Brevet FR2338379A1 — publié le 19770812

La présente invention concerne un silencieux de point fixe, en particulier, pour essais des turbo-réaeteurs montés sur avions. On sait qu'il est nécessaire d'essayer les moteurs d'avions au point fixe, alors que ces moteurs sont montés sur les avions qui en sont équipés. La mise au point peut demander des temps de fonctionnement assez longs et le bruit résultant de ces essais perturbe les services des aéroports ainsi que les habitants des localités voisines, surtout lorsqu'il s1 agit des essais des turbo-réacteurs qui équipent presque exclusivement les avions modernes Lè bruit émis par un turbo-réacteur est essentiellement issu du jet des gaz sortant par la tuyère à une très grande vitesse. On a eu l'idée de diluer le jet en le faisant passer dans un conduit d'un diamètre suffisant pour avoir un effet de trompe. On obtient alors à la sortie dudit conduit, une vitesse d'éjection suffisamment réduite pour que le bruit émis soit supportable.Lors des essais au point fixe, on dispose ainsi, derriere le réacteur, un silencieux constitué par un conduit de grand diamètre, dont les parois comportent des dispositifs évitant la résonance et dont l'extrémité est un coude vertical Le brevet français n 1.275.532 décrit un tel dispositif. L'inconvénient majeur de ce type de silencieux réside dans ses dimensions très importantes, d'où un cott élevé. Ces dimensions croissent proportionnellement avec la poussée des réacteurs, à tel point que le procédé devient difficilement applicable aux avions actuels et notamment aux avions supersoniques0 D t autre part, ces derniers comportent souvent des réacteurs montés accolés par deux et qu'il est souhaitable d'essayer simultanément. Dans ce cas, des silencieux classiques ne peuvent convenir, d'une part parce que leurs dimensions seraient prohibitåves et conduiraient à des constructions résistant mal à la chaleur et aux vibrations et d'autre part parce que leurs performances seraient insuffisantes. La présente invention remédie à ces inconvénients grâce à des dispositions nouvelles permettant des dimensions raisonnables et diminuant notablement le bruît. On connatt différents procédés pour diminuer le bruit de jet des turbo-réacteurs ; les plus courants sont les suivants : 10) Diminution de la vitesse d'éjection des gaz par dilution du jet au moyen d'un trompe 3 20) Division du jet unitaire en un certain nombre de jets de dimen sions réduites 30) Diminution de la résonance des tuyères par la disposition d'en veloppe appropriées ; 40) Diminution de la propagation du son dans certaines directions par la disposition de masques formant abat-sonsO Ces quatre procédés soxit employés simultanément dans l'invention qui est caractérisée par les points suivants : 10) Dilution primaire à faible taux, à la sortie du jet du réacteur, de façon à n'utiliser qu'un conduit principal de diamètre réduit; 20) Division du conduit principal en un certain nombre de conduits secondaires sensiblement perpendiculaires au conduit principal ; 30) Dilution secondaire à taux important, réalisée par des chemi nées fondant trompes, montées autour des conduits secondaires ; 4 ) Enceinte insonorisée entourant le conduit principal, les con duits secondaires et une partie de leurs trompes 50) Entrées d'air de l'enceinte avec caissons et masques insonori sants. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprenre les différentes particularités de l'invention, toute disposition ressortant, tant du texte que des dessins, faisant partie de l'in Invention La figure 1 est une vue générale schématique et en coupe longitudinale du silencieux. La figure 2 est une vue en plan et en coupe schématique suivant le plan Il-Il de la figure 1. Les figures 3, 4 et 5 illustrent en coupes transversales des variantes de montage des conduits secondaires et des cheminées-trompes. On voit sur la figure 1 l'extrémité d'une tuyère de turbo-régteur 1 par laquelle s'échappe le jet des gaz à une température élevée. Ces gaz sont recueillis dans le silencieux par un conduit cylindrique 2, dont l'embouchure est en forme de pavillon, de telle sorte que par effet de trompe un flux d'air est entratné par le jet autour de ce dernier Un second conduit 3, comportant également un pavillon et disposé concentriquement et à l'intérieur du conduit 2, canalise le jet chaud sortant du réacteur. urAasse à la combinaison des conduits 2 et 3, caractéristique de l'invention, il se forme sur le pourtour du conduit 2 un cylindre d'air plus Soid que le jet issu du réacteur, ce qui contribue à la bonne tenue et à ltenduran- ce dudit conduit 2. Le fait de monter une entrée de silencieux d'un diamètre légèrement supérieur à celui de la tuyère du réacteur, permet de supprimer tout raccordement entre la tuyère et le silencieux, ce qui évite la transmission de chaleur par conduction et la transmission des vibrations au silencieux. Par contre, ce montage laisse filtrer une partie du bruit vers l'extérieur, mais pour éviter cet inconvénient on a disposé autour de l'embouchure du silencieux un ensemble de masques 4 (figures 1 et 2) formant abat-sons. Ces masques sont constitués par des tales extérieures 5 et des tôles intérieures perforées 6 enserrant un matériau absorbant 7. Le jet de gaz du réacteur recueilli par le conduit principal 2 est divisé en petits jets secondaires au moyen d'un certain nombre de conduits tels que 8, (caractéristiques de l'invention), soudés sur le condu-it 2 et disposés radialement. Pour que l'alimentation soit identique pour chaque conduit tel que 8, le diamètre du conduit 2 diminue progressivement du premier conduit secondaire vers le dernier, de gauche à droite sur la figure 1 Autour de chaque conduit secondaire dont l1extré- mité forme une tuyère, telle que 8a, généralement convergente, on a disposé une cheminée formant trompe telle que 9, comprenant une enveloppe cylindrique en ttle 10, un fourreau intérieur concentrique 11 en tole perforée et un garnissage 12 en matériau absorbant, par exemple de la laine de verre ou de la laine minérale. Ces dispositions, jointes à une longueur suffisante des trompes, pernettent d'insonoriser les jets secondaires par absorption du bruit d'éjection et en supprimant toute vibration de ces trompes. La division du jet principal en un certain nombre de jets secondaires de dimensions réduites est non seulenent un facteur diinsonorisation, mais elle offre aussi la possibilité d'établir des cheminées -trompes de dimensions acceptables, donc de résonance propre réduite. L'ensemble constitué par le conduit principal 2, les conduits secondaires 8 et la base des trompes 9 est enfermé dais une enceinte 13. Cette enceinte est réalisée de la meme façon que les trompes 9 ; elle est constituée par des parois métalliques extérieures telles que 14, des parois intérieures en tôle perforée telle que 15 et un garnissage en matériau absorbant tel que 16. L'air aspiré par les trompes entre dans l'enceinte 13 par au moins une ouverture 17. Cette ouverture est insonorisée de façon connue au moyen d'éléments profilés tels que 18 (figure 2), constitués par deux tales perforées enserrant un matériau absorbant. L'insonorisation est complétée par un masque 19, réalisé de la même façon que les masques 4. L'ensenble est démontable, afin de faciliter le ontage des conduits, les vérifications et lten-retien. L'entré d'air 17 peut être disposée en bout de l'enceinte 13, telle qu'indiquée sur la figure 1, ou sur un des cotés de l'enceinte, telle que 17' sur la figure 2. L'invention s'étend à toute combinaison d'une ou plusieurs entées d'air, disposées sur l'une ou plusieurs parois de l'enceinte 13. On peut être amené à diminuer la longueur du silencieux. A cette fin, au lieu de monter les conduits secondaires 8 eii ligne sur le conduit principal 2, l'invention prévoit d'autres dispositions telles que, par exemple, celles illustrées par les figures 3, 4 et 5. La figure 3 est une coupe transversale du silencieux ; on voit que les conduits secondaires 8 - 8' sont montés en opposition par paires et qu'ils sont coudés afin que les cheminéestrompes 9 - 9' restent sensiblement verticales. Sur la figure 4, les conduits secondaires 8 - 8' sont toujours montés en opposition par paires, mais ils sont droits et ce sont les cheminées-trompes 9 - 9' ' qui sont coudées vers le haut. Sur la figure 5 les conduits secondaires 8 - 8' avec leurs cheminées-trompes 9 - 9' sont montés côte à côte, leurs axes formant un angle &alpha; avec ia verticale. En variante de cette dernière disposition, l'angle &alpha; est réduit, ce qui amène à monter ces conduits secondaires en quinconce sur le conduit principal, pour permettre le passage des trompes 9 - 9'. Les dimensi-ons des conduits 2 et 3 sont déterminées pour obtenir un taux de dilution minimale et suffisant seulement à créer le film d1air frais de refroidissement interne pour le conduit 2. On a pu ainsi donner à ce conduit un diamètre réduit (caractéristique de l'invention), qui contribue à sa robustesse en évitant les vibrations de fréquences critiques. Par contre,les dimensions des cheminées-trompes 9 sont établies pour obtenir un taux de dilution important (autre caractéristique de l'invention), dans un double but : 1Q) Insonoriser les jets issus des conduits secondaires 8, en dimi nuant notablement la vitesse dtéjection des gaz par les chemi nées. 20) Induire à l'intérieur de l'enceinte 13 un flux d'air frais important, afin de refroidir efficacement les conduits véhicu lant les gaz éjectés par les turbo-réacteurs à haute tempéra ture (l.0000C environ) et principalement le conduit 2. La construction de ce conduit principal par éléments cylindriques et troncbnique (figure i) garantit sa robustesse. il est fixé à la paroi antérieure de l'enceinte 13 au moyen de touril- lons 20 - 20' (figure 2). il est supporté en plusieurs plans transversaux par d'autres tourillons 21 - 21' (figure 5) comportant des roulettes qui s1 appuient sur deux rails 22 - 22; fixés au sol, de telle sorte que ce conduit 2 peut se dilater sans contraintes. Les cheminées telles que 9 sont fixées directement sur les parois de l'enceinte 13. A titre exemple, on peut donner les dimensions principales d'un silencieux tel que décrit ci-dessus, destiné aux essais au point fixe des deux réacteurs accolés d'un avion commercial supersonique0 - diamètre initial du conduit principal : 3 mètres, - diamètre des conduits secondaires: 1,50 mètre, - diamètre extérieur des cheminées-trompes : 4 mètres, - hauteur des cheminées-trompes : 10 mètres, - hauteur de l'enceinte : 5 mètres, - longueur de l'enceinte (avec quatre cheminées en ligne) : 27 mètres L'atténuation acoustique d'un tel silencieux est de 11 ordre de 30 décibels. REVENDICATIONS 1. Silencieux de point fixe pour turbo-réacteurs d'aviation comportant un conduit formant trompe, recueillant les gaz éjectés par les réacteurs et rejetant ces gaz dans 11 atmosphère après qu'ils aient été dilués dans de l'air frais, ledit conduit étant contenu dans une enceinte insonorisée par des procédés connus, caractérisé en ce que le conduit principal est divisé en un certain nombre de conduits secondaires terminés par des tuyères convergentes. 2. Silencieux selon la revendication 1, caractérisé en ce que les conduits secondaires sont disposés radialement par rapport au conduit principal. 3. Silencieux selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'entrée du conduit principal comporte deux trompes con centriques, la trompe intérieure ayant des dimensions à peine supé- riéures aux tuyères des réacteurs à insonoriser. 40 Silencieux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des masques abat-sons sont disposés autour du raccordement tuyères de réacteurs-entrée du silencieuxO 5. Silencieux selon l'une quelconque des revendications-précédentes, caractérisé en ce que le conduit principal est composé de parties cylindriques et de parties coniques de telle sorte que sa section diminue depuis le premier conduit secondaire alimenté jusqu'an dernier. 6. Silencieux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque conduit secondaire comporte une cheminée formant trompe à taux de dilution important. 7. Silencieux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les cheminées-trompes sont montées sur l'enceinte insonorisée. 8. Silencieux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité des cheminées trompes est dirigée vers le haut. 9. Silencieux selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les cheninées-trompes sont insonorisées et traitées acoustiquement. 10. Silencieux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte comporte te au moins une entrée dVair insonorisée. il Silencieux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les conduits secondaires sont montés en ligne sur le conduit principal. 12. Silencieux selon l'une quelconque des revendications I à 10, caractérisé en ce que les conduits secondaires sont montés en opposition par paires sur le conduit principal 13 Silencieux selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les conduits secon daires sont montés sur le conduit principal en formant un angle par rapport à la verticale.