Brevet FR2481748A1 — publié le 19811106

La présente invention concerne des inverseurs de poussée et des déflecteurs de poussée pour moteurs d'aviation à turbine à gaz. Un type connu d'inverseur de poussée, appelé communément volet de déflecteur du type à cible, comprend deux ou plusieurs volets déflecteurs mobiles entre deux positions: une premiè- re position dans laquelle ils sont arrimés dans une zone du moteur de manière à ne pas faire dévier le jet d'échappement produit par le moteur, et une seconde position dans laquelle ils dévient le jet d'échappement des gaz par rapport à l'axe longitudinal du moteur. Habituellement, la conduite de jet du moteur est une tuyère à surface fixe qui reste la même, quels que soient les modes de fonctionnement du moteur en poussée avant ou en poussée inversée, et les volets déflec- teurs n'ont pas d'effet sur la surface de la tuyère de la conduite de jet, la surface de la tuyère étant, en d'autres termes, toujours définie par la surface de l'extrémité de la conduite de jet dans des conditions de poussée avant et arrière. De tels volets déflecteurs du type à cible ont non seulement été proposés pour dévier l'échappement d'un turboréacteur, mais également pour inverser la poussée produite par le cou- rant d'air de dérivation et l'échappement de gaz chauds des moteurs à dérivation dans lesquels la conduite de dérivation converge et se termine dans la tuyère d'échappement de la conduite de jet du moteur central. Là encore, la tuyère dté- chappement de la conduite de jet conserve la même surface, quand elle fonctionne en poussée avant et en poussée inversée. Lorsqu'il s'agit de moteurs à dérivation, il suffit normale- ment d'inverser la poussée produite par le courant d'air de dérivation, en utilisant des volets de blocage et des évents en cascade dans la paroi de la conduite de dérivation, et d'utiliser un déflecteur de poussée pour dévier la poussée chaude. On sait comment utiliser des volets déflecteurs du type à cible pour atteindre ce but. Cependant, dans ces uti- lisations connues de l'art antérieur, les volets déflecteurs sont habituellement arrimés hors du passage du courant prin- cipal de gaz chauds et ils ne forment pas une partie active 248' 1 48 définissant la surface effective de la tuyère de la conduite de jet, et la surface de la conduite de jet reste la même quand la poussée est dirigée vers l'avant ou est déviée. L'invention telle qu'elle est revendiquée réside dans le fait qu'il est possible d'utiliser utilement les volets déflec- teurs du type à cible, lorsque le moteur fonctionne par pous- sée vers l'avant, pour définir la surface effective de la tuyère de la conduite de jet et de les conformer de manière que, lorsqu'ils sont déployés pour former des inverseurs de poussée ou des déflecteurs de poussée, ils augmentent la poussée inversée totale disponible en réduisant la contre- pression dans la turbine. Selon la présente invention, une turbomachine à gaz se ter- minant à l'arrière par une conduite de jet comprenant une tuyère à surface fixe, et le moteur étant muni d'un ou plu- sieurs volets déflecteurs du type à cible, ces volets consti- tuent, dans une première position, un prolongement vers l'arrière de la conduite de jet et définissent une tuyère d'échappement effective, à l'aval de la tuyère de la conduite de jet, dont la surface est plus faible que celle de la con- duite de jet, le ou les volets pouvant être déplacés de la première position vers une seconde position dans laquelle la tuyère de la conduite de jet est exposée et constitue la tuyère d'échappement effective du moteur, et le ou les volets sont disposés de façon prédominante transversalement à la longueur de la conduite de jet pour rediriger les gaz d'échap- pement chauds provenant de la conduite de jet et réduire la poussée vers l'avant produite par le moteur. On peut prévoir un volet unique ou plusieurs volets qui peu- vent être manoeuvrés pour être déplacés sur des distances différentes les uns par rapport aux autres pour rediriger les gaz d'échappement chauds de façon asymétrique par rapport à la longueur de la section de la conduite de jet. La tuyère de la conduite de jet peut être située dans un plan perpendiculaire à la section en longueur de la conduite ou dans un plan formant un certain angle avec la section de la conduite de jet. De préférence, le moteur est du type à dérivation, auquel cas le joint, entre le rebord amont du ou des volets et la conduite de jet,est de préférence situé dans une région le long du courant de dérivation d'échappement du ventilateur o, en utilisation, la pression de l'air est localement plus élevée que dans d'autres régions en raison des ondes de choc produites par le courant d'air de dérivation, ce qui réduit la baisse de pression au niveau du joint entre le courant de dérivation et l'intérieur de la conduite de jet. Dans le cas d'un moteur à dérivation, on peut prévoir des moyens d'obturation pour obturer la conduite de dérivation quand les volets déflecteurs sont déployés pour rédiriger les gaz d'échappement chauds du moteur, et un moyen d'ouverture peut être prévu dans la paroi de la conduite de dérivation à l'amont des moyens obturateurs pour rediriger le courant d'air de dérivation au travers de la paroi du conduit avec une com- posante avant pour inverser la. poussée produite par le courant d'air de dérivation. La surface maximale préférée de la tuyère de la conduite de jet est çelle pour laquelle la turbine s'étouffe, quand elle atteint la pleine vitesse pour laquelle elle a été conçue, et elle peut êt e typiquement jusqu'à 50% supérieure à celle de la tuyère définie par le ou les volets quand ils sont dans la première position. Ci-après seront décrits des modes de réalisation de la pré- sente invention, en référence aux dessins ci-annexés dans lesquels: La figure 1 représente schématiquement un moteur d'avion à turbine à gaz du type à dérivation, dans lequel est incorporé le dispositif de l'invention, Les figures 2 à 5 représentent diverses versions du déflec4- teur de poussée représenté à la figure 1, construit selon la présente invention. La figure 6 est un graphique des pressions statiques le long du conduit én dérivation du moteur de la figure 1, montrant les pressions localement plus élevées dues aux ondes de choc produites par le courant d'air de dérivation, et la figure 7 montre, à plus grande échelle, le moteur en y incluant les zones de pression indiquées à la figure 7. Référence étant faite à la figure 1, celle-ci représente un moteur d'avion à turbine à gaz du type-à dérivation comprenant un ventilateur 11 monté de façon rotative dans un conduit de dérivation 12 et entraîné par une turbine d'un moteur central 13. Le moteur 13 se termine à l'arrière en une conduite de jet 14 pourvue d'une tuyère 15 à surface fixe disposée dans un plan perpendiculaire à la section de la conduite de jet 14. La conduite de jet 14 comprend deux bras latéraux 16 s'éten- - dant vers l'arrière et portant un tourillon 17 à leurs extrô- mités libres. Sur ces tourillons 17 sont montés de façon pi- votante deux volets déflecteurs arqués 18 qui, dans une pre- mière position, forment un prolongement arrière de la conduite de jet 14 et définissent à leur extrémité aval une tuyère d'é- chappement effective 19 du moteur. La surface de la tuyère d'échappement 19 définie par les volets 18 est inférieure à celle de la conduite de jet 14. Par exemple, la surface de la tuyère 15 peut être 50 % plus importante que celle de la tuyère 19. Le moteur est conçu pour que la poussée avant maximale soit développée quand les volets 18 sont dans la première position qui définit la tuyère d'échappement 19 du moteur. Les volets 18 sont munis de deux bielles 20, une pour chaque côté de chaque volet 18, et un moteur à air, un vérin ou un dispositif à vis 21 est prévu pour déplacer les bielles 20 vers l'arrière et déployer les volets dans une seconde posi- tion (représentée en traits discontinus) en les faisant pivo- ter autour des tourillons 17. Dans la seconde position, les volets 18 exposent la tuyère 15 à plus grande surface de la conduite de jet, et les volets 18 sont disposés de façon prédominante transversalement à la sec- tion en longueur de la conduite de jet et ils dévient les gaz d'échappement chauds de manière à dévier la poussée vers l'a- vant. Quand on augmente la surface de la tuyère d'échappement, la pression régnant immédiatement à l'aval de la turbine diminue et la vitesse du jet diminue. De ce fait, la turbine augmente de vitesse, et ceci a pour conséquence d'augmenter la poussée produite par le ventilateur. En outre, la poussée chaude très réduite provenant de la conduite de jet est déviée ou rediri- gée vers l'avant par les volets 18 de manière à réduire la poussée totale vers l'avant. De plus, la poussée plus impor- tante développée par le ventilateur est inversée par obtura- tion de l'extrenmité aval du conduit de dérivation par les volets de blocage 23 et en ramenant une partie de la paroi 24 du conduit vers l'arrière pour déterminer des ouvertures d'échappement en cascade dirigées vers l'avant et obtenir une poussée inversée sur le moteur. Le joint 25 situé entre les rebords amont des volets 18 et la conduite de jet 14 est situé dans une région le long du cou- rant de dérivation o la pression en condition de croisière est localement plus élevée que dans les autres régions le long du conduit au voisinage de la conduite de jet en raison des ondes de choc produites dans le courant d'air de dériva- tion. Ainsi, la baisse de pression au niveau du joint entre le passage de dérivation 12 et l'intérieur de la conduite de jet 14 est maintenue à un minimum. Cependant,les volets 18 sont maintenus fermement dans leur position de poussée vers l'avant par des loquets appropriés. Si l'on se réfère à la figure 6, celle-ci représente la cour- be des pressions statiques correspondant aux diverses posi. tions le long du passage de dérivation 12 (marquées par les points A à I) en condition de croisière, le rapport de la pression du ventilateur étant de 2,5 à 1- Comme on le voit, les ondes de choc produites dans le courant d'air de dérivation par la raréfaction et la recompression de l'air, quand il s'écoule le long du passage, produisent des régions locales de forte pression comparées aux autres régions axiales le long du passage. Le joint 25 peut être situé en tout point approprié o la pression statique est localement plus élevée, c'est-à-dire au point A ou F. Dans de nombreuses applications de la présente invention, il est nécessaire de développer une pression inversée asymétri- que. Par exemple, quand le moteur est monté le long du fuse- lage, il peut être nécessaire de rediriger la poussée en l'éloignant du fuselage quand on déploi-e le déflecteur de poussée. Les figures 2 à 5 montrent différentes façons permettant d'obtenir ce résultat, avec des déflecteurs de poussée construits selon la présente invention. Si l'on se reporte à la figure 2, les bielles 20 de l'un des volets 18 ont une longueur différente de celles de l'autre volet 18, ce qui fait que, lorsqu'elles sont dans la seconde position, une plus grande quantité des gaz d'échappement chauds est dirigée vers un côté du moteur que vers l'autre. Si l'on se réfère à la figure 3, on obtient un résultat simi- laire en coupant en biais la tuyère 15 de la conduite de jet 14 et en manoeuvrant les volets 18 soit au moyen de bielles symétriques de même longueur telles qu'elles sont repré- sentées, soit au moyen de bielles 20 asymétriques telles que représentées à la figure 2. A la figure 4, on obtient un résultat similaire à celui obtenu en coupant en biais la tuyère 15, en la constituant de façon étagée avec deux plans perpendiculaires à la section en lon- gueur de la conduite de jet 14. Dans ce cas, la surface effec- tive de la conduite de jet 14 est complexe et approximative- ment la même que celle qui est définie par la tuyère coupée en biais 15 de la figure 3. Sur la figure 5, on obtient une poussée asymétrique en utili- sant une tuyère étagée 15 à l'extrémité de la conduite de jet 14 et en prévoyant un unique volet 18 qui sert à définir une tuyère d'échappement 19 de surface plus faible que celle de la conduite de jet 14. Quand le volet 18 est dans la seconde position, c'est-à-dire transversalement à la section en lon- gueur de la conduite de jet 14, une partie seulement de la poussée de la conduite de jet est inversée. De ce fait, la version du déflecteur de poussée de la figure 5 n'est pas aussi bonne que celle représentée sur les autres figures. 248174B REVENDICATIONS 1. Turbomachine à gaz se terminant à l'arrière en une con- duite de jet munie d'une tuyère à surface fixe, le moteur comprenant un ou plusieurs volets déflecteurs du type à cible, caractérisé en ce que le ou les volets (18) consti- tuent un prolongement arrière de la conduite de jet (14) et définissent dans une première position une tuyère d'échappe- ment effective,è l'aval de la tuyère de la conduite de jet (14), dont la surface est inférieure à celle de la conduite de jet, le ou les volets (18) pouvant être déplacés de cette première position vers une seconde position dans laquelle la tuyère de la conduite de jet (14) est exposée et constitue la tuyère d'échappement effective du moteur, et le ou les volets (18) sont disposés de façon prédominante transver- salement à la section en longueur de la conduite de jet (14) pour rediriger les gaz d'échappement chauds provenant de la conduite de jet (14) et réduire la poussée vers l'avant pro- duite par le moteur. 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il ne comprend qu'un unique volet (18) qui, lorsqu'il est dépla- cé vers la seconde position, redirige les gaz chauds d'échap- pement de façon asymétrique par rapport à la sectinn en lon- gueur de la conduite de jet (14). 3. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs volets (18) pouvant être manoeuvrés de manière à se déplacer sur des distances différentes les uns par rapport aux autres de façon à rediriger les gaz chauds d'échappement de façon asymétrique par rapport à la longueur de la section-en longueur de la conduite de jet (14). 4. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tuyère (15) de la conduite de jet (14) s'étend dans un plan perpendiculaire à la section en longueur de la conduite de jet (14). 5. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tuyère (15) de la conduite de jet (14) est située dans un plan formant un angle avec la section en longueur de la con- duite de jet (14). 6. Moteur selon.l'une quelconque des revendications précédentes, du type à dérivation, caractérisé en ce que le joint (25) situé entre le rebord amont du ou des volets (18) et la conduite de jet (14) est situé dans une région (A ou F) le long du courant de dérivation o, en utilisation, la pres- sion de l'air est localement plus élevée que dans les autres régions en raison des ondes de choc produites dans le courant d'air de dérivation, réduisant de ce fait la baisse de pres- sion au niveau du joint (25) entre le courant de dérivation et l'intérieur de la conduite de jet (14). 7. Moteur selon la revendication 6,. caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens d'obturation (23) pour obturer le passage de dérivation (12) quand les volets déflecteurs (18) sont déployés pour rediriger les gaz d'échappement chauds du moteur, et en ce que des moyens d'ouverture sont prévus dans la paroi du passage de dérivation (12) à l'amont des moyens d'obturation (23) pour rediriger le courant d'air de dérivation au travers de la paroi (12) du passage avec une composante vers l'avant pour inverser la poussée produi- te par le courant d'air de dérivation. 8. Moteur selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la surface maximale de la -- tuyère (15) de la conduite de jet est celle pour laquelle la turbine s'étouffe lorsqu'elle atteint sa vitesse totale pour laquelle le moteur a été conçu. 9. Moteur selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la surface de la tuyère (15) de la conduite de jet est supérieure d'une valeur pouvant atteindre 50% à celle de la tuyère (19) définie par le ou les volets (18), dans la première position.