Brevet FR2513703A1 — publié le 19830401

la présente invention se rapporte à un procédé de réduction comparative de la répartition de la pression totale dans le plan d'entrée du compresseur du canal d'admis- sion des réacteurs à aspiration d'air, o l'air entrant est évacué, dans la zone de la couche limite du canal d'admission, par des orifices dans les parois délimitant ce canal L'in- vention concerne également une entrée de réacteur comportant plusieurs parois qui constituent le canal d'admission et présentent des orifices pour la sortie de la couche limite de l'air. On connaît des entrées de réacteurs, pour moteurs rotatifs d'avions, constituées fréquemment à leur début sous forme de canaux anguleux, de telle manière que les arêtes d'intersection des parois, dans le sens du courant principal, forment des angles Dans la zone des parois, de même que dans celle des angles, se forme une couche limite, qui est une cause de défauts d'homogénéité dans la répartition de la pression totale dans le plan d'entrée du compresseur. Dans le plan d'entrée de l'air des motopropul- seurs à aspiration d'air, en particulier les turbines à gaz de toute sorte, donc dans le plan d'entrée du compresseur, des écarts de la pression totale locale ne doivent pas dépas- ser, d'un type de machine à un autre type, une certaine valeur si on ne veut pas avoir à supporter des pertes de rendement et d'alimentation du réacteur Dans les cas limites, les écarts de la pression totale locale, à partir de la valeur moyenne de cette pression, provoquent l'extinction et même la détérioration du réacteur De telles perturbations, à travers les couches limites et dans les réacteurs o l'air afflue à une vitesse ultrasonique par leur effet réciproque, sont provoquées par des variations brusques de pression De ce fait, dans les canaux d'admission de ce genre il faut maintenir les couches limites le plus minces possible. D'après le Bulletin MBB "Grundsatzuntersuchungen an Einlaufkonzepten f Ur zuk Uinftige Kampfflugzeuge (Phase I) (Recherches de principe sur les projets concezrn'ant l'admis- sion pour les futurs avions de combat) BP/PE/1 24/S/R/1495,on sait vider par aspiration, en un-endroit, la couche limite à travers la section transversale complète d'une paroi du canal d'admission A cette fin, on prévoit, dans la zone de la section transversale la plus resserrée du canal d'admission, un champ de perforations, donc de trous Ce faisant, on consi- dère la paroi comme une plaque plane s'étendant sans limite et une couche limite dans le milieu de la plaque, donc juste- ment pas dans la zone de la jointure de deux parois adjacen- tes Il s'ensuit que l'aspiration de la couche limite est dirigée en soi sur la paroi et que la zone angulaire n'est aspirée en quelque sorte que de façon accidentelle et sans intention particulière, même si le champ des perforations est prévu sur toute la largeur de la paroi Par ce mode d'évacua- tion de la couche limite, celle d'un coude, désignée toujours ci-après par couche limite angulaire, n'est influencée qu'in- directement et involontairement, et les perturbations qu'elle provoque sont insuffisamment combattues. L'invention se pose le problème de perfection- ner un procédé du genre décrit au début de manière que la répartition de la pression totale, dans le plan d'entrée du compresseur du canal d'admission des réacteurs à aspiration d'air, soit mieux réduite comparativement que jusqu'à présent. L'invention vise également une entrée de réacteur telle qu'une réduction comparative de la pression totale dans le plan d'entrée du compresseur soit obtenue dans une plus large mesure que jusqu'ici Selon l'invention, on y parvient en évacuant l'air dans la zone d'au moins une des arêtes d'in- tersection des parois du canal d'admission, en fonction de- l'épaisseur de la couche limite (couche limite angulaire) à laquelle on peut s'attendre à cet endroit Cette évacuation de l'air diffère de l'état de la technique connu jusqu'à présent, puisqu'on ne considère plus la couche limite dans le milieu de la plaque, mais la couche limite angulaire dans la zone de l'arête d'intersection des parois De la rencontre de deux parois résulte, le long de l'arête d'in- tersection, une couche limite angulaire particulièrement épaisse, qui, d'après les connaissances acquises, a effecti- vement beaucoup plus d'influence dans la formation des dé- faute d'homogénéité de la répartition de la pression totale que la couche limite dans la zone de la plaque plate ou de la paroi plane L'évacuation de la couche limite angulaire de l'air s'effectue sur une longueur s'étendant dans le sens du courant principal On vise ainsi, dans chaque cas, à éloigner ou à amincir, dans une certaine zone longitudinale, la couche limite angulaire Ce genre d'évacuation a donc pour objet de s'effectuer sur une certaine distance à partir d'un certain endroit et non seulement en cet endroit comme dans l'état connu de la technique, transversalement au sens du courant principal Cette évacuation peut avoir lieu de manière continue, des fentes étant prévues dans le sens du courant principal, mais aussi de manière discontinue, grâce à plusieurs trous, disposés l'un derrière l'autre On peut également prévoir des rangées de trous, par exemple dans la zone de la rampe ou dans la zone du diffuseur du canal d'ad- mission Par contre, en règle générale, on ne devrait pas utiliser la zone de la section transversale la plus resserrée, c'est-à-dire l'étranglement du canal d'admission, pour dispo- ser les fentes ou les trous La couche limite angulaire de l'air est donc évacuée en plusieurs endroits, situés l'un derrière l'autre dans le sens du courant principal Il est particulièrement souhaitable qu'il n'existe plus de couche limite dans la section transversale la plus resserrée ou qu'il ne se trouve là qu'une couche limite aussi mince que possible, car une brusque variation de compression y est sensible. Cependant, il se reproduit aussi naturellement, dans la zone qui suit du diffuseur, une couche limite angulaire qu'il faut évacuer pareillement, ou en plus, ou encore à part. La couche limite angulaire de l'air à évacuer peut aussi 9 tre d'abord séparée du courant principal et éva- cuée seulement ensuite Il se produit là un détachement de la couche limite angulaire. Une entrée de réacteur destinée à l'application de ce procédé est constituée par plusieurs parois présentant des orifices pour l'évacuation de la couche limite de l'air. L'invention ne s'applique par conséquent qu'à des canaux - d'admission présentant des angles Selon l'invention, les orifices sont disposés l'un derrière l'autre dans le sens du courant principal, dans la zone de la couche limite angu- laire et consistent en une ou plusieurs fentes, ou en un certain nombre de trous placés l'un derrière l'autre Bien entendu, l'invention peut également s'appliquer de multiples façons dans la zone d'une entrée de réacteur, en particulier dans la zone des deux courbes supérieures de jointure dans - une entrée rectangulaire de réacteur. Tles fentes ou les trous peuvent 9 tre disposés le long ou au voisinage de l'argte d'intersection des parois constituant un angle Ainsi est assurée dans chaque cas l'évacuation de la couche limite angulaire Une évacuation supplémentaire de la couche limite dans la zone de la paroi ne peut pas nuire Il est indiqué de prévoir les fentes ou les trous avant la section transversale la plus resserrée du canal d'admission dans le sens du courant principal Ainsi, la couche limite est rendue la plus mince possible à l'endroit o se produit une brusque variation de compression, parce que la brusque variation de compression épaissit la couche limite à cet endroit Vu dans le sens du courant, un tel canl d'admission possède bien, depuis l'ouverture d'entrée, une section transversale allant en se rétrécissant, qui est éga- lement désignée par le nom de rampe L Ia section transversale la plus étroite, ou étranglement, de l'entrée du réacteur est l'endroit o-se produit dans le cas idéal la vitesse sonique de l'air quand l'avion se déplace à une vitesse super- sonique Faisant suite à la section transversale la plus étroite est prévu un diffuseur, destiné à engendrer la pres- sion dans le plan d'entrée du compresseur du canal d'admis- sion. Un angle au moins du canal d'admission peut présenter, au-dessus d'une zone s'étendant dans le sens du. courant principal, une cloison partageant la couche limite angulaire, les orifices étant disposés après cette cloison séparatrice dans le sens du courant Il s'effectue donc d'abord là, dans le sens du courant principal, une séparation de la couche limite angulaire et, ensuite seulement, une évacuation ou une vidange par aspiration L'évacuation peut généralement s'effectuer par une conduite qui suit, en se terminant par exemple en un endroit de l'avion o règne une pression plus basse En général il est néanmoins possible de monter dans cette conduite une pompe ou un dispositif ana- logue en vue de provoquer une aspiration. Il y a mntérgt à disposer, les fentes ou les trous d'une part, ou la cloison de séparation d'autre part, à une distance de la jointure qui ne soit pas de plus du double de l'épaisseur de la couche limite afin que soit aussi enlevée effectivement la couche limite angulaire Dans cette disposition, la plus épaisse des deux couches limites se - rejoignant des deux parois adjacentes peut servir de mesure. Par l'évacuation de la couche limite angulaire, on évite largement les inégalités de pression générale dans le plan d'entrée du compresseur, on augmente ainsi la stabi- lité du régime (régime de ralenti) du réacteur, on réduit ses contraintes dynamiques et on augmente de ce fait sa durée de service Par l'augmentation effective de la section trans- versale d'entrée, liée en outre à l'évacuation de la couche limite angulaire, le débit de fluence se trouve augmenté, ce qui conduit, par une plus grande récupération de pression- totale, à un rendement (rentabilité) amélioré et, ou bien à une puissance plus élevée du réacteur. Des exemples de réalisation de l'invention sont représentés sur les planches jointes et décrits plus en détail ci-après On voit: Figure 1, une coupe longitudinale très sché- matisée d'un canal d'admission, Figure 2, la coupe d'un angle du canal d'ad- mission avec une première forme de réalisation de l'évacua- tion de la couche limite angulaire, Figure 3, la coupe, semblable à celle de la figure 2, d'une autre forme de réalisation de l'évacuation de la couche limite angulaire et, Figure 4, une autre représentation d'une réalisation possible de l'évacuation de la couche limite angulaire. La figure 1 reproduit, très schématisé, un canal d'admission 1, dans ou sur lequel est branché, un réacteur 2 simplement indiqué (et représenté désaxé de 90 ) en tant que propulseur rotatif Une flèche 3 indique le sens du courant principal de l'air Le canal d'admission peut présenter par exemple une forme rectangulaire et commencer par une ouver- ture d'entrée 4 Ce canal va d'abord en se rétrécissant dans le sens du courant principal dans la zone d'une rampe 5, ce qui détermine une section transversale la plus resserrée 6, dite aussi étranglement A cette section 6 fait suite un diffuseur 7, de section transversale allant en s'élargissant et qui se termine finalement dans le plan d'entrée du com- presseur Le canal d'admission dans son ensemble, de l'ouver ture d'entrée 4 au plan d'entrée du compresseur 8, peut Ctre constitué par quatre parois 9, 10, 11, 12, dont la paroi 11 se trouve devant le plan du dessin Entre la paroi 9 et la paroi 10 est formée une arête d'intersection 13 Pour rendre plus apparente l'évacuation de l'air dans la zone angulaire est tracé sur la figure 1, dans la zone de la rampe 5, un simple trait longitudinal 14, et, dans la zone du diffuseur 7, un simple trait longitudinal 15 Quoique ces deux traits soient représentés, pour cause de dessin, près de l'arête d'intersection 13 elle-même, il est clair que la vidange par aspiration s'effectue sur l'arête d'intersection 13, ou en tout cas très près d'elle. lies figures 2 à 4 expliquent cette aspiration dans l'angle Selon la figure 2 il est disposé, dans la zone de la jointure 13, une fente 16, qui peut s'étendre en fonc- tion de la longueur des traits 14 ou 15 Au lieu de cette fen- te continue 16, on peut prévoir aussi un certain nombre de trous, rangés l'un derrière l'autre A la fente 16 ou aux trous aboutit un canal 17, qui sert à évacuer la couche limite angulaire de l'air hors de la section transversale du canal d'admission On peut prévoir une pompe sur la longueur du canal 17 En tout cas, il doit exister une pente de pres- sion afin que la couche limite angulaire soit évacuée à cet endroit. la figure 3 montre la disposition d'un certain nombre de trous 18, désaxés longitudinalement l'un derrière l'autre et légèrement en dehors de l'arête d'intersection 13. La couche limite angulaire 19 est représentée par une surface en pointillé La distance des trous 18 à l'arête d'intersec- tion 13 correspond au maximum au double de l'épaisseur de la couche limite la plus épaisse En général, l'épaisseur de la couche limite sur la paroi 9 sera plus petite que l'épaisseur de la couche limite sur la paroi 10, plus longue dans le sens du courant principal les trous 18 se raccordent là aussi au canal 17. Dans la forme de réalisation selon la figure 4 de l'évacuation de la couche limite angulaire 19, il est prévu, dans la zone de l'angle, une cloison de séparation 20. Cette cloison 20 s'étend longitudinalement sur une certaine distance dans le sens du courant principal, de sorte qu'elle sépare la couche limite angulaire avant que celle-ci soit évacuée par le canal 17 qui fait suite. l' invention peut S ' appliquer, non seulement comme représenté le long de l'arête d'intersection 13 entre les parois 9 et 10, mais bien entendu, sur chaque arête d'interseotion entre des parois queleornques du canal d'ad mission 1 Partioulièrement importante en est l'application évidente aux arêtes d'intersection les plus longues, dans le sens longitudinal du courant principal, qui entrent régulièrement dans un canal d'admission de forme rectangu- laire en constituant les deux courbes supérieures de join- ture. REVENDICATIONS 1 Procédé de réduction comparative de la répartition de la pression totale dans le plan d'entrée du compresseur du canal d'admission des réacteurs à aspiration d'air, o l'air entrant dans la zone de la couche limite est évacué hors du canal d'admission par des orifices dans les parois délimitant ce canal, caractérisé en ce que, dans la zone d'au moins une des arêtes d'intersection ( 13) des parois ( 9, 10) du canal d'admission ( 1), l'air est évacué en fonction de l'épaisseur de la couche limite (couche limite angulaire 19) à laquelle on peut s'attendre à cet endroit. 2 Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que-la sortie de l'air de la couche limite angulaire 19 s'effectue sur une longueur s'étendant dans le sens du courant principal (flèche 3). 3 Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche limite angulaire de l'air ( 19) est évacuée en plusieurs endroits situés l'un derrière l'autre dans le sens du courant principal. 4 Procédé suivant la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que la couche limite angulaire ( 19) de l'air à évacuer est d'abord séparée du courant principal, puis évacuée ensuite. Entrée de réacteur comportant plusieurs parois qui constituent le canal d'admission et présentent des orifices destinés à la sortie de la couche limite de l'air, caractérisée en ce que des orifices ( 16, 18) sont disposés l'un derrière l'autre dans le sens du courant prin- cipal, dans la zone de la couche limite angulaire ( 19), et sont constitues par une ou plusieurs fentes ( 16) ou par un certain nombre de trous ( 18). 6 Entrée de réacteur suivant la revendica- tion 5, caractérisée en ce que les fentes ( 16) ou les trous ( 18) sont disposés le long ou à proximité de l'arête d'inter- section ( 13) des parois ( 9, 10) constituant l'angle. 7 Entrée de réacteur suivant la revendica- tion 5 ou 6, caractérisée en ce que les fentes ( 16) ou les trous ( 18) sont prévus dans le sens du courant principal avant la section transversale ( 6) la plus resserrée du canal d'admission ( 1). 8 Entrée de réacteur suivant la revendication , caractérisée en ce qu'au moins un angle du canal d'ad- mission ( 1) présente une cloison ( 20) séparant, sur une certaine longueur dans le sens du courant principal, la couche limite angulaire ( 19), les orifices d'évacuation étant disposés à la suite dans le même sens. 9 Entrée de réacteur suivant la revendication 6 ou 8, caractérisée en ce que les fentes ( 16) ou les trous ( 18), d'une part, et la cloison de séparation ( 20), d'autre part, sont disposés à une distance de l'arête d'intersection ( 13) qui n'est pas supérieure au double de l'épaisseur de la couche limite.