Brevet FR2055729A1 — publié le 19710430

t'invention concerne des tuyères de propulseur à jet jumelés dans une enveloppe a section rectangulaire. Une telle disposition se rencontre notamment dans certains aérocbynes a vitesse de croisière supersonique dans lesquels on est quelquefois conduit à associer par paires les turboréacteurs qui les équipent, chaque paire de réacteurs ainsi associés étant logée dans une nacelle de forme générale rectangulaire placée par exemple à l'intrados de la voilure de l'aérodyne. Cela permet en particulier de tirer partie de certains avantages fournis par les entrées d'air bidimensionnelles pour l'adaptation de leur configuration à différents cas de vol.Le martre couple rle la nacelle présente alors, approximativement, la forme d'un rectangle dont l'un des grands côtés est constitué par l'intrados de l'aile. Conformément à la présente invention, un moteur à réaction con-portant deux propulseurs à jet jumelés disposés côte-à-côte dans une enveloppe a section rectangulaire, cha cun des réacteurs ayant une tuyère d'éjection associée à des volets mobiles qui servent au réglage de la section de sortie finale, est caractérisé en ce que les orifices des tuyères d'éjection des propulseurs jumelés remplissent une surface dont le contour de forme générale rectangulaire a des coins arrondis, les volets mobiles de réglage étant disposés sur tout le périmètre de ce contour, de manière que, dans toute position desdits volets, leur bord de fuite forme un contour coins arrondis analogues, les portions mitoyennes des surfaces internes des tuyères d'éjection des deux propulseurs se prolongeant sensiblement jusqu'au plan contenant les bords de fuite des volets et se raccordant à angle aigu suivant une droite perpendiculaire au grand côté du rectangle, constituant ainsi une cloison médiane. L'invention présente I1 avantage de former, à partir des propulseurs jumelés et quel que soit le régime de vol, un jet unique qui peut être contrôlé sur toute sa pé-riphérie par les volets. Cet avantage ne pouvait pas être obtenu avec les dispositions connues. On sait en effet que, dans le cas deux propulseur isolé, la forme arrière la plus favorable de la surface interne de la tuyère et de la surface externe du fu- seau est la forme eirculaire, avec des volets placés sur la totalité de la périphérie, car elle permet notamment de faire varier la section de sortie avec un moindre braquage des volets. Or, dans une disposition connue, chacune des sections d'éjec- tion demeure circulaire, mais on crée alors des culots et éven tellement des rétreints, dont l'effet sur la trainée est défavorable, notamment en vol subsonique,car l'écoulement est très perturbé au niveau des volets qui se trouvent dans le sillage des culots.Pans une autre disposition connue, les sections d'éjection sont rectangulaires et accolées mais, dans ce cas, les volets ne peuvent se trouver qu'aux parties inférieure et supérieure de la section d'éjection, ce qui oblige notamment à braquer davantage les volets que s'ils se trouvaient sur toute la périphérie. tes risques de décollement, donc de pertes externes, sont d'autant plus grands que le braquage des volets est plus important ou que les volets opèrent dans une zone déjà perturbée par des culots ou des rétreints accusés. Ce son-t notamment ces inconvénients des dispositions connues que l'invention permet d'éviter. Grâce à La présence de la cloison médiane, l'inven- tion permet aussi de conserver l'avantage de permettre un fonctionnement correct du moteur lorsqu'un des deux propulseurs est stoppé. Pans certains cas de vol, notamment en vol subsoniquet les volets secondaires sont néanmoins assez nettement braqués vers l'intérieur, ce qui pourrait risquer de provoquer des décollements de l'écoulement extérieur. Selon une particularité de l'invention, on évite cet inconvénient en nourrissant l'écoule- ment extérieur le long des volets, par exemple au moyen de dispositifs à fentes ou à déflecteurs. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particule, rités qui ressortent tant des dessins que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention. ta figure 1 représente schématiquement les tuyères de deux turboréacteurs jumelés comportant les perfectionnements selon l'invention, vues en coupe selon la ligne I-I de la figure 2; la figure 2 est une vue schématique de l'arrière, montrant les deux tuyères et la nacelle contenaht les deux réacteurs, placée à l'intrados d'une aile d'avion supersonique; la figure 3 est une vue schématique analogue à la figure 2, montrant un autre mode de réalisation; la figure 4 est une vue schématique analogue à la figure 2-, montrant une variante; la figure 5 est une vue schématique analogue à la fibure 2, montrant une autre variante;; la figure 5 est une vue en perspective de l'arrière de deux tuyères- jurelées, en disposition supersonique dans la moitié supérieure du dessin et en disposition subsonique dans la moitié inférieure; la figure 7 est une vue partielle analogue a la fi- gure 6, avec arrachement montrant la synchronisation des volets secondaires; la figure 8 est une vue en coupe longitudinale partielle montrant à plus grande échelle un dispositif évitant le décollement de l'écoulement extérieur; les figures 9 et 9a sot des vues analogues à la fi Sure 8, montrant un autre dispositif dans deux positions différentes; la ligure 10 est une vue analogue aux figures 9 et 9a, montrant une variante. -On voit sur les figures 1 et 2 les tuyères 1, 2 de deux-turboréacteurs contenus dans une nacelle 3 placée à ltin- trados d'une aile d'avion supersonique 4. Chacune des tuyères 1, 2 comprend, de façon connue, une tuyère primaire 5 munie de volets de réglage 5a et une tuyère secondaire 6. Chaque tuyère primaire 5 reçoit les gaz chauds d'un turboréacteur non repré senté, et chaque tuyère secondaire G comprend une portion convergente 7, délimitant autour de la tuyère primaire un passage annulaire 5 parcouru par un flux d'air secondaire, un col de reprise 9, et une portion divergente 10 terminée par les volets secondaires 11. Comme on le voit sur la figure 27 la nacelle 3 a un mattre-couple sensiblement rectangulaire dont un des grands cotés est constitué par l'intrados de l'aile 4. La tuyère primaire~5, ses volets 5a, la portion convergente 7 et le col de reprise 9 de chacune des tuyères 1, 2 ont une section circulaire. En arrière des cols de reprise 9, les portions adjacentes 10a des surfaces internes des divergents 10 convergent l'une vers l'autre en direction de l'arrière de façon i former une cloison médiane 12 dont l'épaisseur va en dé- croissant pour former, à l'extrémité arrière de ces divergent 10, une paroi 12a qui coupe a angle droit les-bords- supérieurs 13 et inférieurs 14 de ces divergents 10.Les portions 10b, 10c de la surface interne des divergents 10, qui sont situées a l'opposé des portions 10a, sont tronconiques et aboutissent à des bords semi-circulaires 15, 16. On obtiens ainsi pour l'en- semble des surfaces internes des deux divergents 10 un bord arrière formé par les deux demi-cercles 15, 16 réunis par leurs deux tangentes communes 13, 140 La surface externe du carénage 3a formant la partie arrière de la nacelle 9 converge vers un bord arrière- 17 situé sensiblement dans le même plan que le bord arrière 13, 14, 15, 16 eQ parallèle a celui-ci. Les axes d'articulation des volets secondaires 11 sont situés sensiblement dans le même plan -transversal que les bords arrière 13, 14, 15, 16 et 17- et suivent le contour de ceux-ci, de sorte que le bord de fuite 18 de ces volets forme lui aussi, aussi bien en disposition supersonique (figurée en trait plein sur la figure 2) qu'en disposition subsonique (figuré on trait interrompu en 18'), deux demi-cercles réunis par leurs tangentes communes. ta paroi 12a formée par la partie arrière de la cloison médi-ane 12 se prolonge jusqu'au bord de fuite des volets il Les volets 11 de chacune des tuyères comprennent un volet supérieur 11a et un volet inférieur 11b, plans et perpendiculaires à la paroi 12a, qui pivotent autour de leurs arti culations respectives en coulissant le long de cette paroi 12a, et un certain nombre de volets courbes 11c. T-ous ceB volets pi- votent autour de leurs articulations respectives en coulissant les uns contre les -autres;; ils comportent par exemple alternativement des bords latéraux mâles et femelles, selon une disposition analogue à celle qui est décrite en détail dans la demande de brevet français n PV 183 042 du 31 Décembre 1968. Le pivotement de ces volets peut être commandé par des moyens connus tels que ceux qui sont décrits en détail dans cette deman- de de brevet, comprenant des vérins logés dans l'espace compris entre les surfaces internes des divergents 10 et la surface ex- terne du carénage formant la partie arrière de la nacelle. tes sections d'éjection des deux tuyères d et 2, définies par les bords de fuite 18 ou 18' des volets 11, forment ainsi, de part et d'autre de la paroi 12a constituant ltextré- mité arrière de la cloison médiane 12, deux surfaces adjacentes pratiquement aecoléesF de sorte qu'il ne subsiste pratiquement pas de culot médian entre elles; la traînée s'en trouve considérablement diminuée.On pourrait croire a priori que la forme évolutive des tuyères secondaires 10 provoque nécessairement des pertes importantes sur les écoulements internes, c'est-à- dire sur l'écoulement des gaz chauds et de l'air secondaire, mais on peut penser que la suppression du culot médian procure dans l'ensemble un gain appréciable par rapport aux dispositions antérieurement connues0 La figure 3 montre schématiquement un autre mode de réalisation dans lequel les portions lOb et îOc des surfaces internes des tuyères secondaires, au lieu de rester tronconiques, ont une forme évolutive pour aboutir à un bord arrière 15a en forme de rectangle arrondi, c'est-à-dire formé par deux quarts de cercles tangents respectivement aux lignes droites 13 et 14 et raccordés par une tangente commune.Cette disposition permet de diminuer le rétreint local nécessaire pour raccorder la nacelle au bord arrière 17aO tes volets terminaux 11 épousent bien entendu la forme des bords arrière t5a de la tuyère secondaire 17a et du carénage extérieur, et leurs bords de fuite 18 ou 18' forment des courbes parallèles à ces bords arrière. tes formes des bords de fuite représentées sur les figures 2 et 3 ne sont d'ailleurs données qu'à titre d'exemple. il va de soi que les bords de fuite des volets des tuyères pourraient avoir diverses formes, par exemple celle de deux moitiés d'ellipse accolées, tes dispositions des figures 2 et 3 exigent évidemment que les tuyères aient une longueur suffisante pour permettre l'évolution de leur surface interne entre le col de reprise circulaire 9 et le bord de fuite des volets sans provoquer de drivez gences locales trop prononcées qui produiraient des pertes inacceptables. Si l'encombrement longitudinal des tuyères est plus limité, on peut adopter la disposition de la figure 4, dans laquelle le col de reprise 9a a une forme intermédiaire entre le cercle formé par le bord de fuite des volets primaires 5a et le bord arrière dc la tuyère second@@re.On peut aux adopter la disposition de la figure 5, dans laquelle les portions supé- rieure 13 et inférieure 14 des bords arrière des surfaces int nes 10a sont arrondies en 13a et 14a à leur aboutissement à la paroi médiane 12a. Le bord arrière 17a du carénage extérieur suit évidemment la forme de ces bords arrière 13 et 14 et il résulte dans ce carénage des sillons 19 et 20 qui peuvent être réalisés facilement sans provoquer de rétreint accusé. La figure 6 montre un mode de réalisation de la liaison des volets 11 de la figure 5 avec la cloison médiane. La portion 12a qui prolonge celle-ci en arrière des tuyères secondaires 10 a une hauteur réduite et est constituée par deux par rois 21, 22 entre lesquelles coulissent les portions verticales des volets 11a et 11b. On voit sur la moitié supérieure de la figure que ces portions verticales des volets sont nettement écartées l'une de ltautre en disposition supersonique et on voit sur la moitié inférieure quelles se rapprochent en disposition subsonique.La hauteur des parois 21 et 22 est suffisaia- ment grande pour recouvrir ces portions verticales en disposition supersonique et suffisamment petite pour ne pas gêner le passage des portions arrondies des volets 11a et 11b en dispe- sition subsonique. L'étanchéité entre les parois 21 et 22 et les portions verticales des volets est assurée par des levres élastiques telles que 23 et 24. On notera que dans cette disposition, les volets 11a et 11b prolongent la partie fie de la cloison médiane 12 en disposition supersonique et s'éclipsent entre les parois 21 et 22 en disposition subsonique. Pans cette dernière position, la cloison médiane ne présente donc aucune protubérance au-dessus ni au-dessous des volets, ce qui est favorable à l'écoulement extérieur et permet de coneerver la garde au sol éventuellement requise à l'atterrissage. Le déplacement des volets 11a et 11b est avantageusement synchronisé par un dispositif tel que celui qui est re- présenté sur la figure 7. Ce dispositif comprend, pour chacune des tuyères, un palonnier 25 articulé en 26 aux deux cloisons 21 et 22 et relié aux volets 11a et llb par deux biellettes 27 et 28. La figure 8 montre une disposition permettant d'éviter les déc@llements de l'écoulement extérieur lorsque les volets secondaires sent braqués vers l'intérieur en 701 subsonique (position figurée en trait interrompu). En pivotant autour de son articulation 29 vers cette position, le volet 11 ouver, entre lui-même et l'extrémité arrière de la tuyère secondaire 10, une fente 30 livrant passage à des gaz de l'écoulement intérieur qui débouchent tangentiellement à l'extrados des volets suivant la flèche 31 afin de nourrir la couche limite. En vol supersonique (lJosition figurée en trait plein) le volet 11 referme la fente 30. On peut utiliser dans le même but, en combinaison ou non avec la disposition de la figure 8, celle qui est représentee sur les figures 9 et 9a. cette disposition consiste å disposer au niveau de 1 I articulation 29 de chaque volet secondaire - un velet déflecteur auxiliaire 32 articulé en 33 qui, en disposition supersonique (figure 9), s'applique sur la surface extérieure du carénage et du volet et, en disposition subsonique (figure 9a) prélève une fraction de l'écoulement extérieur (représentée schématiquement par la fleche 34) et l'oblige à suivr@ l'extrados du volet, à la manière des T'becs de sécurité" équi- pant le bord d'attaque d'ailes destinées à fonctionner à forte incidence. Dans certains cas, la pression de l'écoulement inté rieur au droit de l'articulation des volets secondaires est inférieure à la pression de l'écoulement extérieur. Dans un tel cas, les volets auxiliaires peuvent être disposés comme on l'a indiqué en 32a sur la figure 10, de façon qu'une partie de l'air capté sur l'écoulement extérieur soit dirigé vers la face in terne des volets auxiliaires 35, le reste de l'air capté étant dirigé suivant la flèche 34 vers l'extrados des volets. il convient de remarquer que les dispositions décrites en regard des figures 8, 9 et 10 seront d'autant plus effi caces que l'écoulement externe sera moins perturbé en amont de l'articulation des volets secondaires. Elles seront donc part@ culierement efficaces lorsqu'elles seront associées au perfectionnement qui fait l'objet principal de la présente invention, puisque ce perfectionnement permet précisément de ne pas per- turber cet écoulement extérieur. il va de soi que les modes de réalisation décrits ne sont que des exemples et qu'on pourrait les modificr, notam- ment par substitution d'équivalents techniques, ou les combine@ entre eux de diverses façons, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Moteur a réaction comportant deux propulseurs à jet juaelés disposas côte-à-côte dans une enveloppe à section rectangulaire, chacune ces propulseurs ayant une tuyère dtéjec- ion associée à des volets mobiles qui servent au réglage de la section de sortie finale, caractérisé en ce que les orifices des tuyères d'éjection (les propulseurs jumelés remplis scnt una surface dont le contour de forme générale rectangulaire a des coins arrondis, les volets mobiles de réglage étant disposés sur tout le périmètre de ce contour, de manière que, dans toute position desdits volets, leurs bords de fuite forment un contour à coins arrondis annlogue7 les portions mitoyennes des surfaces internes des tuyères d'éjection des deux propulseurs se prolongeant sensiblement jusqu'au plan contenant les bords de fuite des volets et se raccordant à angle aiu suivant une droite perpendiculaire au grand côté du rectangle7 constituant ainsi une cloison médiane. 2 - Moteur selon la revendication i, dans lequel ce contour est formé par deux demi-cercles réunis par deux tangentes communes. 3 - Moteur selon les revendications l ou 2, dans lequel les volets se raccordent à la cloison médiane par des congés arrondis la. surface externe du carénage se raccordant de préférence à ces congés par des sillons. 4 - Moteur selon une quelconque des revendications précédentes, notamment pour avion supersonique, dans lequel la tuyère de chaque propulseur comprend une tuyère primaire à section circulaire et une tuyère secondaire formant à l'ar- riere d'un col de. reprise un divergent qui se raccorde à la section de sortie. 5 - Moteur selon la revendication 4, dans lequel le col de reprise de chaque tuyère secondaire a une forme intermédiaire entre l'orifice de sortie circulaire de la tuyère primaire et la section de sortie des volets secondaires. 6 - Moteur selon une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la cloison médiane comprend deux parois entre lesquelles coulissent des portions verticales des volets adjacents à ladite cloison. 7 - Moteur selon une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche limite de l'écoulement extérieur le long des volets secondaires braqués vcrs lZinté- rieur est nourrie par un dispositif comprenant des fentes et/ou des volets auxiliaires déflecteurs analogues à des becs de sécurité. 8 e Moteur selon la revendication 7, dans lequel les volets auxiliaires déflecteurs sont disposés de façon à nourrir aussi la faoe interne des volets secondaires avec de l'air prélevé sur l'écoulement extérieur.