WO2024074448A1 - Injecteur pour dispositif de dégivrage d'une entrée d'air d'une nacelle de turboréacteur d'aéronef et procédé associé - Google Patents

Injecteur pour dispositif de dégivrage d'une entrée d'air d'une nacelle de turboréacteur d'aéronef et procédé associé Download PDF

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WO2024074448A1
WO2024074448A1 PCT/EP2023/077226 EP2023077226W WO2024074448A1 WO 2024074448 A1 WO2024074448 A1 WO 2024074448A1 EP 2023077226 W EP2023077226 W EP 2023077226W WO 2024074448 A1 WO2024074448 A1 WO 2024074448A1
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WO
WIPO (PCT)
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flow
peripheral
injector
axis
wall
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/077226
Other languages
English (en)
Inventor
Alexis Yves-Marie LONCLE
Paul Ferrey
Hazem Kioua
François BELLET
Original Assignee
Safran Nacelles
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D15/00—De-icing or preventing icing on exterior surfaces of aircraft
    • B64D15/02—De-icing or preventing icing on exterior surfaces of aircraft by ducted hot gas or liquid
    • B64D15/04—Hot gas application
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F02C7/047—Heating to prevent icing

Definitions

  • the present invention relates to the field of aircraft turbojet engines and more particularly relates to an injector for a device for defrosting an air inlet of a nacelle of an aircraft turbojet engine.
  • an aircraft comprises one or more turbojets to enable its propulsion by acceleration of an air flow which circulates back and forth in the turbojet.
  • a turbojet 100 extending along a turbojet axis X and comprising a fan 101 rotatably mounted around the turbojet axis defined in relation to the circulation of the air flow F.
  • the turbojet 100 comprises at its front end an air inlet 200 comprising a cavity 204, extending in an annular manner around the turbojet axis inner wall 201 facing the turbojet axis ".
  • the air inlet 200 makes it possible to separate the incoming air flow F into an interior air flow FINT guided by the interior wall 201 and an exterior air flow FEXT guided by the exterior wall 202.
  • the terms interior and exterior are defined radially with respect to the turbojet axis X.
  • frost is likely to accumulate near the leading edge 203 and the interior wall 201 of the inlet. air 200 and form blocks of frost which are likely to be ingested by the turbojet 100. Such ingestions must be avoided in order to improve the life of the turbojet 100 and reduce malfunctions.
  • the introduction of the hot air flow FAC into the interior cavity 204 is carried out by an injector 300 which is traditionally presented in the form of a tube of cylindrical section which is oriented in a direction perpendicular to the turbojet axis X as illustrated in .
  • the hot air flow FAC moves circumferentially in the interior cavity 204 in order to heat the interior wall 201.
  • the energy efficiency of such heating is low given that the flow of hot air FAC does not mix homogeneously with the flow of cool air already present in the interior cavity 204. This can cause points hot in the air inlet 200 which can reduce its lifespan.
  • an injector comprising a peripheral organ internally defining a passing vein.
  • the peripheral member includes a peripheral mouth configured to inject a peripheral hot air flow so as to circulate a cool air flow in the passage vein.
  • the performance of such an injector is high when the section of the passage stream is large in order to allow optimal mixing between the flow of cool air and the flow of hot air.
  • the invention relates to an injector for a device for defrosting an air inlet of an aircraft turbojet nacelle, the injector comprising a peripheral member internally defining a passage vein, the peripheral member comprising a configured peripheral mouth to inject a peripheral hot air flow so as to circulate a cool air flow in the passage vein from upstream to downstream, the peripheral member comprising an interior guide wall located downstream of the mouth peripheral, the peripheral member comprising a plurality of members for rotating the hot air flow during its injection.
  • the peripheral member is circumferential and includes a circumferential mouth configured to inject a flow of circumferential hot air.
  • the mouthpiece describes a closed contour.
  • the flow of fresh air and the flow of hot air circulate concentrically, which allows acceleration of the flow of fresh air by the flow of hot air while promoting their mixing.
  • the interior guiding wall makes it possible to promote the creation of a depression zone upstream of the passage vein in order to accelerate the flow of fresh air from upstream to downstream while guiding the flow of hot air pressed against the interior guide wall.
  • the use of rotating elements also promotes mixing by forming turbulence at the interface between the flow of hot air and the flow of cool air.
  • Such an injector remains advantageously efficient even for a peripheral member having a small diameter, preferably less than half the distance defined between the partition and the leading edge of the air inlet, that is to say, its front end.
  • the diameter of the peripheral member is less than 150mm.
  • the interior cavity of the air inlet is heated with a mixed air flow of optimal temperature, limiting the appearance of hot spots, with a high flow rate so as to allow optimal transfer of calories with the walls. Defrosting performance is improved while reducing space requirements.
  • the injector comprises a supply member, connected to the peripheral member, comprising a mounting foot configured to be fixed to the air inlet in order to be supplied by the flow of hot air .
  • a supply member connected to the peripheral member, comprising a mounting foot configured to be fixed to the air inlet in order to be supplied by the flow of hot air .
  • Such an injector is adapted to be mounted by its mounting foot to a through opening in a partition of a traditional air inlet.
  • the power supply member extending along a mounting axis, the mounting foot comprising a passage section
  • the peripheral member has a bulk section, defined in projection in a plane orthogonal to the axis mounting, which is less than that of the passage section of the mounting foot.
  • the mounting foot can be moved via a through opening of a partition of a traditional air inlet
  • the peripheral member can also be moved in a similar manner. In other words, this allows the injector to be removed via the through opening in the event of maintenance, which is advantageous. Thanks to the rotating members, a peripheral member of reduced dimensions can be used to achieve optimal mixing while being able to accommodate a traditional maintenance step.
  • the peripheral member comprises an interior guide wall, the interior guide wall being located downstream of the peripheral mouth.
  • the peripheral member comprising an interior guide wall, a plurality of rotation members is positioned on the interior guide wall.
  • the use of rotating members on the interior guide wall makes it possible to twist the flow of hot air following its injection while taking advantage of the fact that the flow of hot air presses against the interior guide wall .
  • the positioning of the rotation members on the interior guide wall makes it possible to use large rotation members and thus achieve significant rotation.
  • the use of rotating members on the interior guide wall makes it possible to twist the flow of fresh air which circulates in the passage stream, which also improves the mixing.
  • the rotation members have a length at least equal to 90% of the length of the interior guide wall, which improves rotation.
  • the section of a rotating member, defined transversely to the injection axis increases from downstream to upstream so as to allow progressive rotation of the hot air flow while having a moderate impact on fresh air flow.
  • a plurality of rotation members is positioned in the peripheral mouth.
  • the rotation elements are thus integrated into the mouth, which allows optimal contact with the interior guide wall.
  • the rotation members have a length of between 2 and 20 times the thickness of the peripheral mouth 31.
  • the rotation members have a length less than 20mm.
  • the peripheral member comprising an interior guide wall, the interior guide wall is smooth.
  • the peripheral organ is configured to accelerate the flow of fresh air by Coanda effect in the passage vein.
  • the flow of hot air follows the exterior surface of the peripheral body to generate a depression upstream of the passage vein in order to accelerate the flow of cool air from upstream to downstream.
  • the air flow in the cavity is accelerated. This improves the mixing of hot air flows and cool air flows and promotes the circulation of air flows in the circumferential direction of the cavity.
  • the peripheral organ has a peripheral mouth oriented downstream.
  • a peripheral mouth advantageously allows the flow of hot air to follow the exterior surface of the peripheral body to accelerate the flow of cool air.
  • the tackle is optimal.
  • the interior guide wall has a downstream end extending parallel to the injection axis so as to straighten the flow of hot air.
  • the flow of hot air makes it possible to guide the flow of cool air and to mix with the latter according to the direction of injection.
  • the interior guide wall is flared radially downstream.
  • the interior guide wall makes it possible to promote the creation of a depression zone upstream of the passage vein in order to accelerate the flow of fresh air from upstream to downstream while guiding the hot air flow pressed against the interior guide wall.
  • the peripheral member comprising a heating cavity supplied with a flow of hot air
  • the heating cavity comprising an injection channel located directly near the peripheral mouth
  • the injection channel is convergent so as to accelerate the flow of hot air towards the peripheral mouth.
  • the converging channel makes it possible to minimize pressure losses in the hot air flow.
  • the high speed of the hot air flow at the injection outlet makes it possible to increase the flow rate of the cool air flow by training effect.
  • the peripheral member comprises a peripheral lip extending into the heating cavity and partially delimiting the injection channel. This allows the injection speed to be conveniently adjusted to achieve the desired plating effect.
  • the peripheral lip extends in continuity with the interior guide wall. This allows a peripheral organ to be formed conveniently without assembly.
  • the walls of the peripheral organ are made from material.
  • the interior guide wall is inclined relative to the injection axis by an angle of inclination between 5° and 45°, preferably between 10° and 15°, more preferably, equal to 12°.
  • an angle of inclination between 5° and 45°, preferably between 10° and 15°, more preferably, equal to 12°.
  • each rotation member comprises an upstream portion and a downstream portion which are offset in the circumferential direction so as to rotate the hot air flow.
  • the invention also relates to a defrosting device for an air inlet of an aircraft turbojet nacelle extending along a turbojet axis, the air inlet comprising an interior cavity extending annularly around of the turbojet axis and which comprises an interior wall facing the turbojet axis and an exterior wall which is opposite the interior wall, the walls being connected by a leading edge, the defrosting device comprising at least one injector as presented previously of a flow of hot air in the interior cavity along an injection axis oriented from upstream to downstream.
  • the invention also relates to an air inlet of an aircraft turbojet nacelle extending along an axis, the air inlet comprising an interior cavity, extending in an annular manner around the axis, which comprises an interior wall facing the axis and an exterior wall which is opposite the interior wall, the walls being connected by a leading edge, the air inlet comprising a defrosting device as presented previously.
  • the invention also relates to a method of using a defrosting device as presented previously for defrosting an air inlet of an aircraft turbojet nacelle extending along an axis, the inlet of 'air comprising an interior cavity, extending annularly around the axis, which comprises an interior wall facing the axis and an exterior wall which is opposite the interior wall, the walls being connected by an edge of attack.
  • the method comprises a step of injecting a peripheral and twisted flow of hot air so as to circulate a flow of fresh air in the passage vein, the flow of fresh air circulating from upstream to downstream relative to an injection axis, the flow of fresh air circulating internally to the flow of hot air of peripheral shape in order to allow mixing between the flow of hot air and the flow of fresh air.
  • a turbojet 1 extending along a turbojet axis X and comprising a fan 10 rotatably mounted around the turbojet axis defined in relation to the circulation of the air flow F.
  • the turbojet 1 comprises at its front end an air inlet 2 which comprises an interior cavity 20, extending in an annular manner around the turbojet axis X, which comprises an interior wall 21 facing the turbojet axis 'air ".
  • the air inlet 2 makes it possible to separate the incoming air flow F into an interior air flow FINT guided by the interior wall 21 and an exterior air flow FEXT guided by the exterior wall 22.
  • the interior and exterior terms are defined radially with respect to the turbojet axis X.
  • the interior cavity 20 is delimited in front by the interior wall 21 and the exterior wall 22 connected by the leading edge 23. In this example , the interior cavity 20 is delimited behind by a partition wall 24.
  • the interior cavity 20 is filled with a flow of fresh air FAF, for example, a flow of stagnant air or a flow of hot air which was previously injected and which has cooled.
  • a flow of fresh air FAF for example, a flow of stagnant air or a flow of hot air which was previously injected and which has cooled.
  • the turbojet 1 comprises a defrosting device to eliminate the accumulation of frost on the air inlet 2.
  • the defrosting device comprises an injector 3 of a flow of hot air FAC in the interior cavity 20 .
  • the circulation of a flow of hot air FAC makes it possible, by thermal convection, to avoid the accumulation of frost which melts as it accumulates.
  • the hot air flow FAC is taken from the turbojet 1.
  • the injector 3 comprises a peripheral member 30 internally defining a passage vein 6.
  • the passage vein 6 is through.
  • the peripheral member 30 has a circular shape but it goes without saying that it could have another peripheral shape, for example, an elongated shape, in particular, oblong.
  • the passage vein 6 has a disc-shaped section but it goes without saying that other shapes could be suitable.
  • the peripheral member 30 is oriented along an injection axis X3 along which the passage vein 6 extends.
  • the injection axis X3 is oriented from upstream to downstream on the .
  • the injection axis X3 extends substantially tangentially/perpendicular to the turbojet axis X.
  • the peripheral member 30 comprises a peripheral mouth 31 configured to inject a flow of hot air FAC from upstream to downstream along the injection axis X3.
  • the peripheral mouth 31 has a shape similar to the peripheral member 30.
  • the peripheral mouth 31 is circular in shape and is oriented downstream.
  • the peripheral member 30 comprises a heating cavity 33 and a supply member 32 configured to supply the heating cavity 33 with a flow of hot air FAC.
  • the supply member 32 is preferably in the form of a hollow envelope.
  • the power supply member 32 comprises a mounting foot 39 configured to be fixed to the air inlet 2, in particular, to the partition wall 24.
  • the supply member 32 extends along a mounting axis XM which is preferably substantially parallel to the turbojet axis X (see ) but it stands to reason that it could be different.
  • the heating cavity 33 defines a radially interior wall and a radially exterior wall.
  • the passage vein 66 extends internally to the radially interior wall.
  • the mounting foot 39 defines a passage section S1 with respect to said mounting axis XM.
  • the mounting foot 39 has the shape of a disc and the passage section corresponds to the surface of said disc. It goes without saying that the shape of the mounting foot 39 could be different.
  • the mounting foot 39 is mounted in a through opening OM formed in the partition wall 24 whose section is substantially similar to that of the mounting foot 39. During a maintenance operation, the injector 3 is moved along the mounting axis XM through the through opening OM.
  • the peripheral member 30 has, in projection in a plane orthogonal to the mounting axis XM, a bulk section S2 which is less than that of the passage section S1 in order to allow the injector 3 to be removed via the OM opening.
  • This dimensional constraint requires injector 3 to allow optimal mixing of the hot air flow FAC with the cool air flow FAF.
  • the peripheral mouth 31 is configured to inject, from the heating cavity 33, a flow of hot air FAC of peripheral shape so as to circulate a flow of fresh air FAF in the passage vein 6.
  • the flow of fresh air FAF circulates from upstream to downstream in relation to the injection axis hot air flow FAC and cool air flow FAF.
  • the FAC hot air flow has a twisting movement when it is injected while having a peripheral shape.
  • the hot air flow FAC has a peripheral shape, here an annular section, and the fresh air flow FAF is guided axially along the injection axis X3 internally to the hot air flow FAC.
  • the hot air flow FAC and the cool air flow FAF are concentric.
  • the peripheral member 30 is configured to accelerate the flow of fresh air FAF by Coanda effect in the passage vein 6 as illustrated in the .
  • the hot air flow FAC is guided by the surface of the peripheral member 30 so as to allow high speed injection. This makes it possible to generate, downstream of the peripheral mouth 31, a depression zone which makes it possible to suck in the flow of fresh air FAF located upstream of the peripheral mouth 31.
  • the cool air flow FAF is driven downstream along the injection axis X3, which increases its speed like a bladeless fan.
  • the depression generated downstream also makes it possible to suck in flows of fresh air FAF having bypassed the passage stream 6, which generates turbulence T downstream of the peripheral member 30.
  • turbulence T is advantageous given that They make it possible to promote a mixture between the hot air flow FAC and the cool air flow FAF, thus avoiding the appearance of hot spots in the interior cavity 20.
  • the peripheral member 30 seen in longitudinal section along the injection axis X3.
  • the peripheral member 30 comprises a section comprising an interior guide wall 301, an exterior wall 302, an upstream wall 303 and a downstream wall 304. These walls internally delimit the heating cavity 33.
  • the walls 301-304 of the peripheral organ 30 comes from material.
  • the upstream wall 303 is preferably convex and streamlined so as to allow circulation without turbulence of the fresh air flow FAF.
  • the upstream wall 303 makes it possible to guide flows of fresh air FAF in the passage vein 6 so that they are accelerated and flows of fresh air FAF externally to the peripheral member 30 to generate turbulence T downstream.
  • the outer wall 302 is here cylindrical so as to axially guide the flow of fresh air FAF which bypasses the passage stream 6.
  • the interior guide wall 301 diverges from upstream to downstream, that is to say, flared radially from upstream to downstream.
  • the passage vein 6 has an increasing section.
  • the interior guide wall 301 is located downstream of the peripheral mouth 31 so as to guide the flow of hot air FAC leaving the peripheral mouth 31 in order to obtain the Coanda effect.
  • the hot air flow FAC circulates in contact with the interior guide wall 301, which makes it possible to suck in the cool air flow FAF to accelerate it.
  • the interior guide wall 301 is inclined relative to the injection axis X3 by an angle of inclination ⁇ of between 5° and 45° in order to obtain an optimal Coanda effect.
  • the angle of inclination ⁇ is between 10° and 15°, preferably equal to 12°.
  • the peripheral mouth 31 is oriented so as to allow injection along the interior guide wall 301. The hot air flow FAC is thus pressed against the interior guide wall 31.
  • the interior guide wall 301 has a downstream end 301a extending along the injection axis X3.
  • the downstream end 301a makes it possible to straighten the flow of hot air FAC to allow guidance of the flow of fresh air FAF along the injection axis X3.
  • the downstream wall 304 is configured to amplify the turbulence T and has, in this example, a truncated, non-streamlined shape.
  • the heating cavity 33 comprises an injection channel 34 located directly near the peripheral mouth 31.
  • the injection channel 34 is converge so as to accelerate the flow of hot air FAC during its injection through the peripheral mouth 31.
  • the peripheral member 30 comprises a peripheral lip 35 extending projecting into the heating cavity 33 and partially delimiting the injection channel 34.
  • the peripheral lip 35 makes it possible to precisely define the shape of the injection channel injection 34 and, consequently, the desired compression.
  • the peripheral lip 35 extends in continuity with the interior guide wall 301 so as to define the peripheral mouth 31 between the interior guide wall 301 and the upstream wall 303 of the peripheral member 30.
  • the peripheral member 30 comprises a plurality of members for rotating the hot air flow FAC during its injection into the interior cavity 20 of the air inlet 2.
  • rotating members make it possible to generate a spin on the flow of hot air FAC while keeping it pressed against the interior guide wall 301 to allow optimal suction of the flow of fresh air FAF.
  • a spinner makes it possible to improve the mixing of the hot air flow FAC with the cool air flow FAF while retaining an injector 3 of reduced dimensions.
  • each rotation member 4 comprises an upstream portion 4A and a downstream portion 4B which are offset in the circumferential direction so as to rotate the hot air flow FAC.
  • the ratio between the length of a rotating member and the distance between two rotating members is between 1 and 1.4 to ensure a compromise between the number of rotating members and the deviation capacity.
  • a plurality of rotation members 4 is positioned on the interior guide wall 301. Each rotation member 4 extends projecting towards the injection axis
  • the number, shape and length of the rotating members 4 are adapted in order to obtain the desired twisting effect.
  • the rotation members 4 have a length at least equal to 90% of the length of the interior guide wall 301.
  • the rotation members 4 are uniformly distributed around the periphery of the interior guide wall 301 in order to obtain a homogeneous twisting effect.
  • the rotation members 4 come from the material of the interior guide wall 301.
  • a plurality of rotation members 5 is positioned in the peripheral mouth 31.
  • the number, shape and length of the rotation members 5 is adapted to obtain the desired twisting effect.
  • the length of the rotation members 5 is between 2 and 20 times the thickness of the peripheral mouth 31 in order to allow rotation while maintaining reduced bulk in the peripheral mouth 31.
  • the rotation members 5 have a length of less than 20mm.
  • the rotating members 5 are distributed uniformly around the periphery of the mouth 31 in order to obtain a homogeneous twisting effect.
  • the rotation members 5 come from the material of the peripheral member 30.
  • the interior guide wall 301 remains smooth so as not to disrupt the suction of the fresh air flow FAF.
  • each rotation member 5 is in the form of a fin.
  • the flow of hot air FAC is twisted then pressed against the interior guide wall 301.
  • This allows, on the one hand, to create suction of the FAF fresh air flow and, on the other hand, generate turbulence due to the rotation which improves the mixing between the FAC hot air flow and the FAF fresh air flow.
  • the fresh air flow FAF is not rotated by the rotation members 5.
  • an injector 3 could include rotating members in the peripheral mouth 31 and on the interior guide wall 301.
  • the peripheral member 30 has, in projection in a plane orthogonal to the mounting axis XM, a bulk section S2 which is less than that of the passage section S1 of the foot of assembly 39 as illustrated in . Maintenance can be carried out conveniently.
  • the passage section S1 defining a maintenance passage, has a diameter of between 40mm and 150mm in order to be able to adapt to an existing defrosting device.
  • the peripheral member 30 has a diameter of between 35mm and 140mm.
  • a clearance is defined between the diameter of the passage section S1 and the diameter of the bulk section S2 which is between 5mm and 10mm.
  • the peripheral member 30 has a small diameter, preferably less than half the distance d ( ) defined between the partition 24 and the leading edge of the air inlet 2, that is to say, its front end.
  • the diameter of the peripheral member 30 is less than 140mm.
  • the method comprises a step consisting of injecting a flow of hot air FAC of peripheral shape into the interior cavity 20 so as to circulate a flow of fresh air FAF in the passage vein 6.
  • the flow of fresh air FAF circulates from upstream to downstream relative to the injection axis X3 internally to the hot air flow FAC of peripheral and twisted shape as illustrated in Figures 12 and 13.
  • the hot air flow FAC is rotated by the rotating members 4, 5 of the peripheral member 30, which increases the turbulence and improves the mixing with the fresh air flow FAF while maintaining a limited footprint.
  • the hot air flow FAC is injected at very high speed due to its optimal compression by the injection channel 34 in the heating cavity 33. During its injection, the hot air flow FAC hugs the interior wall of guidance 301 which generates a depression in the passage vein 6 sucking the flow of fresh air FAF located upstream. As a result, the cool air flow FAF is accelerated during the injection of the hot air flow FAC, which increases the air flow in the interior cavity 20 of the air inlet 2.
  • the exchanges thermal with the walls 21, 22, 23 of the air inlet 2 are favored, which avoids any accumulation of frost.
  • Such an injector 3 can be mounted in an existing air inlet 2 through a through opening OM formed in the internal partition 24 of the air inlet 2.
  • turbulences T appear downstream of the peripheral member 30 which makes it possible to homogenize the mixture between the flow of fresh air FAF and the flow of hot air FAC.
  • the mixed air flow FAM thus allows homogeneous heating of the walls 21, 22, 23 of the air inlet 2.
  • a flow of mixed air FAM of optimal temperature and high flow rate circulates in the interior cavity 20 to defrost the walls 21, 22, 23 of the air inlet 2.

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Abstract

Un injecteur (3) pour dispositif de dégivrage d'une entrée d'air d'une nacelle de turboréacteur d'aéronef, l'injecteur (3) comprenant un organe périphérique (30) définissant intérieurement une veine de passage (6), l'organe périphérique (30) comprenant une embouchure périphérique (31) configurée pour injecter un flux d'air chaud (FAC) périphérique de manière à faire circuler un flux d'air frais dans la veine de passage (6) d'amont vers l'aval, l'organe périphérique (30) comportant une paroi intérieure de guidage (301) située en aval de l'embouchure périphérique (30), l'organe périphérique (30) comportant une pluralités d'organes de mise en rotation (4) du flux d'air chaud (FAC) lors de son injection.

Description

Injecteur pour dispositif de dégivrage d’une entrée d'air d'une nacelle de turboréacteur d'aéronef et procédé associé
La présente invention concerne le domaine des turboréacteurs d’aéronef et vise plus particulièrement un injecteur pour un dispositif de dégivrage d’une entrée d’air d’une nacelle d’un turboréacteur d’aéronef.
De manière connue, un aéronef comporte un ou plusieurs turboréacteurs pour permettre sa propulsion par accélération d’un flux d’air qui circule d’avant en arrière dans le turboréacteur.
En référence à la , il est représenté un turboréacteur 100 s’étendant selon un axe de turboréacteur X et comportant une soufflante 101 montée rotative autour de l’axe de turboréacteur X dans une nacelle comportant une virole extérieure 102. Par la suite, les termes avant et arrière sont définis par rapport à la circulation du flux d’air F. Le turboréacteur 100 comporte à son extrémité avant une entrée d’air 200 comportant une cavité 204, s’étendant de manière annulaire autour de l’axe de turboréacteur X, qui comporte une paroi intérieure 201 tournée vers l’axe de turboréacteur X et une paroi extérieure 202 qui est opposée à la paroi intérieure 201, les parois 201, 202 sont reliées par un bord d’attaque 203 également appelé « lèvre de l’entrée d’air ». Ainsi, l’entrée d’air 200 permet de séparer le flux d’air entrant F en un flux d’air intérieur FINT guidé par la paroi intérieure 201 et un flux d’air extérieur FEXT guidé par la paroi extérieure 202. Par la suite, les termes intérieur et extérieur sont définis radialement par rapport à l’axe de turboréacteur X.
De manière connue, lors du vol d’un aéronef, du fait des conditions de température et de pression, du givre est susceptible de s’accumuler à proximité du bord d’attaque 203 et de la paroi intérieure 201 de l’entrée d’air 200 et de former des blocs de givre qui sont susceptibles d’être ingérés par le turboréacteur 100. De telles ingestions doivent être évitées afin d’améliorer la durée de vie du turboréacteur 100 et réduire les dysfonctionnements.
Pour éliminer l’accumulation de givre, toujours en référence à la , il est connu de faire circuler un flux d’air chaud FAC dans la cavité intérieure 204 afin de chauffer la paroi intérieure 201 par convection thermique et ainsi éviter l’accumulation de givre qui fond au fur et à mesure de son accumulation.
L’introduction du flux d’air chaud FAC dans la cavité intérieure 204 est réalisée par un injecteur 300 se présentant de manière traditionnelle sous la forme d’un tube de section cylindrique qui est orienté selon une direction perpendiculaire à l’axe de turboréacteur X comme illustré à la . Le flux d’air chaud FAC se déplace de manière circonférentielle dans la cavité intérieure 204 afin de chauffer la paroi intérieure 201.
En pratique, le rendement énergétique d’un tel chauffage est faible étant donné que le flux d’air chaud FAC ne se mélange pas de manière homogène avec le flux d’air frais déjà présent dans la cavité intérieure 204. Cela peut engendrer des points chauds dans l’entrée d’air 200 qui peuvent diminuer sa durée de vie.
Il a été proposé d’utiliser un injecteur comprenant un organe périphérique définissant intérieurement une veine de passage. L’organe périphérique comprend une embouchure périphérique configurée pour injecter un flux d’air chaud périphérique de manière à faire circuler un flux d’air frais dans la veine de passage. Les performances d’un tel injecteur sont élevées lorsque la section de la veine de passage est grande afin de permettre un mélange optimal entre le flux d’air frais et le flux d’air chaud.
La mise en place d’un injecteur ayant un organe périphérique de grandes dimensions est complexe étant donné que l’injecteur doit pouvoir être retiré via une ouverture de montage pour réaliser des opérations de maintenance. Aussi, les dimensions de l’organe périphérique doivent être réduites pour permettre le retrait via l’ouverture de montage dont les dimensions sont déterminées.
PRESENTATION DE L’INVENTION
L’invention concerne un injecteur pour dispositif de dégivrage d’une entrée d'air d'une nacelle de turboréacteur d'aéronef, l’injecteur comprenant un organe périphérique définissant intérieurement une veine de passage, l’organe périphérique comprenant une embouchure périphérique configurée pour injecter un flux d’air chaud périphérique de manière à faire circuler un flux d’air frais dans la veine de passage d’amont vers l’aval, l’organe périphérique comportant une paroi intérieure de guidage située en aval de l’embouchure périphérique, l’organe périphérique comportant une pluralité d’organes de mise en rotation du flux d’air chaud lors de son injection.
L’organe périphérique est circonférentiel et comprend une embouchure circonférentielle configurée pour injecter un flux d’air chaud circonférentiel. L’embouchure décrit un contour fermé.
Grâce à l’invention, le flux d’air frais et le flux d’air chaud circulent de manière concentrique, ce qui permet une accélération du flux d’air frais par le flux d’air chaud tout en favorisant leur mélange. La paroi intérieure de guidage permet de favoriser la création d’une zone de dépression à l’amont de la veine de passage afin d’accélérer le flux d’air frais de l’amont vers l’aval tout en guidant le flux d’air chaud plaqué contre la paroi intérieure de guidage.
L’utilisation d’organes de mise en rotation favorise également le mélange en formant des turbulences à l’interface entre le flux d’air chaud et le flux d’air frais. Un tel injecteur demeure avantageusement performant même pour un organe périphérique ayant un diamètre faible, de préférence, inférieur à la moitié de la distance définie entre la cloison et le bord d’attaque de l’entrée d’air, c’est à dire, son extrémité avant. De manière préférée, le diamètre de l’organe périphérique est inférieur à 150mm.
De manière avantageuse, la cavité intérieure de l’entrée d’air est chauffée avec un flux d’air mélangé de température optimale, limitant l’apparition de points chauds, avec un débit élevé de manière à permettre un transfert optimal de calories avec les parois. Les performances du dégivrage sont améliorées tout en réduisant l’encombrement.
Selon un aspect préféré, l’injecteur comprend un organe d’alimentation, relié à l’organe périphérique, comprenant un pied de montage configuré pour être fixé à l’entrée d’air afin d’être alimenté par le flux d’air chaud. Un tel injecteur est adapté pour être monté par son pied de montage à une ouverture traversante d’une cloison d’une entrée d’air traditionnelle.
De préférence, l’organe d’alimentation s’étendant selon un axe de montage, le pied de montage comprenant une section de passage, l’organe périphérique possède une section d’encombrement, définie en projection dans un plan orthogonal à l’axe de montage, qui est inférieure à celle de la section de passage du pied de montage. De manière avantageuse, si le pied de montage peut être déplacé via une ouverture traversante d’une cloison d’une entrée d’air traditionnelle, l’organe périphérique peut également être déplacé de manière analogue. Autrement dit, cela permet à l’injecteur d’être retiré via l’ouverture traversante en cas de maintenance, ce qui est avantageux. Grâce aux organes de mise en rotation, un organe périphérique de dimensions réduite peut être utilisé pour réaliser un mélange optimal tout en pouvant recevoir une étape de maintenance traditionnelle.
De préférence, l’organe périphérique comporte une paroi intérieure de guidage, la paroi intérieure de guidage étant située en aval de l’embouchure périphérique.
Selon un aspect, l’organe périphérique comportant une paroi intérieure de guidage, une pluralité d’organes de mise en rotation est positionnée sur la paroi intérieure de guidage. L’utilisation d’organes de mise en rotation sur la paroi intérieure de guidage permet de vriller le flux d’air chaud suite à son injection tout en tirant partie du fait que le flux d’air chaud se plaque sur la paroi intérieure de guidage. Le positionnement des organes de mise en rotation sur la paroi intérieure de guidage permet d’utiliser des organes de mise en rotation de grandes dimensions et ainsi réaliser une mise en rotation importante. De manière avantageuse, l’utilisation d’organes de mise en rotation sur la paroi intérieure de guidage permet de vriller le flux d’air frais qui circule dans la veine de passage, ce qui améliore aussi le mélange.
De préférence, les organes de mise en rotation possèdent une longueur au moins égale à 90% de la longueur de la paroi intérieure de guidage, ce qui améliore la mise en rotation. De manière préférée, la section d’un organe de mise en rotation, définie transversalement à l’axe d’injection, est croissante de l’aval vers l’amont de manière à permettre une mise en rotation progressive du flux d’air chaud tout en ayant un impact modéré sur le flux d’air frais.
Selon un autre aspect, une pluralité d’organes de mise en rotation est positionnée dans l’embouchure périphérique. Les organes de mise en rotation sont ainsi intégrés à l’embouchure, ce qui permet un plaquage optimal sur la paroi intérieure de guidage. De manière préférée, les organes de mise en rotation possèdent une longueur comprise entre 2 et 20 fois l’épaisseur de l’embouchure périphérique 31. De manière préférée, les organes de mise en rotation possèdent une longueur inférieure à 20mm.
De manière préférée, l’organe périphérique comportant une paroi intérieure de guidage, la paroi intérieure de guidage est lisse.
De préférence, l’organe périphérique est configuré pour accélérer le flux d’air frais par effet Coanda dans la veine de passage. Le flux d’air chaud épouse la surface extérieure du corps périphérique pour engendrer une dépression à l’amont de la veine de passage afin d’accélérer le flux d’air frais de l’amont vers l’aval. Ainsi, sans organe tournant, le débit d’air dans la cavité est accéléré. Cela permet d’améliorer le mélange des flux d’air chaud et flux d’air frais et favoriser la circulation des flux d’air dans la direction circonférentielle de la cavité.
De manière préférée, l’organe périphérique possède une embouchure périphérique orientée vers l’aval. Une telle embouchure périphérique permet avantageusement au flux d’air chaud de suivre la surface extérieure du corps périphérique pour accélérer le flux d’air frais. Le plaquage est optimal.
De manière préférée, la paroi intérieure de guidage comporte une extrémité aval s’étendant parallèlement à l’axe d’injection de manière à redresser le flux d’air chaud. Ainsi, le flux d’air chaud permet de guider le flux d’air frais et de se mélanger à ce dernier selon la direction d’injection.
De préférence, la paroi intérieure de guidage est évasée radialement vers l’aval.
De préférence, la paroi intérieure de guidage permet de favoriser la création d’une zone de dépression à l’amont de la veine de passage afin d’accélérer le flux d’air frais de l’amont vers l’aval tout en guidant le flux d’air chaud plaqué contre la paroi intérieure de guidage.
De préférence, l’organe périphérique comportant une cavité de chauffage alimentée en flux d’air chaud, la cavité de chauffage comportant un canal d’injection situé directement à proximité de l’embouchure périphérique, le canal d’injection est convergent de manière à accélérer le flux d’air chaud vers l’embouchure périphérique. Le canal convergent permet de minimiser les pertes de charge du flux d’air chaud. La vitesse élevée du flux d’air chaud en sortie d’injection permet d’augmenter le débit du flux d’air frais par effet d’entrainement.
De manière préférée, l’organe périphérique comporte une lèvre périphérique s’étendant en saillie dans la cavité de chauffage et délimitant en partie le canal d’injection. Cela permet de régler de manière pratique la vitesse d’injection pour obtenir l’effet de plaquage souhaité.
De préférence, la lèvre périphérique s’étend dans la continuité de la paroi intérieure de guidage. Cela permet de former un organe périphérique de manière pratique sans assemblage. De préférence, les parois de l’organe périphérique sont issues de matière.
Selon un aspect de l’invention, la paroi intérieure de guidage est inclinée par rapport à l’axe d’injection d’un angle d’inclinaison compris entre 5° et 45°, de préférence, compris entre 10° et 15°, de préférence encore, égal à 12°. Un tel angle d’inclinaison permet d’obtenir un effet Coanda optimal pour assurer une accélération et un mélange efficace.
Selon un aspect, chaque organe de mise en rotation comprend une portion amont et une portion aval qui sont décalées selon la direction circonférentielle de manière à mettre en rotation le flux d’air chaud.
L’invention concerne également un dispositif de dégivrage pour une entrée d'air d'une nacelle de turboréacteur d'aéronef s’étendant selon un axe de turboréacteur, l’entrée d’air comportant une cavité intérieure s’étendant de manière annulaire autour de l’axe de turboréacteur et qui comporte une paroi intérieure tournée vers l’axe de turboréacteur et une paroi extérieure qui est opposée à la paroi intérieure, les parois étant reliées par un bord d’attaque, le dispositif de dégivrage comportant au moins un injecteur tel que présenté précédemment d’un flux d'air chaud dans la cavité intérieure selon un axe d’injection orienté d’amont vers l’aval.
L’invention concerne également une entrée d'air d'une nacelle de turboréacteur d'aéronef s’étendant selon un axe, l’entrée d’air comportant une cavité intérieure, s’étendant de manière annulaire autour de l’axe, qui comporte une paroi intérieure tournée vers l’axe et une paroi extérieure qui est opposée à la paroi intérieure, les parois étant reliées par un bord d’attaque, l’entrée d’air comportant un dispositif de dégivrage tel que présenté précédemment.
L’invention concerne également un procédé d’utilisation d’un dispositif de dégivrage tel que présenté précédemment pour le dégivrage d’une entrée d'air d'une nacelle de turboréacteur d'aéronef s’étendant selon un axe, l’entrée d’air comportant une cavité intérieure, s’étendant de manière annulaire autour de l’axe, qui comporte une paroi intérieure tournée vers l’axe et une paroi extérieure qui est opposée à la paroi intérieure, les parois étant reliées par un bord d’attaque.
Le procédé comporte une étape d’injection d’un flux d'air chaud périphérique et vrillé de manière à faire circuler un flux d’air frais dans la veine de passage, le flux d’air frais circulant d’amont vers l’aval par rapport à un axe d’injection, le flux d’air frais circulant intérieurement au flux d’air chaud de forme périphérique afin de permettre un mélange entre le flux d’air chaud et le flux d’air frais.
 PRESENTATION DES FIGURES
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et se référant aux dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquels des références identiques sont données à des objets semblables et sur lesquels :
La est une représentation schématique d’une entrée d’air d’une nacelle selon l’art antérieur.
La est une représentation schématique en coupe transversale de la circulation d’un flux d’air chaud dans l’entrée d’air selon l’art antérieur.
La est une représentation schématique d’une entrée d’air d’une nacelle selon l’invention.
La est une représentation schématique depuis l’aval d’un injecteur selon une forme de réalisation de l’invention.
La est une représentation schématique en coupe de côté de l’injecteur.
La est une représentation schématique en coupe angulaire de l’organe périphérique de l’injecteur.
La est une représentation schématique d’un injecteur selon une première forme de réalisation.
La est une représentation en coupe d’un injecteur selon la première forme de réalisation.
La est une autre représentation schématique d’un injecteur selon la première forme de réalisation.
La est une représentation schématique partielle d’un injecteur selon une deuxième forme de réalisation.
La est une représentation en coupe rapprochée d’un injecteur selon la deuxième forme de réalisation.
La est une représentation schématique en coupe de côté de l’organe périphérique de l’injecteur avec la circulation du flux d’air chaud dans l’organe périphérique et sa mise en rotation.
La est une représentation schématique en coupe transversale de la circulation d’un flux d’air chaud dans l’entrée d’air selon l’invention.
Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant.
 DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
En référence à la , il est représenté un turboréacteur 1 s’étendant selon un axe de turboréacteur X et comportant une soufflante 10 montée rotative autour de l’axe de turboréacteur X dans une nacelle comportant une virole extérieure 12. Par la suite, les termes avant et arrière sont définis par rapport à la circulation du flux d’air F. Le turboréacteur 1 comporte à son extrémité avant une entrée d’air 2 qui comporte une cavité intérieure 20, s’étendant de manière annulaire autour de l’axe de turboréacteur X, qui comporte une paroi intérieure 21 tournée vers l’axe de turboréacteur X et une paroi extérieure 22 qui est opposée à la paroi intérieure 21. Les parois 21, 22 sont reliées par un bord d’attaque 23 également appelé « lèvre de l’entrée d’air ». Ainsi, l’entrée d’air 2 permet de séparer le flux d’air entrant F en un flux d’air intérieur FINT guidé par la paroi intérieure 21 et un flux d’air extérieur FEXT guidé par la paroi extérieure 22. Par la suite, les termes intérieur et extérieur sont définis radialement par rapport à l’axe de turboréacteur X. La cavité intérieure 20 est délimitée en avant par la paroi intérieure 21 et la paroi extérieure 22 reliées par le bord d’attaque 23. Dans cet exemple, la cavité intérieure 20 est délimitée en arrière par une cloison de séparation 24.
La cavité intérieure 20 est remplie d’un flux d’air frais FAF, par exemple, un flux d’air stagnant ou un flux d’air chaud qui a été injecté précédemment et qui s’est refroidi.
Le turboréacteur 1 comporte un dispositif de dégivrage pour éliminer l’accumulation de givre sur l’entrée d’air 2. De manière connue, le dispositif de dégivrage comporte un injecteur 3 d’un flux d'air chaud FAC dans la cavité intérieure 20. La circulation d’un flux d’air chaud FAC permet, par convection thermique, d’éviter l’accumulation de givre qui fond au fur et à mesure de son accumulation. De manière préférée, le flux d'air chaud FAC est prélevé dans le turboréacteur 1.
Comme illustré à la , l’injecteur 3 comprend un organe périphérique 30 définissant intérieurement une veine de passage 6. La veine de passage 6 est traversante. Dans cet exemple, l’organe périphérique 30 possède une forme circulaire mais il va de soi qu’il pourrait posséder une autre forme périphérique, par exemple, une forme allongée, en particulier, oblongue. En référence à la , la veine de passage 6 possède une section en forme de disque mais il va de soi que d’autres formes pourraient convenir.
Comme illustré à la , l’organe périphérique 30 est orienté selon un axe d’injection X3 selon laquelle la veine de passage 6 s’étend. L’axe d’injection X3 est orienté de l’amont vers l’aval sur la . Dans cet exemple, en référence à la , l’axe d’injection X3 s’étend sensiblement tangentiellement/perpendiculairement par rapport à l’axe de turboréacteur X.
Comme illustré aux figures 4 et 6, l’organe périphérique 30 comprend une embouchure périphérique 31 configurée pour injecter un flux d’air chaud FAC d’amont vers l’aval selon l’axe d’injection X3. L’embouchure périphérique 31 possède une forme analogue à l’organe périphérique 30. Dans cet exemple, l’embouchure périphérique 31 est de forme circulaire et est orientée vers l’aval.
En référence à la , l’organe périphérique 30 comporte une cavité de chauffage 33 et un organe d’alimentation 32 configuré pour alimenter la cavité de chauffage 33 en flux d’air chaud FAC. L’organe d’alimentation 32 se présente de manière préférée sous la forme d’une enveloppe creuse. Dans cet exemple, l’organe d’alimentation 32 comprend un pied de montage 39 configuré pour être fixé à l’entrée d’air 2, en particulier, à la cloison de séparation 24. Comme illustré à la , l’organe d’alimentation 32 s’étend selon un axe de montage XM qui est de préférence, sensiblement parallèle à l’axe de turboréacteur X (voir ) mais il va de soi que cela pourrait être différent. La cavité de chauffage 33 définit une paroi radialement intérieure et une paroi radialement extérieure. La veine de passage 66 s’étend intérieurement à la paroi radialement intérieure.
Comme illustré à la , le pied de montage 39 définit une section de passage S1 par rapport audit axe de montage XM. Dans cet exemple, le pied de montage 39 possède une forme de disque et la section de passage correspond à la surface dudit disque. Il va de soi que la forme du pied de montage 39 pourrait être différente. En pratique, le pied de montage 39 est monté dans une ouverture traversante OM formée dans la cloison de séparation 24 dont la section est sensiblement analogue à celle du pied de montage 39. Lors d’une opération de maintenance, l’injecteur 3 est déplacé selon l’axe de montage XM à travers l’ouverture traversante OM.
L’organe périphérique 30 possède, en projection dans un plan orthogonal à l’axe de montage XM, une section d’encombrement S2 qui est inférieure à celle de la section de passage S1 afin de permettre de retirer l’injecteur 3 via l’ouverture OM. Cette contrainte dimensionnelle impose à l’injecteur 3 de permettre un mélange optimal du flux d’air chaud FAC avec le flux d’air frais FAF.
En référence à la , l’embouchure périphérique 31 est configurée pour injecter, depuis la cavité de chauffage 33, un flux d’air chaud FAC de forme périphérique de manière à faire circuler un flux d’air frais FAF dans la veine de passage 6. Le flux d’air frais FAF circule d’amont vers l’aval par rapport à l’axe d’injection X3, le flux d’air frais FAF circulant intérieurement au flux d’air chaud FAC de forme périphérique afin de permettre un mélange entre le flux d’air chaud FAC et le flux d’air frais FAF. Comme cela sera présenté par la suite, le flux d’air chaud FAC possède un mouvement de vrille lorsqu’il est injecté tout en possédant une forme périphérique.
Comme illustré à la , le flux d’air chaud FAC possède une forme périphérique, ici une section annulaire, et le flux d’air frais FAF est guidé axialement selon l’axe d’injection X3 intérieurement au flux d’air chaud FAC. Autrement dit, le flux d’air chaud FAC et le flux d’air frais FAF sont concentriques. Comme cela va être présenté par la suite, l’organe périphérique 30 est configuré pour accélérer le flux d’air frais FAF par effet Coanda dans la veine de passage 6 comme illustré à la .
En référence à la , le flux d’air chaud FAC est guidé par la surface de l’organe périphérique 30 de manière à permettre une injection à haute vitesse. Cela permet de générer, en aval de l’embouchure périphérique 31, une zone de dépression qui permet d’aspirer le flux d’air frais FAF situé en amont de l’embouchure périphérique 31. Autrement dit, du fait de l’injection du flux d’air chaud FAC, le flux d’air frais FAF est entrainé vers l’aval selon l’axe d’injection X3, ce qui augmente sa vitesse à la manière d’un ventilateur sans pales.
De manière avantageuse, en référence à la , la dépression générée en aval permet également d’aspirer des flux d’air frais FAF ayant contourné la veine de passage 6, ce qui engendre des turbulences T en aval de l’organe périphérique 30. De telles turbulences T sont avantageuses étant donné qu’elles permettent de favoriser un mélange entre le flux d’air chaud FAC et le flux d’air frais FAF évitant ainsi l’apparition de points chauds dans la cavité intérieure 20.
En référence à la , il est représenté de manière générale l’organe périphérique 30 vu en coupe longitudinale selon l’axe d’injection X3. L’organe périphérique 30 comporte une section comportant une paroi intérieure de guidage 301, une paroi extérieure 302, une paroi amont 303 et une paroi aval 304. Ces parois délimitent intérieurement la cavité de chauffage 33. De préférence, les parois 301-304 de l’organe périphérique 30 sont issues de matière.
En référence à la , la paroi amont 303 est de préférence convexe et carénée de manière à permettre une circulation sans turbulence du flux d’air frais FAF. La paroi amont 303 permet de guider des flux d’air frais FAF dans la veine de passage 6 afin qu’ils soient accélérés et des flux d’air frais FAF extérieurement à l’organe périphérique 30 pour générer des turbulences T en aval. La paroi extérieure 302 est ici cylindrique de manière à guider axialement le flux d’air frais FAF qui contourne la veine de passage 6.
Dans cet exemple, la paroi intérieure de guidage 301 est divergente d’amont vers l’aval, c’est-à-dire, évasée radialement de l’amont vers l’aval. Autrement dit, la veine de passage 6 possède une section croissante. La paroi intérieure de guidage 301 est située en aval de l’embouchure périphérique 31 de manière à guider le flux d’air chaud FAC en sortie de l’embouchure périphérique 31 afin d’obtenir l’effet Coanda. Comme cela sera présenté par la suite, le flux d’air chaud FAC circule au contact de la paroi intérieure de guidage 301, ce qui permet d’aspirer le flux d’air frais FAF pour l’accélérer. En référence à la , la paroi intérieure de guidage 301 est inclinée par rapport à l’axe d’injection X3 d’un angle d’inclinaison θ compris entre 5° et 45° afin d’obtenir un effet Coanda optimal. De manière préférée, l’angle d’inclinaison θ est compris entre 10° et 15°, de préférence, égal 12°. De manière avantageuse, l’embouchure périphérique 31 est orientée de manière à permettre une injection le long de paroi intérieure de guidage 301. Le flux d’air chaud FAC est ainsi plaqué à la paroi intérieure de guidage 31.
Dans cet exemple, la paroi intérieure de guidage 301 comporte une extrémité aval 301a s’étendant selon l’axe d’injection X3. L’extrémité aval 301a permet de redresser le flux d’air chaud FAC pour permettre un guidage du flux d’air frais FAF selon l’axe d’injection X3.
En référence à la , la paroi aval 304 est configurée pour amplifier les turbulences T et possède, dans cet exemple, une forme tronquée non carénée. Afin de permettre une injection à très haute vitesse via l’embouchure périphérique 31, la cavité de chauffage 33 comporte un canal d’injection 34 situé directement à proximité de l’embouchure périphérique 31. De manière préférée, le canal d’injection 34 est convergent de manière à accélérer le flux d’air chaud FAC lors de son injection par l’embouchure périphérique 31. De manière préférée, comme illustré à la , l’organe périphérique 30 comporte une lèvre périphérique 35 s’étendant en saillie dans la cavité de chauffage 33 et délimitant en partie le canal d’injection 34. Une telle lèvre périphérique 35 permet de définir de manière précise la forme du canal d’injection 34 et, par voie de conséquence, la compression désirée. De préférence, la lèvre périphérique 35 s’étend dans la continuité de la paroi intérieure de guidage 301 de manière à définir l’embouchure périphérique 31 entre la paroi intérieure de guidage 301 et la paroi amont 303 de l’organe périphérique 30.
Selon l’invention, l’organe périphérique 30 comporte une pluralité d’organes de mise en rotation du flux d’air chaud FAC lors de son injection dans la cavité intérieure 20 de l’entrée d’air 2. Comme cela sera présenté en détails par la suite, de tels organes de mise en rotation permettent de générer une vrille sur le flux d’air chaud FAC tout en le maintenant plaqué sur la paroi intérieure de guidage 301 pour permettre une aspiration optimale du flux d’air frais FAF. Une telle vrille permet d’améliorer le mélange du flux d’air chaud FAC avec le flux d’air frais FAF tout en conservant un injecteur 3 de dimensions réduites.
De manière préférée, l’angle d’inclinaison des organes de mise en rotation par rapport à l’axe d’injection est compris entre 20° et 40° pour obtenir l’effet de vrille désiré. De manière préférée, comme illustré à la , chaque organe de mise en rotation 4 comprend une portion amont 4A et une portion aval 4B qui sont décalées selon la direction circonférentielle de manière à mettre en rotation le flux d’air chaud FAC. De préférence, le rapport entre la longueur d’un organe de mise en rotation et la distance entre deux organes de mise en rotation est comprise entre 1 et 1,4 pour assurer un compromis entre le nombre d’organes de mise en rotation et la capacité de déviation.
Selon une première forme de réalisation, en référence aux figures 7 à 9, une pluralité d’organes de mise en rotation 4 est positionnée sur la paroi intérieure de guidage 301. Chaque organe de mise en rotation 4 s’étend en saillie vers l’axe d’injection X3 afin de former un relief sur la paroi intérieure de guidage 301. De préférence, un organe de mise en rotation 4 se présente sous la forme d’une bosse formée entre deux creux.
De manière préférée, le nombre, la forme et la longueur des organes de mise en rotation 4 sont adaptés afin d’obtenir l’effet de vrille désiré. De manière préférée, les organes de mise en rotation 4 possèdent une longueur au moins égale à 90% de la longueur de la paroi intérieure de guidage 301. De manière préférée, la section d’un organe de mise en rotation 4, définie transversalement à l’axe d’injection X3, est croissante de l’aval vers l’amont de manière à permettre une mise en rotation progressive du flux d’air chaud FAC mais également du flux d’air frais FAF via les organes de mise en rotation 4.
De préférence, les organes de mise en rotation 4 sont répartis de manière uniforme à la périphérie de la paroi intérieure de guidage 301 afin d’obtenir un effet de vrille homogène. Dans cet exemple, les organes de mise en rotation 4 sont issus de matière de la paroi intérieure de guidage 301.
Ainsi, lors de l’injection d’un flux d’air chaud FAC via l’embouchure 31, le flux d’air chaud FAC est plaqué contre la paroi intérieure de guidage 301 qui l’entraine en rotation à haute vitesse. Cela permet, d’une part, de créer une aspiration du flux d’air frais FAF et, d’autre part, de générer des turbulences du fait de la rotation qui améliore le mélange entre le flux d’air chaud FAC et le flux d’air frais FAF.
Selon une deuxième forme de réalisation, en référence aux figures 10 à 11, une pluralité organes de mise en rotation 5 est positionnée dans l’embouchure périphérique 31. De manière préférée, le nombre, la forme et la longueur des organes de mise en rotation 5 est adaptée afin d’obtenir l’effet de vrille désiré. De manière préférée, la longueur des organes de mise en rotation 5 est comprise entre 2 et 20 fois l’épaisseur de l’embouchure périphérique 31 afin de permettre une mise en rotation tout en conservant un encombrement réduit dans l’embouchure périphérique 31. De manière préférée, les organes de mise en rotation 5 possèdent une longueur inférieure à 20mm.
De préférence, les organes de mise en rotation 5 sont réparties de manière uniforme à la périphérie de l’embouchure 31 afin d’obtenir un effet de vrille homogène. Dans cet exemple, les organes de mise en rotation 5 sont issues de matière de l’organe périphérique 30. De manière préférée, la paroi intérieure de guidage 301 demeure lisse afin de pas perturber l’aspiration du flux d’air frais FAF. De préférence, chaque organe de mise en rotation 5 se présente sous la forme d’une ailette.
Ainsi, lors de l’injection d’un flux d’air chaud FAC via l’embouchure 31, le flux d’air chaud FAC est vrillé puis plaqué contre la paroi intérieure de guidage 301. Cela permet, d’une part, de créer une aspiration du flux d’air frais FAF et, d’autre part, de générer des turbulences du fait de la rotation qui améliore le mélange entre le flux d’air chaud FAC et le flux d’air frais FAF. Dans cette forme de réalisation, le flux d’air frais FAF n’est pas mis en rotation par les organes de mise en rotation 5.
Il va de soi que les formes de réalisation sont compatibles et qu’un injecteur 3 pourrait comprendre des organes de mise en rotation dans l’embouchure périphérique 31 et sur la paroi intérieure de guidage 301.
Dans les deux formes de réalisations présentées précédemment, l’organe périphérique 30 possède, en projection dans un plan orthogonal à l’axe de montage XM, une section d’encombrement S2 qui est inférieure à celle de la section de passage S1 du pied de montage 39 comme illustré à la . La maintenance peut être réalisée de manière pratique. De préférence, la section de passage S1, définissant un passage de maintenance, possède un diamètre compris entre 40mm et 150mm afin de pouvoir s’adapter à un dispositif de dégivrage existant. De manière préférée, l’organe périphérique 30 possède un diamètre compris entre 35mm et 140mm. De manière préférée, on définit un jeu entre le diamètre de la section de passage S1 et le diamètre de la section d’encombrement S2 qui est compris entre 5mm et 10mm.
De préférence, l’organe périphérique 30 possède un diamètre faible, de préférence, inférieur à la moitié de la distance d ( ) définie entre la cloison 24 et le bord d’attaque de l’entrée d’air 2, c’est à dire, son extrémité avant. De manière préférée, le diamètre de l’organe périphérique 30 est inférieur à 140mm.
Un exemple de mise en œuvre d’un procédé d’utilisation d’un dispositif de dégivrage selon l’invention va être dorénavant présenté. Le procédé comporte une étape consistant à injecter un flux d'air chaud FAC de forme périphérique dans la cavité intérieure 20 de manière à faire circuler un flux d’air frais FAF dans la veine de passage 6. Le flux d’air frais FAF circule d’amont vers l’aval par rapport à l’axe d’injection X3 intérieurement au flux d’air chaud FAC de forme périphérique et vrillée comme illustré aux figures 12 et 13.
Lors de son injection, le flux d’air chaud FAC est mis en rotation par les organes de mise en rotation 4, 5 de l’organe périphérique 30, ce qui augmente les turbulences et améliore le mélange avec le flux d’air frais FAF tout en conservant un encombrement limité.
Le flux d’air chaud FAC est injecté à très haute vitesse du fait de sa compression optimale par le canal d’injection 34 dans la cavité de chauffage 33. Lors de son injection, le flux d’air chaud FAC épouse la paroi intérieure de guidage 301 qui engendre une dépression dans la veine de passage 6 aspirant le flux d’air frais FAF situé en amont. Il en résulte que le flux d’air frais FAF est accéléré lors de l’injection du flux d’air chaud FAC, ce qui augmente le débit d’air dans la cavité intérieure 20 de l’entrée d’air 2. Les échanges thermiques avec les parois 21, 22, 23 de l’entrée d’air 2 sont favorisés, ce qui évite toute accumulation de givre.
Comme illustré à la , lorsque le flux d’air frais FAF circule intérieurement au flux d’air chaud FAC de forme périphérique et vrillée, ces derniers se mélangent en sortie de l’injecteur 3 afin de former un flux d’air mélangé FAM de température optimale. Autrement dit, le risque de former un point chaud dans l’entrée d’air 2 est réduit. La durée de vie de l’entrée d’air 2 est augmentée. Un tel injecteur 3 peut être monté dans une entrée d’air 2 existante par une ouverture traversante OM formée dans la cloison interne 24 de l’entrée d’air 2.
En outre, du fait des caractéristiques de l’organe périphérique 30, des turbulences T apparaissent en aval de l’organe périphérique 30 qui permettent d’homogénéiser le mélange entre le flux d’air frais FAF et le flux d’air chaud FAC. Le flux d’air mélangé FAM permet ainsi un chauffage homogène des parois 21, 22, 23 de l’entrée d’air 2.
Grâce à l’invention, un flux d’air mélangé FAM de température optimale et de débit élevé circule dans la cavité intérieure 20 pour dégivrer les parois 21, 22, 23 de l’entrée d’air 2.

Claims (11)

  1. Injecteur (3) pour dispositif de dégivrage d’une entrée d'air (2) d'une nacelle de turboréacteur (1) d'aéronef, l’injecteur (3) comprenant un organe périphérique (30) définissant intérieurement une veine de passage (6), l’organe périphérique (30) comprenant une embouchure périphérique (31) configurée pour injecter un flux d’air chaud (FAC) périphérique de manière à faire circuler un flux d’air frais (FAF) dans la veine de passage (6) d’amont vers l’aval, l’organe périphérique (30) comportant une paroi intérieure de guidage (301) située en aval de l’embouchure périphérique (30), l’organe périphérique (30) comportant une pluralité d’organes de mise en rotation (4, 5) du flux d’air chaud (FAC) lors de son injection.
  2. Injecteur (3) selon la revendication 1, dans lequel l’injecteur (3) comprend un organe d’alimentation (32), relié à l’organe périphérique (30), comprenant un pied de montage (39) configuré pour être fixé à l’entrée d’air (2) afin d’être alimenté par le flux d’air chaud (FAC).
  3. Injecteur (3) selon la revendication 2, dans lequel, l’organe d’alimentation (32) s’étendant selon un axe de montage (XM), le pied de montage (39) comprenant une section de passage (S1), l’organe périphérique (30) possède une section d’encombrement (S2), définie en projection dans un plan orthogonal à l’axe de montage (XM), qui est inférieure à celle de la section de passage (S1) du pied de montage (39).
  4. Injecteur (3) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel, l’organe périphérique (30) comportant une paroi intérieure de guidage (301), la paroi intérieure de guidage (301) est située en aval de l’embouchure périphérique (31).
  5. Injecteur (3) selon la revendication 4, dans lequel, la paroi intérieure de guidage (301) est évasée radialement vers l’aval, une pluralité d’organes de mise en rotation (4) est positionnée sur la paroi intérieure de guidage (301).
  6. Injecteur (3) selon la revendication 4, dans lequel, la paroi intérieure de guidage (301) est lisse.
  7. Injecteur (3) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel une pluralité d’organes de mise en rotation (5) est positionnée dans l’embouchure périphérique (31).
  8. Injecteur (3) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel chaque organe de mise en rotation (4) comprend une portion amont (4A) et une portion aval (4B) qui sont décalées selon la direction circonférentielle de manière à mettre en rotation le flux d’air chaud (FAC).
  9. Dispositif de dégivrage pour une entrée d'air (2) d'une nacelle de turboréacteur (1) d'aéronef s’étendant selon un axe de turboréacteur (X), l’entrée d’air (2) comportant une cavité intérieure (20) s’étendant de manière annulaire autour de l’axe de turboréacteur (X) et qui comporte une paroi intérieure (21) tournée vers l’axe de turboréacteur (X) et une paroi extérieure (22) qui est opposée à la paroi intérieure (21), les parois (21, 22) étant reliées par un bord d’attaque (23), le dispositif de dégivrage comportant au moins un injecteur (3) selon l’une des revendications 1 à 8 d’un flux d'air chaud (FAC) dans la cavité intérieure (20) selon un axe d’injection (X3) orienté d’amont vers l’aval.
  10. Entrée d'air (2) d'une nacelle de turboréacteur (1) d'aéronef s’étendant selon un axe de turboréacteur (X), l’entrée d’air (2) comportant une cavité intérieure (20), s’étendant de manière annulaire autour de l’axe de turboréacteur (X), qui comporte une paroi intérieure (21) tournée vers l’axe de turboréacteur (X) et une paroi extérieure (22) qui est opposée à la paroi intérieure (21), les parois (21, 22) étant reliées par un bord d’attaque (23), l’entrée d’air (2) comportant un dispositif de dégivrage selon la revendication 9.
  11. Procédé d’utilisation d’un dispositif de dégivrage selon la revendication 9 pour le dégivrage d’une entrée d'air (2) d'une nacelle de turboréacteur (1) d'aéronef s’étendant selon un axe de turboréacteur (X), l’entrée d’air (2) comportant une cavité intérieure (20), s’étendant de manière annulaire autour de l’axe de turboréacteur (X) et qui comporte une paroi intérieure (21) tournée vers l’axe de turboréacteur (X) et une paroi extérieure (22) qui est opposée à la paroi intérieure (21), les parois (21, 22) étant reliées par un bord d’attaque (23), le procédé comportant une étape d’injection d’un flux d'air chaud (FAC) périphérique et vrillé de manière à faire circuler un flux d’air frais (FAF) dans la veine de passage (6), le flux d’air frais (FAF) circulant d’amont vers l’aval par rapport à un axe d’injection (X3), le flux d’air frais (FAF) circulant intérieurement au flux d’air chaud (FAC) de forme périphérique afin de permettre un mélange entre le flux d’air chaud (FAC) et le flux d’air frais (FAF).
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