type processeur, qui commande les déplacements dans un sens ou dans l’autre selon les besoins de l’aéronef 10.
Chaque actionneur peut prendre par exemple la forme d’un vérin à double effet (deux directions de travail) dont le cylindre est fixé à la structure fixe 206 et une tige fixée au coulisseau 218.
Afin d’orienter le flux d’air sortant de la fenêtre 220, des cascades peuvent être fixées sur le coulisseau 218 en regard de la fenêtre 220.
Le carter de soufflante 202 et les panneaux extérieurs 212 délimitent la fenêtre 220 en amont par rapport au sens d’écoulement et le capot mobile 216 délimite la fenêtre 220 en aval par rapport au sens d’écoulement.
La nacelle 102 comporte une pluralité de lames 250, chacune étant montée mobile en rotation sur le coulisseau 218 autour d’un axe de rotation qui est ici globalement parallèle à l’axe longitudinal X. Chaque lame 250 est ainsi mobile entre une position escamotée ( ) dans laquelle la lame 250 est en dehors de la veine 204 et une position déployée ( ) dans laquelle la lame 250 est en travers de la veine 204 afin de dévier le flux secondaire 208 vers la fenêtre 220.
Chaque lame 250 est montée mobile au niveau d’une première extrémité tandis qu’une deuxième extrémité se rapproche du moteur 20 lorsque la lame 250 est déployée afin d’obturer au mieux la veine 204.
Les lames 250 sont décalées angulairement de proche en proche autour de l’axe longitudinal X.
Le nombre de lames 250 ainsi que la forme de chacune d’elles dépendent des dimensions du turboréacteur double flux 100 ainsi que de la largeur de chaque lame 250 afin qu’en position déployée, les lames 250 obturent la plus grande partie de la veine 204.
Le passage de la position escamotée à la position déployée s’effectue par une rotation de la lame 250 vers l’intérieur du turboréacteur 100.
La position escamotée peut être adoptée lorsque le coulisseau 218 est en position avancée. La position déployée ne peut être adoptée que lorsque le coulisseau 218 est en position reculée.
Le coulisseau 218 porte également un système de manœuvre qui déplace chaque lame 250 de la position escamotée à la position déployée et inversement et qui est décrit ci-dessous.
Le fonctionnement consiste ainsi, à partir de la position avancée/escamotée, à commander l’activation des actionneurs pour déplacer le coulisseau 218 de la position avancée à la position reculée. Au cours de ce déplacement, le système de manœuvre déplace les lames 250 de la position escamotée à la position déployée.
A l’inverse, le fonctionnement consiste ainsi, à partir de la position reculée/déployée, à commander l’activation des actionneurs pour déplacer le coulisseau 218 de la position reculée à la position avancée. Au cours de ce déplacement, le système de manœuvre déplace les lames 250 de la position déployée à la position escamotée.
L’utilisation des lames 250 montées rotatives sur le coulisseau 218 permet une compatibilité avec une nacelle à structure en C (« C-duct » en terminologie anglo-saxonne) par rapport à l’utilisation de portes d’inversion de l’état de la technique.
Le système de manœuvre peut prendre toute forme possible connue de l’homme du métier comme par exemple un système motorisé à pignons et crémaillère.
La montre une lame 250 qui comporte une âme 252 qui présente une première extrémité montée mobile en rotation sur le coulisseau 218 où la rotation est réalisée par tous moyens appropriés comme par exemple ici par un alésage 254 réalisé au niveau de la première extrémité et destiné à s’emmancher sur un axe.
L’âme 252 présente une deuxième extrémité qui est libre et l’âme 252 s’étend ainsi entre la première extrémité et la deuxième extrémité.
L’âme 252 est rigide et réalisée par exemple dans un matériau rigide comme en matériaux composites ou en métal comme en aluminium. L’âme 252 est ainsi un élément structurel de la lame 250.
La lame 250 comporte également un fourreau 256 dans lequel s’enfilent au moins une partie de l’âme 252 et la deuxième extrémité.
La montre une coupe de plusieurs lames 250 en position déployée où deux lames 250 voisines se superposent en partie.
Le fourreau 256 est réalisé dans un matériau souple comme par exemple en silicone ou en tissus. Le fourreau 256 est ainsi un élément non structurel de la lame 250.
La fixation du fourreau 256 sur l’âme 252 peut être réalisée par tous moyens appropriés comme par exemple des rivets portés par l’âme 252 à tirer avec un insert métallique au travers du fourreau 256, des rivets fraisés avec un insert métallique situé de part et d’autre de l’épaisseur à serrer et noyé dans le fourreau 256 et éviter que ce dernier ne s’arrache autour des fixations lors des sollicitations.
Le remplacement du fourreau 256 en cas de besoin est possible par retrait des rivets.
La partie de l’âme 252 qui est dans le fourreau présente une section rectangulaire qui permet de réaliser une âme 252 à faible coût. Bien entendu, la partie de l’âme 252 qui est dans le fourreau 256 peut présenter une autre géométrie adaptée à la forme du fourreau 256. De même, le fourreau 256 peut présenter toute géométrie adaptée à la forme de la partie de l’âme 252 qui est destinée à être insérée dans ledit fourreau 256.
Le fourreau 256 comporte une première partie 257 qui entoure la section, par exemple rectangulaire, de l’âme 252 et un aileron 258 qui s’étend au-delà de l’âme 252 en regard de la première partie 257 de la lame 250 voisine.
Selon un mode de réalisation représenté en , la première partie 257 et l’aileron 258 sont monoblocs, c’est-à-dire qu’ils sont formés en une seule pièce.
Selon un autre mode de réalisation représenté en , la première partie 257 est reliée à l’aileron 258. Autrement dit, la première partie 257 et l’aileron 258 sont formés en deux pièces séparées, distinctes et fixées l’une à l’autre par exemple par collage, ou autres.
En position d’inversion de poussée, le flux secondaire 208 vient heurter les lames 250, et en particulier l’aileron 258 qui vient en contact avec la lame 250 voisine. La position déformée de l’aileron 258 est représentée en pointillés sur la .
La souplesse de l’aileron 258 est définie par cette capacité à venir en contact avec la lame 250 voisine et cette mise en contact de l’aileron 258 sur la lame 250 voisine bouche l’interstice entre les lames 250 et empêche la propagation du flux secondaire 208 à travers les lames 250. Ainsi, le fourreau 256 est réalisé dans un matériau souple de manière à ce qu’en position déployée, l’aileron 258 vienne en contact avec la première partie 257 de la lame 250 voisine sous l’effet du flux secondaire 208. Par rapport à la direction d’écoulement du flux secondaire 208, chaque aileron 258 se trouve devant la première partie 257 de la lame 250 voisine.
Cet agencement permet ainsi de réduire les phénomènes acoustiques, en particulier basses fréquences, liés au passage du flux secondaire 208 entre les lames 250.
Le fourreau 256, et donc l’aileron 258, étant fixé sur l’âme 252, et l’aileron 258 s’étendant dans le prolongement de l’âme 252, la déformation de l’aileron 258 peut être asservie par l’âme 252. Autrement dit, l’âme 252 peut gérer les déformations de l’aileron 258. L’âme 252 est donc suffisamment rigide pour supporter les charges de l’inversion de poussée, et peut assurer la gestion de la souplesse de l’aileron 258 de sorte à assurer le contact de l’aileron 258 sur la lame 250 voisine.
L’aileron 258 s’étend le long d’un bord de l’âme 252 qui rejoint la première extrémité à la deuxième extrémité.
A distance de la première partie 257, l’aileron 258 présente un bord effilé.
La montre un mode de réalisation particulier dans lequel la lame 250 comporte un insert 260 logé dans un évidement réalisé dans l’aileron 258. Cet insert 260 permet une augmentation de la rigidité de l’aileron 258, et cet agencement est plus particulièrement mis en place dans le cas où le fourreau 256 est réalisé en tissus. L’insert 260 est réalisé dans un matériau rigide tel qu’en métal. L’insert 260 s’étend tout le long de l’aileron 258.
La montre un mode de réalisation particulier dans lequel l’insert 260 est logé dans un évidement réalisé dans l’aileron 258, et est relié à l’âme 252 par un élément de liaison 262 rigide. L’insert 260 forme ainsi un prolongement de l’âme 252. L’élément de liaison 262 peut être en forme de barre. L’élément de liaison 262 est réalisé dans un matériau rigide tel qu’en métal. Bien que l’élément de liaison 262 soit uniquement représenté sur la , il peut également être présent sur la .
Claims (7)
- Turboréacteur double flux (100) comportant un moteur (20) et une nacelle (102) entourant le moteur (20), où une veine (204) dans laquelle s’écoule un flux secondaire (208) est délimitée entre la nacelle (102) et le moteur (20), ladite nacelle (102) comportant une pluralité de lames (250), chacune étant montée mobile en rotation entre une position escamotée dans laquelle la lame (250) est en dehors de la veine (204) et une position déployée dans laquelle la lame (250) est en travers de la veine (204), où chaque lame (250) comporte une âme (252) rigide présentant une première extrémité montée mobile en rotation et une deuxième extrémité libre, et un fourreau (256) comportant une première partie (257) qui entoure au moins une partie de l’âme (252) et la deuxième extrémité, et un aileron (258) qui s’étend au-delà de l’âme (252) en regard de la première partie (257) de la lame (250) voisine, et où le fourreau (256) est réalisé dans un matériau souple de manière à ce qu’en position déployée, l’aileron (258) vienne en contact avec la première partie (257) de la lame (250) voisine sous l’effet du flux secondaire (208).
- Turboréacteur double flux (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’à distance de la première partie (257), l’aileron (258) présente un bord effilé.
- Turboréacteur double flux (100) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la première partie (257) et l’aileron (258) sont monoblocs.
- Turboréacteur double flux (100) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la première partie (257) et l’aileron (258) sont deux parties distinctes fixées l’une à l’autre.
- Turboréacteur double flux (100) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la lame (250) comporte un insert (260) logé dans un évidement réalisé dans l’aileron (258).
- Turboréacteur double flux (100) selon la revendication 5, caractérisé en ce que l’insert (260) est relié à l’âme (252) par un élément de liaison (262) rigide.
- Aéronef (10) comportant au moins un turboréacteur double flux (100) selon l'une des revendications précédentes.
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