Brevet FR2134093A1 — publié le 19721208

L'invention se rapporte à une soufflante refoulant un flux de gaz à l'extérieur par un conduit de décharge, et concerne l'atténuation du bruit émis par la soufflante et se propageant vers l'aval dans le conduit de décharge. Elle s'applique notamment aux turboréacteurs d'aviation. On connaît divers moyens pour atténuer le bruit produit par le jet propulsif d'un réacteur d'aviation, ainsi que le bruit qui se propage vers l'amont de la manche d'entrée d'air du réacteur, mais il serait souhaitable de pouvoir atténuer aussi le bruit se propageant vers l'aval du canal secondaire d'un turboréacteur à double flux, à partir de la soufflante. Ce dernier bruit peut, en effet, atteindre un niveau élevé dans un turboréacteur ayant une soufflante de fort débit. Pour atténuer le bruit qui se propage vers l'amont d'une manche d'entrée d'air, on a déjà proposé de placer dans la manche un dispositif formant un ou plusieurs cols soniques. L'atténuation du bruit est due au fait bien connu qu'un écoulement sonique ne permet pas la remontée de perturbations sonores vers l'amont. I1 est possible d'atténuer notablement le bruit émis par une soufflante et se propageant vers l'aval dans le conduit de décharge de celle-ci, en plaçant dans ce conduit une structure formant un ou plusieurs étranglements propres à définir dans l'écoulement du flux de gaz un col sonique ou de préférence plusieurs cols soniques disposés en parallèle. C'est ce perfectionnement qui fait l'objet de la présente invention La structure est placée en amont de la sortie du conduit de décharge et, si celui-ci est pourvu d'un agencement de soufflage tel qu'une tuyère, en amont de cet agencement. Bien que l'invention ne soit aucunement limitée par des théories ou hypothèses scientifiques, les effets avantageux de l'invention peuvent s'expliquer par des-phénomènes de réfraction et de réflexion liés à la convection de l'énergie sonore par l'écoulement gazeux. On peut supposer que la structure selon l'invention produit dans l'écoulement, en amont de la sortie du conduit de décharge, d'une part une modification de la répartition des vitesses susceptible de provoquer une réfraction, c'est-à-dire un changement de la direction de propagation des ondes acoustiques émises par les aubes de la soufflante, qui se propagent dans ce conduit et sont en outre entraînées par convection dans l'écoulement, d'autre part des discontinuités dans l'écoulement (ondes de choc par exemple) sur lesquelles les ondes ainsi déviées subissent une réflexion partielle ou même totale, les ondes réfléchies étant absorbées par les aubages de la soufflante. Le ou les cols soniques produisent bien entendu des pertes dans l'écoulement gazeux. Dans le cas où l'invention est appliquée à un turboréacteur d'avion, l'effet d'amortissement du bruit n'est utile que quand l'avion vole près du sol, par exemple au décollage et à l'atterrissage. I1 y a alors avantage à supprimer le ou les cols soniques en vol de croisière pour diminuer les pertes. Selon une particularité de l'invention, la structure est escamotable dans ou contre les parois du conduit de décharge, ou bien est faite d'éléments qu'on peut écarter les uns des autres pour éliminer le ou les cols soniques. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, toutes particularités qui ressortent tant des figures que du texte rentrant, bien entendu, dans le cadre de ladite invention. La figure 1 est une vue en coupe axiale schématique d'un turboréacteur à double flux muni d'un dispositif selon l'invention la figure 2 est une vue en bout selon la flèche II de la figure 1, montrant un mode de réalisation de ce dispositif la figure 2a est une vue en perspective agrandie d'un élément du dispositif de la figure 2 la figure 2b est une vue fragmentaire analogue à la figure 1, mais à plus grande échelle, illustrant l'escamotage du dispositif de la figure 1 la figure 3 est une vue analogue à la figure 2, montrant à plus grande échelle un autre mode de réalisation la figure 3a est une vue en coupe selon la ligne A-A de la figure 3 la figure 4 est une vue en coupe analogue aux figures 2b et 3a, montrant un autre mode de réalisation du dispo sitif selon l'invention, représenté en position activez la figure 4a est une vue analogue à la figure 4, montrant le dispositif en position inactive les figures 5 et Sa sont des vues analogues respectivement aux figures 4 et 5a, montrant une variante la figure 6 est une vue analogue aux figures 2 et 3, montrant un autre mode de réalisation la figure 6a est une vue fragmentaire en perspective éclatée illustrant à plus grande échelle un détail du dispositif de la figure 6 la figure 6b est une vue en coupe selon la ligne B-B de la figure 6, mais à plus grande échelle, illustrant la formation de cols soniques la figure 6c est une vue partielle en perspective du dispositif de la figure 6 la figure 7 est une vue fragmentaire analogue à la figure 6c ,montrant une variante. Le turboréacteur représenté schématiquement sur la figure 1 est destiné à équiper un avion. I1 comprend une soufflante 1 montée à l'extrémité antérieure de l'arbre d'un compresseur 2 entraîné par une turbine 3. L'air entrant à l'avant par une mante d'entrée 4 et refoulé vers l'arrière par la soufflante 1 se divise en un flux primaire 5 et un flux secondaire 6 séparé du flux primaire par le carter 7 du compresseur. Le flux primaire 5 est comprimé par le compresseur 2 qui le refoule dans une chambre de combustion 8. Un carburant, injecté dans cette chambre de combustion, brûle dans le flux d'air primaire et produit des gaz chauds qui travaillent dans la turbine 3 et sont éjectés dans une tuyère 9 pour produire un jet propulsif 9a.Le flux secondaire 6 s écoule dans le canal secondaire constitué par un conduit de décharge annulaire 10 compris entre le carter 7 et un capntage extérieur 11. Dans le mode de réalisation représenté, le flux d'air primaire 6 sort de ce conduit de décharge 10 par un orifice de sortie 10a qui peut être pourvu d'un agencement de soufflage (non représenté), par exemple une bouche de soufflage ou une tuyère pour former un jet d'air secondaire coopérant à la propulsion. Des dispositifs connus (non représentés) permettent de réduire, d'une part, le bruit produit par le jet 9a, d'autre part le bruit émis par le turboréacteur et se propageant vers l'amont dans la manche d'entrée d'air 4. Selon l'invention, les bruits émis par la soufflante 1 et se propageant vers l'aval dans le conduit de décharge 10 sont atténués par une structure 12 placée dans ce conduit 10 en amont de son orifice de sortie lOa et formant une pluralité d'étranglements propres à définir, dans le flux secondaire 6, autant de cols soniques. Dans le mode de réalisation représenté, les étranglements sont formés par de petits canaux convergents-divergents 13 traversant la structure 12 en forme de couronne occupant toute la section du conduit de décharge 10. L'effet d'atténuation du bruit est utile lorsque l'avion vole près du sol, c'est-à-dire pratiquement au décollage et à l'atterrissage, et la section de passage totale aux cols des canaux 13 est telle que le flux secondaire 6 y forme des cols soniques à ces régimes de vol. Cependant, ces étranglements limitent le débit du flux secondaire. En pratique, le flux secondaire est bloqué au débit correspondant à 75 % environ du régime nominal du turboréacteur et on se trouve près de la limite supérieure de pompage. I1 est nécessaire de pouvoir supprimer les étranglements pour éviter des pertes prohibitives en croisière. A cet effet, dans le mode de réalisation de la figure 2, la structure 12 est divisée en secteurs 14 dont chacun est traversé par un certain nombre des canaux 13. Chaque secteur 14 est pourvu de deux oreilles 15, qui sont montées pivotantes dans le capotage ll autour d'un axe transversal 15a, et d'une patte 16 qui est articulée à l'extrémité de la tige 17a d'un vérin 17 logé dans ce capotage 11. Des moyens non représentés permettent d'actionner les vérins 17 de façon à faire pivoter simultanément tous les secteurs 14 de la position active, figurée en trait plein, à la position inactive1 figurée en trait interrompu, dans laquelle ils viennent s'escamoter dass des logements 18 du capotage 11. Dans les modes de réalisation des figures 3 à t), les canaux 13 sont remplacés par des fentes annulaires 13a à section droite convergente-divergente, formées entre des anneaux concentriques 19. Sur la figure 3, la structure la est divisée en secteurs 14a escamotables comme les secteurs 14 des figures précédentes. Chaque secteur 14a comprend deux joues 20 supportant les deux extrémités de profils arqués 19a qui, dans la position active représentée, forment les anneaux 19 avec les profils arqués 19a des autres secteurs 14a. Les secteurs 14a sont escamotables comme les secteurs 14 des figures précédentes. Sur les figures 4 et 4a, il est prévu deux anneaux l9b, 19c qui, en position active (figure 4), form-ent trois fentes annulaires convergentes-divergentes 13g,à savoir une fente entre l'anneau intérieur 19b et le capotage 1I, une fente entre les deux anneaux et une fente entre l'anneau intérieur 19c et un bossage 21 du carter 7.L'anneau extérieur 19b est supporté par des bras 22 dirigés radialement vers l'extérieur, traversant des fentes longitudinales de la paroi intérieure du capotage 11, et munis de pignons dentés 23 qui engrènent avec des crémaillères 24 situées dans ce capotage, De meme, l'anneau intérieur 19b est supporté par un bras 22a dirigé radialement vers l'intérieur, traversant des fentes longitudinales de la paroi extérieure du carter 7, et munis de pignons 23a engrenant avec des crémaillères 24a -situées dans l'épaisseur de ce carter.Des moyens non représentés permettent de faire tourner les pignons 23 et 23a en sens opposés de façon à déplacer, par co-opération de ces pignons avec les crémaillères 24 et 24a respectivement, l'anneau extérieur 19b vers l'avant et l'anneau intérieur 19c vers l'arrière, jusqu'à la position inactive représentée figure 4a. Dans cette position inactive, les anneaux extérieur et intérieur sont ainsi décalés longitudinalement l'un par rapport à l'autre et se trouvent respectivement en regard de deux renfoncements annulaires 25 et 25a formés respectivement dans la paroi intérieure du capotage 11 et dans la paroi extérieure du carter 7. Les conditions d'écoulement normales sont ainsi rétablies car le flux secondaire 6 peut s'écouler suivant. les flèches sans rencontrer d'étranglement important. La disposition de la figure 4 permet aussi de régler le débit du flux secondaire en actionnant les pignons 23 et 23a de façon à faire varier l'écartement axial des deux anneaux 19b et l9c. Si on amène ces anneaux dams une position intermédiaire entre celles des figures 4 et 4a, ceux-ci exercent sur le flux secondaire 6 un effet de vannage d'autant plus accentué que les anneaux sont plus rapprochés. Dans la variante de la figure 5; les fentes annulaires convergentes-divergentes sont formées par des anneaux fixes 19d, l9e, 19f et des anneaux mobiles 19S, 19h. Les anneaux fixes sont supportés par des bras 22b disposés radialement et fixés au carter 7 et au capotage 11. Les anneaux mobiles sont supportés par des bras 22c dirigés radialement et pourvus de pignons 23c qui engrènent avec des crémaillères 24c, comme dans le mode de réalisation des figures 4 et 4a. Comme dans ce mode de réalisation, on peut actionner les pignons 23c pour amener les anneaux en position active (figure 5), en position inactive (figure Sa), ou en position intermédiaire pour régler le débit du flux secondaire 6. I1 va de soi qu'on pourrait, sans sortir du cadre de l'invention, remplacer les pignons et les crémaillères par tout autre moyen de commande du déplacement des bras 22 et 22a ou du bras 22c. Dans les modes de réalisation des figures 6let 7, les étranglements 13b générateurs de cols soniques sont créés par l'extension dans la veine du flux secondaire 6 de lames courbes à section plan-convexe 26 (figure 6b) qui, en position inactive, sont escamotées dans le carénage 11. Ces lames 26 sont montées pivotantes autour d'axes 27 disposés dans le capotage 11 parallèlement à l'axe XX' du réacteur (figure 1) et peuvent pivoter entre une position active (représentée en trait plein sur les figures 6, 6c et 7), dans laquelle elles sont dirigées vers le carter 7, et une position inactive (représentée en trait interrompu), dans laquelle elles sont escamotées dans le capotage 11 dont la paroi intérieure est reconstituée par leurs faces à section plane 26a.En position active (voir figure 6b), les étranglements 13b sont formés par les passages convergents-divergents compris entre la face à section plane 26a de chaque lame 26 et la face à section convexe 26b de la lame adjacente. Sur la figure 6, l'extrémité libre des lames 26 vient stappuyer sur le carter 7 en position active. Chaque lame est pourvue d'une patte 28 qui est articulée dans une chape 29a d'un anneau 29 (voir en particulier figure 6b) logé dans le capotage 11 qui, pour rendre le dessin plus clair, a été omis sur la figure 6. Les pattes 28 de toutes les lames 26 sont ainsi articulées sur l'anneau 29, de sorte qu'il suffit de faire tourner celui-ci dans le sens de la flèche 30 (par exemple au moyen d'un vérin non représenté) pour faire pivoter toutes les lames de la position inactive à la position active. Sur la figure oc, on a représenté seulement une partie des lames en position active et une partie des lames en position inactive, et l'anneau 29 est représenté partiellement en position éclatée. Sur la figure 7, les lames 26 en position active n'atteignent pas le carter 7, c'est-à-dire intéressent seulement la partie externe de la veine du. flux secondaire 6. Cette disposition est applicable à un turboréacteur dont le flux secondaire a un débit suffisant pour former des cols soniques entre les lames 26 en position active, bien qu'une grande partie de ce débit passe entre les extrémités des lames 26 et le carter 7. La présence de ces cols soniques suffit pour produire l'effet d'atténuation du bruit. Sur cette figure 7, les lames 26 sont pourvues chacune d'une patte 31 qui est attaquée par un vérin 32 logé dans le capotage 11, et d'une extrémité échancrée 26c qui, en position inactive, vient se loger contre la patte 31 de la lame 26 adjacente. I1 convient de remarquer que, dans les modes de réalisation décrits, les étranglements formés par les canaux 13 ou les fentes 13a ou les passages 13b ont pour effet accessoire de fractionner le flux secondaire 6. Si donc l'orifice de sortie lOa du canal secondaire 10 est dépourvu de tuyère, le flux secondaire forme derrière ce canal un jet fractionné, ce qui contribue à réduire le bruit de façon bien connue. I1 va de soi que les modes de réalisation décrits ne sont que des exemples et qu'on pourrait les modifier, notarzent par substitution d'équivalents techniques sans sortir pour cela du cadre de l'invention. En particulier, la structure en position active pourrait, dans les modes de réa- lisation de figures 1 à 6, comme dans celui de la figure 7, n'occuper qu'une partie de la section du curial secondaire 10. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour atténuer le bruit émis vers l'aval par une soufflante refoulant un flux de gaz à l'extérieur par un conduit de décharge dont l'orifice de sortie peut être pourvu d'un agencement de soufflage tel qu'une tuyère, comprenant une structure formant dans le conduit de décharge, en amont dudit orifice de sortie, un ou plusieurs étranglements propres à définir dans l'écoulement du flux de gaz un col sonique ou de préférence plusieurs cols soniques disposés en parallèle. 2. Conduit de décharge, notamment canal secondaire de turboréacteur à double flux, déchargeant par un orifice de sortie, pouvant être pourvu d'un agencement de soufflage tel qu'une tuyère, un flux de gaz refoulé dans le conduit par une soufflante, caractérisé par une structure formant dans ledit conduit, en aval de la soufflante et en amont dudit orifice de sortie, un ou plusieurs étranglements propres à définir dans l'écoulement du flux de gaz un col sonique ou de préférence plusieurs cols soniques disposés en parallèle. 3. Turboréacteur d'avion comprenant un canal secondaire annulaire déchargeant par un orifice de sortie, pouvant être pourvu d'un agencement de soufflage tel qu'une tuyère, un flux d'air secondaire refoulé dans le canal secondaire par une soufflante, caractérisé par une structure formant dans ledit canal secondaire, en aval de la soufflante et en amont dudit orifice de sortie, des étranglements propres à définir une pluralité de cols soniques disposés en parallèle dans:l'écoulement du flux secondaire refoulé par la soufflante au décollage et à l'atterrissage. 4. Turboréacteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la structure n'occupe qu'une partie de la section du canal secondaire. 5. Turboréacteur selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que les étranglements sont formés par une multiplicité de canaux convergents-divergents juxtaposés traversant la structure. 6. Turboréacteur selon la revendication 3 ou la re vendication 4, caractérisé en ce que la structure comprend une pluralité d'innepux concentriques définissant entre eux des fentes annulaires convergentes-divergentes qui forment les étranglements. 7 Turboréacteur selon une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé par des moyens permettant d'éliminer les étranglements générateurs de cols soniques. 8. Turboréacteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la structure est divisée en secteurs escamotables par pivotement dans ou contre la paroi extérieure du canal secondaire. 9. Turboréacteur selon les revendications 6 et 7, caractérisé par des moyens permettant d'écarter les anneaux les uns des autres dans le sens longitudinal. 10. Turboréacteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les étranglements générateurs de cols soniques sont créés par l'extension, dans la veine duflux secondaire, de lames courbes à section plan-convexe qui peuvent s'escamoter dans la paroi extérieure du canal secondaire, de façon que leurs faces à section plane reconstituent la surface intérieure de cette paroi.