Brevet FR2515735A1 — publié le 19830506

La présente invention concerne un dispositif de sup- pression de rayonnement infrarouge pour moteur à turbine à gaz. Les gaz d'échappement et les composants extérieure- ment visibles de la turbine d'un moteur à turbine à gaz constituent une source de rayonnement infrarouge qui rend le moteur, et par conséquent l'avion qu'il entraîne, vul- nérable à une attaque par des fusées à détection de rayon- nement infrarouge En conséquence, il est souvent souhai- table d'équiper des moteurs à turbines à gaz de moyens permettant de réduire le rayonnement infrarouge qu'ils produisent afin de diminuer leur vulnérabilité à une attaque par des fusées On a proposé différents dispositifs pour réduire le rayonnement infrarouge, mais la plupart d'entre eux présentent des inconvénients qui rendent leur utilisation indésirable. Par exemple, un type de dispositif est basé sur la disposition d'ailettes refroidies par air dans le conduit de sortie de gaz d'échappement du moteur, ces ailettes formant des buses d'éjection Lesdites ailettes empêchent une vision directe des composants chauds de la turbine, mais elles nécessitent des systèmes de refroidissement intenses qui sont très complexes et qui ont tendance à être lourds D'autres types sont basés sur lepositionnement d'un gros corps refroidi dans le conduit d'échappement de gaz d'échappement du moteur pour empêcher une vision directe des composants chauds de la turbine De tels corps sont indésirables du fait de la grande surface nécessitant un refroidissement et de la traînée qui est exercée sur le courant de gaz d'échappement, ces deux facteurs se traduisant par des pertes élevées de puissance du moteur. L'invention a pour but de fournir un dispositif de suppression de rayonnement infrarouge pour turbine à gaz de poids léger, qui assure une suppression efficace du rayonnement infrarouge sans faire intervenir des corps ou ailettes refroidis et qui provoque par conséquent seulement une faible perte de puissance dans le moteur. Conformément à la présente invention, un disposi- tif de suppression de rayonnement infrarouge pour moteur à turbine à gaz comprend une tuyère d'échappement, un conduit entourant ladite tuyère et s'étendant en aval de celle-ci, et un diffuseur positionné à l'extrémité d'aval dudit conduit pour faire diffuser un écoulement gazeux sortant dudit conduit et pour empêcher addition- nellement une vision directe de ladite tuyère à partir de l'extrémité d'aval dudit conduit, ce conduit étant espacé extérieurement de ladite tuyère afin de définir entre eux un-intervalle de manière qu'ils constituent ensemble un éjecteur qui est actionné par les gaz d'échappement sortant de la tuyère en service et qui aspire de l'air ambiant dans ledit conduit par l'inter- médiaire dudit intervalle défini, ladite tuyère étant profilée de façon à faciliter un mélange rapide du courant de gaz d'échappement et de l'air aspiré par l'intermédiaire dudit intervalle dans ledit conduit. Au moins une partie de la périphérie de ladite tuyère d'échappement est de préférence ondulée circon- férentiellement de façon à faciliter le mélange rapide du courant de gaz d'échappement avec l'air aspiré par l'intermédiaire dudit intervalle. Ledit conduit peut avoir dans l'ensemble une section droite de forme carrée. Ledit diffuseur peut être constitué par plusieurs ailettes. Ladite ailette peut être asymétrique. Au moins une partie de ladite tuyère d'échappement peut être pourvue d'un revêtement thermiquement isolant afin de réduire la quantité de rayonnement infrarouge émis. Il est avantageusement prévu des moyens pour masquer au moins une partie de la tuyère contre une vision directe au travers dudit intervalle défini entre ladite tuyère et ledit conduit. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, et sur les dessins annexés dans lesquels: la Fig 1 est une vue latérale en coupe partielle d'un dispositif de suppression de rayonnement infrarouge pour moteur à turbine à gaz conforme à la présente inven- tion; et la Fig 2 est une vue faite sur la ligne A-A de la Fig 1. En référence à la Fig 1, un moteur à turbine à gaz 10, dont seule la partie arrière est visible sur le dessin, est pourvu d'une tuyère d'échappement il de profil convergent. La périphérie de l'extrémité d'aval de la tuyère il est ondulée circonférentiellement de façon à définir huit lobes 12, comme le montre la Fig 2 Les lobes 12 sont tous reliés entre eux à leurs extrémités radialement intérieures par une plaque circulaire 13 de manière que le conduit de gaz d'échappement sortant de la tuyère il doive passer par les lobes 12. Le moteur à turbine à gaz 10 est destiné à être monté sur un fuselage d'hélicoptère Cela explique pourquoi la convergence de la tuyère Il est asymétrique afin de permettre le montage du moteur 10 à proximité du fuselage. Cependant, il est à noter que, s'il n'existe aucun impé- ratif de montage du moteur 10 à proximité du fuselage, la tuyère il peut alors être en fait symétriquement con- vergente. La tuyère 11 est orientée par un conduit 14 de section droite de formegénérale carrée, qui s'étend également vers l'aval de ladite tuyère Le conduit 14 est espacé extérieurement de la tuyère il de façon à définir entre eux un intervalle 15 L'extrémité d'aval 16 du conduit 14 est légèrement incurvée pour dévier les gaz d'échappement passant dans le conduit en les écartant du fuselage de l'hélicoptère et elle contient 2515735. également un certain nombre d'ailettes 17 Les ailettes 17 remplissent trois fonctions Elles facilitent la déviation des gaz d'échappement pour les écarter du fuselage d'héli- coptère, elles empêchent une vision directe de la tuyère 11 à partir de l'extrémité d'aval 16 et elles agissent comme un diffuseur pour réduire la vitesse et augmenter la pression statique des gaz déchargés du conduit 14. On voit par conséquent que la tuyère d'échappement 11 et le conduit 14 définissent ensemble un éjecteur qui est actionné par le courant de gaz d'échappement sortant de la tuyère 11 et qui aspire de l'air ambiant dans le-conduit 14 par l'intermédiaire de l'intervalle 15 L'air passe sur les lobes 12 de la tuyère d'échappement quand il est aspiré dans le conduit 14 Les lobes 12 empêchent un mélange rapide de l'air avec le courant de gaz d'échappe- ment sortant de la tuyère 11, de sorte que ce courant de gaz d'échappement est refroidi sur une très courte lon- gueur du conduit 14 à un degré tel que, lorsqu'il est déchargé du conduit 14, la quantité de rayonnement infra- -rouge qu'il émet n'est pas suffisante pour former une cible pour une fusée à détection de rayonnement infrarouge. Au contraire, le degré de refroidissement des gaz d'échap- pement est tel que le conduit 14 peut être fabriqué en un matériau composite constitué par des fibres de carbone ou de verre incorporées à une matrice de résine, et les ailettes 17 n'ont pas besoin d'être refroidies L'extrémité d'aval 16 du conduit 14 assure ainsi la décharge d'un courant qui est suffisamment froid pour ne pas constituer une cible pour une fusée à détection de rayonnement infra- rouge et, du fait de la prévision des ailettes 17, une ligne de vision directe de la tuyère chaude d'échappement ne peut pas être établie par une telle fusion. Pour empêcher l'établissement d'une ligne de vision directe de la tuyère chaude d'échappement 1 l par l'inter- médiaire de l'intervalle 15 existant entre la tuyère 11 et le conduit 14, l'extrémité d'amont 18 du conduit 14 est profilée de manière à coopérer avec une collerette asymétrique 19 prévue sur l'extrémité d'aval du moteur 10 en vue de créer un certain degré de masauage de la tuyère d'échappement 11 Cependant, puisque l'extrémité d'amont 18 et la collerette 19 n'assurent pas un masquage complet de la tuyère d'échappement 11, la partie de la tuyère d'échappement 11 qui est encore visible, c'est-à-dire son extrémité d'aval, est pourvue d'un revêtement 20 formé d'une matière constituant un écran thermique, par exemple une matière céramique, ou bien elle est pourvue d'un double revêtement afin de réduire la quantité de rayonne- ment infrarouge émis par elle. La présente invention permet par consécuent d'obtenir un dispositif de suppression de rayonnement infrarouge pour moteur à turbine à gaz qui assure à la fois une réduction de la température des gaz d'échappement sortant du moteur à des niveaux qui ne sont pas suffisants pour former une cible pour des fusées à détection de rayonnement infrarouge et, d'autre part, un masquage des parties chaudes du moteur 10 contre une vision directe par ladite fusée. En outre, par refroidissement du courant de gaz d'échappe- ment sortant de la tuyère il à l'aide de l'air ambiant aspiré par l'intermédiaire de l'intervalle 15, et en dis- posant seulement des ailettes de diffuseur 17 dans le trajet des gaz d'échappement, on obtient, conformément à la présente invention, des dispositifs de suppression de rayonnement infrarouge qui ne produisent qu'une perte modeste de puissance du moteur. REVENDICATIONS 1. Dispositif de suppression de rayonnement infra- rouge pour moteur à turbine à gaz, comprenant une tuyère d'échappement et un conduit entourant ladite tuyère et s'étendant vers l'aval de celle-ci, ledit conduit étant espacé extérieurement de ladite tuyère pour définir un éjecteur qui est actionné par les gaz d'échappement sortant en fonctionnement de la tuyère, caractérisé en ce que des moyens diffuseurs ( 17) sont positionnés à l'extrémité d'aval dudit conduit ( 14) afin d'assurer la diffusion d'un écoulement gazeux déchargé dudit conduit ( 14) et additionnellement d'empêcher l'établissement d'une ligne de vision directe de ladite tuyère ( 11) à partir de l'ex- trémité d'aval dudit conduit ( 14), ladite tuyère ( 11) étant profilée de façon à faciliter le mélange rapide du courant de gaz d'échappement et de l'air aspiré par l'intermédiaire dudit intervalle ( 15) dans ledit conduit ( 14). 2. Dispositif de suppression de rayonnement infra- rouge pour moteur à turbine à gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une partie de la périphérie de ladite tuyère d'échappement ( 11) est ondulée circonfé- rentiellement de manière à faciliter ledit mélange rapide du courant de gaz d'échappement et de l'air aspiré par l'intermédiaire dudit intervalle ( 15). 3. Dispositif de suppression de rayonnement infra- rouge pour moteur à turbine à gaz selon l'une des reven- dications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit conduit a, dans l'ensemble, une forme droite carrée. 4 Dispositif de suppression de rayonnement infra- rouge pour moteur à turbine à gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens diffuseurs ( 17) sont constitués par une pluralité d'ailettes. 5. Dispositif de suppression de rayonnement infra- rouge pour moteur à turbine à gaz selon l'une Quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite tuyère ( 11) est asymétrique. 6 Dispositif de suppression de rayonnement infra- rouge pour moteur à turbine à gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au n Dins une partie de ladite tuyère d'échappement ( 11) est pourvue d'un revêtement thermiquement isolant ( 20) afin de réduire la quantité de rayonnement infrarouge émis. 7. Dispositif de suppression de rayonnement infra- rouge pour moteur à turbine à gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens ( 19) pour masquer au moins une partie de ladite tuyère afin d'empêcher l'établissement d'une ligne directe de vision par l'intermédiaire dudit intervalle défini entre ladite tuyère ( 11) et ledit conduit ( 14).