Brevet FR2041801A1 — publié le 19710205

La présente invention se rapporte à des av-ons~å à décollage et atterrissage en direction verticale et qui sont équipés de réac teurs dont la sortie des jets du gaz moteur est orientée en permanence, où au choix yere ive sol pour fournir la sustentation. Dans la construction des avions de ce genre on se heurte à un problème spécial, résultant du fait que, quand l'avion est posé au sol ou plane à une faible hauteur, les jèts des réacteurs frappent, la surface du sol. Lorsque plusieurs jets frappent le sol, il se forme à la rencontre des veines de gz qui s'étalent sur le sol des fontaines de gaz montant enverticale. Ces fontaines de gaz peuvent atteindre les entrées d'air des réacteurs. Lt si ces gaz chauds sont aspirés par les réacteurs il s'ensuit une élévation indésirable de la température de l'air aspire et la température à l'intérieur du moteur à réaction staccroft considérablement.Ce phé nomène, désigné en général par le terme recirculation, réduit la puissance des réactéurs et risque d'endommager leurs organes par une température excessive. Un autre inconvénient de ces phénomènes de récirculationréside dans le fait au'en frappant le sol les jets de gaz soulèventdes particules solides qui peuvent pénétrer dans les entrées d'air des réacteurs et endommager ou même détruire certains organes des réacteur. Pour éviter ces risques, on a, par exemple, déjà proposé de protéger-les-entrées d1air des-ré-acteurs-èn créant un écran protecteur contre les gaz chauds et les particules solides montant du sol. A cet effet, on intercale entre l'entrée d'air et le sol un écran d'air qui s'étale en forme d'éventail avec une haute énergie cinétique, l'air nécessaire pour former cet écran étant prélevé, par exemple, sur l'étage compresseur du réacteur. Ibis ce prélèvement d'air de l'étage compresseur, ctest-a-dire-la réduction du gaz moteur disponible, constitue alors à son tour un inconvénient indésirable. La présente invention a pour objet de créer un dispositif qui évite dans une large mesure que les jets de gaz chauds réfléchis du sol ne soient aspirés par les réacteurs. Ce dispositif doit être réalisable avec un minimum de dépenses constructives et sans réduire sensiblement la poussée. Selon l'invention ce but est atteint du fait que, dans la zone de production de la poussée de sustentation. par un -groupe de tuyères ou de réacteurs disposés des deux côtés d'un plan médian longitudinal et vertical, parrJ;i lee-paires de tuyères qui se font face de part et. d'autre dudit plan médian, les tuyères d'une paire au moins sont disposées asymétriquement par rapportà ce plan ou bien que les sorties de leurs jets-sont orientées dans-des direc tions ---différentes Par exemple dans le cas d'un réacteur avec deux tuyères orientables de chaque c8té du plan médiaa---.longitdinal du réacteur, trois des jets seraient dirigés verticalement vers le sol, tandis que le jet sortant d'une des tuyères avant serait incliné vers l'avant et frapperait le sol à un certain angle.On obtient ainsi que la fontaine montant verticalement vers le haut, formée par les jets de réacteur ne se situe plus symétriquement, mettons dans la zone du plan médian vertical et longitudinal du réaeteur, mais par exemple dans un plan vertical qui renferme- un certain angle avec le plan longitudinal médian.-Et spécialement Ia fontaine de gaz résultant des jets émis par la-paire de tuyères frontales est retirée ainsi de la zone d'aspiration d'air devant les entrées d'air des réaeteur, ce qui réduitosensiblement la température d'entrée. On pourrait aussi envisager soit dlorienter, pendant la phase de sustentation, donc dans. leur position à poussée verticale, une tuyère de la paire frontale et une tuyère de la paire arrière dans des directions différentes soit de diriger un ou plusieurs des jets de gaz en biais vers l'extérieur c'est-à-dire de les éloigner du plan médian longitudinal du réacteur. Dans tous ces- cas on arrive à ce que pour la phase de la production de la poussée verticale, la symétrie de l'orientation des jets de gaz, ou autrement dit la symétrie des- angles de leur impact sur lé sol par rapport au plan longitudinal central d'un groupe de réacteur-sou de-tuyèrés estannu- lée et par conséquent la montée des fontaines de gaz ehaud est dé placée au-dehors de la zone d'aspiration des réacteurs. ft cet effet est obtenu sans perte sensible de poussée verticale. Une autre,. caractéristique de.î1invention réside dans le fait- que la déflection de l'un ou de plusieurs des jets de gaz moteur se fait à l'aide d'organes déflect-eurs associés 'aux -tuyères correspondantes. On obtint aussi dan-cette forme de réalisation une orientation asymétrique d'un ou de plusieurs jets des gaz moteurs par rapport au plan longitudinal médian d'un groupe donné de tuyères ou de réacteurs. L'invention présente encore une autre caractéristique qui consiste en ce que les engrenages servant à régler la position des tuyères orientables, comportent des trains d'engrenage à rapports de transmission multiplicateurs ou réducteurs différents les uns des autres et qui peuvent intervenir au moins dans la gamme de positions où la poussée de sustentation est produite. Ceci permet de donner à l'aide de moyens simples à l'une des tuyères, par exemple à l'une des tuyères de la paire frontale d'un groupe de tuyères ou de moteurs une avance ou un retard, de sorte que le jet éjecté par cette tuyère pendant la phase de sustentation soit incliné à- un angle différent de celui des autres jets éjectés par le groupe de tuyères ou de moteurs considérés. le dispositif selon l'invention est applicable aussi bien aux réacteurs de sustentation fixes qu'aux réacteurs à tuyères orientables. De meme il peut autre utilisé pour les avions dont les réacteurs sont orientables dans leur ensemble pour obtenir la variation de la direction de la poussée. Atome dans les cas où lravion comporte de part et d'autre de son plan longitudinal médian des groupes moteurs avec des moteurs de sustentation montés en position fixe ou des réacteurs avec des tuyères d'éjection orientables, on peut empêcher dans une large mesure la ré circulation des gaz chauds réfléehis du sol. L'invention sera décrite avec plus de détails à l'aide du dessin annexé qui en illustre deux formes de réalisation et dans lequel montrent la fig. 1 la déflection du jet dans le cas d'un VTOl à réacteurs, sous forme d'une vue schématique générale et frontale de l'avion la fig. 2 une vue schématique latérale de l'avion selon fig.I la fig. 9 également de manière schématique un des réacteurs selon figs 1 et 2 avec ses tuyères d'é-jection orientées de manière conventionnelle ; la fig. 4 une vue d'en haut du réacteur selon fig. li 3 ss la -fig. 5 une vue latérale d'un réacteur conforme à l'invention la fig. 6 une vue d'en haut du réacteur selon fig. 5 ; et la fig. 7, sous forme d'une vue d'en haut, une autre application du dispositif de déflection selon l'invention sur un avion avec des réacteurs jumeaux. Sur l'avion 1 illustré par les figs 1 et 2, un moteur à réaction 3 est disposé de part et d'autre du plan longitudinal médian de l'avion dans un berceau au-dessous de l'aile. les réacteurs- 3 sont dans le cas illustré des turboréacteurs servant aussi bien à la propulsion qu'à la sustentation. A cet effet, chaque réacteur 3 présente, de manière connue, de part et d'autre de son plan médian vertical et longitudinal E-E (fig. 4) deux paires de tuyères o, 7 et 6', 7', orientables et disposées l'une derrière l'autre, qui permettent de diriger les jets de gaz moteur soit vers l'arrière pour servir à la propulsion, soit verticalement vers le bas pour servir à la sustentation. On décrira cidessous par souci de simplicitd seulement un seul de ces réacteurs. Toutes les tuyères orientables 6, 6' 7 et 7' du réacteur 3 sont dé- placées par le pilote simultandment et à des angles identiques, à l'aide d'engrenages non montrés sur le dessin. Les figs 1 et 2 montrent les tuyères orientables 6, 6', 7 et 7' dans leurs positions de propulsion tandis que les figs 3 et 4 les montrent dans la position ou elles fournissent la sustentation. Dans l'exemple d'exécution illustré, les entrées d'air ll des réacteurs sont situées à l'avant. La direction verticale de la poussée des jets de gaz est indiquée par des lignes en traits mixtes. les figs 3 et 4 montrent à titre de comparaison avec la forme de réalisation conforme à l'invention l'écoulement des jets émanant de réacteurs dont tous les jets sont orientés de manière identique pour produire la poussée verticale. On voit que, si l'avion 1 est au sol 10 ou plane à faible altitude au-dessus de ce dernier, les jets A, B, C et D, quton peut considérer comme jets libres, frappent le sol et se divisent ensuite en veines radiales collant à la surface. les veines de gaz moteur qui se répandent radialement sur le sol, à la rencontre les unes des autres, mènent à la formation de fontaines de gaz AC, CD, DB- et BA dirigées verticalement vers le haut et qui forment toujours un rideau entre les points d'impact de deux jets de gaz moteur voisins. Plus particulièrement la fontaine BA en forme de rideau formée par les jets b et B de la paire frontale de tuyères 6, 6' ou plus-précisémert de leurs veines A1 > B1 qui se rencontrent au sol, monte dans le plan médian longitudinal E-E du réacteur 3 et atteint ainsi aussi la zone de l'entrée d'air 11 de ce réacteur.C'est cette partie de la fontaine BA en forme de rideau qui est aspirée par les réacteurs et qui mène aux effets indésirables décrits plus haut. En opposition à la forme conventionnelle décrite ci-dessus, l'orientation des jets conforme à l'invention est illustrée par les figures 5 et 6. I1 en ressort qu'il est prévu dans ce cas de donner à l'une 6' des tuyères orientables de la paire frontale 6, 6' dans la position à poussée verticale une orientation différente de celle des autres tuyères 6, 7 et 7',au moins pendant la phase où l'avion repose au sot 10 ou plane à faible altitude au-dessus de, ce dernier. Le jet de gaz B est ainsi incliné vers l'avant et en frappant le sol 10 il renferme avec la verticale un angle différent de celui des autres jets. Les autres tuyères orientables 6, 7 et 7', par contre, envoient leum jets A, C et D verticalement vers le so-l 10. Gracie au déplacement du point d'impact du jet B sur le sol, la fontaine BA' change également de place. Elle monte en effet dans un plan vertical Ë'-' qui renferme un certain angle avec le plan vertical E-E. C'est ainsi que la partie de la fontaine BA' en forme de rideau qui s'détend au-delà de l'extrémité frontale du réacteur 3 est dirigée en biais vers l'extérieur à c8té des entrées Il des réacteurs et, en fonction de la différence entre les-positions angulaires des tuyères d'éjection, cette fontaine BA' est soustraite entièrement ou presque entièrement à la région d'aspiration d'air du réacteur 3. L'orientation vers l'avant contre le sol 10 du jet de gaz 3, imprime en outre à l'écoulement de la fontaine BA' un mouvement vers l'avant qui l'écarte des entrées d'air. On empêche ici de manière relativement simple l'aspiration des gaz-chauds et on évite ou réduit au moins sensiblement les effets négatifs qui en résultent. Pour obtenir la variation des angles d'orientation des tuyères orientables 6, 6', 7 et 7', l'engrenage commun à l'ensemble des tuyères (non montré sur le dessin) est réalisé de sorte que la transmission du mouvement de réglage entre l'organe de commande actionné par le pilote et les tuyères orientables contient des trains réducteurs et multiplicateurs distincts les uns des autres. Grace h cela on n'a pas besoin de dispositifs ou d'éléments de construction supplémentaires à ceux usuellement employés pour les réacteurs à tuyères orientables. iil?is on peut aussi associer à l'une ou à plusieurs des tuyères orièntablès une grille déflectrice qui fait dévier, par exemple en fonction de la position des tuyères orientables, le jet de gaz dans une autre direction. Dans la forme de réalisation selon fig. 7 deux réacteurs 20 et 21 sont montrés en disposition jumelée. Ces réacteurs jumelés peuventêtre logés sur l'aile ou à l'arrière du fuselage ou bien être intégrés au fuselage. Chacun des réacteurs 20, 21 présente de ses côtés extérieurs des tuyères orientables 22, 23 qui adoptent pour la production de la poussée verticale des positions inclinées en sens opposé par rapport à la verticale. Aussi la fontaine en forme de rideau BA' qui s'élève normalement dans le plan vertical et longitudinal médian -E adopte dans ce cas une position modifiée qui se situe par exemple dans un plan vertical 3'-E' qui renferme un certain angle avec le plan longitudinal médian E-E. Cette forme de réalisation supprime également ou réduit au moins sensiblement le risque de l'aspiration des jets de gaz A ou B réfléchis du sol 10. EEVNDI CATI ONS 1. Avion à décollage et atterrissage en sens vertical et équipés de réacteurs dont la sortie des jets du gaz moteur est orientée soit en permanence, soit au choix vers le sol pour fournir la sustentation, caractérisés en ce que, dans la zone de produc tion de la poussée de sustentation par un groupe de tuyères ou de réacteurs (6, 7, 6', 7' ou 20, 21) disposés des deux côtés d'un plan médian longitudinal et vertical (T-E), parmi les pai res de tuyères qui se font fac-e de part et d'autre dudit plan médian, les tuyères (6, 6') d'une paire au moins sont disposées asymétriquement par rapport à ce plan ou bien que les sorties de leurs jets sont orientées dans des directions différentes. 2. Avion selon la revendication 1, équipé de réacteurs à tuyères orientables, caractérisé en ce que l'engrenage servant à régler la position des tuyères (6, 6' ; 7, 7') contient des trains mul tiplicateurs ou réducteurs différents qui interviennent au moins dans la position à poussée verticale. 3. Avion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la déflec tion d'un ou plusieurs des jets de gaz moteur (6') est obtenue à l'aide d'organes déflecteurs associés aux tuyères correspon dantes. 4. Avion selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plan de pivotement d'une ou de plusieurs des tuyères orientables est incliné par rapport au plan de pivotement des autres tuyères.