Brevet FR2097119A1 — publié le 19720303

La présente invention concerne une tuyère d'éjection des gaz orientable dans un plan unique et, plus particulièrement, un système perfectionné pour entraîner en rotation les sections du conduit formant la tuyère. Des tuyères orientables du type considéré par l'invention ont 5 déjà été proposées pour des avions afin de permettre le décollage et l'atterrissage verticaux et/ou courts. Pour ces systèmes, il est important que les axes longitudinaux de toutes les sections du conduit formant la tuyère restent à tout moment dans un même plan pour éviter une poussée latérale indésirable et le mouvement de lacet de l'avion. De plus, il est particulièrement désirable 10 que la tuyère d'éjection des gaz ait un poids et des dimensions minimaux d'enveloppe. L'invention a pour objet une tuyère d'éjection orientable ayant une enveloppe réduite et d'un poids faible. L'invention a aussi pour objet un mécanisme d'entraînement 15 pour une tuyère d'éjection orientable dans laquelle le mouvement de rotation est transmis du dispositif d'entraînement situé à distance de la tuyère à une section aval du conduit de la tuyère et ensuite aux autres sections du conduit de la tuyère. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au 20 cours de la description. D'une façon générale, une tuyère orientable selon l'invention comporte plusieurs sections de conduit connectées en série pour recevoir le fluide sous pressipn et pour l'éjection de ce fluide. La première section du conduit ou section amont peut tourner dans un plan normal à son axe 25 longitudinal par rapport à une structure support convenable telle qu'un moteur à réaction pour avion à laquelle elle est reliée. Les autres sections du conduit sont accouplées successivement pour tourner autour d'axes obliques à leurs axes longitudinaux afin que des rotations égales et opposées des sections alternatives du conduit, y compris de la première section, fassent 30 pivoter la tuyère de façon telle que les axes longitudinaux de tous les conduits restent dans un plan unique. Un anneau d'entraînement comportant une première couronne dentée engrenant avec un dispositif d'entraînement à moteur convenable est monté pour pouvoir tourner sur la première section de conduit ou sur la 35 structure support et il comporte une seconde couronne dentée engrenant avec un pignon de réducteur de vitesse porté par la première section du conduit. Le réducteur de vitesse engrène à son tour avec une couronne dentée portée par la seconde section du conduit ou section aval immédiatement voisine. 71 11813 2 2097119 Un train d'engrenages de synchronisation porté par la première section du conduit engrène avec la couronne dentée de la seconde section de conduit et avec une couronne dentée fixée à la structure support de façon que la rotation de la couronne dentée d'entraînement provoque des 5 rotations égales et opposées de la première et de la seconde section du conduit. La rotation des sections suivantes du conduit peut être provoquée par des trains d'engrenages ou d'autres couplages entre la section de conduit consécutive et la section de conduit amont. 10 Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particuliè rement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation latérale d'une tuyère orientable selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, montée sur 15 un moteur à réaction et en position de poussée horizontale; - la figure 2 est une vue en élévation de la tuyère de la figure 1 orientée pour la poussée verticale; - la figure 3 est une vue schématique en perspective du train d'engrenages indiqué d'une façon générale en 34 sur la figure 2; et 20 - la figure 4 est une vue schématique en perspective du train d'engrenages indiqué d'une façon'générale en 50 sur la figure 2. La tuyère d'éjection des gaz orientable représentée sur la figure 1 comprend une première section de conduit 10, une seconde section de conduit 12 et une troisième section de conduit 14. Les sections 10 et 12 sont 25 couplées pour pouvoir tourner l'une par rapport à l'autre dans un plan oblique à leurs axes longitudinaux respectifs par un palier 16, et les sections de conduit 12 et 14 sont couplées pour pouvoir tourner l'une par rapport à l'autre dans uit plan oblique par rapport à leurs axes longitudinaux respectifs par un palier 18, La première section de conduit ou section amont 10 30 est couplée par un palier 20 dans un plan normal à son axe longitudinal pour pouvoir tourner à une structure support convenable 22, telle qu'un moteur à réaction d'un avion pour recevoir le fluide sous pression. Pour des raisons pratiques, chaque section de conduit a une section transversale elliptique, le grand axe et le petit axe de l'ellipse 35 de la section de conduit 10 se trouvant respectivement dans.le plan de la figure 1 et dans le plan de la figure 2. Les extrémités de ces conduits se trouvant dans des plans de rotation des paliers 16, 18 et 20 orit des sections circulaires pour permettre la rotation des paliers. 71 11813 3 2097119 Ainsi qu'il ressort des figures 2 et 3, un anneau d'entraînement 24 comportant une première couronne dentée 26 et une seconde couronne dentée 28 entoure la première section de conduit 10 et il est monté par des paliers sur la première section de conduit 10, et il est couplé par l'intermédiaire 5 de la couronne dentée 26 et le pignon d'un arbre 30 à un mécanisme d'entraînement à moteur 32. Un réducteur de vitesse 34 porté par la section de conduit 10 transmet le mouvement de rotation de l'anneau d'entraînement 24 à une troisième couronne dentée 36 fixée sur la seconde section de conduit 12, le réducteur 10 suivant l'exemple représenté comprenant un pignon 38 engrenant avec la couronne dentée 28 de l'anneau d'entraînement 24 pour entraîner par l'intermédiaire d'un pignon solidaire 40 les pignons 42, 44, 46 et 48 formant un train réducteur, le pignon 48 engrenant avec la couronne dentée 36 de la seconde section du conduit. Bien que le nombre et la distribution des pignons 15 formant le réducteur de vitesse 34 puissent être modifiés, il est préférable avec la combinaison de la figure 1 que la réduction de vitesse entre l'anneau d'entraînement 24 et la couronne dentée 36 soit approximativement de 28 à 1 afin que le couple puisse être transmis à grande vitesse avec une force faible pour réduire au minimum les dimensions et le poids des pignons. 20 De plus, l'axe de rotation de chaque pignon formant le réducteur 34 est de préférence disposé dans le plan du petit axe de l'ellipse de la section de conduit pour réduire au minimum l'enveloppe spatiale de la tuyère d'éjection. En considérant les figures 2 et 4, le dispositif pour l'entraînement en rotation de la section de conduit 10 à la même vitesse 25 que la section de conduit 12 mais dans le sens opposé est représenté d'une façon générale en 50, et il est formé par un train d'engrenages de synchronisation faiblement chargé monté sur la section de conduit 10 et qui comporte les pignons 52, 54 et 56. Le pignon 52, qui est le premier pignon du train, engrène avec la couronne dentée 36 de la section de conduit 12 et entraîne 30 le pignon 54 par l'intermédiaire de son arbre 58. Le pignon 56 engrène avec le pignon 58 pour être entraîné par celui-ci et il engrène avec une couronne dentée 60 fixée à la structure support 22. Comme dans le cas du train d'engrenages 34, les axes de pivotement des pignons 52, 54 et 56 se trouvent de préférence dans le plan du petit 35 axe de l'ellipse de la section de conduit pour réduire au minimum l'enveloppe spatiale de la tuyère d'éjection. En considérant à nouveau la figure 3, pour l'entraînement en rotation de la troisième section de conduit 14 dans le même sens et à la 71 11813 4 2097119 rame vitesse que la section de conduit 10 pour obtenir le pivotement de la tuyère d'éjection dans un seul plan, un segment de couronne dentée 62 est fixé à la section de conduit 10 par un support 64 pour engrener sur le côté étroit du conduit 12 avec un segment de couronne dentée semblable 64 5 et fixé au conduit 14 par un support 68. Pendant le fonctionnement, quand la direction d'échappement des gaz et la poussée doit être modifiée, par exemple de la direction de poussée horizontale représentée sur la figure 1 à la direction de poussée verticale représentée sur la figure 2, l'anneau d'entraînement 24 est entraîné 10 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre suivant la figure 3 par le mécanisme à moteur 32. L'anneau d'entraînement 24 entraîne à son tour le réducteur de vitesse 34 du fait que la couronne dentée 2 engrène avec le pignon 38. Un couple de rotation dans le sens des aiguilles d'une montre est exercé sur la seconde section de conduit 12 par le pignon 48 du réducteur 15 de vitesse engrenant avec la couronne dentée 36 du second conduit. La synchronisation de la rotation de la section de conduit 10 dans le sens opposé à la rotation du conduit 12 est assurée par le train de synchronisation 50 qui comprend les pignons 52, 54 et 56 fonctionnant sous une charge faible. 20 La section de conduit 14 est entraînée en rotation dans le même sens et à la même vitesse que la section de conduit 10 du fait d'un dispositif de couplage mécanique convenable entre les deux, tel-que les couronnes dentées 62 et 66. Il est facile de voir que du fait de la rotation à la même vitesse des sections alternatives du conduit mais dans des sens 25 opposés, les conduits 12 et 14 pivotent de façon que les axes longitudinaux de toutes les sections du conduit restent dans un plan unique, et que par suite les poussées latérales indésirables sont évitées. Bien que la tuyère d'éjection orientable décrite ci-dessus comprenne trois sections de conduit, il doit être noté que le nombre de 30 sections peut être modifié d'après le degré désiré de pivotement. Par exemple, si un certain taux de poussée inverse doit pouvoir être obtenu, une quatrième section de conduit peut être ajoutée en série et être entraînée en rotation par la seconde section de conduit par l'intermédiaire d'un dispositif de couplage convenable. 35 Comme dans une tuyère d'éjection orientable selon l'invention le couple de pivotement est transmis à partir du mécanisme d'entraînement à moteur 32 monté sur une structure support, à grande vitesse et avec une force faible, et en facilitant le positionnement du réducteur de vitesse 34 et du train de synchronisation 50 dans le plan du petit axe de l'ellipse 71 11813 5 2097Î19 de la section de conduit 10, il est possible d'obtenir des réductions appréciables des dimensions de l'enveloppe spatiale et du poids de l'ensemble. Bien entendu, la description qui précédé n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que l'on sorte de son cadre. 71 11813 6 2097119 revendications 1. Tuyère d'éjection orientable comportant plusieurs sections de conduit en série et couplées pour tourner les unes par rapport aux autres dans des plans obliques par rapport à leurs axes longitudinaux, la première 5 section de conduit étant couplée dans un plan normal à son âjce longitudinal à une structure support, la tuyère comportant un dispositif perfectionné pour l'entraînement en rotation de la première et de la seconde section de conduit à partir d'un mécanisme d'entraînement à moteur porté par la structure support, caractérisée par un anneau d'entraînement rotatif couplé 10 au mécanisme d'entraînement par l'intermédiaire d'une première couronne dentée entourant le premier conduit, l'anneau d'entraînement comportant une seconde couronne dentée, un réducteur de vitesse monté sur la première section de conduit pour la transmission du mouvement de rotation à la seconde section de'conduit, ce réducteur de vitesse comportant un premier pignon 15 engrenant avec la seconde couronne dentée, une troisième couronne dentée fixée à la seconde section de conduit et engrenant avec le dernier pignon du réducteur de vitesse, une quatrième couronne dentée fixée sur la structure support, et un train d'engrenages de synchronisation porté par la première section de conduit et comprenant un premier pignon engrenant 20 avec la troisième couronne dentée et un dernier pignon engrenant avec la quatrième couronne dentée pour synchroniser la rotatidn dans des,sens opposés de la première et de la seconde section en réponse au couple transmis. 2. Tuyère d'éjection selon la revendication 1, caractérisée en ce que les sections.du conduit ont des sections transversales de forme 25 générale elliptique, le réducteur de vitesse et le train d'engrenages de synchronisation étant disposés sur le pourtour de la première section de conduit et, d'une façon générale, dans le plan contenant le petit axe de l'ellipse de ce conduit. 3. Tuyère d'éjection selon la revendication 1 ou 2, caractérisée 30 en ce que le réducteur de vitesse et le train d'engrenages de synchronisation sont des trains d'engrenages assurant approximativement une réduction de 28 à 1 entre la vitesse de l'anneau d'entraînement et la vitesse de la troisième couronne dentée. 4. Tuyère d'éjection selon l'une quelconque des revendications 1 à 35 3, caractérisée en ce que l'anneau d'entraînement est monté pour tourner sur la première section de conduit. 71 11813 7 2097119 5. Tuyère d'éjection selon l'une quelconque des revendications 1 4, caractérisée en ce qu'elle comprend trois sections de conduit et un dispositif pour coupler la première section à la troisième section pour que ces sections tournent dans le même sens et à la même vitesse. 6. Tuyère d'éjection selon la revendication 5, caractérisée en ce que le dispositif de couplage comprend deux couronnes dentées engrenant l'une avec l'autre.