Brevet FR2281271A1 — publié le 19760305

La présente invention se rapporte aux avions de type à décollage et atterrissage verticaux à ailes fixes utilisant des tuyères de sustentation à poussée forcée à décharge de jets de réacteurs permettant un décollage et un atter risse verticaux, tuyères pouvant tourner entre une position verticale ou presque verticale et une position sensiblement horizontale uans laquelle elles assurent la poussée nécessaire pour le vol en translation. Lorsque deux réacteurs ou davantage sont dirigés sensiblement verticalement vers le bas, de façon à envoyer sur le sol les gaz disséminés dans toutes les directions horizontales près du sol, dans le cas où deux tels réacteurs ou davantage sont agencés, par exemple, sur des cotés opposés du fuselage, une partie des gaz répanaus se rencontrent dans une région centrale et montent vers le fuselage, jusqu'à ce qu'ils s'echappent vers le haut, vers l'extérieur et dans des directions longitudinales. L'un des risques de cet effet fontaine consiste en ce que les gaz peuvent gêner l'écoulement libre de l'air dans les ouerturés d' admission d'air du moteur et peuvent & re euxmêmes réadmis dans le moteur. Ce phénomène peut staggraver quelque peu avec l'évolution de ce type d'avion pour lui donner des performances supersoniques. Dans les avions connus au type à poussée soutenue, conçus pour fonctionner à des vitesses subsoniques, le jet provenant d'une paire antérieure de tuyères est sensiblement f froid, étant mélangé avec de l'air à partir du compresseur de la turbine à gaz, tandis ou'une paire postérieure de tuyères éjectent des gaz d'échappement provenant ae la turbine. Le vol supersonique nécessite uneréchauffe ou post-combustion pour amé- liorer nettement les performances du moteur.Le procédé préféré est celui qui est dénommé la combustion à chambre de tranquil- lisation, où le carburant est brûlé juste en amont des tuyères avant normalement froides, ce Qui entraîne des écoulements des tuyères avant à naute température. Cela produit une nette augtentation de la recirculation des gaz a;'échappement extérieure, ce qui aggrave encore plus le problème ae l'écoulement de gaz chaud dans les ouvertures d'admission d'air. On a déjà fait diverses propositions pour améliorer cet état de faits, par exemple la présence de déflecteurs, de clapets de fermeture, etc. On a également proposé des rideaux d'air ou des écoulements de tuyères centrales, mais elles avaient tendance à être peu rentables économiqBement, les débits-masses demandant une trop grande consommation d' air de ventilation du moteur. L'invention a pour objet d'appprter une solution plus pratique et plus économique à ce problème. Selon l'invention on préconise un clapet de déflexion de gaz chauds comprenant dans le sens de la trainée des moyens d'insueation d'air et monté mobile sur la face inférieure du fuselage de l'avion de façon à pouvoir passer d'une position rétractée dans laquelle il peut suivre le profil du fuselage à une position entièrement ouverte dans laquelle il est dirigé vers l'avant et vers le bas. Dans sa position ouverte, ce clapet de défle- xion agit sur la composante se déplaçant vers l'avant de l'é- coulement "en fontaine" du gaz d'échappement, en la déviant vers le bas, de sorte qu'elle a tendance à se recoller à la lame d'écoulement gazeux à la surface du sol horizontale dirigée vers lavant émanant de la rencontre de l'écoulement de tuyère avec le sol. Cet effet est renforcé par la lame d'air insufflé émanant du bord inférieur du clapet, air qui assure, en outre, une séparation nette de l'écoulement du bord du clapet, au lieu de la configuration tourbillonnaire provenant d'un clapet sans insufflation, qui pourrait encore entraSner la présence de gaz chauds de faible énergie au voisinage de l'admission d'air. L'air d'insuflation est, de préférence, obtenu sous la forme d'une alimentation en air de ventilation provenant du moteur. Bien que l'on ait indiqué précédemment qu'une telle source d'alimentation est peu économique et peut éventuellement nuire aux performances du moteur, le débit, dans le cas présent, sera réduit au minimum, parce que le bord d'insufflation est proche du sol. De préférence, on pourra graduer 11 intensité d'insufflation etjou la direction d'écoulement le long des bords du clapet selon l'installation particulière, dans le but dléco- nomiser de l'air de ventilation.La direction d'insufflation angulaire envisagée plus haut peut comprendre des angles à l'intérieur du plan du clapet ou à l'intérieur d'un plan transversal, par exemple perpendiculaire, par rapport à celui-ci. le clapet lui-même peut être profilé (et non plat, comme on l'a représenté sur le dessin) de façon à entre aaapté à n'importe quelle installation particulière, et pour diriger ou concentrer leX courant d'air chaud en dehors du voisinage des entrées d'air. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le clapet constitue à la fois un clapet de déflexion et un frein aérodynamique, ledit clapet pouvant être ouvert dans des mesures choisies selon les concitions de freinage, bien que l'on puisse prévoir des moyens pour garantir cue 11 air d' insuf- fla ion est automatiquement envoya au clapet, uniquement lorsque les tuyères du moteur corresponQnt au clapet sont dirigées vers le bas, typiquement à 5UO ou davantage par rapport à l'horizontale, et que le clapet ue déflexion est déployé sensiblement dans sa position entièrement ouverte. On va décrire à présent un exemple d'exécution non liiritatif ce l'invention en se réf rant au dessin annexe dont la figure I est une vue en élévation latorale d'un avion du type à poussée forcée comportant un dispositif déflecteur selon l'invention ; la figure 2 est une vue en élévation et en bou;; vers l'extrCmité avant dudit avion la figure j est une vue en plan la figure 4 est une vue en élévation latérale détaillée au voisinage du clapet de déflexion, le clapet étant représenté amans sa position entièrement ouverte la figure 3 est une vue en élévation frontale dans le sens de la flèche 3 ae la figure 4 la figure 6 est une vue en plan inversée dans le sens ae la flèche 6 de la figure 4, représentant la structure du clapet et sa position relative par rapport à la structure du fuselage, lorsqu'il est fermé la figure 7 est une vue en coupe détaillée suivant la ligne 7-7 de la figure 4, représantant l'alimentation en air de ventilation de la structure de clapet la figure 8 est une coupe suivant la ligne 8-8 de la figure 6, représentant la fente d'insufflation du clapet. r > ur les figures 1 et 2, on a représenté un avion comportant une paire antérieure et une paire postérieure de tuyères de propulsion respectivement 1 et 2, tournées vers le bas pour produire une poussée de sustentation sur l'avion. Les tuyères antérieures 1, plus grandes que les postérieures, alimentées en air provenant du compresseur du moteur, sont à combustion à chambre de transuillisation comme on l'a décrit précédemment, tandis que les jets des tuyères situées à l'arrière proviennent de la turbine du moteur. Le contact de l'écoulement gazeux avec le sol et les différentes composantes d'écoulement résultantes sont indiquéespar les flèches 3 des figures 1 et 3, a'où il ressort qu'une partie du gaz répandu se rassemble dans une région centrale interposée entre les tuyères et monte vers le fuselage, et de là se disperse.On appelle cela un écoulement en "fontaine'1. La composante se déplaçant vers l'avant 4 du courant gazeux montant est déviée obliquement vers le bas et vers l'avant par une combinaison frein aérodynamique/clapet déflecteur ), ce clapet combiné étant articulé sur le fuselage en t et pouvant passer sous l'action d'un vérin de manoeuvre 10 (figure 4) d'une position arrière rétractée 8 où il affleure avec le profil de fuselage et en fait partie, à une position entièrement ouverte représentée en traits pleins. Le clapet 5 comprend des moyens s' insufflation, le mouvement vers l'avant ae l'écoulement "en fontaine" étant en outre influencé par l'émission d'air d'insufflation 9 (fisures 1 et 5) provenant de fentes-dlinsufflation dans le sens de la trainée 7 alimentées par une canalisation 11 à partir du compresseur du moteur. I1 est clair que, dans le mode d'exécution illustré, l'air d'insufflation 9 provient, en outre de son émission du bord inférieur 21 du clapet 5, des portions latérales inférieures légèrement convergentes 22, ce qui produit un certain degré d'étalement en ventail. Ainsi, non seulement la composante dans le sens d'avancement de l'écoulement de gaz chauds 4 est en alignement longitudinal direct avec le clapet tendant àse reattacher à l'écoulement gazeux de -la surface du sol 3a, (figure 1) mais le écoulement partiellement dispersé latéralement se déplaçant dans le sens du mouvement peut aussi être soumis à l'influence de l'air d'insufflation.Pratiquement cependant, le bord inférieur du clapet doit être suffisamment haut pour tenir compte des conditions d'éclatement de pneumatique ou we l'écrasement d'une jambe oléo-pneumatique. La canalisation a'alimentation en air de ventilation ll se trouve sur l'axe longitudinal de l'avion et se termine à son extrémité antérieure par une courte longueur de canalisation transversale 12 disposée concentriquement autour de l'axe d'articulation 8 du clapet. La courte longueur de canalisation t~-ansversale 12 se trouve dans un creux de la portion du clapet par laquelle passe la ligne a'articulation 6, et les extrémités de cette canalisation 12 s'achèvent près des ouvertures aes diaphragmes longitudinaux 13 du clapet constituant les limites du creux.Un bottier 14 (figure 7) est fixé à chaque diaphragme 13 ; il est reçu dans un palier intérieur 15 de la porte se trouvant sur la structure fixe du fuselage, et entourant la canalislion 12. Le clapet comprend des panneaux marginaux longitudinaux extérieurs 16 comportant des ergots 17 reçus dans des paliers extérieurs 17a se trouvant sur la structure de fuselage fixe. Les extrémités de la canalisation 12 sont emboîtées de façon à pouvoir tourner dans les alésages des bot- tiers 14 et comportent des joints annulaires 18 qui permettent une rotation relative du clapet et de la canalisEtion, mais empêchent l'échappement de l'air de ventilation. L'air qui quitte les extrémités de la canalisation 12 passe par les trous des diaphragmes 1, pour pénétrer dans une paire de canalisations incurvées 19 se trouvant à l'intérieur du clapet. Ces canalisations alimentent deux charres 2G se trouvant dans le clapet, desquelles l'air est éjecté par les fentes d'insufflation 7. RV'NnICATI0N lo Avion du type à décollage et atterrissage vertical à ailes fixes comportant des tuyères de sustentation à poussée forcée de décharge de jet de réacteur pour le décollage et l'atterrissage, lesdites tuyères pouvant tourner pour atteindre des positions dans lesquelles elles procurent la poussée nécessaire pour le vol en translation, caractérisé en ce qu il comprend un clapet de déflexion de gaz chauds comprenant des doyens d'insufflation d'air dans le sens de la traînée et monté mobile sur le fuselage de l'avion, de sorte que le clapet peut passer à'une positon rétractée dans laquelle il épouse le profil du fuselage à une position entièrement ouverte dans laquelle il est dirigé vers l'avant et vers le bas. 2. avion selon la revendication 1 caractérisé en ce que le clapet aéflecteur constitue également un ffein aérodynamique, l'insufflation de l'air à partir du bord du clapet n'ayant lieu que lorsque le clapet eat pratiquement entièrement ouvert. 3. avion selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'intensité et/ou la direction d'insufflation varie le long du trajet du bord du clapet. 4. avion selon l'une quelconque des revendications 1 à , caractérisé en ce que l'insufflation a lieu à partir du bord inférieur du clapet et également à partir de parties inférieures convergeant vers le bas des bords latéraux du clapet, de façon à produire un étalement en éventail de l'airinsufflé. 5. avion selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le clapet fait un angle d'environ oG avec l'horizontale, lorsqu'il est dans la position d'insufflation, et se rétracte en pivotant vers l'arrière et vers le haut. 6. avion selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le clapet est aiimenté-en air de ventilation du moteur par un tuyau concentrique par rapport à l'axe d'articulation du clapet, des Joints rotatifs étant prévus pour permettre la rotation relative du clapet et du tuyau d'alimentation sans perte notable d'air de ventilation.