Brevet FR2606080A1 — publié le 19880506

La présente invention a pour objet des lnverseurs de poussée pour des moteurs à turbine à gaz qui sont utilisés pour la propulsion des avions et incluent les moteurs à turbine à gaz à soufflante carénée. Il est d'usage courant de munir les moteurs à turbine à gaz et les moteurs à turbine à gaz à soufflante carénée de dispositifs d'inversion de poussée. Ces dispositifs ont la forme de cadres annulaires ou rectangulaires qui supportent des aubes profilées à leur périphérie. Les cadres sont enclos dans le capot extérieur du moteur et, lorsqu'il en est besoin, sont découverts par le déplacement de la partie appropriée de la i o structure de capot de façon que le fluide propulsif puisse être dérivé dans le cadre des aubes, à partir du carénage qui est définI en partie par le capot. Les aubes sont configurées et positionnées de façon à imprimer une composante d'inversion dans la direction de l'écoulement du fluide relativement à sa direction d'écoulement avant qu'il ne soit dérivé. Le cadre et les structures d'aubes sont connus sous le nom de cascade et c'est sous ce nom qu'on les désignera par la suite. De façon courante, les cascades ont une géométrie fixe et, par suite, elles déterminent la section de la zone de la structure de capot qui les contient. Cela, à son tour, a une influence sur la longueur du capot quand on considère les caractéristiques de l'écoulement d'air sur sa surface extérieure, c'est-à-dire que pour un gros capot 11 faut prévoir une longueur considérable pour éviter un rapide changement de dimensions de section, qui provoquerait une rupture de l'écoulement d'air et la traînée subséquente. En outre, un gros capot présente une surface frontale importante qui est une autre source de traînée et, bien entendu, de polds excessif. La présente invention a pour objet, entre autre, un moteur à turbine à gaz comportant une structure de cascade améliorée logée dans un capot extérieur dudit moteur. Selon la présente invention, un moteur à turbine à gaz comporte un capot dont une portion annulaire est translatable par rapport à une partie fixe, au moins une structure de cascade comportant un premier et un second cadres rectangulaires qui, en position de non fonctionnement sont superposés l'un à l'autre dans ledit capot, le premier desdits cadres étant connecté à une portion de capot, par une extrémité, le second 1 o desdits cadres étant attaché de façon à pouvoir tourner au premier cadre par l'intermédiaire des bords d'attaque et de fuite d'une pluralité d'aubes, de façon à autoriser un mouvement relatif en forme d'arc desdites aubes jusqu'à une position o les cadres sont écartés l'un de l'autre et o les aubes sont placées de façon que, en fonctionnement, elles dévient les gaz propulsifs qui passent entre elles. Dans ladite position de non fonctionnement, ladite structure de cascade peut rester à l'intérieur de la portion de capot translatable et être exposée aux gaz propulsifs lorsque ladite translation se produit. De préférence, le second desdits cadres est déplaçable selon ledit trajet en forme d'arc grâce à des forces exercées par les gaz propulsifs sur les aubes. La portion de capot translatable peut comporter la portion d'aval du capot. Comme alternative, la portion de capot translatable peut comporter une portion intermédiaire du capot. La structure de cascade, lorsqu'elle ne fonctionne pas, peut rester dans une position fixe du capot en amont de la portion effectuant la translation et être translatable avec la portion translatable jusqu'à une position de fonctionnement. De préférence, des portes de restriction sont prévues qui sont déplaçables dans une position o, lors de l'exposition des cascades, lesdites portes de restriction restreignent le conduit d'écoulement du moteur à turbine à gaz par lequel lesdits gaz propulsifs s'écoulent, en un point situé en aval des cascades découvertes, et provoquent ainsi le passage d'un écoulement substantiel de gaz propulsifs dans la structure de cascade. Les portes de restriction, lorsqu'elles ne fonctionnent pas, peuvent comporter une portion de la paroi intérieure du capot. L'invention va maintenant être décrite au moyen d'exemples et en référence aux dessins annexés, sur lesquels: 1 0 la figure 1 est une vue schématique d'un moteur à soufflante carénée à turbine à gaz comprenant un mode de réalisation de la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une vue agrandie de la figure 2; i 5 la figure 4 représente un second mode de réalisation de la présente invention; la figure 5 représente un troisième mode de réalisation de la présente Invention; et, la figure 6 représente un quatrième mode de réalisation de la présente invention. Sur la figure 1, on voit qu'un moteur 10 à soufflante carénée à turbine à gaz comporte un capot 12 qui, avec un noyau générateur de gaz 14, définit une soufflante carénée d'une façon connue. La portion d'aval 16 du capot de soufflante 12 est translatable par rapport au reste du capot 12, également de façon connue. La translation de la portion de capot 16 résulte du fonctionnement de pistons plongeurs 18 qui sont fixés à l'intérieur de la portion de capot 20 d'amont fixe. Un certain nombre de cascades 22 d'inversion de poussée est logé dans la portion fixe 20 du capot 12 et, lorsqu'elles ne fonctionnent pas, elles restent à l'intérieur de la portion de capot translatable 16. On se réfère maintenant à la figure 2. Chaque structure de cascade 22 a un cadre supérieur et un cadre inférieur rectangulaire, numérotés 24 et 26 respectivement. Le cadre Inférieur 26 est fixé rigidement à l'extrémité d'aval de la portion de capot fixe 20 par l'intermédiaire d'une poutre annulaire 28. Cela est plus clairement visible sur la figure 3. Le cadre supérieur 24 est connecté par l'intermédiaire des aubes 30 au cadre inférieur 26. Chaque aube 30 est connectée, de façon à pouvoir pivoter à ses extrémités, aux cadres 24 et 26 de façon que le cadre supérieur 24 puisse être déplacé selon un trajet en forme d'arc autour lo du rayon d'un arc qui est défini par la distance séparant les axes de pivot de chaque aube 30. La portion de capot translatable 16 comporte dans sa paroi intérieure 32 un certain nombre de portes de restriction 34 trapézoïdales, angulairement équidistantes, chacune de ces portes étant 1 5 connectée par un levier respectif 36 au carter 38 du noyau générateur de gaz 14 d'une façon connue. Chaque porte de restriction 30 est connectée de façon à pouvoir pivoter par l'intermédiaire de son extrémité d'amont à la paroi intérieure de la portion de capot 16. Et, sur la portion de capot 16 qui est translatée pour découvrir les cascades 22, les portes de restriction 34 sont déplacées par plvotement en travers du conduit 42 dans une position o elles se combinent pour obturer tout ou partie du conduit 42, en un point situé en aval des cascades 22. Cette position est partiellement représentée sur la figure 3 à laquelle on va faire référence maintenant. Sur la figure 3, la portion de capot 16 a été translatée de façon à découvrir les cascades 22. Les portes de restriction 34 ont été déplacées par pivotement en travers du conduit 42, pour l'obturer afin que les gaz propulsifs (dans l'exemple présent, de l'air) soient dérivés sur les aubes 30 des cascades 22. La force exercée par l'écoulement d'air fait pivoter les aubes autour de leur point de connexion avec le cadre inférieur 26, de sorte que le cadre supérieur 24 remonte dans la position représentée. Des passages 44 ouvrant sur l'atmosphère sont ainsi définis pour un écoulement à travers les gaz propulsifs. Pour produire un écoulement dans une direction opposée à celle de l'écoulement présent dans le conduit 42, 11 est Important d'empêcher que les aubes 30 soient exposées à un souffle dans des positions qui seraient totalement radiales par rapport à l'axe du conduit 42. A cette fin, on prévoit des leviers 46 qui sont également connectés, de façon à pouvoir pivoter, au cadre inférieur 26, mais qui crochent dans des logements locaux 48 situés sur les côtés des cadres 24 supérieurs 1, coopérants. Les leviers 46 sont plus courts que les aubes 22 et, lorsqu'ils atteignent une position tout-à fait radiale par rapport à l'axe du conduit 42, ils pénètrent dans les logements 48 et empêchent les cadres 24 et 26 de se séparer davantage. Les aubes 22 sont ainsi maintenues inclinées d'un angle qui a une composante de direction qui provoque au moins dans une certaine mesure ladite inversion d'écoulement. On n'a représenté qu'un levier 42, mais tout autre nombre approprié pourrait être utilisé. Lorsqu'on désire empêcher l'inversion de la poussée, la portion de capot 16 est déplacée de façon à couvrir la cascade 22 et, ce faisant, le bord d'attaque de la portion de capot 16 pénètre le bord adjacent de la cascade 22 et exerce sur lui une force qui provoque le pivotement des aubes jusqu'à leur position proche de l'horizontale telle que représentée sur la figure 2. Initialement, l'écoulement de gaz propulsifs s'oppose grandement à de tels mouvements, mais lorsque la portion de capot 16 se déplace, alors les portes de restriction 36 se soulèvent ce qui provoque une réduction de l'obturation très importante. La charge exercée sur les aubes se réduit de façon commensurable à la réduction de l'obturation. L'homme de l'art, après avoir lu la description, comprendra que les cadres 24, 26 pourraient être rapprochés et être écartés l'un de l'autre par des moyens mécaniques (non représentés). Par exemple, chaque cascade 22 pourrait avoir son propre piston plongeur. Un tel dispositif pourrait pallier le besoin des leviers 46 dans la mesure o les moyens pour actionner les pistons plongeurs pourraient être utilisés pour les maintenir en position de fonctionnement et ainsi, pour maintenir les cascades 22. De façon alternative, un nombre réduit de pistons plongeurs ou de vérins à vis, dont aucun n'est représenté, pourrait être connecté à un anneau de poussée (non représenté) qui, à son tour, serait connecté à chacune des cascades dans le but de leur transférer la force de piston plongeur. On se reporte maintenant à la figure 4 sur laquelle les parties identiques ou correspondantes portent les mêmes chiffres de référence. Alnsi, la portion de capot translatable 16 et le cadre inférieur 26 des cascades 22 sont connectés rigidement, et chaque cascade 22 s'emboîte dans la portion de capot 20 d'amont fixe lorsqu'elle ne fonctionne pas. Lors de la translation de la portion de capot 16 dans la direction d'aval, les cascades 22 sont retirées de la portion de capot 20. Les cadres 24 et 26 pourraient cependant ne pas être séparés par les gaz propulsifs tant que la cascade 22 n'est pas découverte en entier. En outre, 11 faudrait prévoir d'autres moyens-pour faire pivoter les aubes 30 dans leurs positions de non fonctionnement avant que la portion de capot 16 ne soit replacée dans sa position de non fonctionnement de façon à éviter que le cadre 24 n'encrasse la portion de capot 20. A cette f in, d'autres pistons plongeurs par exemple (non représentés) sont découverts lors de la translation de la portion de capot 16. Avant la rétraction de la portion de capot 16, les pistons plongeurs (non représentés) seraient actionnés pour faire pivoter les aubes 30 dans leur position de non fonctionnement et ensuite seraient rétractés avec la portion de capot 16 et ses pistons plongeurs 18 associés (figure 1). On se réfère maintenant à la figure 5 o également les mêmes parties sont désignées par les mêmes chiffres de référence. Le capot 12 a une portion d'amont 20a et une portion d'aval 16a qui sont écartées axialement. L'espace est enjambé par les cadres Inférieurs 26 des cascades 22 qui sont fixés rigidement à la fols aux portions de capot d'amont et d'aval 20a et 1 6a. Une portion de capot Intermédiaire 50 entoure les cascades 22 à l'extérieur et constitue une surface d'écoulement extérieur de capot. Une autre portion de capot Intermédiaire 52 est logée à l'intérleur de la cascade 22 et constitue une surface d'écoulement dans le conduit de soufflante 42. 1 0 Les portions 50 et 52 sont interconnectées de façon connue pour la translation axiale simultanée du reste du capot 12 de façon à découvrir les cascades 22. Bien qu'elles ne soient pas représentées, des portes de restriction du type représenté sur les figures 2 à 4 inclusivement peuvent être Incluses dans la portion Intérieure 52 et être agencées pour se déplacer au travers du conduit 42 de la même manière que celle décrite plus haut. Les aubes 30 peuvent être replacées à leur position de non fonctionnement de la même manière que celle qui est décrite en connexion avec la figure 3. Dans tous les exemples représentés, aucun moyen n'a été décrit ou illustré par lequel les portions de capot effectuant la translation sont supportées pour la translation. Dans tous les cas cependant, des poutres s'étendant axialement pourraient être utilisées, qui seraient fixées aux portions fixes du capot d'une façon bien connue de l'art. Selon la place précise à la périphérie du moteur o 11 est prévu que l'écoulement propulsif s'éjecte, une ou plusieurs structure de cascade 22 peut être employée et positionnée en conséquence. D'autres positions dans le même avion pourraient être obturées (non représentées) de façon à éviter de diriger des gaz propulsifs sur, par exemple, la structure d'avion associée. úOU6080 On se réfère maintenant à la figure 6. Dans cet autre mode de réalisation de la présente invention, chaque structure de cascade 22 est connectée, par une articulation, à la portion de capot 20 d'amont fixe, comme il est indiqué par le chiffre de référence 50. La structure de cascade 22 est également connectée par l'intermédiaire d'un mécanisme 52 à fentes et à tétons, à l'intérieur de la portion de capot translatable 16. La fente 54 est pratiquée dans une tige 56 qui s'étend à l'intérieur de la portion de capot 16 sur une distance suffisante pour permettre à la 1 0 portion de capot 16 de se fermer complètement contre la portion de capot fixe 20. Grâce à ce dernier agencement décrit, la cascade 22 peut pivoter sans se coincer à l'intérieur de la portion de capot 16 lorsque cette dernière se translate dans une situation o l'intérieur de la portion de capot 16 n'est pas aligné avec la cascade 22. REVENDICATIONS 1. Moteur à turbine à gaz comportant un capot dont une portion annulaire est translatable par rapport à une partie fixe, au moins une structure de cascade, caractérisé en ce que ladite structure de cascade comporte un premier et un second cadres rectangulaires (24, 26) qui, en position de non fonctionnement, sont superposés l'un à l'autre dans ledit capot (12), le premier desdits cadres (26) étant connecté la portion de capot, le second desdits cadres (24) étant attaché de façon à pouvoir tourner dudit premier cadre (26) par l'intermédlaire des bords d'attaque et de fuite d'une pluralité d'aubes (30), de façon à autoriser un 1 o mouvement relatif en forme d'arc desdites aubes jusqu'à une position o les cadres (24, 26) sont écartés l'un de l'autre et o les aubes (30) sont placées de façon que, en fonctionnement, elles dévient les gaz propuisifs qui passent entre elles. 2. Moteur à turbine à gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce i5 que, dans la position de non fonctionnement, la structure de cascade (22) s'emboîte à l'intérieur de la portion translatable (16) du capot et est exposée aux gaz propulsifs lors de ladite translation. 3. Moteur à turbine à gaz selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le second desdits cadres (24) est déplaçable selon ledit trajet en forme d'arc par des forces exercées sur les aubes (30) par les gaz propulsifs. 4. Moteur à turbine à gaz selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la portion de capot translatable (16) comporte la portion d'aval du capot (12). 5. Moteur à turbine à gaz selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit premier cadre (26) est connecté par l'intermédiaire d'un pivot à une portion de capot non translatable (20) et par l'intermédiaire d'un agencement à fentes et tétons (50) situé dans la portion de capot translatable. 6. Moteur à turbine à gaz selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la portion de capot translatable (16) comporte une portion intermédiaire entre l'extrémité d'amont (20a) et l'extrémité d'aval ( 1 6a) du capot (12). 7. Moteur à turbine à gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure de cascade (22), lorsqu'elle ne fonctionne pas, s'emboîte dans une portion de capot fixe (20) et est connectée pour sa translation à la portion de capot translatable (16) dans une position de fonctionnement. 1 o 8. Moteur à turbine à gaz selon la revendication 7, caractérisé en ce que le second desdits cadres (24) est déplaçable selon ledit trajet en forme d'arc par des forces exercées sur les aubes (30) par les gaz propulsifs. 9. Moteur à turbine à gaz selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des portes de restriction (34) montées pour fonctionner dans un conduit de gaz propulsif (42) dont la paroi extérieure est définie par ledit capot (12), lesdites portes de restriction (34) étant déplaçables entre une position o elles obturent le conduit (42) et dérivent les gaz propulsifs vers la structure de cascade (22) et une position o elles forment une partie de la surface d'écoulement de ladite paroi extérieure du conduit. 10. Moteur à turbine à gaz selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur à turbine à gaz (10) comporte une soufflante carénée dont la paroi extérieure est définie par ledit capot (12). 11. Capot utilisé pour entourer un moteur à turbine à gaz et définissant la paroi extérieure d'un conduit d'écoulement de gaz propulsifs, incluant une portion annulaire translatable et au moins une structure de cascade qui, lorsqu'elle ne fonctionne pas, s'emboîte à l'intérieur dudit capot, caractérisé en ce ladite structure de cascade comporte un premier et un second cadres rectangulaires (24, 26) qui, dans une position de non fonctionnement, sont superposés l'un à l'autre, le premier desdits cadres (26) étant fixe à au moins l'une des portions de capot (20), le second desdits cadres (24) étant attaché de façon à pouvoir pivoter, par l'intermédiaire des bords d'attaque et de fuite situés aux extrémités d'une pluralité d'aubes (30), audit premier cadre (26) de façon à autoriser un mouvement relatif en forme d'arc sur ce cadre jusqu'à une position o les cadres (24, 26) sont écartés l'un de l'autre et o les aubes (30) sont dans une position o, en fonctionnement sur un moteur à turbine à gaz (10), elles dévieraient les gaz propulsifs qui passeraient entre elles. 12. Capot selon la revendication 1 1, caractérlse en ce que les aubes (30) sont adaptées et sont agencées de façon à autoriser les gaz propulsifs à les chasser dans leur position de fonctionnement.