Brevet FR2316443A1 — publié le 19770128

La présente invention concerne un turboréacteur multiflux, du type comprenant un canal de post-combustion dans lequel débouchent, d'une part, un canal primaire parcouru par un flux primaire de gaz chauds et, d'autre part, un canal secondaire de forme annulaire, entourant le canal primaire et parcouru par un flux secondaire d'air froid, et un variateur du taux de dilution du turboréacteur. On sait que, pour obtenir un fonctionnement satisfaisant de la post-combustion dans une large plage de conditions de vol (notamment subsoniques ou supersoniques) d'un avion équipé d'un tel turboréacteur, il convient, d'une part, de favoriser la création d'un mélange homogène du flux primaire et du flux secondaire et, d'autre part, de rendre possible une adaptation permanente- des nombres de Mach relatifs des deux flux à leur confluence en prevoyant une évolution optimale du taux de dilution du turboréacteur, c'est à-dire du rapport des débits des deux flux précités. Pour atteindre ce but dans des conditions à la fois techniquement simples et économiquement intéressantes, la présente invention propose un variateur des taux dilution d'un type original, comprenant un diaphragme en forme de gouttière à section en U, disposé à l'intérieur du canal secondaire et composé d'une pluralité de volets périphériquement consécutifs dont chacun occupe un segment de circonférence et est mobile dans une direction transversale à l'axe du turboréacteur de façon à faire saillie plus ou moins profondément à l'intérieur du canal secondaire, et des vérins de commande à mouvement radial permettant de régler la position desdits volets. Suivant un premier mode d'exécution, chaque volet est articulé à une structure fixe solidaire du canal secondaire, autour d'un axe sensiblement parallèle à l'axe du turboréacteur, de manière à tourner autour dudit axe d'articulation sous l'action d'un vérin de commande associé audit volet. Dans ce cas, les volets sont avantageusement en nombre pair et montés en opposition deux à deux, chaque groupe de deux volets en opposition étant commandé par un même vérin. Suivant un deuxième mode d'exécution, chaque volet est monté mobile, dans son ensemble, en translation radiale par rapport a l'axe du turboréacteur. Dans ce cas, chaque volet est avantageusement commandé par deux vérins en prise respectivement avec les deux extrémités, circonférentiellement espacées l'une de l'autre, dudit volet. De préférence, deux volets périphériquement consécutifs sont alors commandés par un même vérin dont organe mobile est relié à l'un au moins desdits volets par l'intermédiaire d'une fente oblongue dans le sens périphérique, de façon à permettre à ces deux volets de se rapprocher ou de s'écarter légèrement l'une de l'autre dans le sens périphérique. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités ressortant tant du texte que des dessins faisant, bien entendu, partie de l'invention. La figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un turboréacteur multiflux pouvant être équipé d'un variateur du taux de dilution conforme à l'invention la figure 2 est une vue en coupe axiale, d'un premier mode d'exécution d'un variateur du taux de dilution conforme à l'invention la figure 3 est une vue partielle en coupe transversale, à plus petite échelle, du variateur représenté à la figure 2, dans une première position de fonctionnement la figure 4 est une vue analogue à la figure 3, montrant ledit variateur dans une deuxième position de fonctionnement la figure 5 est une vue de dessus partielle, d'un détail du variateur représenté aux-figures 2 à 4 la figure 6 est une vue en coupe axiale diun deuxième mode d'exécution d'un variateur du taux de dilution conforme à l'invention la figure 7 est une vue partielle en coupe transversale du variateur représenté à la figure 6, dans une première position de fonctionnement la figure 8 est une vue analogue à la figure 7, montrant ledit variateur dans une deuxième position de fonctionnement la figure 9 est une vue de dessus partielle d'un détail du variateur représenté aux figures 6 à 8 la figure 10 est une vue schématique en coupe transversale, et à plus petite échelle, de l'ensemble du variateur~représenté aux figures 6 à 9. Sur la figure 1, on a représenté de façon schématique, un turborSacteur multiflux, par exemple à double flux, biaxe X'-X, comprenant un canal de post-combustion 1 dans lequel débouchent, d.tune part, un canal primaire 2 et, d'autre part, un canal secondaire 3 de forme annulaire entourant le canal primaire. Le canal primaire 2 est équipé, de façon classique, d'un compresseur 4, dtune chambra de combustion 5 et dtune turbine de détente 6, et il est parcouru, en fonctionnement, par un flux primaire F1 de gaz chauds. Le canal secondaire 3 est parcouru, en fonctionnement, par un flux secondaire F2 diair froid débité par une soufflante 7 commune aux deux canaux 2 et 3. Un mélangeur 8, de type connu, est disposé dans la zone de confluence des deux flux, à l'entrée du canal de post-combustion, en vue de favoriser la création d'un mélange homogène de ces deux flux. Une tuyère d'éjection réglable 9 est disposée à la suite du canal de post-combustion 1.Le turboréacteur est, de préférence, du type monocorps, clest-à-dire que la soufflante 7, le compresseur 4et la turbine 6 font partie d'un même rotor Dans un turboréacteur multiflux, on désigne généralement par l'expression "taux de dilution le rapport des débits des flux secondaires F2 et primaire F1 . Un réglage correct de ce taux de dilution présente, comme on le sait, une importance particulière pour obtenir un fonctionnement satisfaisant de la post-combustion, dans les différentes conditions de vol d'un avion équipé d'un tel turboréacteur. La présente invention concerne plus particulièrement un variateur du taux de dilution, désigné par le repère général 10, disposé à l'intérieur du canal secondaire 3, de manière à agir directement sur le flux F2 d'air secondaire parcourant ledit canal. Les figures 2 à 5 représentent un premier mode d'exécution du variateur du taux de dilution conforme à l'invention. On reconnaît sur cette figure le canal secondaire 3 délimité par une enveloppe extérieure 31 et une enveloppe intérieure 32 coaxiales à l'axe X'-X du turboréacteur. On désigné par les repères 33a, 33b une structure fixe intérieure au canal secondaire et- solidaire de ce dernier, et composée de deux flasques circulaires axialement espacés l'un de l'autre, fixés à l'enveloppe extérieure 31 et s'étendant à partir de cette dernière dans une direction transversale à l'axe X'-X du turboréacteur. Le variateur du taux de dilution conforme à l'invention comprend essentiellement un diaphragme en forme de gouttière à sec tion en U, disposé à l'intérieur du canal secondaire 3 et composé d'une pluralité de volets 1D1 périphériquement consécutifs dont cha cun occupe un segment de circonférence et est mobile dans une direc tion transversale à l'axe du turboréacteur, de façon à faire saillie plus ou moins profondément à l'intérieur du canal secondaire, et des vérins de commande 102 à mouvement radial permettant de régler la position desdits volets. Chaque vérin 102 comprend un carter 102x fixé sur une bride 31x de l'enveloppe extérieure 31 du canal secondaire, et un organe mobile ou tige 102y terminé par une chape 102yy. Le vérin représenté est du type à commande par fluide, mais pourrait être remplacé par un vérin du type à vis. On pourrait également intégrer un ressort au vérin, pour le rappeler automatiquement dans sa position de départ. Chaque volet 101 à section en U comprend, d'une part, deux ailes transversales 101a et 101b plaquées respectivement contre les flasques transversaux 33a et 33b mais pouvant glisser par rapport à ces derniers et, d'autre part, une âme coaxiale 101c . A l'une de ses extrémités, chaque volet 101 est articulé aux deux flasques 33a, 33b autour d'un axe 34 sensibVlement parallèle à l'axe du turboréac teur. A son autre extrémité, le volet 101 est attaqué par l'organe mobile -ou tige 102y faisant partie du vérin 102, de manière à tour ner autour dudit axe 34. Les volets 101 sont, de préférence, en-nombre pair et montés en opposition deux à deux. Comme le montrent les figures 3 à 5, chaque groupe de deux volets en opposition peut avantageusement être commandé par un même vérin 102. A cet effet, deux chapes ou montures 101x et 101vus solidaires respectivement de ces deux volets, sont réunies entre elles et à la chape 102yy solidaire de la tige 102y du vérin, par l'intermédiaire d'un boulon d'articulation 103. Comnele montrent les figures 3 et 4, deux volets 101 péri phériquement consécutifs sont synchronisés au moyen de secteurs dentés 104 en prise mutuelle, tournant autour des axes d'articulation respectifs 34 de ces volets. Pour obtenir une variation de section du canal secondaire 3 (et donc du taux de dilution du turboréacteur) il suffit de com mander les vérins 102, de manière à passer, par exemple, de la confi giration représentée à la figure 4 à celle qui est représentée à la figure 3. Comme le montre cette dernière figure, le diaphragme ou variateur 10 du taux de dilution présente un profil étoilé, c'est-àdire en forme de polygone curviligne. La disposition d'attaque radiale des volets 101 offre notamment l'avantage, compte tenu de l'importante distance qui existe entre le point d'articulation 34 de chaque volet et le point d'application de son vérin, de ne nécessiter que de très faibles efforts de commanda, ce qui permet de réaliser un variateur du taux de dilution à la fois simple, léger et peu coûteux. Les figures 6 à 10 représentent un deuxième mode d'exécution du variateur 10 du taux de dilution du turboréacteur. Comme dans le mode d'exécution précédent, ce variateur comprend un diaphragme en forme de gouttière à section en U, logé à l'intérieur du canal secondaire 3 et composé d'une pluralité de volets 201 (par exemple, au nombre de six) périphériquement consécutifs, dont chacun occupe un segment de circonférence et est mobile dans une direction transversale à l'axe X'-X du turboréacteur de flacon à faire saillie plus ou moins profondément à l'intérieur du canal secondaire, et des vérins 202 à mouvement radial permettant de régler la position desdits volets. Toutefois, contrairement aux volets 101, précédemment décrits, les volets 201 ne subissant aucun mouvement de rotation, mais sont montés mobiles, chacun dans son ensemble, en translation radiale par rapport à l'axe du turboréacteur. A cet effet, chaque volet 201 est commandé par deux vérins 202 en prise respectivement avec les deux extrémités, circonférentiellement -espacées l'une de l'autre, dudit volet. De préférence, deux volets périphériquement consécutifs sont commandés par un même vérin 202, de sorte que le nombre de vérins de commande est égal au nombre de volets. Chaque vérin 202 comprend un carter 202x fixé sur une bride 31x de l'enveloppe extérieure 31 du canal secondaire, et un organe mobile ou tige 202y solidaire d'un manchon radialement cou lissant 203 équipé de quatre oreilles 204. Comme dans le cas précé dent, les vérins représentés sont du type à fluide hydraulique ou pneumatique, mais pourraient avantageusement être remplacés par des vérins du type à vis. On a désigné par le repère 202z un ressort de rappel intérieur à chaque vérin. Chaque volet 201 à section en U comprend deux ailes transversales 201 a, 201b et une âme axiale 201c. Ces deux ailes comportent, chacune, un perçage à travers lequel passe un boulon 205 au moyen duquel l'aile en question est fixée à une oreille correspondante 204 du vérin 202. Certains au moins de ces perçages, désignés par le repère 206, présentent une forme oblongue dans le sens périphérique, de façon à constituer une glissière pour les boulons correspondants 205. Un ressort 207 fixé, dfune part, à une oreille 208 du manchon coulissant 203 et, d'autre part, à l'même 201c du volet 201 permet de rattraper le jeu dans les glissières 206.Comme le montre la figure 6, l'aile 201a de chaque volet 201 glisse radia lement le long d'un anneau fixe 31 v solidaire de l'enveloppe exté- rieure 31 du canal secondaire 3. Pour obtenir une variation de section du canal secondaire 3, et donc du taux de dilution du turboréacteur, il suffit de commander les vérins 202, de manière à passer, par exemple, de la configuration représentée à la figure 8 à celle qui est représentée à la figure 7. Ces deux configurations apparaissent également sur la figure 10 où elles ont été désignées respectivement par les repères I et Il. Dans leur mouvement radial, les vérins 202 poussent ou tirent sur les manchons 203 qui, par l'intermédiaire des boulons 205, entraînent radialement les volets 201. Ces manchons maintiennent en permanence l'alignement transversal de ces volets, de façon à leur faire délimiter ensemble l'équivalent d'un diaphragme quasiment cylindrique (et non plus étoilé, comme dans le cas précédent), le très faible écart qui subsiste étant simplement dû à la courbure constante de ces volets. La présence des gLissières 206 est nécessaire, du fait du changement de circonférence du diaphragme ainsi réalisé. Il va de soi que les modes de réalisation-représentés ne sont que des exemples et qu'il serait possible de les modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Turboréacteur multiflux, du type comprenant un canal de post-combustion dans lequel débouchent, d'une part, un canal primaire parcouru par un flux primaire de gaz chauds et, d'autre part, un canal secondaire de forme annulaire, entourant le canal primaire et parcouru par un flux secondaire d'air froid, et un variateur du taux de dilution ou rapport des débits des deux flux, caractérisé en ce que ledit variateur comprend un diaphragme en forme de gouttière à section en U, -disposé à l'intérieur du canal secondaire et composé d t une pluralité de volets périphériquement consécutifs dont chacun occupe un segment de circonférence et est mobile dans une direction transversale à l'axe du turboréacteur de façon à faire saillie plus ou moins profondément à l'intérieur du canal secon- daire, et des vérins de commande à mouvement radial permettant de régler la position desdits volets. 2. Turboréacteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque volet est articulé à une structure fixe solidaire du canal secondaire, autour d'un axe sensiblement parallèle à l'axe du turboréacteur, d-e manière à tourner autour dudit axe d'articulation sous l'action d'un vérin de commande associé audit volet. 3. Turboréacteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits volets sont en nombre pair et montés en opposition deux à deux, et en ce que chaque groupe de deux volets en opposition est commandé par un même vérin. 4. Turboréacteur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que deux volets périphériquement consécutifs son--tsynchronisés au moyen de secteurs dentés en prise mutuelle tournant autour des axes d'articulation respectifs de ces volets. 5. Turboréacteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque volet est monté mobile dans son ensemble, en translation radiale par rapport à l'axe du turboréacteur. 6. Turboréacteur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que chaque volet est commandé par deux vérins en prise respectivement avec les deux extrémités, circonférentiellement espacées l'une de l'autre, dudit volet. 7. Turboréacteur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que deux volets périphériquement consécutifs sont commandés par un même vérin dont l'organe mobile est relié à l'un au moins desdits volets par l'intermédiaire d'une fente oblongue dans le sens périphérique.