Brevet FR2560291A1 — publié le 19850830

DISPOSITIF POUR AMELIORER LES CONDITIONS D'ECOULEMENT A L'ENTREE D'AIR DES TURBOREACTEURS MONTES DANS DES AVIONS. L'invention se rapporte à un dispositif pour amé- liorer les conditions d'écoulement dans les entrées d'air munies de déflecteurs de couche limite pour les turboréac- teurs montés dans des avions. Les avions qui opèrent dans des zones de vitesse élevée, en particulier dans la zone ultrasonique, sont équipés d'entrées d'air qui, pour éviter la couche limite préjudiciable à l'écoulement à proximité de la cellule, comportent un déflecteur ou une étrave de couche limite qui ponte un intervalle correspondant, la fente de couche limite, entre la cellule de l'avion et la face interne du canal d'entrée d'air. L'entrée d'air d'un avion a pour mission de transformer en énergie de compression une partie aussi grande, que possible de l'énergie cinétique de l'air s'écoulant avec réduction de sa vitesse. En particulier, aux nombres de Mach élevés, cette récupération d'énergie peut être considérable. Pour que celle-ci soit optimisée, il faut que l'air capté et comprimé soit amené sans perte et à l'état homogène au réac- teur en quantité convenablement dosée afin que l'entrée d'air et le réacteur coopèrent dans des conditions aérodynamiques stables. Au démarrage et aux vitesses de vol relativement lentes, il faut, pour éviter des décollements de l'écoulement au niveau des arêtes de l'entrée d'air (lèvres), que la section transversale d'entrée d'air soit dimensionnée aussi grande que possible ou soit agrandie en plus par des oules d'entrée d'air auxiliaires. C'est ici qu'intervient l'invention dont l'objet est précisément d'aménager l'entrée d'air des avions capables de voler aux vitesses supersoniques de façon que sa surface d'admission soit aussi grande que possible au démarrage et aux vitesses de vol relativement lentes. Z560291 Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que le déflecteur de couche limite est monté déployable et escamotable par rapport à la cellule de l'avion de façon que ce déflecteur, lorsque l'avion se trouve au sol ou vole à des vitesses relativement lentes, soit escamoté dans la cellule de l'avion, tandis qu'aux vitesses relativement élevées, il se trouve déployé à l'extérieur en position de fonctionnement. Comme selon l'invention il est possible d'escamo- ter le déflecteur de couche limite dans la cellule de l'avion de telle sorte qu'il se trouve à l'affleurement de la surface extérieure de celle-ci, la surface d'entrée d'air,au démar- rage et aux faibles vitesses de vol, peut être agrandie avan- tageusement de la valeur correspondant à la surface frontale du déflecteur de couche limite. Moyennant une régulation appro- priée, l'invention permet en outre de procéder aux variations ou aux réductions des surfaces de captage de l'entrée d'air pendant le vol supersonique. L'invention se rapporte>en outre)à un dispositif pour améliorer les conditions d'écoulement d'une entrée d'air pour un turboréacteur auxiliaire d'avionsservant à l'entraî- nement d'appareils annexeset ne fonctionnant que par inter- mittence, l'entrée d'air étant commandée par un volet monté mobile sur la cellule de l'avion de manière que le volet maintienne l'entrée d'air ouverte lors du fonctionnement du réacteur auxiliaire et la maintienne fermée à l'arrêt de celui-ci. Un tel dispositif à volet est par exemple mentionné dans la demande de brevet allemand 29 14 469. Dans le cas d'une entrée d'air commandée par volet pour un turboréacteur auxiliaire ne fonctionnant que par intermittence, l'invention prévoit d'installer un déflec- teur de couche limite qui, monté mobile dans la cellule de l'avion, est manoeuvré en fonction de la position à chaque fois considérée du volet de façon que, lorsque l'entrée d'air est ouverte, il se trouve en position de fonctionnement à l'extérieur de la cellule de l'avion, tandis que, lorsque l'entrée d'air est fermée, il se trouve escamoté à l'inté- rieur du contour externe de la cellule de l'avion. Grâce à cette disposition, on a l'assurance que, lorsque le réacteur auxiliaire est en service, l'entrée d'air fonctionne avec un bon rendement même en cas de grandes vitesses de vol, mais qu'en revanche, en cas d'arrêt du réac- teur auxiliaire, le déflecteur de la couche limite ne consti- tue aucun obstacle à l'écoulement et que l'entrée d'air elle- même est ainsi recouverte de façon à favoriser l'écoulement. En d'autres termes, le déflecteur de couche limite déployé aux vitesses relativement élevées agit de façon à réduire les effets de la chute de puissance autrement usuelles du turbo- réacteur auxiliaire en vol aux hautes altitudes,à favoriser la remise en route du réacteur, par exemple en cas de panne du réacteur principal (réacteur de vol), en vue de prendre en charge l'entrainement des appareils annexes, à augmenter le gain de pression par suite de l'élimination de la couche limite néfaste et à éviter ainsi les pertes d'impulsion. Dans un mode de réalisation de l'invention, le déflecteur de couche limite est réalisé en forme de volet et, par son extrémité arrière, s'articule sur la cellule de l'avion au moyen d'un axe transversal. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le volet d'entrée d'air s'articule par son extrémité avant sur le même axe transversal que le déflecteur de couche limite. Une possibilité de synchroniser les déplacements du volet d'entrée d'air avec ceux du déflecteur de couche limite au sens de l'invention consiste à accoupler mécani- quement les systèmes d'entraînement entre le volet d'entrée d'air et le déflecteur de couche limite. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description de modes de réalisation pris comme exemples, mais non limitatifs, et illustrés par le dessin annexé, sur lequel: les figures 1 à 9 représentent des déflecteurs de couche limite réglables installés à l'avant des entrées d'air commandées par des volets pour turboréacteurs auxi- liaires, la figure 1 représentant une telle installation vue par endessous; les figures 2 à 9 représentent en coupe longi- tudinale différentes possibilités d'entraînement cinématique; les figures 10 à 13 représentent respectivement un avion avec déflecteursde couche limite réglableset équipé de diffuseurs à choc oblique unilatéraux disposés perpendi- culairement et servant d'entréesd'air ultrasoniques Comme représenté tout d'abord sur les figures 1 à 3, un déflecteur de couche limite 3 situé à l'avant et un volet 4 situé à l'arrière dans le sens de l'écoulementsont disposés sur la cellule 1 de l'avion par l'intermédiaire d'une articulation commune 2, le volet commandant une entrée d'air 5 pour un turboréacteur auxiliaire (non représenté). La figure 2 représente le volet d'entrée d'air 4 à la posi- tion ouverte et le déflecteur de couche limite 3 à la posi- tion déployée, c'est-à-dire en position de fonctionnement, tandis qu'à la figure 3, le volet 4 maintient l'entrée d'air 5 fermée et le déflecteur de couche limite 3 est esca- moté dans une niche lb de la cellule 1 de l'avion. L'entraî- nement est assuré par un servomoteur 6 qui agit sur le volet d'entrée d'air 4. En ce qui concerne l'entraînement, celui-ci est raccordé au déflecteur de couche limite 3 par un mécanisme à manivelle, un quadrilatère articulé 7, qui se compose d'une manivelle 7a disposée sur le volet d'entrée d'air 4,d'unemanivelle oscillante 7b s'articulant sur le déflecteur de couche limite et d'une tige d'accouplement 7c qui est montée rotative sur la cellule 1 par l'intermédiaire d'une articulation 7d. Comme il ressort des figures 4 et 5, à l'extrémité avant, vue dans le sens de l'écoulement, du volet d'entrée d'air 14 est installée un bossage d'entraînement 8 qui, lors de l'ouverture de l'entrée d'air 5 et après une courte course d'avance v du volet d'entrée d'air 14,entralne et déploie le déflecteur de couche limite 13 qui est ramené à sa position de repos par un ressort de rappel 9. Les figures 6 et 7 représentent un raccordement rigide au moyen d'une patte 10 entre le volet d'entrée d'air 24 et le déflecteur de couche limite 23. Sur les figures 8 et 9, le déflecteur de couche limite 33 qui, à la position d'ouverture fait en même temps ici office de capot de captage d'air, commande une ouver- ture d'entrée d'air supplémentaire 11 prévue pour l'air utile 12 et placée dans la cellule 1 de l'avion. Lorsque le volet d'entrée d'air 34 est fermé (figure 9), le déflecteur de couche limite 33 ferme aussi l'ouverture d'entrée d'air 11. Les figures 10 à 13 représentent la partie avant d'un avion de grandes vitesses comportant deux entrées d'air supersoniques 13 dont les déflecteurs de couche limite 43 s'articulent par leurs extrémités arrières sur la cellule 1 de l'avion de manière à pouvoir pivoter autour d'un axe 2. Sur les figures 10 et 11, l'avion se trouve en vol super- sonique, les déflecteurs de couche limite 43 étant sortis de leurs niches et se trouvant dans la fente de couche limite 14 o ils agissent en tant qu'étraves de couche limite. Les figures 12 et 13 représentent l'avion au sol, au démarrage ou en vol à vitesses relativement faibles. Dans ce cas, les deux déflecteurs de couche limite 43 sont esca- motés dans leurs niches lb et augmentent de cette façon la section transversale d'entrée d'air de la valeur de leur propre section transversale frontale,comme il ressort en particulier de la figure 13. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour améliorer les conditions d'écoule- ment dans les entrées d'air munies de déflecteurs de couche limite pour turboréacteurs montés dans des avions, caracté- risé par le fait que les déflecteurs de couche limite (43) sont montés déployables et escamotables par rapport à la cellule (1) de l'avion de façon que les déflecteurs de couche limite (43) dans un avion se trouvant au sol ou volant à des vitesses relativement lentes soient escamotés dans la cellule (1) de l'avion à l'affleurement de sa surface externe>tandis qu'aux vitesses relativement grandes de l'avion, ils se trouvent en dehors en position de fonction- nement. 2. Dispositif pour améliorer les conditions d'écoule- ment dans une entrée d'air pour un réacteur auxiliaire d'avions(turboréacteur auxiliaire) servant à l'entraînement d'appareils annexes et nefonctionnant que par intermittence, l'entrée d'air étant commandée par un volet monté mobile sur la cellule de l'avion de manière que, le réacteur auxiliaire étant en fonctionnement, le volet maintienne l'entrée d'air ouverte et, le réacteur auxiliaire étant arrêté, le volet maintienne l'entrée d'air fermée, caractérisé par le fait qu'il comporte un déflecteur de couche Iimite (3, 13, 23, 33) qui, monté mobile par rapport à la cellule (1) de l'avion et placé à l'avant de l'entrée d'air (S) dans le sens de l'écoulement, estmanoeuvré en fonction de la position à chaque fois considérée du volet (4, 14, 24, 34) de façon que, lorsque l'entrée d'air (5) est ouverte, le déflecteur de couche limite (3, 13, 23, 33) se trouve en position de fonc- tionnement à l'extérieur de la cellule (1) de l'avion, tandis que, lorsque l'entrée d'air (5) est fermée, le déflec- teur de couche limite (3, 13, 23, 33) se trouve escamoté à l'intérieur du contour externe de la cellule (1) de l'avion. 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le ou les déflecteurs de couche limite (3, 13, 23, 33,43) sont réalisés en forme de volets et s'articulent par leur extrémité arrière sur la cellule (1) de l'avion par l'intermédiaire d'axes de pivotement (2). 4. Dispositif selon les revendications 2 et 3, carac- térisé par le fait que le volet d'entrée d'air (4, 14, 24, 34) s'articule par son extrémité avant sur le même axe de pivotement (2) que le déflecteur de couche limite (3, 13, 23, 33). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 2 à 4, caractérisé par le fait que le volet d'entrée d'air (4, 14, 24, 34) et le déflecteur de couche limite (3, 13, 23, 33) sont mutuellement accouplés mécaniquement en ce qui concerne leur entraînement. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 2 à 5, caractérisé par le fait que le volet d'entrée d'air (4) et le déflecteur de couche limite (3) en forme de volet sont mutuellement accouplés par un quadrilatère articulé (7) dontla tige d'accouplement (7c) est suspendue ou fixée à la cellule (1) par l'intermédiaire d'une articu- lation à charnière (7d), l'entraînement agissant soit sur le volet d'entrée d'air (4), soit sur le déflecteur de couche limite (3) en forme de volet. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 2 à 5, caractérisé par le fait qu'il comporteun bos- sage d'entraînement (8) qui est raccordé à l'extrémité arrière du volet d'entrée d'air (14) entraîné et qui, en cas d'assez grand angle de pivotement du volet d'entrée d'air (14), est réalisé de façon qu'il n'actionne le déflec- teur de couche limite (13) qu'après une avance angulaire (v) du volet d'entrée d'air (14), le retour à la position ini- tiale du déflecteur de couche limite étant assuré par un ressort de rappel (9). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 2 à 5, caractérisé par le fait que le volet d'entrée d'air (24) et le déflecteur de couche limite (23) sont rigidement raccordés l'un à l'autre par une patte (10). 9. Dispositif selon la revendication 2,-caractérisé par le fait que l'écoulement de la couche limite est capté par le déflecteur (33) et, à la position déployée de celui-. ci, est dévié sous-forme d'air utile (12) par une ouver- ture (11) prévue en dessous du déflecteur de couche limite (33) dans la cellule (1) de l'avion.