Brevet FR2081027A1 — publié le 19711126

I Dans un groupe moteur à turbine à gaz pour aéronef, la réduction de démission de bruit vers le sol est très importante, tant au décollage qu'à l'atterris-5 sage» Dans le cas de l'atterrissage, une grande partie du bruit émis atteignant le sol passe par l'orifice d'admission du moteur. On a proposé une solution consistant « à donner à l'orifice d'admission des formes géométriques variables permettant de réduire la section de l'orifice d'admission de façon à augmenter la vitesse de l'écoulement d'air au point de réduire l'intensité du bruit émanant de l'orifice d'admis-10 sion. Cependant, dans le cas de l'atterrissage, le moteur peut ne pas fonctionner à sa vitesse maxima et, par conséquent, le débit d'air à travers l'orifice d'admission peut être assez réduit et cet orifice doit être anormalement réduit pour obtenir le silence* La présente invention concerne un groupe moteur dans lequel l'amortisse-15 ment du bruit d'admission peut s'obtenir sans faire varier anormalement la section d'entrée d'air. Le groupe moteur selon la présente invention comprend un moteur à turbine à gaz ayant un orifice d'admission de section variable, un dispositif d'inverw sion de poussée pouvant inverser une fraction déterminée de l'échappement générar-20 teur de poussée du moteur, et des organes de commande au moyen desquels le groupe moteur produira la poussée requise en une seule opération en faisant tourner le moteur à une vitesse maxima constante en inversant une fraction de l'échappement générateur de poussée du moteur pour ne laisser subsister qu'une poussée réduite d'inr-tensité voulue, et en réduisant l'ouverture d'admission de façon que la vitesse de 25 l'écoulement d'air dans l'orifice d'admission soit caractérisé par un. nombre de Mach supérieur à 0,8. De préférence, le moteur selon l'invention est un moteur à flux dérivé et l'inverseur de poussée peut n'inverser que le flux dérivé. C'est ainsi que le flux d'échappement du moteur selon l'invention pourra 30 être composite, de façon que l'inversion de l'air provenant du "ventilateur" (ou. compresseur basse-pression) provoque la diminution de la poussée du flux primaire par la tuyère d'échappement, du fait des grandes dimensions de cette dernière, et » accélère la vitesse de rotation dudit ventilateur pour augmenter la poussée inverse de celui-ci» 35 Selon un autre de ses aspects, l'inverfcion concerne un procédé d'opéra tion d'un groupe moteur à turbine à gaz, à orifice d'admission de section variable, possédant un inverseur de poussée pouvant inverser une fraction prédéterminée des gaz générateurs de poussée du moteur, consistant à faire tourner le moteur à une vitesse élevée, à actionner l'inverseur pour inverser une partie desdits gaz et ré— duire la poussée totale du groupe moteur jusqu'à une valeur prédéterminée, et à di— 71 09324 2 2081027 mimer la section d'admission pour que la vitesse de l'écoulement d'air dans l'orifice d'admission soit caractérisée par un nombre de Mach au moins égal à 0,8. L'invention va maintenant être décrite en détailf simplement à titre d'exemple, en se référant au dessin annexé représentant schématiquement une coupe 5 longitudinale d'un groupe moteur conforme à l'invention. Le groupe moteur représenté est constitué par un moteur à turbine à gaz comportant, dans le sens d'écoulement des gaz, un ventilateur 10, un compresseur moyenne-pression 11, un compresseur haute-pression 12, des chambres de combustion une turbine haute-pression 14» une turbine moyenne-pression 15 et une turbine basse-10 pression 16. Les turbines haute, moyenne et basse pression, sont respectivement associées aux compresseurs haute et moyenne pression, et au ventilateur. La partie centrale du moteur, comprenant les compresseurs moyenne et haute pression, les chambres de combustion, et toutes les turbines, est enfermée 15 dans un carter intérieur 17 dont l'orifice d'échappement comporte une tuyère mélan— geuse 18 traversée par ,1e flot primaire des gaz du moteur. Le ventilateur 10 comprime l'air qui passe par le carter extérieur 19, enveloppant ledit ventilateur, et une partie de son débit constitue l'air d'admission pour la partie intérieure, le reste formant le flux dérivé s'écoulant dans la partie annulaire séparant le carter inté— 20 rieur 17 et le carter extérieur 19. La veine d'air dérivé et la veine d'air primaire se mélangent à hauteur de la tuyère mélangeuse 18, et les gaz mélangés s'échappent dans l'atmosphère par une tuyère propulsive 20 constituée par l'extrémité aval du carter extérieur 19. L'extrémité amont du carter extérieur 19 constitue un orifice d'admis-25 sion 21 dont les formes géométriques sont variables. Cet orifice comporte une pluralité de sections actionnées par des pistons 22 et dont l'ensemble forme une couronne } ces sections peuvent occuper trois positions. Dans la première position (ou position de croisière), représentée en traits pleins 23j ces sections sont en prolongement du carter extérieur 19 et le 30 bord d'attaque à profil aérodynamique de la couronne constitue le bord d'attaque du-dit carter, . Dans la seconde position (ou position de décollage), représentée en traits interrompus 24» les sections ont pivoté autour de leurs bords d'attaque de façon que leurs bords de fuite convergent et que l'orifice d'admission soit lui-même 35 convergent avec un bon indice de contraction et ait une influence réductrice favorable sur l'écoulement de gaz, et qu'il existe une fente totalement ou partiellement annulaire immédiatement en aval de l'orifice principal d'admission, de section totale, plus grande pouvant laisser passer un flot d'air abondanti Dans la troisième position (ou position de descentë et d'atterrissage), représentée en points et traits 2% les bords d>attaque des sections sont également 71 09324 3 2081027 ramenées vers l'intérieur et constituent un orifice d'admission de section réduite et à grande vitesse d'ccoulement. Les sections et les écoulements sont calculés de façon que la vitesse d'écoulement au point d'admission soit caractérisée par un non>-bre de Mach supérieur à 0,8 (de préférence 0,85)» L'eminsion de bruit par l'orifice 5 d*admission en est réduite, la vitesse du son étant très faiblement supérieure à celle de l'écoulement. Cette particularité peut être utilisée au décollage quand on désire réduire le bruit. Outre la section variable de l'orifice d'admission, le réglage de l'e-coulement d'air du ventilateur est assuré par un inverseur de poussée 26 logé dans 10 le carter extérieur 19 et constitué par une paire de jeux de volets 27 et 28, ao-tionnés par des pistons 29 pouvant leur faire occuper une position prédéterminée ii>-termédiaire entre une position extrême dans laquelle ils constituent une partie de la paroi interne et externe, respectivement, du carter 19, et la position représentée sur le dessin dans laquelle les volets 27 obturent le canal de flux dérivé, tan-15 dis que les volets 28 dirigent les gaz déviés vers l'avant pour produire la poussée inverse. L'inverseur peut donc fournir divers degrés d'inversion de poussée du flux dérivé, depuis zéro jusqu'à une inversion maxima. On notera également que la conséquence de l'inversion du flux dérivé est que la tuyère d'échappement 20 devient trop grande pour le flux primaire seul, ce qui réduit la poussée produite par ce flux» 20 Ceci a également pour effet d'accélérer la vitesse de rotation du ventilateur et d'augmenter sa poussée» Les séries de déflecteurs 30 sont en outre, incorporés aux ouvertures ménagées dans le carter extérieur pour améliorer le rebroussenent des gaz. La commande des organes mobiles du groupe moteur est assurée par un dis-25 positif 31 synchronisant le mouvement des pistons 22 et 29. Le moteur est commandé comme suit t Pour le décollage, le moteur tourne à vitesse maxima constante, les é-léments de l'orifice d'admission à section variable occupant la position 24, et l'inverseur de poussée étant complètement inactif. Le moteur produira donc une pous-30 sée mn-rima et la forme de son orifice d'admission conviendra à une vitesse réduite. L'aéronef s'élevant immédiatement après le décollage, il n'est pas nécessaire d'étouffer les bruits d'admission. En croisière, le moteur tourne à sa vitesse de croisière, les éléments de l'orifice d'admission occupant la position 23, et l'inverseur de poussée étant 35 complètement inactif. L'admission produit une traînée aérodynamique faible, tandis que le m'.lange du flux dérivé et du flux primaire produisent une augmentation de rendement par comparaison à un moteur à un seul flux. Pour l'atterrissage, les éléments de l'orifice d'admission occupent la position 25 tandis que le moteur tourne à nouveau à sa vitesse maxima. 40 La poussée nécessaire étant inférieure à la noussée maxima du moteur, 71 09324 4 2081027 on actionne l'inverseur pour rebrousser une partie du flux dérivé de façon à obtenir la poussée totale indispensable» On notera que l'inverseur n'exerce son action que sur de l'air froid et qu'en conséquence toute investion de gaz chaud est évitée. Le fonctionnement du moteur à sa vitesse maxima a pour résultat le passade d'une quantité importante d'air dans l'or-'fice d'admission qui peut donc être partiellement rétréci par une faible diminution de sa section. Si on cherchait à obtenir la poussée nécessaire en ralentissant la vitesse du moteur, la réduction du flux exigerait une diminution, de 11 orifice d'admission inadmissible pour obtenir, à l'entrée, un nombre de Mach égal où supérieur à 0,8. Quand l'aéronef a touché le sol (ou immédiatement avant, si on le désire), on amène l'inverseur à sa position d'action maxima. La totalité de l'air du flux dérivé est inversée et la disproportion de la tuyère extrême avec le flux primaire a pour conséquences, d'une part -la réduction de la poussée primaire et, d'autre part, une chute de pression dans la turbine basse-pression une accélération du ventilateur, une augmentation du flux dérivé et, par conséquent une augmentation de la poussée inverse. . ~ Le dispositif décrit fournit également' une possibilité de faire rapidement face à une situation soudaine exigeant que l'aéronef évite un atterrissage a-morcé. Il suffira, dans ce cas, d'amener l'inverseur à sa position inactive et, si nécessaire, d'amener les éléments de l'orifice d'admission en position 24. On obtiendra ainsi la poussée maxima du moteur, tournant déjà à une vitesse voisine de sa vitesse maxima, ce qui accélérera la réaction en évitant le retard d'accélération du moteuri Il est évident que le dispositif décrit peut également s'appliquer à un moteur à flux unique mais que, dans ce cas, les avantages qui en découlent sont moindres. 71 09324 5 2081027 REVENDICATIONS 1* Groupe moteur comprenant un moteur à turbine à gaz caractérisé par la combinaison d'un orifice d'admission variable, d'un inverseur de poussée pouvant inverser une proportion déterminée de l'échappement générateur de poussée du moteur, et des organes de commande par lesquels, en une seule manoeuvre, le groupe moteur 5 produira la poussée requise en faisant tourner le moteur à une vitesse maxima constante, en inversant une fraction de l'échappement générateur de poussée du moteur pour ne laisser subsister qu'une poussée réduite d'intensité voulue, et en réduisant l'orifice d'admission de façon que le nombre de Mach caractérisant la vitesse d'écoulement d'air dans ledit orifice soit supérieur à 0,8. 2. Groupe moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moteur est un moteur à flux dérivé. 3. Groupe moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit inverseur n'exerce son action que sur l'air du flux dérivé. 4. Groupe moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le flux 15 primaire et le flux dérivé dudit moteur se mélangent à sa tuyère de propulsion, l'inversion du flux dérivé réduisant l'écoulement du flux primaire par ladite tuyère par suite des trop grandes dimensions de celle-ci pour le seul flux primaire. 5. Groupe moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'inversion du flux dérivé produit une chute de pression dans le conduit d'échappement 6. Procédé d'utilisation d'un groupe moteur tel que revendiqué dans une quelconque des revendications précédentes, consistant à faire tourner le moteur à 25 grande vitesse, à actionner l'inverseur pour inverser une partie de l'échappement et à réduire la poussée totale du groupe moteur jusqu'à une valeur prédéterminée et à diminuer la section de l'orifice d'admission pour y obtenir un flux dont la vitesse sera caractérisée par un nombre de Mach égal ou supérieur à 0,8.