Brevet FR2622253A1 — publié le 19890428

DESCRIPTION La présente invention concerne un canal de transition placé dans un ensemble d'éjection de turboréacteur entre un canal de post-combustion et une tuyère de propulsion. Dans un turboréacteur, le canal de post-combustion o circulent les gaz destinés à l'éjection présente habituellement une section de forme générale circulaire. Les recherches tendant à l'amélioration des performances, à la simplification et à divers objectifs en fonction des applications tels que la réduction des encombrements ou une optimisation cinématique ont amené dans certains cas a définir des tuyères de propulsion du type dit "bidimen- sionnelle" dont la structure fixe présente une section carrée ou rectangulaire. FR 86.17632 décrit par exemple une tuyère d'éjection réglable bidimensionnelle de ce type. FR-A-2 326 585 concerne également un ensemble d'éjection à tuyère bidimensionnelle. Le canal de transition envisagé ne constitue toutefois pas une solution satisfaisante pour certaines applications et en particulier, la définition proposée pose de nombreuses difficultés pour l'utilisation de matériaux composites qui présentent pa ailleurs des caractéristiques d'emploi avantageuses aux hautes tempé- ratures rencontrées. En particulier, dans les solutions connues, en fonction des sollicitations mécaniques qui se développent en fonctionnement, des dilatations d'origine thermique s'exerçant de manière différentielle sur divers éléments et des déformations, et sous l'effet de la pression des gaz, le canal de transition est soumis à des moments de flexion. Le but de l'invention est de réduire les sollicitations mécaniques à des efforts de traction ou de compression simple, de réduire les contraintes mécaniques d'origine thermique, d'obtenir une répartition optimale des épaisseurs permettant d'obtenir une réduction de masse et de permettre un choix différencié de matériaux notamment du type composites, en les utilisant dans les meilleures conditions de leur tenue en service en fonction du type de sollicitation mécanique, notamment par traction ou par compression suivant le cas. Ces buts sont atteints au moyen d'un canal de transition d'un ensemble d'éjection de turboréacteur du type précité caractérisé en ce que une enveloppe interne présente une forme de trémie, ou de pyramide tronquée évasée dans la direction amont, dont le bord amont a une section circulaire et le bord aval a une section quadrangulaire à angles arrondis, l'enveloppe externe présente également une forme de pyramide tronquée évasée dans la direction aval, dont le bord amont a une section circulaire et que l'enveloppe interne et l'enveloppe externe sont reliées par une multiplicité d'éléments, régulièrement répartis périphériquement, de hauteur croissante d'amont en aval en s'inscrivant dans l'intervalle ménagé entre les deux enveloppes suivant la direction de leurs génératrices, formant des raidisseurs. Plusieurs modes avantageux de réalisation de ces raidisseurs sont également indiqués. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention et de quelques variantes préférées, en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente un canal de transition conforme à l'invention selon une vue schématique en coupe longitudinale par un plan passant par l'axe X-X de rotation du turboréacteur; - la figure 2 représente le canal de transition représenté à la figure 1 selon une vue schématique en coupe transversale selon une ligne II-II de la figure 1; la figure 2a montre selon un détail I de la figure 2, une variante de réalisation; - la figure 3 montre une vue partielle en perspective d'une portion du canal de transition représenté aux figures 1 et 2 montrant un mode de disposition des raidisseurs; - la figure 4 montre une vue partielle en perspective d'une portion du canal de transition, analogue à la représentation de la figure 3, montrant une variante du mode de disposition des raidisseurs; - la figure 5 montre une vue partielle en perspective d'une portion du canal de transition, analogue aux représentations des figures 3 et 4, montrant une autre variante du mode de disposition des raidisseurs; - la figure 6 montre une vue partielle en perspective d'une portion du canal de transition, analogue aux représentations des figures 3 à 5, montrant une autre variante du mode de disposition des raidisseurs; - la figure 7 montre une vue partielle en perspective d'une portion du canal de transition, analogue aux représentations des figures 3 à 6, montrant une autre variation du mode de réalisation des raidisseurs. Un canal de transition 1 représenté aux figures 1 et 2 entre dans un ensemble d'éjection de turboréacteur de tout type connu et non représenté aux dessins et se trouve placé entre, côté amont, un canal de postcombustion, et, côté aval, une tuyère de propulsion de type bidimensionnelle et dont la bride fixe amont de liaison présente une forme générale quadrangulaire, carrée ou rectangulaire, amont et aval étant définis par rapport au sens normal de circulation des gaz dans la veine principale du turboréacteur. Le canal de transition 1 est constitué d'une enveloppe interne 2 et d'une enveloppe externe 3. L'enveloppe interne 2 présente en coupe longitudinale représentée à la figure 1 une forme de trémie ou de pyramide tronquée dont la base 4 est située du côté amont et présente une section circulaire. Le bord aval 5 de l'enveloppe interne 2 présente une section quadrangulaire dont les quatre côtés 5a, 5b, 5c et d sont réunis par des angles arrondis 6a, 6b, 6c et 6d, comme représenté à la figure 2. L'enveloppe interne 2 porte côté amont une bride circulaire 7 pour la fixation sur le canal amont de post-combustion du turboréacteur. L'enveloppe interne 2 porte également côté aval une bride de,forme périphérique quadrangulaire 8 pour la fixation de la tuyère bidimensionnelle du turboréacteur. Le bord amont 9 de l'enveloppe externe 3 présente une section circulaire et se raccorde au bord de l'enveloppe interne 2 au niveau de la bride circulaire amont 7. L'enveloppe externe 3 présente également en coupe longitudinale représentée à la figure 1 une forme de pyramide tronquée évasée vers l'aval. La section aval 10 de l'enveloppe externe 3 présente, comme représenté à la figure 2, quatre segments lOa, 0lb, 10c, lOd, respectivement disposés face aux quatre côtés 5a, 5b, 5c 5d de la section aval 5 de l'enveloppe interne 1. Les quatre segments 10a, 10b, 10c, lOd présentent respectivement chacun une forme générale parabolique et sont réunis entre eux par des arcs de cercle lla, llb, llc, lld, respectivement disposés face aux quatre coins arrondis 6a, 6b, 6c, 6d de l'enveloppe interne 1. En variante, comme représenté schématiquement à la figure 2a, la liaison entre les segments paraboliques lOa, 10b, lOc, lOd peut être obtenue à l'aide de segments de droite tels que llld. Dans l'intervalle 12 ainsi ménagé entre l'enveloppe interne 2 et l'enveloppe externe 3 et reliant les deux dites enveloppes 2 et 3, des raidisseurs 13, de forme générale triangulaire dont la pointe est située du côté amont vers la bride circulaire 7, sont disposés, régulièrement répartis sur la périphérie, notamment entre les angles arrondis 6a, 6b, 6c, 6d, comme représenté à la figure 2. Chaque raidisseur 13 présente un bord tombé supérieur 13a coopérant avec l'enveloppe externe 3 et un bord tombé inférieur 13b coopérant avec l'enveloppe interne 2. La paroi interne du canal de transition 1 qui vient d'être décrit est notamment soumise à une pression différentielle A P qui atteint par exemple dans certaines applications 0,3 MPa. En fonction de la hauteur maximale h de raidisseur 13 obtenue sur le plan de symétrie XY de l'intervalle 12 passant par l'axe XX de rotation du turboréacteur, de l'épaisseur de parois choisie pour les raidisseurs, on détermine un pas 1 d'écart entre deux raidisseurs 13 voisins, d'o se déduit l'épaisseur de paroi de l'enveloppe interne 2, en fonction des matériaux choisis. Il résulte de la structure ainsi obtenue du canal de transition qui vient d'être décrit que l'enveloppe externe 3 n'est soumise qu'à des sollicitations mécaniques de traction alors que les raidisseurs 13 ou l'enveloppe interne 2 sont soumis à des efforts de compression. Un matériau composite du type céramique présentant de bonnes caractéristiques à chaud, au contact des gaz chauds de la veine principale circulant dans le canal de transition 1, et donnant de bons résultats de résistance aux efforts de compression est ainsi adapté pour l'enveloppe interne 2, tandis qu'un matériau composite du type à base de carbone ou de verre présentant de bonnes caractéristiques en traction et soumis à des températures plus basses est adapté pour l'enveloppe externe 3. Les matériaux des différents éléments, y compris des raidisseurs 13, sont également choisis de manière à éviter l'apparition de contraintes d'origine thermique dues à des différences des coefficients de dilatation thermique. Tenant compte de ces diff6rents objectifs et des variations des conditions d'utilisation en fonction des applications particulières, plusieurs modes de r6alisation peuvent être envisag6s pour la forme ou la disposition des raidisseurs 13, qui sont avantageux selon le cas considéré. La figure 3 montre ainsi un détail de la réalisation déjà représenté à la figure 2. Les bords tombés 13a et 13b des raidisseurs 13 sont tournés vers le plan de symétrie XY de l'intervalle 12. Les raidisseurs centraux voisins 13c et 13d sont s6parés de part et d'autre dudit plan de symétrie XY. Selon la variante de réalisation représentée à la figure 4, la disposition reste similaire à celle de la figure 3, mais les raidisseurs centraux voisins 113c et 113d sont respectivement retournés et accolés dos à dos sur le plan de sym6trie XY. Selon la variante de réalisation représentée à la figure , un raidisseur 213 comporte deux parois 213c et 213d longitudinales le long de l'intervalle 12 qui sont respectivement symétriques par rapport au plan de symétrie XY dudit intervalle 12 et ces deux parois 213c et 213d sont réunies par une troisième paroi 213a qui leur est perpendiculaire à leur bord radialement supérieur, un bord tombé 213b étant à nouveau prévu et coopérant avec l'enveloppe interne 2. Les bords tombés inférieurs 213b du raidisseur central se rejoignent pour donner à ce raidisseur central une forme de poutre creuse à section quadrangulaire. Les parois supérieures 213a respectives des raidisseurs 213 sont dans ce cas superposées radialement de l'intérieur vers l'extérieur, en partant du raidisseur central. Dans la variante de réalisation représentée à la figure 6, les raidisseurs 313 ont la forme de poutres creuses, de forme générale quadrangulaire en section, la face supérieure 313a du raidisseur coopérant avec l'enveloppe externe 3 et la face inférieure 313b du raidisseur coopérant avec l'enveloppe interne 2. La variante de réalisation représentée à la figure 7 utilise des raidisseurs 413 disposés de manière similaire aux raidisseurs 13 de la variante représentée aux figures 2 et 3 mais la face des raidisseurs au lieu d'être plane présente des ondulations 413a. REVENDICATIONS 1. Canal de transition d'un ensemble d'éjection de turboréacteur, placé entre un canal de post-combustion en amont et une tuyère de propulsion du type bidimensionnelle en aval, constitué de deux enveloppes (2,3), l'enveloppe interne (2) délimitant la veine intérieure de circulation des gaz et caractérisé en ce que l'enveloppe interne (2) présente une forme de trémie, ou de pyramide tronquée évasée dans la direction amont, dont la base (4) côté amont a une section circulaire et le bord aval (5) a une section quadrangulaire à angles arrondis, l'enveloppe externe (3) présente également une forme de pyramide tronquée évasée dans la direction aval, dont le bord amont (9) a une section circulaire et que l'enveloppe interne (2) et l'enveloppe externe (3) sont reliées par une multiplicité d'éléments (13; 113; 213; 313; 413), régulièrement répartis périphériquement, de hauteur croissante d'amont en aval en s'inscrivant dans l'intervalle (12) entre les deux enveloppes (2,3) suivant la direction de leurs génératrices, formant des raidisseurs. 2. Canal de transition d'un ensemble d'éjection de turbo- réacteur selon la revendication 1 comportant en outre à l'extr&mit& amont de l'enveloppe interne (2),une bride circulaire (7) de fixation sur le canal de post-combustion et, à l'extrémité aval de ladite enveloppe interne (2), une bride (8) de forme périphérique quadrangulaire de fi- xation de la tuyère bidimensionnelle. 3. Canal de transition d'un ensemble d'éjection de turbo- réacteur selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel la section d'extrémité aval (10) de l'enveloppe externe (3) est constituée de quatre segments (10a, 10b, 10c, lOd) de forme générale parabolique, respectivement disposes face aux quatre côtés (5a, 5b, 5c, 5d) de quadrilatère constituant la section d'extrémité aval (5) de l'enveloppe interne (2) et reliés entre eux face aux angles arrondis (6a, 6b, 6c, 6d) de ladite section d'extémité aval (5) de l'enveloppe interne (2). 4. Canal de transition d'un ensemble d'éjection de turboréacteur selon la revendication 3 dans lequel lesdits segments paraboliques (10a, lOb, 10c, lOd) sont réunis par des arcs de cercle (11a, 11b, llc, 11d). 5. Canal de transition d'un ensemble d'éjection de turboréacteur selon la revendication 3 dans lequel lesdits segments paraboliques (10a, lOb, 0lc, l0d) sont réunis par des segments de droite (111d). 6. Canal de transition d'un ensemble d'éjection de turboréacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel la section transversale des raidisseurs (13) présente à chaque extrémité un bord tombé (13a, 13b) respectivement solidarisé à la surface coopérante d'enveloppe (2,3). 7. Canal de transition d'un ensemble d'éjection de turbo- réacteur selon la revendication 6 dans lequel dans chaque intervalle compris entre deux angles arrondis, les bords tombés (13a, 13b) sont orientés de manière à ce que les raidisseurs, respectivement symétriques deux à deux par rapport au plan de symétrie XY de l'intervalle, présentent leur côté ouvert tourné vers ledit plan de symétrie et les deux raidisseurs voisins centraux (13c, 13d), placés de part et d'autre dudit plan de symétrie, ne sont pas en contact l'un avec l'autre. 8. Canal de transition d'un ensemble d'éjection de turbo- réacteur selon la revendication 6 dans lequel chaque in- tervalle compris entre deux angles arrondis, deux raidis- seurs centraux (113c, 113d) sont disposés accolés dos à dos suivant le plan de symétrie XY de l'intervalle, les bords tombés des autres raidisseurs situés dans chaque moitié d'intervalle sont respectivement orientés en sens inverse des bords tombés dudit raidisseur central correspondant. 9. Canal de transition d'un ensemble d'6jection de turboréacteur selon la revendication 6 dans lequel les raidisseurs (213c, 213d) respectivement symétriques par rapport au plan de symétrie XY de l'intervalle sont réunis deux à deux par une paroi supérieure (213a), lesdites parois supérieures (213a) se superposant radialement de l'intérieur vers l'extérieur en partant des deux raidisseurs centraux dont les bords tombés inférieurs (213b) sont également réunis, les bords tombés inférieurs des autres raidisseurs étant orientés également vers ledit plan de symétrie de l'intervalle. 10. Canal de transition d'un ensemble d'éjection de turboréacteur selon la revendication 6 dans lequel les raidisseurs (313) ont la forme de poutres creuses,de forme générale quadrangulaire en section, les faces respectivement supérieure (313a) et inférieure (313b) de chaque raidisseur (313) coopérant respectivement avec les enveloppes externe (3) et interne (2). 11. Canal de transition d'un ensemble d'éjection de turboréacteur selon la revendication 7 dans lequel chaque raidisseur (413) en section par un plan perpendiculaire audit plan de symétrie de l'intervalle présente une forme ondulée.