Brevet FR2087976A1 — publié le 19720107

La présente invention a pour objet un aérodyne qui est propulsé par turboréacteurs insonorisés à tuyère aplatie du type dit "à queue de carpe" (c'est-à-dire à section de sortie d'allure rectangulaire, une dimension de cette section étant nettement plus 5 grande que l'autre) et dont le décollage et l'atterrissage font appel à l'hypersustentation créée par l'interaction du jet aplati et des ailes équipées d'ailerons de bord de fuite ou volets de courbure, ledit jet aplati assurant une hypersustentation homogène dans la partie de voilure intéressée. 10 les tuyères à queue de carpe sont "bien connues et l'on en trouvera une description dans les brevets français 1.164.692 du 9 Janvier 1957} 1.207.634 du 1er Juillet 1958 et 1,318.785"du 12 Janvier 1962 d'où l'on notera qu'elles bénéficient d'un très bon effet de silencieux. En outre, leur forme rectangulaire allongée 15 permet une adaptation particulièrement aisée et efficace de volets de commande de sortie de la tuyère aplatie, ces volets réglables étant articulés dans le sens transversal de l'étalement du jet et pouvant être de courte dimension dans le sens longitudinal de l'écoulement. 20 On remarquera qu'en raison de l'étalement du jet, les aile rons de bord de fuite peuvent être également de courte dimension dans le sens longitudinal de l'écoulement. les tuyères à "queue de carpe" se prêtent bien à la combinaison avec un carénage aplati ouvert aux deux bouts où. se manifeste 25 un effet de trompe. Ce carénage peut comporter des volets de commande de sa section de sortie. Conformément à la présente invention,ladite tuyère à queue de carpe, éventuellement combinée avec un carénage aplati à volets de commande, est disposée sous l'intrados de l'aile de 1'aérodyne 30 et s'étend dans le sens de l'envergure en avant et à proximité desdits ailerons de courbure, de telle sorte que le flux moteur issu de ladite tuyère (ou éventuellement dudit carénage) sous forme d'une veine fluide allongée, soit dirigé par les volets de commande bra.qués en configuration de portance maximum, sur les ailerons 35 de courbure, de manière à augmenter la portance par déviation de la veine de section aplatie, en assurant un écoulement correct du fluide sur l'extrados des ailerons de courbure. Dans un mode de réalisation préféré de la présente invention, la tuyère à queuç de carpe exerçant un effet de trompe en 40 combinaison avec un carénage aplati, est subdivisée ênune succession BAD ORIG'NAL 70 16223 2 2087976 de bixses élémentaires produisant un jet laminaire de gaz chauds et le carénage aplati est de mène subdivisé en autant de conduits élémentaires distincts juxtaposés, chaque buse étant associée à un tel conduit pour former une trompe élémentaire. 5 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, La figure 1 est une vue schématique en élévation de profil, montrant une installation conforme à la présente invention, dans la 10 configuration, de croisière, La figure 2 est une vue partielle de la partie arrière en configuration d'hypersustentation. Les figures 3 et 4 montrent très schématiquement deux variantes d'un détail constructif complémentaire, 15 La figure 5 est une vue schématique partielle en plan, illustrant une disposition plus perfectionnée conforme à la présente invention. La figure 6 en est une coupe longitudinale faite selon la ligne VI-VI de la figure 5, 20 La figure 7 est une vue en élévation de l'arrière, selon la flèche VII de la figure 6. La figure 8 est une vue analogue à celle de la figure 6, montrant les volets de commande et les ailerons de courbure en position d'hypersustentation. 25 Les figures 9a, 9b et 9c sont des vues respectivement en élévation de profil, en plan de dessus et en élévation de face, d'un aérodyne aménagé selon la présente invention. Les figures 10 à 15 sont des coupes analogues à celle de la figure 6, montrant respectivement six variantes de réalisation. 30 Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, un turbo réacteur 1 à inverseur de poussée par grille d'aubes 11, est monté en "pod", au moyen d'un bras profilé, 2, au-dessous et en avant d'une aile d'avion 3 équipée sur son bord de fuite d'ailerons ou volets de courbure 10. Le turboréacteur 1 aspire par une manche 35 frontale 4 avantageusement munie de manchons insonorisants et prolongeant vers l'avant une nacelle 5. La tuyère d'échappement 6 des gaz chauds a une forme évolutive aplatie du type à *queue 7 de carpe" et se termine par une section de sortieyqui se compose d'une succession d'éléments cruciformes 8 propres à éjecter les 40 gaz chauds sous forme de lames orthogonales minces, ' ' ' 8AD ORIGINAL /u iozzo 3 Z U O / v / u Cette tuyère aplatie 6 à éléments cruciformes de sortie 8 est munie de moyens propres à provoquer une certaine déviation du jet vers le haut en direction des ailerons de courbure 10 braqués en position d'hypersustentation, comme montré sur la figure 2. 5 Cette déviation de jet peut être réalisée en faisant pivoter les éléments cruciformes de sortie 8 pour les amener dans la position représentée en traits mixtes sur la figure 3» les éléments cruciformes de sortie étant à cet effet montés sur articulation 8a autour d'un axe horizontal. En variante, on pourrait utiliser une 10 aube déviatrice 7a (voir figure 4) placée sur la sortie 7 de la tuyère 6 et également articulée autour d'un axe horizontal. Dans le mode de réalisation plus élaboré des figures 5 à 8, la section de sortie 7 de la tuyère à queue de carpe^débottche dans un carénage aplati 9 de forme générale sensiblement parallé-15 lépipédique et .cloisonné par des parois longitudinales insonorisées (non représentées) de manière que chaque élément cruciforme 8 soit placé isolément dans un conduit élémentaire de section droite sensiblement rectangulaire. On obtient de la sorte une réduction appréciable du niveau sonore émis grâce à la conjugaison des 20 lames minces de gaz chauds, des conduits élémentaires cloisonnés et de l'insonorisation des parois de ces derniers. De même, l'effet de trompe s'en trouve amélioré. Le système d'éjection comprend en outre des volets 13-13 montés sur le bord de fuite du carénage 9 et pouvant pivoter autour 25 d'axes transversaux 14-14, entre deux flasques terminaux plans 15-15. Le carénage 9 et ses accessoires sont supportés sous l'aile 3 par des bras profilés 12-12. La configuration de vol normale est représentée sur la figure 6, les volets de commande 13-13 étant dans le prolongement du 30 carénage de trompe 9 et les ailerons de courbure 10 étant "rentrés". Lorsqu'on veut obtenir un surcroît de portance, par exemple au décollage ou à l'atterrissage, on passe à la configuration illustrée sur la figure 8 où les volets de commande 13-13 sont braqués vers le haut, tandis que les ailerons de courbure 10 sont "sortis". 35 Le jet issu du carénage 9, qui est un mélange homogène des gaz chauds inducteurs débités par la turbine du réacteur et d'air ambiant induit, est dévié vers le haut par les volets 13-13 et vient lécher l'intrados de l'aile 3 puis baigner les ailerons 10, comme le montrent les flèches, 40 Les avantages de cette combinaison de moyens sont les suivants: / u t GZ.2.U 4 /uor//w - Le jet sortant du dispositif d'éjection rectangulaire ayant une forme aplatie procure un effet à'hypercirculation important car il intéresse une très grande partie de la suïface de voilure. En vertu de sa forme aplatie, il est aisément d^Vié par les 5 volets de commande 13 et les ailerons de courbure 10 - Le jet après sa aoïtie du carénage de trompa 9 est plus froid et moins rapide qu'un jet classique, ce qui, améliore 10 la tenue mécanique en vitesse et en température du système hyper-sustentateur. - En cas de panne d'un moteur, l'adaptation râpide de la portance des autres moteurs par la manoeuvre des volets de commande permet de rétablir la symétrie. 15 II est en effet évident que l'aérodyne multiréacteur, ainsi qu'illustré sur les figures Sa., 9b et 9c, aura un même système d'hypersustentation pour chacun de ses réacteurs. Dans les variantes de réalisation des figurés 10 et 11, le carénage aplati 9 n'est plus comme précédemment monté en "pod" 20 mais directement accolé et fixé à l'intrados de l'aile 3. DanQ ces conditions, un seul volet de commande 13 est prévu du côté du carénage 9 éloigné de l'aile. L'aspiration d'air dans lp carénage aplati 9 peut se faire en totalité du côté de 1'intrados de l'aile lorsque le réacteur 1 est monté en "pod" au-dessous de ôelle-ci, 25 comme illustré sur la figure 10, ou bien elle peut provenir des deux côtés de l'aile 3, lorsque le reacteur 1 est encastré dans celle-ci, comme illustré sur la figure 11. Dans ce dernier cas, la tuyère 6 sera conformée en col de cygne en raison du désaxement du réacteur 1 et du carénage 9. 30 Au lieu de réduire le nombre de volets de commande 13 de deux à un comme il vient d'être décrit, on pourrait au contraire le multiplier et l'on voit en effet sur la figure 12 deux jeux de doubles volets 13» l'un à la suite de l'autre, ces Volets étant synchronisés par une commande unique représentée sous la forme d'un 35 vérin 20 fixé sur le bras 12 porteur du carénage aplati 9. Ce dernier sera avantageusement insonorisé et pourri être composé à cet effet d'une enveloppe extérieure 9a (voir figures 13, 14 et 15) en tôle pleine et d'une enveloppe intérieure 9b en tôle perforée conformée pour délimiter un conduit convergent^divergent, 40 le plan de sortie 7 de la tuyère 6 étant situé au col de ce conduit. à 70 16228 « 5 2087976 L'espace compris entre les tôles 9a et 9b peut être soit rempli de matériau insonorisant tel que laine minérale (représentée schématiquement par des hachures croisées), soit vide, ce volume jouant alors le rôle de résonateur, le diamètre des trous de la 5 tôle 9b étant déterminé en fonction de la fréquence prédominante du "bruit de jet des gaz d'échappement. Sur la figure 13, les volets de commande 13a-13a, eu;K-mêmes insonorisés comme le carénage aplati 9 auquel ils font suite, sont solidaires l'un de l'autre et intégrés à un montage articulé en 10 14a sur le bras porteur 12. Sur la figure 14, les volets de commande 13"b-13c articulés respectivement sur des axes 14b~14c peuvent être rabattus l'un contre l'autre à la manière des coquilles des déviateurs de jet connus sous le vocable de "piège à loup". La veine issue du caré-15 hage 9 se subdivisera de ce fait en deux fractions : l'une dirigée vers le haut par le volet 13b produira l'effet d'hypersustentation décrit plus haut en coopération avec les ailerons de courbure 10, tandis que l'autre, dirigée vers le bas par le volet 13c, produira une poussée par réaction venant s'ajouter à la portance aérodynami* 20 que. Cet agencement convient particulièrement pour obtenir un déplacement vers l'avant du centre de poussée. Sur la figure 15, les volets de commande 13-13 coopèrent avec des aubes déviatrices escamotables 21-21 articulées en 22-22 et pouvant venir s'effacer dans- l'aile 3. 70 16228 6 2087976 REVENDICATIONS 1 » Aérodyne équipé, au "bord de fuite de l'aile, d'un dispositif hypersustentateur à aileron de courbure vers lequel peut être dirigée, en configuration de portance maximum, une veine 5 fluide allongée dans le sens de l'envergure de ladite aile et engendrée par une tuyère de réaction aplatie du type "queue de carpe" disposée sous l'intrados de ladite aile, en avant et à proximité dudit dispositif hypersustentateur, de manière à augmenter la portance par déviation de ladite veine allongée en 10 assurant un écoulement correct du fluide sur l'extrados de l'aileron de courbure, caractérisé en ce que ladite tuyère queue de carpe est subdivisée en buses élémentaires en forme de fentes produisant autant de jets laminaires élémentaires de gaz moteurs qui participent à la propulsion par- réaction et dont un ou plu-15 sieurs sinon tous contribuent également le cas échéant à l'établissement de ladite veine fluide allongée dirigée vers ledit dispositif hypersustentateur. 2« Aérodyne selon la revendication 1, dans lequel lesdites buses élémentaires en forme de fentes sont sensiblement parallè-20 les les unes aux autres et s'étendent dans le sens de l'envergure de l'aile et/ou dans le sens orthogonal au précédent0 3o Aérodyne selon la revendication 2t dans lequel lesdites buses élémentaires sont orthogonales au sens de l'envergure et reliées par une fente qui peut s'étendre dans le sens de l'en-25 vergureo 4o Aérodyne selon la revendication 1, 2 ou 3, dans lequel l'extrémité de ladite tuyère queue de carpe subdivisée est articulée autour d'un axe sensiblement parallèle au sens de l'envergure de l'aile,, 30 5o Aérodyne selon la revendication 1, 2 ou % dans lequel ladite tuyère queue de carpe débouche dans un carénage de trompe formant diffuseur, également aplati et ouvert aux deux bouts, qui peut être convergent-divergent et duquel est issue ladite veine fluide allongée» 35 6, Aérodyne selon la revendication 5» dans lequel ledit carénage aplati est lui-même subdivisé en conduits élémentaires distincts juxtaposés, chaque buse élémentaire étant associée à un tel conduit pour former' avec lui une trompe élémentaire. 7. Aérodyne selon la revendication 5 ou 6, dans lequel ledit 70 16228 7 2087976 carénage aplati est soit monté en "pod" au-dessous de l'intrados de l'aile, soit incorporé et fixé directement à l'intrados de 1'aile. 8. Aérodyne selon la revendication 7, dans lequel ladite 5 tuyère queue de carpe est intégrée à un moteur à réaction encastré dans ladite aile, un passage étant ménagé dans celle-ci pour permettre à ladite trompe de prélever du fluide ambiant du côté de l'extrados de l'aile0 9<> Aérodyne selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, 10 dans lequel ladite veine fluide issue dudit carénage de trompe est subdivisée en deux parties superposées par des déviateurs, la partie supérieure étant dirigée vers ledit dispositif hypersustentateur et la partie inférieure vers le bas. 10« Aérodyne selon l'une quelconque des revendications précé-15 dentes, dans lequel ladite tuyère 11, Aérodyne selon la revendication 10, dans lequel un volet 20 de commande de sortie unique est disposé dans le prolongement du côté de ladite tuyère ou dudit carénage aplati éloigné de l'intrados de l'aile. 12. Aérodyne selon la revendication 10 ou 11, dans lequel le ou les volets de commande de sortie de la tujrère ou du caré-25 nage aplati coopèrent avec uns. ou plusieurs aubes déviatrices pouvant être plongées- au sein du jet fluide émis ou effacées hors de. celui-ci. 13o Aérodyne selon l'une quelconque des revendications 5 à 12, dans lequel ledit carénage aplati présente des parois ou cloi-30 sons aménagées en vue de l'insonorisation. 14. Aérodyne selon l'une quelconque des revendications précédentes , dans lequel ladite tuyère queue de carpe est intégrée à lin turboréacteur qui est insonorisé, de même que ses accessoires le cas échéant, par aménagement de dispositifs d'insonorisation. 35 sur son entrée d'air, sa turbine et sa tuyère. 15. Aérodyne comprenant en combinaison, d'une part au moins un turboréacteur avec un silencieux d'entrée, une turbine et un dispositif d'insonorisation de cette turbine, un dispositif d'éjection comportant une tuyère aplatie du type "à queue de carpe" 40 combinée avec Tin carénage également aplati et ouvert aux deux 70 16228 8 2087976 "bouts pour la manifestation d'un effet de trompe, ladite tuyère et ledit carénage étant subdivisés en conduits élémentaires insonorisés distincts juxtaposés pour former des trompes élémentaires, des volets de commande réglables étant adaptés à la sor-5 tie dudit carénage, et d'autre part des ailerons de courbure disposés au voisinage et en aval du carénage5 de façon que le jet issu de la tuyère, constitué d'une pluralité de jets élémentaires juxtaposés transversalement, induise le fluide environnant par effet de trompe, assurant ainsi une excellente dilution, le jet 10 inducteur et le fluide induit formant une veine homogène ayant en section une forme aplatie et dirigée par les volets de commande braqués en configuration de portance maximum, sur les ailerons de courbure, de manière à augmenter la portance par déviation de la veine de section aplatie, en assurant un écoulement 15 correct du fluide sur l'extrados des ailerons de courbure.