Brevet FR2277238A1 — publié le 19760130

La présente invention concerne une tuyère à configuration réglable, de section transversale circulaire, destinée notamment à équiper un propulseur à réaction tel qu'un turboréacteur. Cette tuyère est du type comprenant, répartis circonférentiellement autour de 11 axe longitudinal de la tuyère, une pluralité de volets mobiles en direction transversale par rapport audit axe longitudinal en vue de faire varier l'aire de section transversale de la tuyère, une pluralité de biellettes de même longueur articu lées entre elles à leurs extrémités et en leur milieu de manière à définir tout autour de la tuyère une chaîne de synchronisation fermée composée de maillons égaux dont chacun présente la forme d'un losange déformable articulé, à l'un de ses sommets, à un volet correspondant, et des moyens de commande aptes à modifier la longueur des diagonales desdits maillons en forme de losange, de manière à faire varier la longueur circonférentielle totale de ladite chaîne et,corrélativement, l'aire de section transversale de la tuyère. On connaît déjà une tuyère équipée d'une chaîne de synchronisation du type précité. Dans cette tuyère connue, la chaîne est disposée "à plat", c'est-à-dire que chacun de ses maillons en forme de losange est contenu dans un plan sensiblement tangent à la tuyère. Des vérins de commande permettent de rapprocher ou d'éloigner l'un de l'autre les sommets opposés des maillons respectifs. Pour que le fonctionnement d'une telle chaîne de synchronisation disposée à plat" soit possible, du point de vue cinématique, il est nécessaire que certaines, au moins, des articulations entre biellettes soient du type à rotule. Mais, s'il en est ainsi, la chaîne ne présente quine faible rigidité d'ensemble en direction radiale, de sorte que la tuyère risque de ne plus rester parfaitement circulaire et coaxiale à elle-même lors des variations de section qui lui sont imposées par les vérins de commande. Ce risque est naturellement aggravé en cas de panne d'un vérin ou de rupture d'un des éléments (par exemple, un axe d'articulation) de la chaîne. L'invention vise à remédier, au moins en grande partie, aux inconvénients dont il vient d'être question, et à fournir une chaîne de synchronisation travaillant dans de meilleures conditions et avec une meilleure fiabilité que les chaînes connues. A cet effet, elle prévoit que, dans une tuyère du type défini au préambule, tous les maillons en forme de losange apparte nant à la chaîne de synchronisation fermée sont contenus dans un même plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la tuyère, et que, dans chacun de ces maillons en forme de losange, l'une des deux diagonales s'étend en direction radiale par rapport audit axe longitudinal. Suivant un mode d'invention préféré, applicable au cas où lesdits moyens de commande comprennent au moins un vérin pr- sentant deux organes mobiles l'un par rapport à l autre qui agissent de manière à rapprocher ou à éloigner l'un de l'autre deux sommets de la chaîne de synchronisation, lesdits moyens de commande comprennent, en outre, un mécanisme multiplicateur d'effort interposé entre ledit vérin et lesdits deux sommets. Ce mécanisme multiplicateur peut avantageusement comprendre un ensemble de quatre biellettes auxiliaires réparties en deux groupes, à savoir : un premier groupe de deux biellettes auxiliaires articulées entre elles à l'un desdits deux sommets de la chaîne de synchronisation, et un deuxième groupe de deux biellettes auxiliaires articulées entre elles à l'autre desdits deux sommets, une biellette de chaque groupe étant, en outré, articulée à l'un des deux organes mobiles du vérin, tandis que l'autre biellette dudit groupe est articulée à l'autre organe mobile du vérin. Suivant une disposition avantageuse applicable dans ce dernier cas, les deux sommets de la chaîne sur lesquels agissent les moyens de commandes sont deux sommets situés aux extrémités respectives de la diagonale radiale d'un même maillon en forme de losange, et les quatre biellettes auxiliaires faisant partie du mécanisme multiplicateur précité constituent ensemble une tringlerie entièrement contenue dans un plan passant par l'axe lonitudinal de la tuyère. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention. - la figure 1 est une vue en bout,d'une tuyère à configuration réglable équipée d'une chaîne de synchronisation conforme à l'invention. - la figure 2 est une vue à plus grande échelle, en coupe suivant la ligne II-II, d'une partie de la tuyère représentée à la figure 1. - la figure 3 est une vue en bout, suivant la flèche III, de la partie de tuyère représentée à la figure 2. - la figure 4 est une vue en bout, suivant la flèche IV, de la partie de tuyère représentée à la figure 2. - la figure 5 est une vue en plan développée, de la partie de tuyère représentée à la figure 2. - les figures 6 et 7 représentent, chacune, une biellette faisant partie de la chaîne de synchronisation conforme à l'inven- tion. - la figure 8 est une vue en perspective d'un détail de la chaîne de synchronisation conforme à l'invention. On a représenté aux figures 1 à 8, une tuyère à configuration réglable, de section transversale circulaire, d'axe longitudinal X'X, destinée notamment à équiper un propulseur à réaction tel qu'un turboréacteur. Cette tuyère comprend,notamment, un canal fixe 1 à l'ex- trémité aval duquel sont articulés, autour d'axes tangentiels 2, des volets commandés 3 (qui, dans l'exemple représenté, sont au nombre de douze) répartis circonférentiellement autour de l'axe longitudinal X'X. Chaque volet commandé 3 comporte deux nervures 3a dont l'utilité apparaîtra plus loin. Comme le montre les figures 2 et 5, les axes d'articulation 2 des volets 3 passent dans des chapes 4 fixées à une bride 5 solidaire du bord aval du canal fixe 1. Des volets suiveurs 6, en nombre égal à celui des volets commandés 3, sont intercalés respectivement entre deux volets commandés successifs et suivent les mouvements de ces derniers. Les volets 3 - 6 sont mobiles en direction transversale par rapport à l'axe longitudinal X'X de la tuyère et permettent donc de faire varier l'aire de section transversale de cette dernière. L'étanchéité de la tuyère, dans la zone de raccordement entre le canal fixe 1 et les volets mobiles 3-6, est assurée par une ou plusieurs plaquettes élastiques 7 (voir figure 2). A cette tuyère est associée une chaîne de commande et de synchronisation qui consitue l'objet essentiel de l'invention et sera décrite en détail ci-après. Cette chaîne comprend un ensemble de biellettes 8 et de biellettes 9, de même longueur, articulées entre elles à leurs extrémités et en leur milieu, de manière à définir une pluralité de maillons égaux dont chacun présente la forme d'un losange déformable ABCD dont chaque côté est constitué par une demi-biellette. Tous les losanges ABCD sont contenus dans un même plan perpendiculaire à l'axe longitudinal X'X de la tuyère et, dans chacun de ces losanges, l'une des deux diagonales (en l'occurence, la diagonale AB) s'étend en direction radiale par rapport audit axe longitudinal, tandis que l'autre (en l'occurence, la diagonale CD) s'étend en direction tangentielle par rapport à la tuyère. On a désigné par les repères 10a et lOb des axes permettant de réaliser l'articulation mutuelle des biellettes 8 et 9 à leurs extrémités (c'est-à-dire respectivement aux sommets A et B des losanges), et par le repère 11 des axes permettant de réaliser l'articulation de ces biellettes en leur milieu (c'est-à-dire aux sommets C et D des losanges). Comme le montrent les figures 5 à 8, chaque biellette 8 se termine, à chaque extrémité, par une fourche Sa (8b) dans laquelle s'emboîte une fourche 9a (9b) située à l'extrémité correspondante d'une biellette 9, lesdites fourches formant chapes pour le passage de l'axe d'articulation correspondant 10a (lob). Un emboîtement d'un genre similaire est prévu au milieu des biellettes, pour le passage des axes d'articulation 11. Comme le montrent plus particulièrement les figures 2 et a, chaque losange déformable ABCD est articulé en A à un volet commandé correspondant 3, au moyen d'un axe 12 qui traverse à la fois l'axe d'articulation 10a du losange et les deux nervures 3a du volet. Pour déformer un losange ABCD, il suffit de modifier la longueur de ses diagonales. Cette déformation se répercute sur l'ensemble des autres losanges et se traduit par une variation de lalongueur circonférentielle totale de la chaîne fermée constituée par 11 ensemble de ces losanges. Les volets commandés 3 articulés respectivement sur ces losanges subissent donc un déplacement transversal (ils se rapprochent ou s'éloignent de l'axe X'X de la tuyère), et il en résulte, en définitive, une variation de l'aire de section transversale de la tuyère. On notera, par ailleurs, que, du fait que tous les losanges ABCD se déforment de façon identique, le déplacement de chaque volet commandé 3 est le même, de sorte que la chaîne décrite constitue bien une chaîne de synchronisation. On décrira maintenant un mode d'exécution préféré d'un dispositif permettant de commander le déplacement transversal d'un volet 3, par modification de la longueur des diagonales du losange ABCD associé à ce volet. Ce dispositif de commande comprend, d'une part, un vérin 13 et, d'autre part, un mécanisme multiplicateur d'effort 14. Le vérin 13 est un actuateur de type quelconque, hydraulique, pneumatique ou mécanique !par exemple, à vis). Dans les deux premiers cas, il est alimenté par des tubes souples, non représentés. Il comprenddeux organes mobiles l'un par rapport à l'autre dans une direction parallèle à l'axe longitudinal X'X de la tuyère, à savoir un corps 113 et une tige 213, qui agissent de manière à rapprocher ou éloigner l'un de l'autre les sommets A et B de la diagonale radiale AB du losange ABCD.-On notera que ce vérin est monté "flottant", c'est-à-dire qu'il n'est pas supporté par une structure fixe de la tuyère, mais qu'il se déplace tout entier avec le volet 3 qulil commande. Le mécanisme multiplicateur d'effort 14 est interposé entre le vérin 13 et les deux sommets A et B de la diagonale AB du losange ABCD, et il comprend un ensemble de quatre biellettes auxiliaires 24, 34, 44, 54 réparties en deux groupes, à savoir un premier groupe de deux biellettes auxiliaires 24-34 articulées entre elles au sommet A du losange ABCD, et un deuxième groupe de deux biellettes auxiliaires 44-54 articulées entre elles au sommet B dudit losange. Chaque biellette auxiliaire présente, à ses deux extrémités, une chape 24x (24y), 34x (34y), 44x (44X), S4x,(S4y). Les chapes 24x et 34x sont emboitées l'une dans l'autre et articulées entre elles, autour de l'axe 12 (dont il a déjà été question plus haut) qui traverse l'axe d'articulation 10a du losange déformable ABCD et les deux nervures 3a du volet commandé 3. De même, les chapes 44y et 54y, mutuellement emboîtées, sont articulées autour d'un axe 15 qui traverse l'axe d'articulation 10b du losange ABCD (voir figures 2 et 8). Dans chacun des deux groupes 24-34 et 44-54 de biellettes auxiliaires, l'une des biellettes 34 (54) est articulée l'un des organes mobiles (en l'occurence, le corps 113) du vérin 13, tandis que l'autre biellette 24 (44) est articulée à l'autre organe mobile (en l'occurence, la tige 213) dudit vérin. A cet effet, les chapes 54x et 34y sont articulées respectivement, autour d'axes 16 et 17, à des chapes 113x et 113y solidaires du corps 113 du vérin, tandis que les chapes 44x et 24y, mutuellement emboîtées, sont articules autour d'un axe la qui traverse l'extrémité de la tige 213 du vérin. Comme le montrent les figures 2, 3, 4 et 8, les quatre biellettes auxiliaires 24, 34, 44, 54 constituent ensemble une tringlerie multiplicatrice d'effort, entièrement contenue dans un plan passant par l'axe longitudinal X'X de la tuyère. Dans exemple représenté, le dispositif de commande 13-14 est mécaniquement lié aux deux extrémités A et B de la diagonale radiale AB du losange ABCD, mais il va de soi qu'il pourrait tout aussi bien etre lié aux deux extrémités C et D de la diagonale tangentielle C D du losange, ou bien encore etre monté entre les sommets A et A ou B et B de deux losanges consécutifs. En fonctionnement, lorsque les vérins 13 sont actionnés, il se produit un déplacement axial relatif des deux organes mobiles 113-213 de chaque vérin, ce qui provoque une déformation de la tringlerie multiplicatrice 24-34-44-54 associée audit vérin, et donc une variation de la longueur de la diagonale AB de chaque losange ABCD. Il s'ensuit un changement de la longueur circonférentielle totale de la chaîne de synchronisation constituée par l'en- semble de ces losanges et, finalement,une variation de l'aire de section transversale de la tuyère. La figure 2 représente, en trait plein, la tuyère dans sa configuration de fermeture. On notera, en particulier, la position du volet commandé 3, du vérin 13 et du mécanisme multiplicateur d'effort 14. La même figure montre aussi, entrait mixte, la meme tuyère, dans sa configuration d'ouverture, avec les nouvelles positions 3', 13' et 14' des éléments précités. Les figures 2 et 3 font également apparaître les deux configurations correspondantes ABCD et A'B'C'D' (en trait mixte sur la figure 2) des losanges déformables qui consituent les maillons de la chaîne de synchronisation. La figure 2 montre, par ailleurs, que l'invention est applicable aussi bien à une tuyère convergente qulà une tuyère convergente-divergente dont un volet divergent 33 a été représenté en trait mixte. Les avantages de l'invention ressortent clairement de la description qui précède. La modification de l'aire de section transversale de la tuyère est obtenue par variation de la longueur périphérique d'une chaîne cinématique fermée. La synchronisation des volets commandés 3, c'est-à-dire le déplacement transversal identique de chacun de ces volets, résulte de la conception de la chaîne qui conserve toujours une forme circulaire centrée sur l'aire de la tuyère. La tuyère reste donc, elle aussi, toujours circulaire et coaxiale à elle-même. L'effort de synchronisation chemine en forces internes dans la chaîne et ne se répercute pas sur les volets. La disposition particulière de cette chaîne -dont tous les maillons ABCD en forme de losange sont contenus dans un même plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la tuyère, l'une des deux diagonales de chaque losange s'étendant en direction radiale par rapport audit axe- confire à ladite chaîne une grande rigidité radiale. Cette rigidité radiale garantit le maintien d'une forme circulaire à la chaîne (et donc à la tuyère), meme en cas de dissymétrie due, par exemple, à une panne d'un ou plusieurs vérins où à la rupture d'un des axes d'articulation de la chaîne. La chaîne conforme à l'invention présente ainsi, à cet égard, une meilleure fiabilité que les chaînes connues. Les efforts intérieures à la chaîne cheminent toujours dans un plan perpendiculaire à l'axe de la tuyère : les biellettes 8 et 9 ne travaillent donc en flexion que dans un seul plan. Elles peuvent, par conséquent, etre conformées de façon à présenter une grande rigidité propre, pour un faible poids et un faible encombrement, ce qui est important, compte tenu de l'espace réduit dont on dispose autour de la tuyère et des impératifs de poids en matière de constructions aéronautiques. On notera, à ce sujet, que la chaîne peut être adaptée à différentes conditions d'encombrement, par modification de la longueur des biellettes 8, 9 ou du nombre des losanges ABCD. Les multiplicateurs d'effort 14 permettent d'ajuster le rapport course/alésage des vérins 13 (c'est-à-dire les dimensions de ces vérins) à l'espace disponible autour de la tuyère. On notera enfin que l'ensemble constitué par la chaîne de synchronisation et sa commande 13-14 présente une bonne perméabilité à un flux d'air secondaire circulant éventuellement autour de la tuyère, et une grande simplicité de conception, de fabrication et de maintenance. Il va de soi que le mode de réalisation décrit n'est qu'un exemple et qu'il serait possible de le modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Tuyère à configuration réglable, de section transversale circulaire, notamment pour propulseur à réaction, du type comprenant, répartis circonférentiellement autour de l'axe longitudinal de la tuyère, une pluralité de volets mobiles en direction transversale par rapport audit axe longitudinal en vue de faire varier l'aire de section transversale de la tuyère, une pluralité de biellettes de même longueur articulées entre elles à leurs extrémités et en leur milieu de manière à définir tout autour de la tuyère une chaîne de synchronisation fermée composée de maillons égaux dont chacun présente la forme d'un losange déformable articulé, à l'un de ses sommets, à un volet correspondant, et des moyens de commande aptes à modifier la longueur des diagonales desdits maillons en forme de losange, de manière à faire varier la longueur circonférentielle totale de ladite chaine et, corrélativement, l'aire de section transversale de la tuyère, ladite tuyère étant caractérisée en ce que tous les maillons en forme de losange appartenant à ladite chaîne de synchronisation fermée, sont contenus dans un meme plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la tuyère, et en ce que, dans chacun de ces maillons en forme de losange, l'une des deux diagonales s'étend en direction radiale par rapport à la tuyère. 2. Tuyère à configuration réglable suivant la revendica tion1, du type dans lequel lesdits moyens de commande comprennent au moins un vérin présentant deux organes mobiles l'un par rapport à l'autre qui agissent de manière à rapprocher ou à éloigner l'un de l'autre deux sommets de ladite chaîne de synchronisation fermée, ladite tuyère étant caractérisée en ce que lesdits moyens de commande comprennent, en outre, un mécanisme multiplicateur d'effort interposé entre ledit vérin et lesdits deux sommets. 3.Tuyère à configuration réglable suivant la revendication 2, caractérisée en ce que ledit mécanisme multiplicateur d'effort comprend un ensemble de quatre biellettes auxiliaires réparties en deux groupes, à savoir : un premier groupe de deux biellettes auxiliaires articulées entre elles à l'un desdits deux sommets de la chaîne de synchronisation, et un deuxième groupe de deux biellettes auxiliaires articulées entre elles à l'autre desdits deux sommets, une biellette de chaque groupe étant, en outre, articulée à l'un des deux organes mobiles du vérin, tandis que l'autre biellette dudit groupe est articulée à l'autre organe mobile du vérin. 4. Tuyère à configuration réglable suivant la revendication 3, caractérisée en ce que lesdits deux sommets sont deux sommets situés aux extrémités respectives de la diagonale radiale d'un même maillon en forme de losange faisant partie de ladite chaîne de synchronisation, et en ce que lesdites quatre biellettes auxiliaires constituent ensemble une tringlerie entièrement contenue dans un plan passant par l'axe longitudinal de la tuyère.