Brevet FR2128375A1 — publié le 19721020

La présente invention concerne les avions à décollage et atterrissage courts ou verticaux. Elle concerne plus particulièrement les avions dont la sustentation est assurée par une combinaison de turbo-moteurs ou de soufflantes de portance directe et de la poussée déviée de turbo-moteurs de propulsion vers l'avant. Le prix des moteurs est une proportion importante du prix d'achat d'un avion de transport à décollage et atterrissage courts ou verticaux. Les coûts d'entretien des moteurs sont fonction du prix d'achat des moteurs de sorte qu'il peut être avantageux de réduire, lorsque -c'est possible, le nombre de moteurs de sustentation directe utilisés. Ceci conduit également à une diminution des coûts directs de mise en oeuvre et à une simplification de l'avion et de ses installations. À cet effet, on a proposé d'augmenter la poussée sustenta'trice des moteurs de sustentation directe en déviant complètement vers le "bas la poussée des moteurs de propulsion vers l'avant. Cette technique est particulièrement utile lorsque les moteurs de propulsion sont situés à l'arrière du fuselage, car on peut alors diriger leur poussée verticalement vers le haut ou vers le bas pour obtenir Tin moment de commande important en tangage ou en roulis, en plus du fait qu'ils servent à augmenter la sustentation. Cette solution n'est toutefois acceptable que si la présence des dispositifs déviateurs de jet ne gêne pas notablement l'écoulement vers l'arrière des gaz é-jectés des turbo-réacteurs pendant le vol de croisière normal, ou ne provoque pas une notable augmentation de traînée. La présente invention se propose de réaliser un dispositif déviateur des gaz éjectés des turbo-réacteurs, qui peut se rétracter pendant le vol de croisière normal/, de façon que le flux soit ininterrompu, mais qui peut être progressivement mis en oeuvre, à volonté, pour donner une composante verticale ou quasi-verticale, de poussée, en permettant d'obtenir différents degrés de déviation entre l'horizontale et la verticale . Le plus économique des turbo-réacteurs modernes pour les avions de transport aérien est un moteur à fort pourcentage de dérivation. Si le déviateur de jet agit sur le flux combiné d'un tel moteur, les pressions et les vitesses des gaz chauds et de gaz en dérivation doivent être accordées à la 72 06680 2 2128375 fois pour le vol de croisière normal et pour la poussée maximale du moteur. Plus la proportion des gaz en dérivation est élevée, plus cela devient difficile. En outre, les installations de déviateur s sont lourdes, car tout le système doit être conçu pour ■ 5 agir sur le flux chaud. Pour résoudre ce problème on propose ici un dispositif à déflecteur. Dans un turbo-réacteur moderne à fort pourcentage de gaz en dérivation, le conduit d'air de dérivation doit être partagé en deux branches pour passer latéralement de part 10 et d'autre du générateur de gaz situé au centre ; les deux branches de dérivation s'élargissent en deux tuyères sensiblement rectangulaires polir le flux en dérivation froid, situées au voisinage immédiat de chaque côté d'une tuyère également rectangulaire partant vers l'arrière du générateur de gaz. Ces tuyères 15 sont toutes trois horizontales. Selon une caractéristique de l'invention lorsqu'elle est appliquée à un moteur à fort pourcentage de dérivation, des dispositifs déflecteurs séparés sont prévus respectivement pour le flux dérivé froid et pour le flux de réaction 20 chaud. Dans la disposition préférée, les gaz sortants sont déviés en faisant pivoter, dans l'axe de poussée, des portes obturatrices supérieures et inférieures qui sont normalement contenues dans chaque conduit de tuyère et en font partie, tou-25 tes les portes supérieures, ainsi que toutes les portes inférieures, étant articulées à leurs extrémités antérieures sur la structure du conduit autour d'un axe commun respectif, Lorsque les portes sont fermées, les gaz de réaction sont déviés verticalement ou quasi-verticalement en étant éjectés à travers une ou 30 plusieurs ouvertures ménagées dans les surfaces supérieure et/ou inférieure de chaque conduit ; ces ouvertures peuvent comporter un certain nombre d'aubages transversaux fixes pour modifier de façon contrôlée le sens d'écoulement des gaz. Chaque ouverture peut, en outre, être équipée, sur son profil extérieur, de deux 35 trappes s'ouvrant vers l'extérieur et à axe d'articulation longitudinal et, sur son profil intérieur, d'un certain nombre de persiennes transversales montées pour pivoter en restant généralement alignées avec les aubages fixes, de'sorte que, quand les trappes et les persiennes sont fermées, elles forment des pan-40 neaux constituant des surfaces interne et externe de conduit 72 06660 3 2128375 ininterrompues. En conséquence, pendant le vol de croisière normale, elles forment une surface aérodynamiquement acceptable à la fois pour les gaz de réa"cïion et la circulation d'air extérieure. Il peut également exister une liaison entre les trappes 5 et les persiennes des ouvertures et les portes obturatrices de telle sorte que la section totale offerte aux gaz sortants reste constante pendant les différentes phases des opérations. Pendant le passage du vol normal vers l'avant à la poussée verticale ou au vol à faible vitesse, les portes 10 obturatrices sont progressivement fermées, les trappes et les persiennes des ouvertures inférieures s'ouvrant simultanément jusqu'à ce que tout lè flux sortant soit transféré sur les auba-ges inférieurs qui devient la poussée dans une direction verticale ou quasi-verticale. La sustentation est modulée en faisant 15 varier de façon différentielle les surfaces des ouvertures supérieures et des ouvertures inférieures. . Lorsque l'on désire une force faisant descendre l'avion, on ouvre les trappes supérieures et l'on ferme les trappes inférieures jusqu'à ce que la surface d'évacuation des 20 ouvertures soit plus grande en haut qu'en bas- Le conduit central et ses déflecteurs associés fonctionnent dans un flux d'air chaud de sorte que l'on doit employer, dans cette région, des composants en acier inoxydable ou en titane. Pour les conduits et les déflecteurs qui sont seulement en contact avec l'air dé-25 rivé froid, on peut économiser un poids appréciable en employant un alliage d'aluminium ou tout autre produit de structure légère acce'ptable. On va maintenant décrire, à titre d'exemple, une réalisation selon .l'invention en se référant aux dessins 50 joints, sur lesquels : la figure 1 représente schématiquement, en élévation latérale, un turbo-réacteur avec un fort pourcentage de dérivation ; la figure 2 est une vue en plan du même ré- 55 acteur ; la figure 3 représente les trois;tuyères, vues dans le sens de la flèche 3 de la figure 1 ; les figures 4a, 4b et 4c sont trois élévations ]atéraies partielles du réacteur pour trois conditions de 40 fonctionnement ; _ - - . BAD ORIGINAL 72 06680 2128375 la figure 5 est une coupe à travers le réacteur selon la ligne 5-5 de la figure 4c et représente les trappes extérieures ; et la figure 6 est une vue en perspective arrière 5 du réacteur. Les figures 1, 2, 3 et 6 représentent un réacteur 11 avec un fort pourcentage de dérivation, contenu à l'intérieur d'une nacelle ou d'un capot 12. Le conduit du flux en dérivation 13 est partagé en deux branches, en vue en plan,pour 10 passer de part et d'autre d'un générateur de gaz 14 ; les branches du conduit de dérivation s'élargissent en deux tuyères rectangulaires 15, tme de chaque côté d'une tuyère rectangulaire médiane 16 partant du générateur de gaz 14. Des portes obturatrices 17, supérieures et inférieures, sont articulées en 18 à 15 la sortie de chaque conduit ; lorsque ces portes sont ouvertes, elles prolongent vers l'arrière les profils intérieurs et extérieurs des conduits, comme on le voit sur les figures 1 et 4a. Immédiatement en avant des portes obturatrices 17, se trouvent des ouvertures de poussée 19, supérieures et inférieures, cha-20 cune contenant un certain nombre d'aubages fixes 20. Des persiennes transversales intérieures 21 sont articulées sur les aubages ou, dans le cas des persiennes le plus en arrière, sur la structure du conduit. Des trappes extérieures 22 pivotent autour d'articulations longitudinales et sont associées par 23 paires le long des bords latéraux supérieurs de chaque conduit. Les figures ^a, 4b et 4c représentent trois états du système déflecteur. La figure 4a représente l'état de croisière, toutes les portes étant rétractées et les persiennes étant fermées pour obtenir une poussée propulsive sans interrup-30 tion vers l'avant. La figure 4b représente l'état de sustentation ou poussée verticale vers le haut : les portes obturatrices 17 sont fermées, l'ouverture supérieure de chaque conduit est complètement fermée et l'ouverture inférieure complètement ouverte. Un réglage de transition est indiqué en tirets en 30, 35 les portes obturatrices et les persiennes inférieures étant partiellement ouvertes. La figure 4c représente un réglage de poussée vers le bas. Les portes obturatrices 17 sont à nouveau complètement fermées, mais une ouverture différente des persiennes supérieures et inférieures entraîne une plus grande 40 surface d'ouverture en haut qu'en bas. Il en résulte que les 72 06680 5 2128375 gaz de réaction s'éjectent en plus grande quantité en haut qu'en bas et que la poussée résultante est dirigée vers le bas. L'on peut envisager de nombreuses autres combinaisons de réglages des portes et des ouvertures, ce qui donne une large plage de combinaisons de poussée en vue des commandes de position et de manoeuvre. 72 06680 6 2128375 t £ V E 1 li I C » I l't ]j s 1. Dispositif déflecteur de gaz pour des turbo-réacteurs d'avion, caractérisé en ce que, en vol de croisière normal , il se rétracte pour assurer un écoulement des gaz ^ sans interruption, mais qu'on peut progressivement le mettre en oeuvre, à volonté, pour donner une composante-verticale ou quasi-verticale de poussée, en permettant d'obtenir différents degrés de déviation entre l'horizontale et la verticale. 2. Dispositif selon la revendication 1, ap-]_q pliqué à un turbo-moteur à fort pourcentage de dérivation, avec un conduit d'air de dérivation se séparant en deux branches pour passer latéralement de part et d'autre d'un générateur de gaz situé au centre et d'ure tuyère de sortie des gaz chauds, caractérisé en ce que des dispositifs déflecteurs séparés sont prévus ic, respectivement pour le flux en dérivation froid et pour le flux de réaction chaud. 3- Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la tuyère de sortie des gaz chauds est équipée d'un dispositif déflecteur en métal résistant à la chaleur, 20 par exemple de l'acier inoxydable ou du titane, et en ce qu'elle est flanquée, de part et d'autre, de tuyères de sortie de gaz dérivé froid, chacune de ces dernières tuyères étant équipée d'un dispositif déflecteur en métal relativement léger, par exemple un alliage d'aluminium, les trois tuyères ayant une section 25 transversale rectangulaire. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 3» caractérisé en ce que les gaz sortants sont déviés en faisant pivoter, dans l'axe de poussée, des portes obturatrices supérieures et inférieures qui sont normalement con-jO tenues dans chaque conduit de tuyère et en font partie, toutes les portes supérieures, ainsi que toutes les portes inférieures, étant articulées à leurs extrémités antérieures sur la structure du conduit autour d'un axe commun respectif. Dispositif selon la revendication 4 carac-yj térisé en ce que des ouvertures sont ménagées dans les parois inférieures de chaque conduit de tuyère immédiatement en avant des portes obturatrices, à travers lesquelles tout ou partie de l'air et des gaz sortants est dirigé trers le bas lorsque les portes obturatrices sont fermées, totalement ou partiellement, et 40 72 06680 7 2128375 lorsque les portes obturatrices sont ouvertes. 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que des ouvertures sont ménagées à la fois dans les parois supérieures et dans les parois inférieures des con- 5 duits, et qu'elles sont équipées de trappes à ouverture différentielle, de sorte que l'air et les gaz sortants peuvent être dirigés dans des proportions variables vers le bas et vers le haut. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 10 la revendication 6, caractérisé en ce que les trappes des ouvertures sont des trappes à persiennes ouvrant vers l'intérieur sur la surface intérieure du conduit, les persiennes étant transversales au conduit. 8. Dispositif selon la revendication 7 ca- 15 ractérisé en ce que les ouvertures sont également équipées, sur la surface extérieure de la paroi du conduit, de trappes s'ouvrant vers l'extérieur. 9. Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que des aubages fixes sont montés dans les 20 ouvertures entre les trappes extérieures et les trappes intérieures. 10. Dispositif selon l'une des revendications 5,6, 7,8 ou 9 caractérisé en ce que toutes les portes et trappes peuvent être actionnées par une commande commune, per- 2. y mettant de maintenir sensiblement constante la surface d'évacuation de l'air et des gaz sortants.