Brevet FR2538854A1 — publié le 19840706

X ODUCTION : Des analyses récentes ont confirmé l'impression nante proportion des avaries consécutives à l'absorptioe de corps étrangers, surÇenast aux moteurs à réaction qui équipent tous les types d'aérodynes. Cette cause, qui affecte 25 ç des moteurs revenant en usine pour remise enétat, dépasse même le pourcentage de ceux qui interrompent leur potentiel d'utilisation pour toutes autres causes, mécaniques et diverses. Si ce "talon d'achille" technologique a des conséquences évidentes au plan de la sécurité, il se traduit en outre au chapitre maintenance, par des dépenses considérables, tant au point de vue des réparations, qu'en matière de surveillance de l'environnement des pistes d'envol et de l'entretien qu'elles nécessitentç ANTERIORITE ET ETAT LAT'ECHNIQI DE Lt TECHNTQUE Les dispositifs déjà existants seulement utilisables en vitesse subsonique, se divisent en deux types - le premier qui correspond à l'idée la plus élémentaire; l'emploi d'un grillage ou d'un substitut sous des formes diverses, généralement déployé en ogive pour augmenter la surface de perméabilité à l'air, est lourdement pénalisé par l'alternative suivante ou les ouvertur-es prévues pour permettre le passage de l'air sont très réduites pour faire obstable à la pénétration des gravillons, têtes de rivets etc... qui sont la cause de la présence d'impacts hors tolérances sur les aubes du compresseur du réacteur, et apparaissent alors les risques de colmatage par le givre, la neige et le comportement de l'air au-delà de mach 1, ou bien le "vide de maille" est généreusement calculé et la protection ne s'exerce que pour les volatiles et les gros objets, ce qui est notoirement insuffisant. A ce propos, ua dispositif breveté constitué de baguettes minces, fixes ou coulissantes disposées en ogive autour de l'entrée d'air du réacteur, et libres à-leur extrémité où elles se reJoignent, présente en outre, den faiblesses de conception à d'autres égards. En effet, non seulement un objet relativement volumineux doté d'une énergie suffisante peu forcer tangentielle- ment la flexibilité des baguettes en les écartant, mais de plusjen cas d'embrochage à grande vitesse d'un volatile sur ltextremité de ces baguettes, il y a lieu de faire des réserves sur leur comportement et sur la cohé sion de la pointe du cane quelles constituent. - le seconds plus évolué, s'appuyant sur le fait que pour un solide en mouvement de translation, ner- gie fournie par ce solide est égale au demi produit de sa masse par le carré de- sa vitesse d'oh il découle que, plus la vitesse augmente, plus l'énergie des corpuscules croit, par rapport à la pression de l'air, et plus la séparation des particules de plus en plus tenues eXt aisée0 Cette évidence est universellement exploitée. dans les épurateurs d'air par centrifugation (de même d'ailleurs que pour l'épuration d'autres fluides de densité notablement plus élevée que celle de l'air). En ltoccurence cette particularité a été utilisé par quelques chercheurs qui intervenant par dérivation frontale des filets d'air, placent l'aspiration du réacteur dans des zones de dépression impropres à assurer une alimentation normale du moteur à des vitesses élevées, et à fortiori aux vitesses supersoniques où interviennent des phénomènes particuliers, difficiles à maitriser. De plus, ces dispositifs souvent conçus pour la protection des moteurs d'hélicoptères font quelque peu fi des nécessités de laérodynamismet ou ne comprennent pas les volatiles au nombre des nuisances à éliminer. Enfin, certains systèmes complexes atteignent des prix élevés du fait de leur méeanisation, sans apporter de solution plus satisfaisante. DESCRIPTION DE L'INVENTION La recherche a tendu vers une protection maximum, également efficace envers tous les risques d'absorption représentés par : volatiles, gravillons, sauterelles, sable, grêles, givre, neige et eau, sans contre-indication inhérente à la nature de l'un deux. La masse relativement élevée de certains volatiles a, pour esquiver les effets destructeurs de l'impact, imposé l'adoption du bouclier (figure 1) qui a pris nécessairement la forme d'un cône effilé satisfaisant à la foiis, aux exigences de l'aérodynamisme aux vitesses supersoniques, et à la nécessité d'intercepter sous l'angle le plus réduit, sans rebonds intempestifs, préjudiciables à I'eE ficacité du système, les corpuscules divers portés par l'air. Par ailleurs, la technologie de ce dispositif repo- se pour la plus grande part, sur le comportement de l'air (direction et vitesse) à l'entrée du réacteur en foncti mlement, que ce soit au point fixe (sachaat que la vitesse relative de l'air aspiré par un réacteur au point fixe est couramment proche de 1/2 mach soit 170 mètres/secon, de) et à fortiori en translation à toutes les vitesses0 L'air suivant les lignes de forces générées par l'effet essentiellement unidirectionnel de l'aspiration (lignes de forces porteuses potentielles de corps étran- gers que l'on peut assimiler à des projectiles en raison de ce qui précède) arrive face au bouclier et s'engouffre dans les fentes réservées entre le lames en toit (M) composant la surface extérieure du bouclier. Se faisant, il est canalisé par les gouttières que constituent les lames intersticielles (P) dont le contact légèrement oblique par rapport à l'axe de pénètration dans l'air, et les bords rabattus vers l'intérieur du profil, prennent en charge les corps étrangers et les guide vers l'arrière du bouclier en deçà de la zone d'aspiration du réacteur. L'air rebondissant dans les gouttières s'insinue en éventail (cet évasement de la veine d'air est favorisé par la détente succédant à la compression dynamique engendrée par le profil du lames en toit disposées à l'extérieur du bouclier). entre les bords rabattus et l'intérieur-des lames en toit qui le réceptionnent et le renvoie tangentiellement entre les gouttières intersticielles vers l'entrée d'air du réacteur. I1 faut noter à ce propos qu'en raison de la longueur du bouclier, les filets d'air ne subissent qu'une légère torsion et un infléchissement à grand rayon, à l'exclusion de tout changement brusque de direction particulièrement préjudicable à leur libre circulation. En outre, il convenait de s'assurer que l'ensemble du protecteur présentait une perméabilité à l'air dont la capacité suffise aux besoins du réacteur en toutes circonstances. A partir d'un réacteur doté d'une entrée d'air de 850 mi de diamètre avec une surface d'absorption au niveau de-la partie active du compresseur de 45 dm2, équipé d'un protecteur présentant suivant les génératrices, Il entrées d'air équidistantes de 2000 mm de long et d'une largeur moyenne de 65 mm (34- mm au niveau du raccordement avec le bouclier de pointe et 100 mm à la base côté réacteur) on obtient une surface d'absorption du dispositif de 145 dm2 soit plus de 3 fois la sur face d'alimentation de l'entrée d'air du compresseur, ce qui semble suffixant. Úne-précision est mise en évidence fig.3nen ce qui concerne la circulation de l'air - entre les différents intervalles des lames qui constituent la surface latérale du bouclier existe la relation suivante : I = I, = 2 i. De plus, pour permettre au compresseur de fonctionner dans les limites de son régime critique, et préserver l'effet de manche de l'entrée d'air, il faut d'une part diminuer les effets de l'onde de choc lors du passage aux vitesses supersoniques, et maintenir d'autre part, la pression relative en amont du compresseur dans des limites satisfaisantes. C'est,pour certains types de cellules éqi- pées latéralement d'toutes de part et d'autre du fuselage, le r81e dévolu à la souris dont les translations obels- sent aux évolutions des la vitesse relative de l'avion. Or, la présence du bouclier permet d'intervenir favorablement sur Ildtide de choc, et les turbulences aérodynamiques nées de la présence des bords internes rabattus des lames intersticielles, croissant proportionnellement à la vitesse, doivent limiter fortement la pression relative à l'intérieur du bouclier. Enfin, il faut souligner d'autres particulatités intéressantes du dispositif - la première étant que la forme et les dimension des lames, leur confèrent une grande rigidité mécanique. - la seconde découle du fait que les profils latéraux des lames étant llmités par les génératrices d'un cane, leurs intervalles s'élargissent de la pointe vers l'arrière du bouclier, permettant d'exclure de ce fait tous risques de bourrage ou de coincement des corps étrangers. - la troisième concerne la possibilité de rendre le dispositif incolmatable par le givre et le froid en le faisant parcourir par un réseau de circulation de gaz chauds prélevés à la demande sur le canal d'éjection du réacteur. Une quatrième particularité réside dans le fait que la combinaison des lames M et P est d'une souplesse telle que la section du bouclier pourra,non seulement être circulaire comme décrite figure 2 , mais prendre l'allure générale d'une éllipse ou d'un reetangle. Ou bien encore, le bouclier pourra sous ces-précédents aspects, être divisé longitudinalement en 2 parties suivant son axe médian, pour être raccordé au fuselage, dans le cas d'adaption à certains types de cellules évoqués plus haut. il est bien entendu que la protection juridique recherchée concerne l'ensemble du dispositif dans son esprit et que le profil des lames tel qu'il est défini dans cette étude pourra être remanié en fonction de la recherche de la meilleure efficacité pendant les essais et la misse au point. REVENDI CATIONS 1 - Dispositif de protection des moteurs à réaction de tous types d'aérodyness contre l'absorption en cours de fonctionnement, de tous corps étrangers, carac- térisé par le fait qu'il est constitué d'un solide bou clier conique illustré par la figure 1, disposé pointe à l'avant dans l'axe du réacteur à une distance telle de celui-ci que son angle d'ouverture soit le plus réduit possible par rapport au diamètre de l'entrée d'air du réacteur et de sorte que l'ensemble qu'il compose avec les lames à profil spécial qui le relient à la périphérie du réacteur obéisse correctemenh aux lois de l'aérodynamisme pour les vitesses supérieurs à mach t. 2 - Dispositif de protection, selon la revendication 1 caractérisé en ce que les lames M et P (représentées figure 3), qui relient le bouclier à la périphérie du réacteur ont un profil tel et sont disposées de telles sorte, qu'elles sélectionnent les corpuscules ou l'eau, dont elles utisent l'énergie cinétique, en les guidant vers l'arrière > hors de la zone d'aspiration du réacteur, épurant de la sorte les filets d'air qui, plus habiles à contourner les obstacles, pénètrent par dérivation tangentielle en direction de l'entrée d'air du réacteur. 3 - Dispositif de protection selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'une circulation de gaz chauds, prélevés à la demande sur le canal d'éjection du réacteur, parcourt par un réseau disposé dans l'épaisseur des lames M et P, l'ensemble du dispositif de protection pour éliminer tout risque de givrage des entrées d'air.