Brevet FR2583374A1 — publié le 19861219

AGENCEMENT DE GENERATEURS DE TURBULENCE ET DE DEFLECTEURS DE COUCHE-LIMITE L'invention concerne un agencement de générateurs de turbulence et/ou de déflecteurs de couche-limite pour diminuer la résistance à la pression et améliorer la capacité d'admission dans les entrées d'air d'avions, véhicules automobiles et autres corps en mouvement relatif au sein d'un milieu. Pour améliorer les conditions d'écoulement, il est connu d'agencer des générateurs de turbulence ou des déflecteurs de couche-limite sur le nez d'avions. Par exemple, par le brevet US 4 174 083, il est connu d'agencer des. générateurs de turbulence dans l'entrée d'air mobile d'un avion. Toutefois, ce document ne décrit aucune disposition pour améliorer la traînée. Par le brevet américain US 2 694 357, on connaît des entrées d'air qui admettent de l'air très énergétique à bord, avec une résistance supplémentaire plus faible qu'en recourant à des tuyères ou entrées de Pitot. Ces entrées sont agencées sur le nez, donc dans une région de minces couches-limites de fuselage. En outre, les générateurs de turbulence ou générateurs de turbulence en delta doivent empêcher le décollement dans le canal d'entrée. Les dispositions proposées dans ce cas ont pour effet de maintenir une récupération de pression et d'obtenir une amélioration sur ce point. Toutefois, aucune indication n'est donnée, de près ou de loin, selon laquelle on pourrait obtenir une amélioration de la capacité d'admission et, avec un agencement approprié, une amélioration de la traînée. La présente invention a pour but de réaliser un agencement du genre mentionné au début, avec lequel on obtiendra aussi bien une amélioration de la traînée pour un écoulement donné qu'une amélioration de la capacité 2 2583374 d'admission. Ce but est atteint, de manière surprenante, par le fait que des générateurs de turbulence, des générateurs de turbulence à aile delta et/ou des déflecteurs de couche limite suivis ou non suivis d'une entrée d'air affleurante ("flush inlet"), sont agencés de manière rigide, approximativement sur toute l'envergure, sur une ligne dans la région en aval de la plus grande épaisseur des ailes, des gouvernails de profondeur et de direction, ainsi qu'approximativement sur tout le pourtour du fuselage, dans la région arrière de l'avion. Ces dispositions permettent d'obtenir, pour des vols sur de longues distances, une économie supplémentaire de carburant de l'ordre de 2 %. Ces dispositions permettent toutefois d'obtenir d'autres perfectionnements avantageux, comme on le montrera dans la description présentée dans ce qui suit. Parmi les diverses formes de réalisation possibles, l'invention prévoit notamment que: - le ou les générateurs de turbulence et le ou les déflecteurs de couche-limite sont agencés en avant de l'entrée d'air affleurante; - les générateurs de turbulence sont disposés en agencement contra-rotatif en avant de l'entrée d'air affleurante; - les générateurs de turbulence sont disposés en agencement co-rotatif en avant de l'entrée d'air affleurante. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus complètement dans la description présentée ci-après, à titre d'exemple non limitatif, en se reportant au dessin annexé, sur lequel les figures représentent: - la figure 1, une vue de dessous d'une entrée d'air commandée par volet, pour turbine à gaz, avec un déflecteur de couche-limite disposé de manière fixe en avant de l'ouverture d'entrée; - la figure 2, une vue partielle en coupe longitudinale correspondant à la figure 1, l'entrée d'air pour turbine à gaz étant ouverte; - la figure 3, une vue partielle en coupe longitudinale correspond aux figures 1 et 2, l'entrée d'air pour turbine à gaz étant fermée; - la figure 4, une vue de dessous d'une entrée d'air pour turbine à gaz, avec générateurs de turbulence en agencement "contrarotatif"; - la figure 5, une vue partielle en coupe longitudinale correspondant à la figure 4, l'entrée d'air pour turbine à gaz étant ouverte; - la figure 6, une vue partielle en coupe longitudinale selon la figure 4, l'entrée d'air pour turbine à gaz étant fermée; - la figure 7a, une vue en plan montrant un agencement contrarotatif de générateurs de turbulence en avant de l'entrée d'air; - la figure 7b, une vue en plan de générateurs de turbulence en agencement co-rotatif, en avant de l'entrée d'air; - les figures 7c, 7d et 7e, une vue arrière, une vue en plan et une vue latérale d'un agencement d'un générateur de turbulence du type aile, pouvant être réalisé sous forme d'aile delta ou en flèche, en avant de l'entrée d'air; - les figures 7f à 7h, des vues selon la flèche A des figures 7a et 7b, illustrant la forme de réalisation des générateurs de turbulence; - la figure 8, une vue partielle en coupe longitudinale d'une entrée d'air pour turbine à gaz, avec déflecteur de couche-limite agencé rigidement, à laquelle est associée une entrée d'air supplémentaire affleurante, l'entrée d'air pour la turbine à gaz étant ouverte; - la figure 9, une vue partielle en coupe longitudinale correspondant à la figure 8, mais avec entrée d'air pour turbine à gaz fermée et entrée d'air affleurante en aval ouverte. Comme dejà indiqué au début en considérant l'état de la technique, il est connu d'agencer des générateurs de turbulence ou des ailes delta pour obtenir une amélioration de la récupération de pression. Cela permet de réduire la perte de. puissance survenant aux grandes altitudes, et d'augmenter la récupération de pression en faisant dévier la couche-limite préjudiciable par exemple au transfert à l'entraînement des appareils auxiliaires. Ceci étant, des essais effectués par le demandeur ont montré qu'une amélioration sensiblement plus importante pouvait encore être obtenue, et cela non seulement dans la récupération de pression mais aussi dans l'hétérogénéité de pression et dans la traînée, pour un écoulement donné, si les générateurs de turbulence 11, les générateurs de turbulence à aile delta 11a et/ou les déflecteurs de couche-limite 13 sont munis d'une admission d'air affleurante ("flush inlet") ou 21, et sont agencés de manière rigide approximativement sur toute l'envergure, sur une ligne dans la région en aval de la plus grande épaisseur de l'aile, des gouvernails de profondeur et de direction, ainsi qu'approximativement sur tout le pourtour du fuselage dans la région de l'arrière de l'avion 10. On obtient donc, par l'addition des entrées d'air de couche-limite, une diminution de la résistance à la pression et, en même temps, on obtient une amélioration de la capacité d'admission, c'est-à-dire que la récupération de pression d'admission, l'uniformité de la pression d'admission et le rapport des pressions d'installation sont optimisés. Les figures 1 à 3 représentent un exemple de réalisation de l'agencement d'un déflecteur de couche-limite 13 agencé de manière rigide. Ce déflecteur de couche-limite 13 est agencé de manière rigide sur la cellule de l'avion, devant le canal d'entrée d'air 15. Un volet 14 manoeuvré par un actionneur 16 est monté à pivotement sur un axe 12 et sert à l'ouverture et à la fermeture du canal d'entrée d'air 15. Les figures 4 à 6 représentent un autre exemple de réalisation pour résoudre le problème posé. Ici, des générateurs de turbulence 11 sont disposés sur la cellule 10 de l'avion, en avant du canal d'entrée d'air qui peut également être ouvert ou fermé par un volet 14. Dans l'exemple représenté sur la figure 4,.les générateurs de turbulence 11 sont positionnés "contrarotativement". Les figures 7a à 7h montrent divers exemples d'agencement et de configuration des générateurs de turbulence. Sur la figure 7a, on a représenté un agencement "contrarotatif" (rotations dans des sens opposés)et, sur la figure 7b, un agencement "co- rotatif"l (rotations dans le même sens) des générateurs de turbulence 11 sur la cellule 10 de l'avion. Les variantes possibles des générateurs de turbulence quant à leur forme sont illustrées par les figures 7f à 7h, d'autres formes étant, bien entendu, envisageables, par exemple des formes du genre crête de coq, etc.. Les figures 7c, 7d et 7e représentent, en vue arrière, en vue en plan, et en vue latérale, un exemple de réalisation d'un générateur de turbulence 11a à aile delta. Là encore, d'autres conceptions sont imaginables. Ainsi, par exemple, l'angle d'aile peut être plus grand ou plus petit, un certain angle d'incidence du générateur de turbulence à aile delta peut être d'une certaine importance, ou, d'une manière générale, la surface peut avoir une forme rectangulaire ou la forme d'une flèche. Sur les figures 8 et 9, on a représenté un autre exemple de réalisation. Ici, une entrée d'air supplémentaire 21 dans le fuselage de l'avion est associée au déflecteur de couche-limite 13 agencé de manière rigide. Cette entrée d'air sert à l'admission d'air utile 22. Le déflecteur de couche-limite 13 disposé en amont protège en outre l'entrée d'air et le groupe moteur auxiliaire ou l'échangeur de chaleur (non représenté) contre les fluides tels qu'eau de pluie, liquides hydrauliques ("Skydrol") , eaux usées et carburant. IlEresulteun allongement des cycles de nettoyage de l'entrée d'air et du moteur d'entraînement des auxiliaires, etc.. En outre le risque d'explosion peut être exclu pour le moteur auxiliaire puisque celui-ci ne peut pas aspirer de carburant qui se serait échappé. Ces effets annexes contribuent aussi aux avantages de l'invention par rapport à l'état de la technique. Pour récapituler, les avantages essentiels de l'invention sont: les dispositions proposées conduisent à une économie de carburant de l'ordre de 2 % pour des vols sur de longs trajets; le prélèvement de puissance des moteurs d'entraînement des auxiliaires est amélioré, ainsi que leur aptitude au redémarrage aux grandes altitudes; et, enfin, la sécurité en vol est améliorée puisque du carburant éventuellement échappé se trouve écarté de l'entrée d'air. REVENDICATIONS 1. Agencement de générateurs de turbulence et/ou de déflecteurs de couchelimite pour diminuer la résistance à la pression et améliorer la capacité d'admission dans les entrées d'air d'avions, caractérisé en ce que des générateurs de turbulence (11), des générateurs de turbulence à aile delta (lia) et/ou des déflecteurs de couche-limite (13), suivis ou non suivis d'une entrée d'air affleurante (15, 21), sont agencés de manière rigide, approximativement sur toute l'envergure, sur une ligne dans la région en aval de la plus grande épaisseur des ailes, des gouvernails de profondeur et de direction, ainsi qu'approximativement sur tout le pourtour du fuselage dans la région arrière de l'avion (10). 2. Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ou les générateurs de turbulence (11, 11a) et le ou les déflecteurs de couchelimite (13) sont agencés en avant de l'entrée d'air affleurante (15, 21). 3. Agencement selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les générateurs de turbulence (11) sont disposés en agencement contrarotatif en avant de l'entrée d'air affleurante (15, 21). 4. Agencement selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les générateurs de turbulence (11) sont disposés en agencement co-rotatif en avant de l'entrée d'air affleurante (15, 21).