Brevet FR2034406A1 — publié le 19701211

La pré serte invention concerne des perfectionnements apportés aux carénages pour hélices ou ventilateurs. On connatt depuis longtemps les avantages conférés par l2ad- jonction dtun carénage autour dtune hélice ou d'un ventilateur. Cependant les carénages actuellement connus présentent une difficulté de réalisation due à la petitesse du jeu admissible entre 12extrémité des pales de hélice (ou du ventilateur) et la paroi interne du carénage. En effet, plus ce jeu est réduit au minimum, plus le rendement de lu hélice (ou du ventilateur) est élevé. Il en résulte la nécessité d'une grande rigidité et de faibles tolérances de concentricité des parties fixes et mobiles. Par ailleurs les carénages connus sont souvent munis de diffuseurs dont la réalisation, avec les dispositifs qui leur sont associés, doit tenir compte des phénomènes de décollement se produisant sur les bords aval du carénage, phénomènes qu:.il y a inté ret à réduire au minimum pour que le bilan aérodynamique de l'ensemble soit le plus favorable possible. La présente invention se propose de pallier ces inconvénients et sujétions et fournit un procédé et des moyens- permettant de ré soudre les problèmes de montage d'une hélice à l'intérieur de son carénage sans avoir à respecter les conditions de jeu minimum entre ltextrémité des pales et la paroi interne du carénage, de grande rigidité et de faibles tolérances rappelées ci-dessus, et/ou les problèmes de la circulation du fluide brassé par l'hélice, le long des parois aval du carénage sans phénomènes de décollement le procédé selon l'invention consiste à réaliser sur la paroi interne du carénage et sur toute sa périphérie une cavité torique au droit des pales de Itbélice, cavité dans laquelle les tourbillons marginaux créés par la portance des pales se trouvent. piégés. En procédant de la sorte on assure la continuité de circulation entre Les - pales et le carénage sans avoir à respecter Iés to- lérances de jeu rappelées ci-dessus. Suivant une deuxième caractéristique de l'invention, on dispose à l'intérieur de la cavité, et suivant des plans sensiblement méridiens du carénage, des cloisons profilées de façon à favoriser la rotation de air dans une direction sensiblement méridienne au détriment du sens de rotation normal de l'air entratné par les pales. Suivant une troisième caractéristique de l'invention, on donne à la cavité torique un diamètre important de l'ordre de grandeur de l'épaisseur du carénage ce qui permet, si on le désire, de supprimer toute la partie amont du carénage, alors rendue inutile. le fond dè cette cavité peut etre-soit fixe soit constitué par une paroi escamotableO Enfin, suivant une autre caractéristique, on associe au carénage mettant en oeuvre le procédé de 11 invention, des voleurs mobi- les permettant de réaliser à la sortiedu carénage unjet de fluide convergent ou divergent. l'invention couvre également les carénages mettant en oeuvre le procédé de l'invention. D'autres caractéristiques et les avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre faite à titre explicatif en regard des dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une vue en perspective cavalière d'un secteur de carénage selon l'invention; La figure 2 est une vue en élévation-coupe dtun carénage perfectionné selon l'invention et suivant un deuxième mode de réalisation possible ; La figure 3 représente un carénage perfectionné selon l'in- vention et suivant un troisième mode de réalisation possible ;; les figures 4 et 5 sont des vues schématiques en élévationcoupe d'un carénage perfectionne selon l'invention et suivant un quatrième -mode de réalisation possible avec des volets et les dispositifs qui leur sont associés respectivement en position de "sor- tie divergente" et de sortie convergente11' du jet La figure 6 est une vue en perspective d'un exemple de volet mobile associé au carénage selon la figure 2 La figure 7 représente schématiquement et vuede dessus, une succession de volets mobiles en positions dites "de sortie diver gent e11 et de 11sortie convergente" du jet La figure 8 est une vue en perspective d'un détail de certains éléments constitutifs des figures 4 et 5 et dans la position correspondant à celle de la figure 5 les figures 9 et 10 sont des vues schématiques en élévationcoupe et à plus grande échelle, représentant le mécanisme de commande des volets ; et La figure il est une vue schématique en plan-coupe et à plus petite échelle d'un carénage perfectionné selon l'invention. En se référant à ces dessins, sur la paroi interne du carénage i (figure 1) qui est, comme cela est représenté sur la figure 2,relié au corps la du moteur par des entretoises Ib,on a réalisé suivant un premier mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention une cavité torique 2 au droit des pales 3 de l'hélice.0n se rend immédiatement compte que lorsque les pales 3 tournent dans le sens de la flèches l'air circule sous forme tourbillonnaire de façon continue dans ladite cavité (flèches F1).Les tourbillons marginaux créés par la portance des pales se trouvent ainsi"piégés".De la sorte on assure,par ce mode de réalisation simple,la continuité de circulation entre les pales et le carénage. Dans la forme de réalisation illustrée à la figure 2,la cavité torique 2 se trouve également réalisée dans la paroi interne du carénage 1,mais on dispose dans cette cavité,suivant des plans sensiblement méridiens,des cloisons profilées -5.de façon à constituer des secteurs 4(voir figure 11). Lors de la rotation des pales 3 de l'héîice,la présence de ces cloisons force l'air à tourner dans le sens des 'flèches f1 et non pas d'entre entraîné dans le sens de rotation de lthélice.En outre,cette rotation amène la couche d'air à la sortie du carénage,à s'écouler le long des parois de ce dernier,coté aval,sans phénomène de décollement (flèche f2). Ce phénomène de décollement se trouvant ainsi résolu, on cas çoit qu'on peut associer au carénage réalisé selon l'invention, des diffuseurs ou volets mobiles(tels que 7-)de manière à avoir uoe sortie convergence ou divergence variable ce qui permet d'adapter au mieux le débit interne au pas du ventilateur quelle que soit la vitesse du fluide extérieur.0n a représenté sur la figure 2,en traits pleins, un volet fixe ou un volet mobile en position de divergence et,en traits pointillês,le meme volet mobile en position de convergence. Suivant un mode de réalisation possible,les volets affectant par exemple,la forme de celui illustré sur la fixe & sont articulés autour d'un axe 8 solidaire du bord aval du carénage et se recouvrent partiellement à la manière d'écaillesleur manoeuvre, par tout moyen connu en soi,les amène à occuper(Polr figure 7)1es positions de divergence(4)ou de convergence(B)-. Ires avantages auant au non respect des tolérancesnå la con tinuité de la circulation et à l'écoulement le long des parois aval du carénage sans phénomènes de décollement se retrouvent aussi, avec toutefois un avantage supplmentaire,- dans le cas du mode de réalisation illustré par la figure 3. Suivant ce mode de réalisation on donne à la cavité torique 2 un diamètre im portant de de l'ordre de grandeur de l'épaisseur du carénage ce qui permet de supprimer toute la partie amont de ce carénage Cen traits pointillés sur le dessin) rendue alors inutile.Il est bien entendu que dans ce cas le fond 6 de cette cavité est fixe. Liron pourra, conformément à l'invention prévoir ou non des cloisons 5 (traits mixtes)0 les avantages et les possibilités d'associer des volets ctté aval, dont il a été question ci-dessus 'applique aussi à ce mode de réalisation illustré à la figure 3. les figures 4, 5, et 8 à 1t illustrent-un autre mode de mise en oeuvre de l'invention particulièrement avantageux dans le cas d' engins à décollage vertical. On sait, en effet, qu'en air immobile il faut que la sortie soit divergente et que le rapport entre le diamètre externe et le diamètre interne du carénage soit supérieur à 1,20o Par contre, en translation- rapide, le carénage doit présenter une épaisseur faible pour ne pas créer de tratnée parasite ;; l'entrée doit Qtre non cambrée ou légèrement cambrée vers l'intérieur et la sortie convergenteO Or le mode de réalisation illustré à ces figures permet d'apporteur une solution de compromis des formes imposées par les conditions extrêmes de fonctionnement. Suivant ce mode de réalisation, on procède comme dans le cas du mode de réalisation illustré à la figure 3, en prévoyant les cloisons profilées 5 disposées sensiblement suivant des méridiens du carénage et un fond constitué par une paroi escamotable 9. Ces cloisons présentent, de préférence, une certaine épaisseur et sont creuses de manière à pouvoir y loger les différents dispositifs de commande décrits ci-aprèsO-Cette paroi escamotable est de préférence en une matière élastique Elle est rendue solidaire du carénage en I c ; son bord aval porte unetringle 10 commandée par une bielle Il logée dans 5 et articulée en 12. Par-ailleurs, la tringle 10 est guidée dans son mouvement par une rainure i3 en forme d'arc de cercle, On conçoit ainsi que lorsqu'on manoeuvre la -bielle 11 (par tout moyen connu-en soi) la paroi ou membrane élastique 9 prend les deux positions extrêmes figurées en traits ple.ins et en pointillés sur la figure 9 et représentées sur les figures 4 et 5;; Dans la position de la figure 4 cette membrane forme le fond de la cavité torique alors que celui-ci est escamoté lorsquXelle se trouve dans la position représentée à la figure So On verra ci-dessous ltintéret et l'avantage de ce mode de réalisation. Em combinaison avec un tel fond escamotable, l'invention pre voit un volet annulaire 7a pouvant Btre réalisé comme celui de la figure 6 ou pouvant etre, par exemple et suivant un autre mode de réalisation, en une matière résiliente dont le montage et la commande peuvent se faire de la manière suivante (voir figure tO). Ce volet 7a est rendu solidaire par son bord amont 14 des cloisons 5 par tout moyen approprié (un jonc par exemple)0- Une armature métallique 15 est noyee en son sein et porte une pièce en forme dtéquerre 16 articulée en 17- et reliée en 18 à une tringle 19 commandée par une bielle 20 articulee en 21 sur le carénage 1. Lorsque la bielle 20 occupe la position représentée en traits pleins sur la figure 10, le volet annulaire 7a occupe la position égale ment représentée en traits pleins sur cette figure. Par contre lorsque lton agit sur la bielle 20 pour l'amener à la position représentée en pointillés, la pièce 16 pivote autour de 17 et amène le volet 7a à la position représentée en pointillés, le- point de liaison 18 occupant alors la position 18a. la- commande de la paroi escamotable 9 (par la bielle 11) et celle du volet 7a (par la bielle 20) peuvent set-re synchronisées par tout moyen approprié qu'il est inutile de décrire ici comme étant à la portée de touthmme de l'art. Il résulte de ce synchronisme que la paroi escamotable et le volet 7a peuvent occuper en même temps des positions -variables dont les positions extrêmes sont représentées schématiquement sur les figures 4 et 5. On comprend immédiatement l'intérêt de ce mode de réalisation et son application avec de bons rendements dans le cas, notamment, des engins à décollage- vertical. En examinant en effet les figures 4 et 5 on constate que, dans le cas de-la figure 4 avec sortie divergente (décollage), le St qui stéchappe-de la partie périphérique de l2hélice est projetée vers-ltavant (flèches f3) et réaspiré formant un tourbillon "piégé" dans les cavités cloisonnées du carénage (flèches f4). Ire vrillage convenable des extrémités des pales fournit à l'air recyclé dans ce tourbillon et à l'air immédiatement contigu de la couche voisine, la pression totale élevée nécessaire à la stabilisation de la diffusion sur le profil 7a. rar contre, dans le cas de la figure 5 avec. sortie convergente (translation de l'engin) on constate que le carénage est très transparent à l'air (flèches f5) et offre peu de tratnée parasite en raison de la minceur des profils et de la faible surface mouillée. Ainsi, grave à la paroi escamotable 9 on obtient un compromis entre les formes recherchées pour les conditions de marche en air immobile (figure 4) et pour les conditions de marche en translation rapide (figure 5). lest bién ent-endu que la presente invention nta été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter des équivalences dans ses éléments-constitutifs sans pour autant sortir du cadre de ladite invention qui est défini dans les revendications annexées ' REVENDICATIONS ONS 1 - Procédé perfectionné de réalisation de carenages pour hélices ou ventilateurs consistant à prévoir sur la paroi interne du carénage et sur toute sa périphérie une cavité torique au droit des pales de l'hélice ou du ventilateur, cavité dans laquelle les tourbillons marginaux créés par la portance des pales se trouvent piégés et qui assure ainsi la continuité de circulation entre les pales et le carénage sans avoir à respecter des tolérances mécaniques. 2 - Procédé selon la revendication 1 suivant lequel on dis- pose a' à l'intérieur de la cavité et suivant des plans sensiblement méridiens du carénage, des cloisons profilées de façon à favoriser la rotation de l'air dans une direction sensiblement méridienne au détriment du sens de rotation normal de l'air entrainé par les pales. 3 - Procédé selon les revendications 1 ou 2 suivant iequel on donne à la cavité torique un diamètre important de tordre de grandeur de l'épaisseur du carénage ce qui permet, si on le désire, de supprimer toute la partie amont du carénage, alors rendue inu tile.le fond de cette cavité peut être soit fixe soit constitué par une paroi escamotable. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications cidessus suivant lequel on associe au carénage des volets mettant en oeuvre le procédé de l'invention, des volets mobiles permettant de réaliser à la sortie du carénage un jet de fluide convergent ou divergent. 5 - Carénages perfectionnés mettant en oeuvre le procédé selon les revendications l à 4.