Brevet FR2182122A1 — publié le 19731207

i 2182122 La présente invention est relative aux conduits pour l'écoulement de fluides. Il est souvent désirable de modifier la section de passage du fluide dans un conduit. Par exemple pour faire varier les caractéristiques de fonctionnement d'un moteur 5 comportant une turbine à gaz et un ventilateur caréné, et les ajuster aux conditions de vol d'un avion sur lequel il est installé, il est désirable de pouvoir changer la section transversale de la tuyère, à l'extrémité aval du conduit. Il est déjà connu à cet effet, d'utiliser des éléments élastiques gonflables mais, dans les propositions antérieures, ces organes étaient mis sous tension à leur position opérante, par conséquent exposés à une fatigue. Conformément à la présente invention, un conduit pour l'écoulement d'un fluide comprend au moins une paroi délimitant 15 ce conduit, un organe fixé à la paroi, et des moyens permettant de modifier la forme de cet organe, entre une première position convexe et une seconde position concave, en vue de faire varier la section transversale d'écoulement du fluide dans le conduit, l'organe en question, à sa position coneave, étant situé dans 20 logement de ladite paroi, ledit organe ne se trouvant aous tension ni à l'une ni à l'autre de ces deux positions. le conduit pour l'écoulement du fluide peut être le conduit d'un ventilateur appartenant à un moteur à turbine à gaa et à ventilateur caréné, comprenant une enveloppe pour le ventilateur 25 qui forme une paroi de conduit radialement extérieure, un noyau central délimitant une paroi du conduit située radialement à l'intérieur, un organe fixé audit noyau, et des moyens permettant de modifier la forme de cet organe entre une première position convexe et une seconde position coneave. 30 De préférence, à sa position convexe, l'organe épouse la forme générale du noyau central et, à sa position concave, il épouse la forme du logement. Ledit organe est de préférence fait en une matière flexible et il se trouve au repos, c'est-à-dire à l'état non con-35 traint, tant à la première position qu'à la seconde position. On peut prévoir une pluralité de tels organes, fixés au noyau central, et disposés certains à la première position et certains à la seconde position. Le moteur à turbine à gaa et à ventilateur caréné peut être 73 15096 2 2182122 du type à ventilateur à pas variable, et l'enveloppe du ventilateur, ainsi qu'un ou plusieurs organes fixés au noyau central, peuvent être ainsi disposés qu'ils formeront une tuyère à l'une des extrémités du conduit. 5 La section transversale d'écoulement de la tuyère peut être modifiée selon la position donnée à chacun de ces organes. Cette tuyère peut agir comme orifice d'entrée, si elle est utilisée dans un moteur à turbine à gaa et à ventilateur à paa variables, lorsque ce ventilateur travaille à pas inversé. 10 Une forme spécifique de réalisation de l'invention sera maintenant décrite, en se référant aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 montre une coupe longitudinale passant par un moteur à turbine à gaz comportant un conduit conforme à l'in-15 vention la figure 2 est une coupe suivant la ligne I-X de la figure 1 la figure 3 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 2 20 la figure 4 est une vue de détail à plus grande échelle, montrant une coupe suivant la ligne III-III de la figure 3, et la figure 5 est une vue en coupe longitudinale montrant un distributeur propre à contrôler l'arrivée de fluide comprimé sous les organes en question. 25 En se référant à la figure 1, on voit que celle-ci repré sente un moteur 11 à turbine à gaz et à ventilateur antérieur, ce moteur comportant une enveloppe de ventilateur externe 12, espacée d'un noyau central 13 par des jambages 14, pour délimiter un conduit d'air 25 alimenté par ce ventilateur. Cette enveloppe 30 enferme un ventilateur à pas variable 15 et un. moteur caréné 16 qui est opérativement relié à ce ventilateur, et est logé dans le noyau central. Un tel moteur peut être utilisé pour la propulsion des avions. En fonctionnement, le pas du ventilateur étant réglé pour 35 la marche avant, l'air pénètre dans l'entrée d'air 17, est comprimé par le ventilateur, et est refoulé vers l'arrière en , passant sur un diviseur de flux 18 qui sépare le flux d'air en deux courants. Un premier courant s'écoule par le moteur caréné 73 15096 3 2182122 16, dans lequel il est davantage comprimé par un compresseur intermédiaire 19 et par un compresseur à haute pression 21, avant de parvenir dans une chambre de combustion 22 où il est mélangé avec du combustible, et brûlé, les produits de la com-5 bustion s'écoulent par les différents étages d'une turbine 23 reliée au ventilateur ainsi qu'à un compresseur intermédiaire et à un compresseur haute pression, par des arbres non représentés, après quoi ils sont évacués en empruntant la tuyère 24. le second courant, qui fournit la force propulsive prin-10 cipale du moteur, est refoulé dans l'atmosphère par le conduit 25 et par la tuyère 20 délimitée par l'extrémité aval de l'enveloppe 12 du ventilateur, et par le noyau central 13. En se référant maintenant aux figures 1, 2 et 3» on voit que six organes 26 sont montés sur le noyau central, et fixés 15 à celui-ci par leurs bords. Chaque organe est constitué par une feuille de caoutchouc renforcé par des fibres, de sorte qu'il est flexible, pratiquement non élastique, et est capable d'être déplacé par des moyens qui sont décrits plus loin, entre une première position 27 montrée en traits pleins dans la figure 1, 20 à laquelle il épouse la forme générale du noyau central, et une seconde position 28, montrée en traits interrompus à laquelle il épousé la formé d'un logement qui, dans la forme de réalisation décrite et représentée, est constitué par une cuvette 29 ménagée dans le noyau central. On comprendra que ce logement 25 peut être constitué simplement par une ouverture ménagée dans ce noyau central. A chacune de ses positions 27, 28, l'organe est pratiquement au repos. Ceci permet des mouvements dudit organe entre ces deux positions opérantes, sans que la matière dont il est 30 constitué soit exposée à une fatigue qui rendrait rapidement ledit organe inutilisable, les bords de chaque logement, dans le noyau central, se raccordent progressivement à la paroi de celui-ci, comme on l'a indiqué en 37, pour empêcher des déformations importantes de l'organe le long de sa ligne de fixation 35 au noyau central. Cette fixation est représentée dans la figure 4, et elle peut être réalisée en collant ou en scellant le bord 38 de chaque organe dans un profilé métallique 39 en forme de gorge, ce profilé comportant des nervures intérieures 40 qui coopèrent avec des nervures extérieures 41 prévues sur le bord 73 15096 4 2182122 de l'organe, pour assurer la retenue de celui-ci. ledit organe est d'autre part fixé au noyau central par des vis 42. • Les organes 26 ont été décrits comme faits en caoutchouc renforce par des fibres, d'une manière analogue à celles dont 5 sont constituées les carcasses des bandages pneumatiques, mais on comprendra qu'on pourra également utiliser une matière synthétique, ou une feuille de métal. Dans le cas où on utilise une feuille de métal pour constituer l'organe 36, celui-ci sera obtenu par une opération d'emboutissage, pour lui donner par 10 exemple la forme qu'il prend en position convexe. En fonctionnement, le bord dudit organe est rigidement assujetti par les vis 42. Une force est exercée perpendiculairement à la surface convexe, de façon que cet organe change de position, et prenne sa position concave. Cette position concave 15 est de préférence symétrique à la position convexe, de sorte que ces deux positions correspondront à un état naturel ou de repos dudit organe. Dans les conditions qu'on rencontre au cours du décollage d'un avion dans lequel est installé le moteur à turbine à gaz 20 tel que décrit ci-dessus, il est désirable de disposer de la section maximale de tuyère et par conséquent, au décollage, les six organes 26 se trouveront à leur seconde position ou position concave 28. Lorsque la vitesse de propulsion de l'avion augmente, la section de la tuyère doit progressivement diminuer, 25 et ceci peut être obtenu en faisant agir de l'air comprimé sur la face interne de chacun des organes 26, successivement, de façon à déplacer successivement ces organes jusqu'à leur première position 27 ou position convexe. Il est préférable de disposer d'au moins six organes car, autrement, la réduction 30 brutale de la section de la tuyère, lorsque chaque organe est conduit à àé première position, pourrait provoquer une modification trop brusque de la pression dans le conduit 25, entraînant ainsi une surcharge du moteur. Dans le vol de croisière, la section de la tuyère sera 35 minimale, et par conséquent les six organes se trouveront à leur première position 27. Pour l'atterrissage de l'avion, il est désirable d'inverser la direction de la poussée fournie par les moteurs, afin d'obtenir un effet de freinage. A cet effet, le pas des ailettes du ventilateur sera inversé, la tuyère 20 correspondant au con 73 15096 5 2182122 duit 25 fonctionnera comme entrée d'air 31 vers le ventilateur, et la section transversale de passage devra être plus grande que pour le vol de croisière. Cette section de passage plus importante sera obtenue en déplaçant successivement les organes 5 26 vers leur seconde position 28, lorsque la vitesse de l'avion est réduite avant l'atterrissage. Les organes 26 sont déplacés entre leur première position et leur seconde position en créant une différence de pression entre leurs deux faces. Ceci sera convenablement obtenu en uti-lisant de l'air comprimé provenant d'un compresseur du moteur, sous le contrôle d'un distributeur 32 tel que celui montré dans la figure 5. Lorsque la vitesse de propulsion de l'avion augmente, la pression Rayleigh mesurée par un tube de Pitot 33 augmente elle-15 même, et cette pression est transmise à un soufflet élastique 34 relié au corps du distributeur 32. Ainsi, le degré d'expansion du soufflet est proportionnel à la vitesse de l'avion, et le mouvement du distributeur peut être utilisé pour relier successivement une source 35 d'air à pression relativement éle-vée, par exemple de l'air soutiré dans le compresseur intermédiaire, à des conduits 36 dont chacun d'eux communique avec l'un des logements 29 ménagés dans le noyau central. Lorsque la vitesse de l'avion, et par conséquent la pression de Pitot diminue, le distributeur 32 se déplacera vers la 25 gauche, et sera rappelé de lui-même lorsque le soufflet élastique 34 retrouvera sa forme naturelle ou de repos. Un second distributeur, non représenté mais identique au premier, travaillant en sens inverse, pourra être utilisé pour évacuer la pression dans chacun des conduits 36. La pression dans le passa-ge d'air 25 est suffisamment élevée pour déplacer chaque organe 26 jusqu'à sa seconde position 28, après que les canaux 36 auront été évacués par l'air. Il est préférable, en vue de l'utilisation dans un moteur à turbine à gaz, ou turboréacteur, que les organes 26 soient 35 fixés au noyau central plutôt qu'à l'enveloppe du ventilateur, car une fixation à cette dernière pourrait avoir pour résultat une réduction du rendement, due à une traînée accrue. On com-j^onuL-a que toutefois, dans d'autres applications de l'invention, lorsqu'il s'agit de faire varier la section d'écoulement 73 15096 2182122 d'un conduit, il pourra ne pas exister d'objections à ce que les organes soient fixés à la paroi du conduit qui se trouve radialement à l'extérieur de même que dans d'autres applications le noyau central ou un organe équivalent pourra être absent. 73 15096 7 2182122 BEVEKDIOAIIOHS 1 - Conduit pour l'écoulement d'un fluide, comprenant au moins une paroi délimitant ce conduit, au moins un organe fixé à ladite paroi, et des moyens pour modifier la forme de cet or- 5 gane entre une position convexe et line position concave afin de faire varier la section transversale d'écoulement du eœnduit, caractérisé par le fait qu'à sa position concave chaque organe se trouve dans un logement formé par ladite paroi, et qu'à ces deux positions il est pratiquement au repos, ou non sous con-10 trainte. 2 - Conduit pour l'écoulement d'un fluide, suivant la Revendication 1, caractérisé par le fait que la position convexe de l'organe est symétrique de sa position concave. 3 - Conduit pour l'écoulement d'un fluide, suivant l'une 15 des Revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens permettant de modifier la forme de chaque organe agissent en créant une différence de pression entre ses deux faces. 4 - Conduit pour l'écoulement d'un fluide, suivant l'une des Revendications précédentes, caractérisé par le fait que cha- 20 que organe est fait en caoutchouc renforcé par des fibres. 5 - Conduit pour l'écoulement d'un fluide, suivant l'une des Revendications précédentes, caractérisé par le fait que chaque organe est constitué par une feuille de métal emboutie. 6 - Conduit pour l'écoulement d'un fluide, suivant l'une 25 des Revendications précédentes, caractérisé par le fait que le conduit est le conduit de ventilateur d'un moteur comportant une turbine à gaz et un ventilateur caréné, ce conduit comprenant une enveloppe de ventilateur qui délimite sa paroi radialement externe, et un noyau central délimitant la paroi radialement inter-30 ne dudit conduit, le ou chaque organe étant fixé au noyau central. 7 - Conduit pour l'écoulement d'un fluide suivant la Revendication 6, caractérisé par le fait qu'à sa position convexe l'organe épouse la forme générale du noyau central. 35 8 - Conduit pour l'écoulement d'un fluide suivant les Revendications 6 ou 7, caractérisé par le fait qu'une pluralité d'organes est disposée et fixée au noyau central, des moyens étant prévus pour sélectivement déplacer chaque organe entre sa position convexe et sa position concave. 73 15096 8 2182122 9 - Conduit pour l'écoulement d'un fluide, suivant l'une des Revendications 6 à 8, caractérisé par le fait que le moteur comportant une turbine à gaz et un conducteur caréné est un 'moteur dont le ventilateur est à pas variable, l'enveloppe de 5 ce ventilateur et le noyau central délimitant ensemble une tuyère, à une extrémité du conduit, cette tuyère agissant comme orifice d'entrée pour le ventilateur lorsque celui-ci travaille à pas inversé» 10 - Conduit poiir l'écoulement d'un fluide suivant l'une des Revendications 6 à 9, caractérisé par le fait que les moyens destinés à sélectivement déplacer chaque organe comprennent un distributeur q[ui contrôle une arrivée d'air sous pression à chaque organe, depuis un compresseur du moteur, cet air leur étant fourni successivement, sous l'effet de la pression de Rayleigh 15 mesurée par un tube de Pitot, en réponse à la vitesse de l'avion dans lequel le moteur est monté.