Brevet FR2581130A1 — publié le 19861031

La présente invention concerne un ensemble de tuyère pour le groupe moteur d'un avion à propulsion par réaction. On connait déjà un ensemble de tuyère de ce type par la description qui en est faite dans le brevet britannique NO 1 278 801. il comprend une tubulure de réaction, un agencement conique de pétales situé à une extrémité de cette tubulure et définissant une tuyère pour commander l'écoulement du fluide qui le traverse, les dits-pétales étant supportés de façon à pouvoir pivoter autour de leur extrémité amont et modifier par ce pivotement la section d' écoulement de la tuyère, des moyens à cames et des moyens associés aptes à suivre le profil des cames, agencés de fa çon à faire pivoter les pétales lorsque ceux-ci sontame- nés à se déplacer relativement à ceux-là ou vice-versa et à se déplacer axialement relativement aux pétales, des moyens à vérins pour provoquer ce mouvement axial et un lément annulaire monté entre les moyens à vérin et les moyens à cames ou les moyens suiveurs de profil paur transmettre le mouvement axial à ceux-ci ou ceux-là. Cet ensemble de tuyère connu a une longueur axiale déterminée entre autre par la pente du profil des cames suivi par les moyens associés, l'ensemble étant d'autant plus court que cette pente est raide et que les forces exercées par les moyens à vérin pour maintenir ou modifier la section d'écoulement de la tuyère sont importantes. Dans le passé, cette relation a limité la mesure dans laquelle on peut raisonnablement raccourcir l'ensemble de tuyère sans que la nécessité de faire face à des forces relativement grandes dans les moyens à vérin fasse surgir des problèmes de poids et d'encombrement. Ce problème a pris un caractère particulièrement aigu dans les applications de la poussée commandée par vecteur, lorsque la tubulure de réaction est coudée et agencée de façon qu'on puisse la faire pivoter et faire varier ainsi la direction de l'échappement entre une position horizontale et une position sensiblement verticale, tournée vers le bas, qui per met à l'avion d'effectuer un décollage pratiquement vertical.Dans ce type d'application, il peut arriver que la longueur de ltensemble de tuyère soit rigoureusement limitée, en particulier lorsqu'il est question de ménager un espace libre entre la tuyère et le sol dans la position d'échappement vertical vers le bas. L'invention a pour objet d'éliminer au moins partiellement cette difficulté. A cet effet, dans l'ensemble de tuyère selon l'invention, la pression du fluide qui s'écoule dans la tubulure lorsque le groupe moteur est en marche agit radialement vers l'extérieur sur les pétales et est convertie par les moyens à cames et les moyens suiveurs de profil en une première force axiale sur l'élément annulaire, et celui-ci comporte une surface tournée dans la direction axiale, vers cette première force, et exposée à la dite pression de fa çon à produire une seconde force axiale de sens opposé à celui de la première et qui la compense au moins partiellement. Grâce à l'agencement selon l'invention, les forces agissant sur les moyens a vérin et au moins dans une certaine mesure sur les moyens à cames et sur les moyens suiveurs de profil sont réduites, de sorte qu'on peut utiliser des cames dont le profil a une plus forte pente et donc obtenir une tuyère plus courte sans sans que cela entraine une augmentation de poids inacceptable. De toute façon, l'invention sera bien comprise à 1' aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de cet ensemble de tuyère: Fig. 1 est une vue en plan partielle d'un avion et du groupe moteur de propulsion par réaction de cet avion; Fig. 2 est une vue en coupe de l'ensemble de tuyère du groupe moteur de fig. 1. On peut voir à la figure 1 que le groupe moteur, désigné par la référence générale 10, est disposé dans le fuselage 11 d'un avion et comprend une turbine à gaz 12 adaptée à entrainer en rotation une soufflante 13, qui envoie de l'air à une chambre 14 entourant la turbine 12. La chambre 14 contient un dispositif de combustion 15 et présente une sortie vers une tubulure de réaction 17 munie à son extrémité aval 17C d'un ensemble de tuyère 16. La tubulure 17 forme un coude et elle est supportée à son extrémité amont 17A par le fuselage Il ou la chambre 14 de façon à pouvoir tourner autour d'un axe 17B, cette rotation ayant pour effet de modifier la direction du fluide qui s'échappe de l'extrémité aval 17C. La tubulure 17 peut donc passer par rotation d'une position de vol en avant à une position de décollage vertical et vice-versa, d'une manière connue en soi. Comme on peut le voir aussi à la figure 2, l'ensem- ble de tuyère 16 comprend l'extrémité aval 17C de la tubulure 17, une tuyère à section d'écoulement variable 18 et un mécanisme 20 pour agir sur la tuyère de façon à en modifier la géométrie. La tuyère 18 est formée par un agencement conique de pétales 19, qui, par leur extrémité aval l9B, définissent la section d'écoulement de la tuyère. Pour modifier cette section, les pétales 19 s'articulent par leur extrémité amont, au moyen d'un pivot respectif 19A, sur l'extrémité aval d'un manchon 22, qui entoure 1' extrémité aval 17C de la tubulure 17. Le mécanisme 20 comprend une enveloppe protectrice 24, qui entoure les pétales fl et le manchon 22. L'extrémité amont de l'enveloppe 24 est fixée à la tubulure 17 par une cloison 24A. Son extrémité aval est libre et se termine par une paroi 24B, qui supporte un agencement annulaire de cames 25, avec le profil desquelles coopèrent des galets 26 montés sur les pétales respectifs. Chaque came 25 est inclinée sur l'axe 18A de la tuyère 18 suivant un angle moyen x.Le manchon 22 est relié à des vérins à vis et écrou 28 (dont un seul est représenté) aptes à le déplacer axialement le long de la tubulure 17, et pendant ce mouvement, les cames 25 et les galets 26 coopèrent pour faire pivoter les pétales et modifier ainsi la section d'écoulement de la tuyère. Chaque galet 26 est maintenu en contact avec la came associée Z5 par la pression P1 exercée par le fluide qui s'écoule à travers la tuyère. Eu égard à l'angle d'inclinaison x des cames 25, la pression PI est convertie en une force axiale FI dirigée de l'aval vers l'amont. Pour obtenir un ensemble de tuyère 16 relativement court dans le sens axial, il est désirable que la pente de la came soit aussi raide que possible, c'est-à-dire d'avoir un angle d'inclinaison x aussi grand que possible. Ceci a pour effet bénéfique de raccourcir la projection sur l'axe de la longueur des cames 25 et des pétales li et de réduire la course de travail 28A des vérins 28.Par contre, une augmentation de l'angle d'inclinaison x entraine une augmentation correspondante de la capacité des vérins 28, ce qui ne va pas sans augmenter le poids et l'encombrement de ces derniers. Pour remédier à cet inconvénient, le manchon 22 présente une surface 30, qui est tournée vers l'amont, dans la direction de l'axe, et est exposée à la pression statique P2 qui règne dans la tubulure 17. il en résulte que cette pression exerce sur le manchon 22 une force F2 qui s'oppose à la force F1 et l'annule au moins partiellement. La pression statique P2 contenue par un joint annulaire 31, interposé, en amont de la surface 30, entre l' extrémité aval de la tubulure 17 et la face interne du manchon 22. La surface 30 est disposée avantageusement dans une partie en retrait 32 du manchon 22, afin d'éviter qu'elle saille dans le courant de fluide et y crée des turbulences. De préférence la surface 30 a une grandeur qui est choisie de façon que la force FI soit légèrement supérieure à la force F2, pour qu'il en résulte une petite force axiale n désirable pour solliciter les vérins vers l'amont et rattraper ainsi les tolérances de fabrication. Etant donné la faible charge exercée sur les vérins 28 par la force F3, on peut utiliser des vérins suffisamment petits pour pouvoir être logés dans l'espace relative ment réduit à l'intérieur de l'enveloppe protectrice 24. A cet effet, chaque vérin 28 comporte une vis 33, qui s'étend parallèlement à l'axe 18A et tourillonne dans des paliers Z et li montés respectivement sur la cloison avant 24A et sur la paroi arrière 24B de l'enveloppe. La vis 33 tourne dans un écrou 36 relié au manchon 22 par une biellette 2, laquelle peut compenser les petits défauts d'alignement entre la vie 21 et le manchon 22. La vis est en tramée en rotation, par l'intermédiaire d'un mécanisme d'engrenages 38, par un arbre flexible sous gaine 39, qui entoure la tubulure 17 et transmet le mouvement à tous les vérins 28. La faible charge exercée sur ces derniers permet d'utiliser ici un arbre flexible, lequel, par nature, ne convient pas à la transmission d'un couple élevé. - REVENDICATIONS 1. - Ensemble de tuyère comprenant une tubulure de réaction, un agencement conique de pétales situé à une extrémité de cette tubulure et définissant une tuyère pour commander l'écoulement du fluide qui le traverse, les dits pétales étant supportés de façon à pouvoir pivoter autour de leur extrémité amont et à modifier, par ce pivotement, la section d'écoulement du fluide dans la tuyère, des moyens à cames et des moyens associés aptes à suivre le profil des cames, agencés de façon à faire pivoter les pétales lorsque ceux-ci sont amenés à se déplacer relativement à ceux-là ou vice versa et à se déplacer axialement relativement aux pétales, des moyens à vérin pour provoquer ce mouvement axial et un élément annulaire monté entre les moyens à vérin et les moyens à cames ou les moyens suiveurs de profil pour transmettre le mouvement axial à. ceux-ci ou ceux-là, caractérisé en ce que la pression (P1) du fluide qui s'écoule dans la tubulure -(17) lorsque le groupe moteur (10) est en marche agit radialement vers 1 extérieur sur les pétales (19) et est convertie par les moyens à cames(25) et les moyens suiveurs de profil (26) en une première force axiale (Fi) sur l'élément annulaire (22), et en ce que celui-ci comporte une surface (30) tournée dans la direction axiale, vers la première force (Fi), et exposée à la dite pression (P1) de façon à produire une seconde force axiale (F2) de sens opposé à celui de la première (F1) et qui l'annule, au moins en partie. 2.- Ensemble de tuyère selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément annulaire comprend un manchon (22) qui entoure la tubulure de réaction (17), en ce que les pétales (19) sont supportés sur ce manchon de fa çon à pouvoir effectuer leur mouvement de pivotement, en ce que les pétales sont entourés par une enveloppe protectrice (24) fixe relativement à la tubulure (17), tandis que le manchon est déplaçable le long de cette dernière et relativement à l'enveloppe sous l'action des moyens à vé rins, et en ce que les moyens à cames et les moyens suiveurs de profil sont prévus entre les pétales (19) et 1' enveloppe (24) pour faire pivoter les pétales lorsque le manchin (22) est déplacé par les moyens à vérin. 3.- Ensemble de tuyère selon la revendication 2, caractérisé en ce que le manchon (22) comporte une première partie située à l'extérieur de l'extrémité aval de lar tubulure (17) dans le sens radial et une seconde partie, située en aval de l'extrémité aval adjacente de la tubulure et dont la face périphérique interne est alignée sur celle de la tubulure, ainsi qu'une partie qui s'étend radialement entre la première et la seconde partie et qui définit la surface tournée vers l'amont dans la direction axiale. 4.- Ensemble de tuyère selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un joint d'étanchéité (31) est prévu entre l'extrémité aval de la tubulure et la face interne de la première partie du manchon (22). 5.- Ensemble de tuyère selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens à vérins (28) sont disposés entre l'enveloppe protectrice (24) et le manchon (22). 6.- Ensemble de tuyère selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens à vérins (28) comprennent pour chaque vérin une vis (33) tourillonnant dans des paliers (34,35) situés aux extrémités axiales opppsées de 1' enveloppe protectrice (24) et reliée à un mécanisme de transmission du mouvement (38,39) qui l'entraîne en en rota- tion, ainsi qu'un écrou (36) dans lequel tourne la vis et qui est relié au manchon (22) pour lui communiquer un mouvement axial lorsque la vis est entrainée en rotation.