Brevet FR2245858A1 — publié le 19750425

L'invention se rapporte aux dispositifs d'éjection de réacteurs d'aviation du type comprenant une tuyère primaire d'éjection de gaz chauds et une tuyère secondaire comportant une portion convergente délimitant autour de la tuyère primaire un passage annulaire parcouru par un flux d'air secondaire et raccordée à une portion divergente par un col de reprise. L'invention concerne plus précisément les disposftifs dans lesquels la tuyère secondaire a une section de sortie non circulaire, et a pour objet un perfectionnement permettant de réduire et même d'annuler les pertes internes. La section de sortie de la tuyère secondaire est généralement réglable au moyen de volets secondaires articulés dans la partie divergente, lessectionede reprise et de sortie étant sensiblement homothétiques. Il arrive qu'on soit amené, dans le but de réduire la trainée externe de l'ensemble d'un réacteur et d'une structure adjacente par la suppression de culots et une distribution harmonieuse des rétreints, a' donner à la section de sortie de la tuyère secondaire (et/ou au bord arrière de sa portion divergente) une forme non circulaire.Ce pourra être le cas, par exemple, d'un réacteur accolé à un fuselage. C'est le cas, également, de deux réacteurs jumelés dans une enveloppe à sec- tion rectangulaire, et l'on a décrit dans le brevet français n0 69 26740 la disposition consistant à donner àla section de sortie de l'ensemble des deux tuyères secondaires la forme d'un rectangle à coins arrondis divisé en deux moitiés par le bord de fuite d'une cloison séparant les deux réacteurs. Dans les modes de réalisation décrits dans ce brevet français, la portion divergente de chaque tuyère secondaire a une forme évolutive qui entraîne une perte d'énergie aux écoulements internes constitués par le mélange des jets chauds et des écoulements secondaires, mais le bénéfice réalisé sur la trainée externe l'emporte sur ces pertes. Les sections de sortie des tuyères primaires étant circulaires, l'idée qui vient le plus naturellement à l'esprit est de donner à chaque col de reprise une forme également circulaire, mais on a proposé dans le brevet français de réduire les pertes internes par l'utilisation de cols de reprise de forme intermédiaire entre une forme homothétique à la section de sortie de-chaque tuyère secondaire et la forme circulaire. La Demanderesse a découvert au cours de ses études, et vérifié par des essais, que la perte d'énergie supportée par ltécoulement interne dans un dispositif d'jection comportant une tuyère secondaire à section de sortie non circulaire dépend uniquement des distorsions locales provoquées par les variations d'inclinaison de la portion divergente, et ne dépend pas de la forme du divergent. Conformément à la présente invention, la surface interne de la portion divergente est engendrée par des génératrices sensiblement rectilignes s'appuyant sur le bord arrière non circulaire de ladite portion divergente et inclinées d'un angle sensiblement constant sur l'axe du réac tens, et le col de reprise est défini par l'intersection de cette surface et d'un plan normal à cet axe. Glace à ce perfectionnement, la perte interne s'annule complètement, de sorte que le bénéfice réalisé sur la trainée externe ne comporte plus aucune contrepartie défavorable. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donnée à titre d'exemple non limitatif; fera bien comprendre comment l'invention peut Qtre réalisée; les par ticularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention. ta figure 1 représente schématiquement les tuyères de deux réacteurs jumelés vues en coupe selon la ligne I-I de la figure 2. la figure 2 est une vue schématique de l'arrière. Les tuyères 1 et 2 représentées sur les figures i et 2 sont analogues à celles qui ont été décrites en regard des figures 1 et 5 du brevet français n 69 26740 mentionné plus haut. Ce sont les tuyères-de deux réacteurs jumelés contenus dans une nacelle 3 de forme générale rectangulaire, placée à l'intrados d'une aile d'avion supersonique 4. Chs- cune des tuyères 1, 2 comprend une tuyère primaire 5 munie de volets de réglage 5a t et une tuyère secondaire 6-.Chaque tuyère primaire 5 est de forme générale cylindrique et est entourée par une enveloppe également cylindrique 7 qui définit autour d'elle un canal secondaire 8 parcouru par un flux- d'air secondaire. Chaque tuyère primaire reçoit les gaz chauds d'un turboréacteur non représenté9 et chaque tuyère secondaire 6 comprend une portion convergente 9, délimitant autour des volets de la tuyère primaire un passage annulaire 10 où s'écoule le flux d'air secondaire, un-col de reprise il et une portion divergente 12 terminée par des volets secondaires 13 articulés à son bord arrière 14. Comme on le voit sur la figure 2, la nacelle 3 a un maître-couple sensiblement rectangulaire dont un des grands côtés est constitué par l'intrados 4a de l'aile 4. Chaque tuyère primaire S et ses volets 5a ont une section circulaire et l'on voit en 5b le bord de fuite circulaire des volets 5a. le bord arrière 14 de la portion divergente 12 de chaque tuyère secondaire comprend un côté rectiligne vertical 14a situé sur une cloison médiane 15 et raccordé par des arrondis 14b, 14c à deux cotés rectilignes horizontaux 14d, 14e, qui sont situés respectivement sur les faces intérieures des parois supérieure et infe- rieure de la nacelle rectangulaire 3 et qui sont reliés par un demi-cercle 14f.La portion divergente 12 est elle-même constituée par une surface réglée dont les génératrices 16, situées dans le plan passant -par l'axe X X', s'appuient sur le bord arrière 14 et sont inclinées d'un angle constant t sur cet axe. le col de reprise il est défini par l'inter- section de cette surface réglée 12 avec un plan normal à l'axe X X' et situé à une distance # x convenablement choisie en aval de la section de sortie Sb de la tuyère primaire, section de sortie dont la position est elle-même définie par la position des volets Sa en vol de croisière. On expliquera plus loin comment ce choix peut être fait. La portion convergente 9 est une surface réglée dont les génératrices s'appuient en aval sur le col de reprise il et en amont sur un cercle 17 formant l'extrémité aval de l'en- veloppe cylindrique 7. On voit sur la figure 2 que le col de reprise Il de chaque tuyère secondaire comprend, comne le bord arrière 14 de la portion divergente, un côté rectiligne vertical 1 1a situé sur la cloison médiane 15 et raccordé à deux côtés rectilign-es horizontaux 11dS 11e reliés entre eux par 1zn demi-cercle 11f. Dans le mode de réalisation représenté, le coté vertical 1 la est raccordé aux côtés horizontaux 11d, île par de légers arrondis 11b, 11c.La cloison 15 qui sépare les deux tuyères secondaires comporte donc, entre le col de reprise 11 et le bord arrière 14 de la portion divergente de chacune d'elles, une face plane verticale 12a qui fait partie de cette portion divergente. Ces deux faces planes 12a se prolongent, au delà de cette section 14, jusqu'à un bord de fuite vertical rectiligne 18. les axes d'articulation des volets 13 sont situés sensiblement dans le-m8me plan transversal que les éléments 14b, 14, 14d, 14e et 14f des bords arrière 14 et suivent le contour de ces éléments. Le bord de fuite 19 de ces volets, en disposition supersonique (figurée en trait plein), est situé dans le même plan que le bord de fuite 18 de la cloison 14 et forme avec lui, pour chaque tuyère, une section de sortie de forme homothétique à celle du bord arrière 14 de sa portion divergente. En disposition subsonique (figurée en trait interrompu en 19' sur la figure 1), les bords de fuite des volets 13 forment encore une section de sortie de forme sensiblement homothétique.La disposition des volets et leur liaison avec la cloison médiane 15 ne font pas partie de l'invention. Elles sont décrites en détail dans le brevet français mentionné plus haut. L'optimisation de 1'écoulement interne, c'est-àdire le meilleur choix des paramètres sans dimensions AR/AJ et # s/J ( X étant l'aire du col de reprise, AJ l'aire du jet primaire, b x la distance définie plus haut et XJ le diamètre du jet primaire), paramètres qui fixent la géométrie interne de la tuyère secondaire, est fonction du rapport P /P pour chaque valeur de F (PS et Pj étant respectivement la pression du flux secondaire et celle du jet primaire et P étant le rapport- du débit masse du flux secondaire à icelui du jet primaire). les rapports PS/PJ et sont des grandeurs fixées par les conditions de vol et les caractéristiques de l'écoulement en amont de la tuyère secondaire (notamment la perte de charge dans la baie moteur", c'est-à-dire le long de la nacelle), ainsi que des caractéristiques de fonctionnement de l'entrée d'air (débit des "pièges" disposés dans la manche d t entrée d'air pour capter une partie de la couche limite et contribuer ainsi à l'alimentation du flux secondaire). Par exemple, pour un P de 6 % et un PS/PJ PS/PJ égal à 0,20, la valeur de #x/#J pourra entre comprise entre 0,15 et 0,50, selon les valeurs choisies pour AR et pour la section totale d'éjection, ces deux paramètres P/PJ et n s/0J étant liés entre eux par la condition que l'angle (figure 1) soit préférablement de tordre de 70 à 9 . il va de soi que le mode de réalisation décrit n'est qu'un exemple et qu'on pourrait le modifier, notamment par substitution d équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. En particulier, l'invention s'applique aussi bien aux réacteurs dotés de tuyères primaires convergentes-divergentes, qu'aux réacteurs représentés à tuyères primaires et simplement convergentes. RE-TENDICATION Dispositif d'éjection de réacteur d'aviation comprenant une tuyère primaire et une tuyère secondaire comportant une portion convergente délimitant autour dv la tuyère primaire un passage annulaire parcouru par un flux d'air secondaire, un col de reprise, et une portion divergente ayant un bord arrière non circulaire et pouvant être suivie de volets secondaires, caractérisé en ce que la surface interne de la portion divergente est engendrée par des génératrices sensiblement rectilignes s'appuyant sur ledit bord arrière non circulaire et inclinées d'un angle sensiblement constant sur l'axe du réacteur, et que le col de reprise est défini par l'intersection de cette surface et d'un plan normal à cet axe.