LU88676A1 - Injection system controlled by pulsed fluid on characterized aerodynamic elements intended for maneuvering and / or stabilization and / or govering and / or propulsion of mobile machines - Google Patents

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LU88676A1
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Francis Pauwels
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Claude Calafell
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Description

Système d'injection piloté de fluide pulsé sur des éléments aérodynamiques caractérisés destinés à la manoeuvre et/ou à la stabilisation et/ou à la gouverne et/ou à la propulsion d'engins mobiles.Injection system controlled by pulsed fluid on characterized aerodynamic elements intended for the maneuver and / or the stabilization and / or the control surface and / or the propulsion of mobile machines.

L'invention décrite s'applique à tout type d'engins mobiles,par exemple les avions, bateaux, véhicules terrestres ou vaisseaux spatiaux. Pour diverses raisons, sustentation, contrôle de l'assiette, adhérence, .pilotage, l'obtention de 'forces de poussée appelées portance, déportance, poussée axiale, poussée latérale ou autres peuvent êtrerequises. Danslecas d'engins évoluant dans l'atmosphère, l'usage de dispositifs aérodynamiques fixes ou orientablesestusuel.Ces > dispositifs consistent en ailes, ailerons, déflecteurs et autres qui sont ventilés par la circulation de l'air induite par le déplacement. Dans le cas d'engins propulsés dans le vide, l'usage d'ailerons ou de déflecteurs n'est pas. En effet,le videdans lequel évoluent les engins spatiauxnepermetpas l'obtention de forces d'appui aérodynamiques. Toutefois, durant les phases d'éjection de gaz propulseurs par les moteurs de propulsion ou d'orientation, des dispositifs aérodynamiques situés dans la zone d'éjection desdits gaz permettent d'augmenter le travail fourni par les gaz éjectés.The invention described applies to all types of mobile devices, for example planes, boats, land vehicles or spacecraft. For various reasons, lift, attitude control, grip, steering, obtaining thrust forces called lift, downforce, axial thrust, lateral thrust or others may be required. In the case of machines evolving in the atmosphere, the use of fixed or orientable aerodynamic devices is usual. These> devices consist of wings, ailerons, deflectors and others which are ventilated by the circulation of air induced by displacement. In the case of machines propelled in a vacuum, the use of fins or deflectors is not. Indeed, the emptiness in which the spacecraft operate does not allow the obtaining of aerodynamic support forces. However, during the propellant gas ejection phases by the propulsion or orientation engines, aerodynamic devices located in the ejection zone of said gases make it possible to increase the work provided by the ejected gases.

L'invention décrite consiste en la mise en oeuvre de dispositifs aérodynamiques ventilés par pulsion de fluides.The invention described consists in the use of aerodynamic devices ventilated by fluid flow.

Un dispositif aérodynamique arrosé par l'air circulant le long de l'engin sur lequel il est installé génère une force aérodynamique (portance, déportance, poussée latérale ou autre) moindre que celle que le même dispositif aérodynamique arrosé par une ventilation en air pulsé mécaniquement ne produit. On peut donc augmenter l'effet aérodynamique d'un dispositif en le plaçant de telle sorte qu'il soit ventilé non plus uniquement par l'air s'écoulant le long de l'engin de par la vitesse que celui-ci atteint, mais qu'il soit ventilé par un dispositif de pulsion créant une vitesse d'air supérieure.An aerodynamic device sprayed by the air circulating along the machine on which it is installed generates an aerodynamic force (lift, downforce, lateral thrust or other) less than that the same aerodynamic device sprayed by mechanically forced air ventilation no product. We can therefore increase the aerodynamic effect of a device by placing it in such a way that it is no longer ventilated solely by the air flowing along the machine due to the speed it reaches, but that it is ventilated by a supply device creating a higher air speed.

Lorsqu'on désire ventiler mécaniquement un profil aérodynamique, il est fréquent qu'il soit difficile d'obtenir un bon rendement lorsque ce dispositif est une aile ou aileron; en effet le fluide qu'on souffle tend à dévier de la surface de l'aileron et une part significative de son débit ne sert pas ef f icacementi à créer la force aérodynamique recherchée.When it is desired to mechanically ventilate an aerodynamic profile, it is often difficult to obtain good performance when this device is a wing or aileron; in fact, the fluid that is blown tends to deviate from the surface of the fin and a significant part of its flow does not serve ef ficiently to create the aerodynamic force sought.

Il est donc utile de concevoir un dispositif aérodynamique adapté. Celui-ci peut prendre notamment la forme d'une canalisation aplatie (figure l) comportant 4 deux surfaces opposées courbées qui permettent de faire circuler l'air pulsé à des vitesses différentes le long des deux dites surfaces. La différence de vitesse ainsi générée entraîne l'apparition de pressions différentes sur les deux dites surfaces et, par voie de conséquence la création de la force résultante aérodynamique recherchée. Ce dispositif d'aile-tunnel alimentée en fluide pulsé mécaniquement fait partie de l'invention.It is therefore useful to design a suitable aerodynamic device. This can notably take the form of a flattened pipe (FIG. 1) comprising 4 two curved opposite surfaces which allow the forced air to circulate at different speeds along the two said surfaces. The difference in speed thus generated causes the appearance of different pressures on the two said surfaces and, consequently, the creation of the resultant aerodynamic force sought. This tunnel wing device supplied with mechanically pulsed fluid is part of the invention.

Les exemples de réalisation qui suivent ne sont destinés qu'à souligner les caractéristiques et avantages de l'invention sans pouvoir être interprétés d'aucune façon limitative.The embodiments which follow are only intended to underline the characteristics and advantages of the invention without being able to be interpreted in any limiting way.

Stabilisateur de bateau offshore: L'invention décrite s'applique aux bateaux. Par exemple les bateaux dits de type offshore. Ceux-ci sont conçus pour atteindre de très grandes vitesses sur l'eau - de l'ordre d'une centaine de noeuds et plus.Offshore boat stabilizer: The invention described applies to boats. For example the so-called offshore type boats. These are designed to reach very high speeds on the water - of the order of a hundred knots and more.

Un des problèmes majeurs de ce type d'embarcation est le risque de retournement sur une vague à grande vitesse.One of the major problems with this type of boat is the risk of overturning on a high speed wave.

Le bateau type offshore est largement délesté à sa partie avant suite à la position très reculée du centre de gravité, due au poids de s‘on ou de ses· moteurs et à la grande poussée de la turbine de propulsion (ou des hélices) rendant ainsi le risque de retournement sur une vague important.The offshore type boat is largely relieved of its bow due to the very remote position of the center of gravity, due to the weight of one or its · engines and the great thrust of the propulsion turbine (or propellers) making thus the risk of reversal on a significant wave.

Pour aider à stabiliser l'embarcation, on l'équipe généralement de dispositifs aérodynamiques statiques (ailerons) produisant une déportance sur la proue 1 de 1'embarcation.To help stabilize the boat, it is generally equipped with static aerodynamic devices (ailerons) producing a downforce on the bow 1 of the boat.

Ces dispositifs aérodynamiques n'ont qu'une faible efficacité, la vitesse du bateau ne permettant pas un grand rendement du profil. De plus, ils engendrent une déportance constante génératrice d'une traînée non moins constante.These aerodynamic devices have only a low efficiency, the speed of the boat not allowing a great yield of the profile. In addition, they generate a constant downforce generating a no less constant drag.

Or, il est certes utile de charger la proue du navire d'une déportance modérée et constante de façon à contrôler son assiette, mais il est aussi utile de pouvoir disposer d'une force de déportance très importante et mobilisable instantanément pour rétablir l'assiette du navire lors d'un déoart de retournement impromptu.However, it is certainly useful to load the bow of the ship with a moderate and constant downforce so as to control its trim, but it is also useful to be able to have a very large downforce that can be instantly mobilized to restore the trim of the ship during an impromptu turnaround deviation.

La poussée desdispositifsaérodynamiquesétant quadratiquement lié à la vitesse de l'air qui les alimente, il est utile de ne pas se contenter de la vitesse du bateau pour créer la vitesse de l'air alimentant les dits dispositifs.The thrust of the aerodynamic devices being quadratically linked to the speed of the air which feeds them, it is useful not to be satisfied with the speed of the boat to create the speed of the air supplying the said devices.

L'invention consiste en la mise en oeuvre d'un générateur d'air pulsé chargé d'alimenter dessitifs aérodynamiques. Le générateur puise l'air à une vitesse bien supérieure à celle de l'embarcation et permet donc de réduire la taille des dispositifs aérodynamiques, ce générateur peut par exemple, être constitué d'un compresseur d'air - compresseur à pistons, à vis, autre compresseur volumétrique ou turbocompresseur - entraîné par le moteur principal du bateau ou par un moteur auxiliaire. Un piquage d'air comprimé sur un dispositif existant sur le bateau peut être également utilisé.The invention consists in using a forced air generator responsible for supplying aerodynamic devices. The generator draws air at a speed much higher than that of the boat and thus makes it possible to reduce the size of the aerodynamic devices, this generator can for example, consist of an air compressor - piston compressor, screw , other positive displacement compressor or turbocharger - driven by the main engine of the boat or by an auxiliary engine. A compressed air connection on an existing device on the boat can also be used.

Le dispositif envisagé comporte une ou deux ailes-tunnels superposées (i2) . Ces ailes-tunnels sont alimentées en air par le déplacement du bateau. Des injecteurs d'air comprimé, Il et 12 (le compresseur peut être entraîné par le moteur de l'engin) permettent d'augmenter fortement la circulation 4 d'air au travers de l'aile-tunnel et de créer une force de déportance importante mobilisable instantanément par Λ l'ouverture des vannes de pulsion d'air comprimé.The envisaged device comprises one or two superimposed tunnel wings (i2). These tunnel wings are supplied with air by the movement of the boat. Compressed air injectors, Il and 12 (the compressor can be driven by the engine of the machine) make it possible to greatly increase the circulation 4 of air through the tunnel wing and to create a force of downforce significant instantly mobilized by opening the compressed air supply valves.

La déportance peut ainsi être brutalement augmentée lorsqu'il est nécessaire de plaquer l'engin sur l'eau (bateau), c'est à dire, par exemple, au saut d'une vague. Une réalisation possible de l'invention est la suivante (figure 3):The downforce can thus be suddenly increased when it is necessary to tackle the craft on the water (boat), that is to say, for example, when jumping a wave. One possible embodiment of the invention is as follows (FIG. 3):

Le moteur M entraîne l'hélice H qui permet la propulsion du bateau. Le moteur M du bateau entraîne le compresseur d'air C qui alimente en air comprimé le réservoir R. Le réservoir à ballast peut avoir une double fonction : En configuration sous-marine, il stocke l'eau nécessaire à permettre la plongée du bateau .The motor M drives the propeller H which allows the propulsion of the boat. The engine M of the boat drives the air compressor C which supplies compressed air to the tank R. The ballast tank can have a dual function: In the underwater configuration, it stores the water necessary to allow the boat to dive.

Dans toutes les autres configurations de marche du bateau, il peut stocker l'air comprimé qui alimente l'injecteurs I de l'aile-tunnel T.In all other boat operating configurations, it can store the compressed air which supplies the injectors I of the tunnel wing T.

Un débit d'air extérieur s'ajoute au débit d'air injecté par effet de friction.An external air flow is added to the air flow injected by friction effect.

Ce débit total est orienté dans l'aile ou les ailes tunnel de façon a y provoquer les différences de vitesse V et V' générant les pressions P et P'.This total flow is oriented in the tunnel wing or wings so as to cause there the speed differences V and V 'generating the pressures P and P'.

Le bilan mécanique d'une telle installation s'établit comme suit:The mechanical balance of such an installation is established as follows:

Vitesse du bateau70m/sPuissance motrice du bateau1200kWBoat speed 70m / s Boat driving power 1200kW

Section d'entrée de l'aile tunnel7,7dm2 Débit d'air comprimé dans l'aile tunnel 1,7 kg/s 1Inlet section of the tunnel wing 7.7dm2 Compressed air flow in the tunnel wing 1.7 kg / s 1

Pression de l'air comprimé 90 kPa effCompressed air pressure 90 kPa eff

Vitesse d'éjection de l'air comprimé300 m/sCompressed air ejection speed 300 m / s

Rendement d'aspiration par friction 25 % Débit d'air extérieur 7,5 kg/s Débit total dans l'aile tunnel 9,2 kg/s Débit volumique dans l'aile tunnel 7,7 m3/s tFriction suction efficiency 25% Outdoor air flow 7.5 kg / s Total flow in the tunnel wing 9.2 kg / s Volume flow in the tunnel wing 7.7 m3 / s t

Vitesse moyenne de l'air dans l'aile tunnel 100 m/sAverage air speed in the tunnel wing 100 m / s

Vitesse moyenne de l'air sur l'extrados 200m/sAverage air speed on the upper surface 200m / s

Vitesse moyenne de l'air sur l'intrados50m/sAverage air speed on the underside 50m / s

Pression moyenne sur l'extrados24kPaAverage pressure on the upper surface 24kPa

Pression moyenne sur l'intrados1,5kPaAverage pressure on the lower surface 1.5kPa

Largeur de l'aile tunnel0,8mWidth of tunnel wing 0.8m

Hauteur moyenne du tunnel97mmAverage tunnel height: 97mm

Surface de l'aile tunnel0,4m2Tunnel wing area: 0.4m2

Force de déportance générée 9.0 kNDownforce generated 9.0 kN

Fraction moyennne de temps d'utilisation15% Débit au compresseur0.22 kg/sAverage fraction of operating time 15% Compressor flow rate 0.22 kg / s

Débit volumique au compresseur (aspiration) 675 m3/s Puissance d'entraînement du compresseur 45 kWCompressor volume flow (suction) 675 m3 / s Compressor drive power 45 kW

Il en ressort qu'un appui de 912 kgf pendant 15% du temps peut être développé grâce à la consommation d'une puissance motrice de 45 kW, soit 3.75% de la puissance du bateau.It shows that a support of 912 kgf for 15% of the time can be developed thanks to the consumption of a motive power of 45 kW, or 3.75% of the power of the boat.

En outre grâce à un dispositif d'asservissement, les dispositifs aérodynamiques alimentés par le générateur d'air pulsé participerohtàla - propulsion de l'embarcation en marche avant et à sa tenue en virages .In addition, thanks to a servo device, the aerodynamic devices powered by the forced air generator participerohtàla - propulsion of the boat in forward and its holding in turns.

Le générateur d'air pulsé pourra être du type compresseur volumétrique ou turbo-compresseur; il pourra être entraîné par tout dispositif mécanique adapté soit, par exemple, une turbine à gaz, un moteur thermique à pistons, un moteur électrique ou un accoupplement sur^le moteur de propulsion du bateau.The forced air generator may be of the positive displacement or turbo-compressor type; it may be driven by any suitable mechanical device, for example, a gas turbine, a piston engine, an electric motor or a coupling on the propulsion engine of the boat.

Dispositif de gouvernes d'avionAircraft control device

Les gouvernes d'un avion sont généralement des volets actionnés mécaniquement,hydrauliquementou électriquement.The control surfaces of an aircraft are generally flaps actuated mechanically, hydraulically or electrically.

Des dispositifs d'injection d'air le long des extrados ou intrados des ailes peuvent permettre de modifier sensiblement la portance de ces ailes, et, ainsi de diriger l'avion en montée, descente ou en virage (figure 4) .Air injection devices along the upper or lower surfaces of the wings can make it possible to substantially modify the lift of these wings, and thus to steer the aircraft uphill, downhill or in a turn (Figure 4).

Des ailes tunnels du type susmentionné et de petites dimensions par rapport à la voilure de l'avion génèrent, en vol, des forces de portance. Ces ailes-tunnels pourront être positionnées sur les voilures des ailes de l'avion (figure 5) ou sur les volets (hypersustentateurs ou directeurs) desdites ailes (figure 6) . On constate également que l'injection massive d'air dans ces ailes tunnels lors de la phase d'approche de la piste peut permettre d'augmenter la portance de l'avion et de remplacer également l'usage des volets hypersustentateurs.Tunnel wings of the aforementioned type and of small dimensions relative to the wing of the aircraft generate, in flight, lift forces. These tunnel wings can be positioned on the wings of the aircraft wings (Figure 5) or on the flaps (high lift or steering) of said wings (Figure 6). We also note that the massive injection of air into these tunnel wings during the runway approach phase can make it possible to increase the lift of the aircraft and also replace the use of high lift flaps.

La commande d'injection d'air comprimé (qui peut être disponible au départ du turbo-réacteur ou du turbo-propulseur de l'avion) permet de modifier cette portance de façon positive (en 1'injectant l'air -à co-courant) ou négative (en injectant l'air à contre-courant). L'air comprimé pourra être prélevé dans un circuit d'air comprimé conçu à cet effet ou pourra être prélevé dans le circuit de dégivrage des ailes à l'air comprimé chaud provenant du moteur de l'avion.The compressed air injection control (which may be available from the airplane's turbo-jet engine or turbo-propellant) makes it possible to modify this lift positively (by injecting the air -to- current) or negative (by injecting air against the current). Compressed air may be taken from a compressed air circuit designed for this purpose or may be taken from the wing defrost circuit with hot compressed air from the aircraft engine.

On peut aussi envisager de gouverner l'avion dans le plan horizontal par un dispositif comparable orienté verticalement dans la queue de l'appareil.One can also consider governing the aircraft in the horizontal plane by a comparable device oriented vertically in the tail of the aircraft.

Une autre forme de dispositif aérodynamique d'aile-tunnel applicable à la gouverne dans le plan horizontal consiste en une réalisation d'aile-tunnel symétrique dans le plan vertical où l’asymétrie d'écoulement nécessaire à la mise Λ en virage est créée par l'inclinaison des injecteurs d'air comprimé (figure 7). Cette inclinaison des injecteurs peut se faire au moyen de deux séries d'injecteurs fixés à l'angle de braquage maximum - dans ce cas, le pilotage proportionnel se fera par l'ouverture proportionnelle de la vanne d'air comprimé - ou par une seule série d'injecteurs orientables.Another form of aerodynamic wing-tunnel device applicable to the control surface in the horizontal plane consists in making a symmetrical wing-tunnel in the vertical plane where the flow asymmetry necessary for turning est is created by the inclination of the compressed air injectors (Figure 7). This inclination of the injectors can be done by means of two series of injectors fixed at the maximum steering angle - in this case, the proportional control will be done by the proportional opening of the compressed air valve - or by a single series of adjustable injectors.

L'installation de distribution d'air comprimé dans les ailes permet également d'injecter de l'air comprimé le long de l'extrados de l'aile de façon à réduire la tendance au décrochage lors de l'utilisation de forts angles d'incidence de l'aile.The compressed air distribution system in the wings also makes it possible to inject compressed air along the upper surface of the wing so as to reduce the tendency to stall when using large angles of wing incidence.

Des profils différents de l'aile-tunnel pourront s'appliquer aux conditions de vol sub-, trans-, ou supersoniques .Different profiles of the tunnel wing may apply to sub-, trans-, or supersonic flight conditions.

Déflecteur aérodynamique destiné à la propulsion ou à l'orientation de vaisseaux spatiaux.Aerodynamic deflector intended for the propulsion or the orientation of spaceships.

La présente application de l'invention est relative au moteur de propulsion (contrôle d'altitude) et d'orientation (contrôle d'attitude) de vaisseaux spatiaux.The present application of the invention relates to the propulsion (altitude control) and orientation (attitude control) engine of spacecraft.

Le contrôle d'altitude et d'attitude des satellites est réalisé par l'utilisation de moteurs à réaction fonctionnant sur le principe de l'éjection de gaz de combustion. Différents mélanges pyrotechniques peuvent être utilisés à cet effet tel, par exemple, le couple oxydo-réducteur hydrazine-hydrazine.The altitude and attitude control of the satellites is carried out by the use of jet engines operating on the principle of ejection of combustion gases. Different pyrotechnic mixtures can be used for this purpose, for example, the hydrazine-hydrazine redox couple.

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Les gaz de combustion générés sont expulsés du satellite; la force de réaction ainsi engendrée par conservation de la quantité de mouvement est calculée par la formule:The combustion gases generated are expelled from the satellite; the reaction force thus generated by conservation of the momentum is calculated by the formula:

Figure LU88676A1D00101

où F est la force de réaction, exprimée en N, m la masse de gaz éjectée en kg/s, v la vitesse d'éjection en m/s.where F is the reaction force, expressed in N, m the mass of gas ejected in kg / s, v the ejection speed in m / s.

Cette force permet d'orienter, d'accélérer ou de freiner le satellite muni de tels propulseurs. Le gaz étant éjecté dans le vide, sa vitesse d'éjection sera celle du son.This force makes it possible to orient, accelerate or brake the satellite fitted with such thrusters. The gas being ejected in a vacuum, its ejection speed will be that of sound.

L'usage de cette technique de propulsion est consommatrice de mélange oxydo-réducteur.The use of this propulsion technique consumes redox mixture.

Nombre de satellites ne peuvent être utilisés qu'à condition de pouvoir être orientés ou dirigés correctement. C'est notamment le cas des satellites géostationaires qui doivent rester à l'altitude géostationaire préçise de sorte que le temps de leur révolution, dans le plan 'équatorial, soit égal à la période de rotation terrestre.Many satellites can only be used if they can be oriented or directed correctly. This is particularly the case of geostationary satellites which must remain at the precise geostationary altitude so that the time of their revolution, in the 'equatorial plane, is equal to the period of terrestrial rotation.

Or, les satellites géostationaires sont très faiblement mais continûment freinés par les traces de gaz présentes à cette altitude. Il convient donc de pouvoir ajuster régulièrement leur altitude. Il est donc nécessaire de consacrer une part non-négligeable de leur poids·' à l'embarquement de la réserve de mélange oxydo-réducteur. Tout gain de poids sur cette réserve permettra d'augmenter la durée de vie du satellite ou de réduire son coût de lancement.However, the geostationary satellites are very weakly but continuously braked by the traces of gas present at this altitude. It is therefore advisable to be able to regularly adjust their altitude. It is therefore necessary to devote a non-negligible part of their weight · 'to loading the reserve of redox mixture. Any weight gain on this reserve will increase the life of the satellite or reduce its launch cost.

i A cette fin, il est avantageux de munir les orifices d'éjection des gaz de combustion de tuyères t aérodynamiques axisymétriques destinées à augmenter la poussée fournie par les gaz de la composante axiale de pression de détente de ceux-ci sur la paroi de la tuyère. L'usage d'une telle tuyère supersonique permet de diriger les gaz dans l'axe de celle-ci. Une telle tuyère est représentée sur la figure 8.i To this end, it is advantageous to provide the combustion gas ejection orifices with axisymmetric aerodynamic nozzles t intended to increase the thrust supplied by the gases of the axial component of expansion pressure of the latter on the wall of the nozzle. The use of such a supersonic nozzle makes it possible to direct the gases in the axis thereof. Such a nozzle is shown in FIG. 8.

La présente invention à pour objet un ou des déflecteurs aérodynamiques utilisables sur les moteurs de propulsion et de contrôle d'attitude de vaisseaux spatiaux.The present invention relates to one or more aerodynamic deflectors usable on propulsion and attitude control engines of spacecraft.

Quoique les satellites se déplacent dans le vide, l'objet de l'invention consiste en la mise en oeuvre d’un déflecteur aérodynamique incurvé situé à l'extrémité de là tuyère de détente desdits gaz (représenté en figure 9) .Although the satellites move in a vacuum, the object of the invention consists in the implementation of a curved aerodynamic deflector located at the end of the expansion nozzle for said gases (represented in FIG. 9).

La description qui est donnée de l'invention permet d'apprécier ses caractéristiques et avantages.The description which is given of the invention makes it possible to appreciate its characteristics and advantages.

L'effet du déflecteur D est de dévier les gaz éjectés par la tuyère à vitesse supersonique et de générer une force de poussée aérodynamique complémentaire selon l'équation de Bernouilli par l'effet de l'écoulement des gaz à sa surface.The effect of the deflector D is to deflect the gases ejected by the nozzle at supersonic speed and to generate an additional aerodynamic thrust force according to the Bernouilli equation by the effect of the flow of gases at its surface.

En effet lors de l'éjection des gaz, l'effet aérodynamique s'exerce sur la face du déflecteur située côté éjection et provoque une pression dynamique des 'gaz sur cette face, augmentant ainsi le travail mécanique des gaz éjectés de façon significativement importante.In fact during the ejection of the gases, the aerodynamic effect is exerted on the face of the deflector situated on the ejection side and causes a dynamic pressure of the gases on this face, thus increasing the mechanical work of the ejected gases significantly.

L'autre face du déflecteur étant située dans le vide, la pression générée permet un travail mécanique important.The other side of the deflector being located in a vacuum, the pressure generated allows significant mechanical work.

Le déflecteur dévie bien entendu les gaz éjectés, la force ainsi générée agit dans un axe différent de celui » de l'éjecteur, et l'orientation des éjecteurs doit en tenir compte.The deflector obviously deflects the ejected gases, the force thus generated acts in an axis different from that of the ejector, and the orientation of the ejectors must take this into account.

La poussée de Bernouilli complémentaire est donnée par la relation :The additional Bernouilli thrust is given by the relation:

Figure LU88676A1D00121

où P(X,y) représente la masse volumique du gaz, exprimée en kg/m3 en tout point (x,y) de la surface S.where P (X, y) represents the density of the gas, expressed in kg / m3 at any point (x, y) of the surface S.

La poussée totale devenant:The total thrust becoming:

Figure LU88676A1D00131

On peut évaluer le gain de poussée comme suit:The thrust gain can be evaluated as follows:

Si on considère l’éjection de 1 g/s de gaz de combustion à la pression absolue de 105 Pa et à la masse volumique de 0.33 kg/m3 à la sortie de l'injecteur, à la vitesse correspondant à Mach = 1 et une détente dans la tuyère supersonique amenant la vitesse à la sortie de celle-ci à Mach = 8 et une masse volumique de 0.04 kg/m3 la force de poussée par réaction sera de:If we consider the ejection of 1 g / s of combustion gas at an absolute pressure of 105 Pa and at a density of 0.33 kg / m3 at the outlet of the injector, at the speed corresponding to Mach = 1 and a expansion in the supersonic nozzle bringing the speed at the exit of this one to Mach = 8 and a density of 0.04 kg / m3 the thrust force per reaction will be:

F = 10~3 kg/s . 3,6 102 rn/s . 8 = 2.88 NF = 10 ~ 3 kg / s. 3.6 102 rn / s. 8 = 2.88 N

//

Si cette éjection de gaz a lieu au droit d'un déflecteur incurvé à 45° selon un rayon de courbure de 0.02 m (longueur de du déflecteur =0.032 m) et offrant une surface de 0.8 10-4 m2 arrosée par le jet de* gaz de poussée il s'ensuit que la poussée complémentaire sera de :If this gas ejection takes place in line with a 45 ° curved deflector with a radius of curvature of 0.02 m (length of the deflector = 0.032 m) and offering a surface of 0.8 10-4 m2 sprayed with the jet of * thrust gas it follows that the additional thrust will be:

F ' = 0.04 kg/m3.0,5.3602 m/s.82.0.8 10~4 m2 = 13,2 NF '= 0.04 kg / m3. 0.5.3602 m / s. 82.0.8 10 ~ 4 m2 = 13.2 N

La somme vectorielle des pressions générées au long de l'arc de cercle du déflecteur, fonction de l'ouverture du cône de détente et de la variation de masse volumique p dûe à la dite détente ne vaut pas F + F ' . Si on considèreThe vector sum of the pressures generated along the arc of the deflector, which is a function of the opening of the expansion cone and of the variation in density p due to said expansion, is not equal to F + F '. If we consider

Claims (31)

1. Les dispositifs aérodynamiques alimentés en fluides pulsés mécaniquement sur un engin mobile.,1. Aerodynamic devices supplied with mechanically pulsed fluids on a mobile machine., 2. Les dispositifs aérodynamiques alimentés en air comprimé sur un engin mobile.2. The aerodynamic devices supplied with compressed air on a mobile machine. 3. L'aile-tunnel formée de deux plans incurvés entre lesquels circule le fluide.3. The tunnel wing formed by two curved planes between which the fluid circulates. 4. Les précédentsdispositifsaérodynamiques, alimentés en fluide pulsé utilisant le principe de l'aile-tunnel.4. The previous aerodynamic devices, supplied with pulsed fluid using the tunnel wing principle. 5. Les précédentsdispositifsaérodynamiques utilisant le principe del'aile-tunnelformée de deux plans incurvés entre lesquels circule le fluide pulsé.5. The previous aerodynamic devices using the principle of the tunnel wing formed by two curved planes between which the pulsed fluid circulates. 6. Les précédentsdispositifsaérodynamiques utilisant le principe del'aile-tunnelformée de deux plans incurvés alimentée par injection d'air comprimé.6. The previous aerodynamic devices using the principle of the tunnel wing formed by two curved planes supplied by injection of compressed air. 7. Les dispositifs aérodynamiques alimentés par un générateur d’air pulsé sur une embarcation.7. Aerodynamic devices powered by a forced air generator on a boat. 8. Les dispositifs aérodynamiques orientables alimentés par un générateur d'air pulsé sur une embarcation.8. Adjustable aerodynamic devices powered by a forced air generator on a boat. 9. Les dispositifs aérodynamiques orientables alimentés par un générateur d'air pulsé sur une embarcation et pilotés par un système informatique de contrôle de l'assiette .9. The aerodynamic steerable devices powered by a forced air generator on a boat and controlled by a computerized attitude control system. 10. Les dispositifs aérodynamiques orientables alimentés par un générateur d'air pulsé entraîné à l'air comprimé sur une embarcation.10. Adjustable aerodynamic devices powered by a forced air generator driven by compressed air on a boat. 11. Les dispositifs aérodynamiques de taille réduite montés sur une embarcation, à performance égale ou améliorée, permise par l'alimentation de ceux-ci par un générateur d'air pulsé.11. Small aerodynamic devices mounted on a boat, with equal or improved performance, enabled by the supply of these by a forced air generator. 12. Les dispositifs aérodynamiques mobiles alimentés par un générateur d'air pulsé permettant d'assister/ la mise en rotation de l'embarcation.12. The aerodynamic mobile devices powered by a forced air generator to assist / the rotation of the boat. 13. L'usage du réservoir à ballast d'une embarcation submersible en tant que réservoir tampon d'air comprimé pour l'alimentation des applications couvertes par les revendications 6 à 12.13. The use of the ballast tank of a submersible boat as a compressed air buffer tank for supplying the applications covered by claims 6 to 12. 14. Les précédents dispositifs aérodynamiques 0 (revendications 6 à 12) caractérisés par le fait qu'ils sont constitués par une ou plusieurs ailes-tunnels formées de deux plans incurvés.14. The previous aerodynamic devices 0 (claims 6 to 12) characterized in that they consist of one or more wing-tunnels formed by two curved planes. 15. Les dispositifs aérodynamiques alimentés en air comprimés pour assurer de les fonctions de gouverne latérale et de profondeur d'avions sub-, trans- ou hypersoniques .15. Aerodynamic devices supplied with compressed air to perform the functions of lateral and depth control of sub-, trans- or hypersonic aircraft. 16. Les dispositifs aérodynamiques alimentés en air comprimé pour assurer la fonction de volets ou de volets complémentaires de portance d'avions sub-, trans ou hyper-soniques.16. Aerodynamic devices supplied with compressed air to perform the function of flaps or additional flaps for supporting sub-, trans or hyper-sonic aircraft. 17. Les dispositifs précédents (revendications 15 à 16) caractérisés par le fait qu'ils sont constitués par une ou plusieurs ailes-tunnel formées de deux plans incurvés; ailes tunnels qui peuvent être solidaires de la voilure ou des ailerons mobiles (ailerons de gouverne ou ailerons hyper-sustentateurs).17. The previous devices (claims 15 to 16) characterized in that they consist of one or more tunnel wings formed by two curved planes; tunnel wings which may be integral with the wing or the movable ailerons (control fins or hyper-lift fins). 18. L'injection d'air comprimé tangentiellement à l'extrados de l'aile d'avion pour retarder le phénomène de décrochage et, par voie de conséquence, augmenter sa portance à allure réduite.18. The injection of compressed air tangentially to the upper surface of the aircraft wing to delay the phenomenon of stalling and, consequently, increase its lift at reduced speed. 19. L'utilisation de l'air comprimé prélevé sur les étages de compression du turbopropulseur, du turboréacteur et/ou sur le circuit de dégivrage des ailes pour l'alimentation des applications couvertes par ÔLes revendications 15 à 18.19. The use of compressed air taken from the compression stages of the turboprop engine, the turbojet engine and / or from the wing de-icing circuit for supplying the applications covered by Ô claims 15 to 18. 20. Les déflecteurs et/ou tuyères asymétriques et/ou ailes-tunnels pour dévier les gaz à la sortie de moteurs d'éjection destinés à la propulsion et/ou au contrôle d'attitude d'engins spatiaux.20. Deflectors and / or asymmetric nozzles and / or tunnel wings for deflecting gases at the outlet of ejection engines intended for propulsion and / or attitude control of spacecraft. 21. Les déflecteurs incurvés et/ou tuyères asymétriques et/ou ailes-tunnels pour dévier les gaz à la sortie de moteurs d'éjection destinés à la propulsion et/ou au contrôle d'attitude d'engins spatiaux.21. Curved deflectors and / or asymmetric nozzles and / or tunnel wings for deflecting gases at the outlet of ejection engines intended for propulsion and / or attitude control of spacecraft. 22. Les déflecteurs et/ou tuyères asymétriques et/ou ailes-tunnels pour dévier les gaz à la sortie de moteurs d'éjection destinés à la propulsion ou au contrôle d’attitude d'engins spatiaux destinés à augmenter, à débit de gaz égal, la poussée fournie à l'engin spatial.22. Deflectors and / or asymmetric nozzles and / or tunnel wings for deflecting gases at the outlet of ejection motors intended for propulsion or attitude control of spacecraft intended to increase, at equal gas flow , the thrust provided to the spacecraft. 23. Les déflecteurs incurvés et/ou tuyères asymétriques et/ou ailes-tunnels pour dévier les gaz à la sortie de moteurs d'éjection destinés à la propulsion et/ou au contrôle d’attitude d'engins spatiaux destinés à augmenter, à débit de gaz égal, la poussée fournie à l'engin spatial.23. Curved deflectors and / or asymmetric nozzles and / or tunnel wings for deflecting gases at the outlet of ejection motors intended for propulsion and / or attitude control of spacecraft intended to increase, at flow equal gas, the thrust supplied to the spacecraft. 24. Les déflecteurs ou tuyères asymétriques orientables pour dévier les gaz à la sortie de moteurs d'éjection destinés à la propulsion et/ou au contrôle d'attitude d'engins spatiaux.24. The asymmetrical deflectors or nozzles for deflecting the gases at the outlet of ejection engines intended for propulsion and / or attitude control of spacecraft. 25. Les déflecteurs incurvés ou de tuyères asymétriques orientables polir dévier les gaz à la sortie de moteurs d'éjection destinés à la propulsion ou au contrôle d'attitude d'engins spatiaux.25. Curved deflectors or asymmetrical directional nozzles polish deflect the gases at the outlet of ejection engines intended for propulsion or attitude control of spacecraft. 26. Les déflecteurs ou tuyères asymétriques orientables pour dévier les gaz à la sortie de moteurs d'éjection et destinés à la propulsion ou au contrôle t d'attitude d'engins spatiaux destinés à augmenter/ à débit de gaz égal, la poussée fournie à l'engin spatial.26. The asymmetrical deflectors or nozzles for deflecting gases at the outlet of ejection motors and intended for propulsion or attitude control of spacecraft intended to increase / at equal gas flow, the thrust supplied to the spacecraft. 27. Les déflecteurs incurvés ou tuyères asymétriques orientables pour dévier les gaz à la sortie de moteurs d'éjection destinés à la propulsion ou au contrôle d'attitude d'engins spatiaux et destinés à augmenter, à débit de gaz égal, la poussée fournie à l'engin spatial.27. Curved deflectors or asymmetrical adjustable nozzles for deflecting gases at the outlet of ejection engines intended for propulsion or attitude control of spacecraft and intended to increase, at equal gas flow, the thrust supplied to the spacecraft. 28. L'ensemble des revendications précédentes 20 à 27, prenant en considération le fait que les déflecteurs ou les tuyères asymétriques fixes ou orientables peuvent être remplacés par des surfaces ou carneaux plans.28. The set of preceding claims 20 to 27, taking into account the fact that the deflectors or the asymmetrical fixed or orientable nozzles can be replaced by planar surfaces or flues. 29. L'ensemble des revendications précédentes 20 à 28, prenant en considération le fait que les tuyères asymétriques fixes ou orientables, les surfaces ou carneaux plans peuvent participer à protéger certaines parties du satellite équipé des impacts de gaz de propulsion.29. The set of preceding claims 20 to 28, taking into account the fact that the asymmetrical fixed or orientable nozzles, the planar surfaces or flues can participate in protecting certain parts of the satellite equipped with propulsion gas impacts. 30. L'ensemble des revendications précédentes prenant en considération le fait que l'alimentation en fluide pulsé est réalisée en continu et peut être ajustée par réglage du débit de fluide pulsé.30. All of the preceding claims taking into account the fact that the supply of pulsed fluid is carried out continuously and can be adjusted by adjusting the flow of pulsed fluid. 31. L'ensemble des revendications précédentes prenant en considération le fait que l'alimentation en fluide pulsé est réalisée par pulsation permettant d'ajuster instantanément la force aérodynamique aux besoins du pilotage, de la gouverne, de la manoeuvre ou de la propulsion.31. All of the preceding claims taking into account the fact that the supply of pulsed fluid is carried out by pulsation making it possible to instantly adjust the aerodynamic force to the needs of piloting, steering, maneuvering or propulsion.
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