Brevet FR2633011A1 — publié le 19891222

La présente invention concerne un dispositif pour capter le jet de gaz d'échappement d'un réacteur d'aéronef à tuyère orientable ou à jet de gaz orientable par rapport à l'axe longitudinal dudit réacteur, lors d'essais au sol de ce dernier, ainsi qu'une installation d'essais pour réacteur d'aéronef, équipée dudit dispositif. De telles installations comportent essentiellement un silencieux, se présentant généralement sous forme d'un corps cylindrique allongé, disroséà l'arrière du réacteur qui doit subir des essais au sol, silencieux qui collecte les gaz d'échappement du réacteur, permet de les refroidir et de les rejeter à l'atmosphère après atténuation du bruit d'échaooement. Le silencieux connu de ce type est tout à fait approprié pour des réacteurs classiques qui éjectent les gaz d'échappement suivant l'axe longitudinal du réacteur. Toutefois, une nouvelle génération de réacteurs est actuellement développée par les constructeurs, réacteurs à tuyère orientable par rapport à l'axe longitudinal de ces derniers. Lorsque le jet de gaz du réacteur ou lorsque la *tuyère du réacteur en cours de test présente une certaine inclinaison par rapport audit axe longitudinal (fonctionne- ment dit "en vecteur"), la partie d'extrémité du silencieux la plus proche du réacteur se trouve exposée, tout au moins la portion de celle- ci qui est frappée par le jet de gaz d'échappement, à des températures très élevées, de l'ordre de 2000 C, températures auxquelles ne résistent pas la plupart des métaux et alliages métalliques classiques. La présente invention a pour but de résoudre ce problème, et concerne un dispositif permettant de capter et de redresser le jet de gaz d'échappement d'un réacteur d'aéronef à tuyère orientable, avant qu'il n'atteigne le silencieux proprement dit. 2 2633011 A cet effet, le dispositif pour capter le jet de gaz d'échappement d'un réacteur d'aéronef à tuyère orientable ou à jet de gaz orientable par rapport à l'axe longitudinal dudit réacteur, lors d'essais au sol de ce dernier, est remarquable, selon l'invention, en ce qu'il comprend une chemise externe de forme générale cylindrique, évasée au voisinage de son extrémité destinée à se trouver en regard du réacteur testé, et une chemise interne de forme générale cylindrique, concentrique à ladite chemise externe et destinée à redresser le jet de gaz d'échappement lorsque ce dernier ou la tuyère du réacteur testé présente une certaine inclinaison par rapport à l'axe longitudinal dudit réacteur. Ainsi, lorsque le jet de gaz d'échappement du réacteur atteint le silencieux proprement dit, disposé en aval dudit dispositif par rapport au sens d'écoulement dudit jet, ce dernier est de nouveau au moins sensiblement parallèle à l'axe longitudinal du silencieux, et ne risque pas de frapper les parois de celui-ci. Avantageusement, au moins certaines parties de ladite chemise interne sont adaptées pour y permettre la circulation d'un fluide de refroidissement. Ce refroidis- sement permet d'éviter l'emploi de matériaux réfractaires spéciaux, tels qu'une céramique, lourds, fragiles et coûteux. En particulier, ladite chemise interne peut comporter au moins un premier serpentin, pour la circulation dudit fluide de refroidissement, s'étendant généralement suivant les génératrices du cylindre formé par ladite chemise interne. Par ailleurs, au voisinage de son extrémité aval par rapport au sens d'écoulement du jet de gaz d'échappement, ladite chemise interne peut comporter au moins un second 1 serpentin formant des spires autour de l'axe longitud.nal de ladite chemise interne. Avantageusement, la partie d'extrémité aval de la chemise interne est rétrécie, ce qui participe au redressemr.ent du jet de gaz d'échappement. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit premier serpentin est décomposé en une pluralité de sections longitudinales indépendantes. Cela permet de tenir compte du fait que le jet de gaz d'échappement chauds ne frappe, à un moment donné de l'essai du réacteur, qu'un secteur angulaire particulier de la chemise interne. De préférence, lesdites sections longitudinales indépendan- tes sont alimentées à partir d'une source de fluide de refroidissement commune. En outre, on peut prévoir des moyens de réglage du débit de fluide dans chacune desdites sections. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la partie d'extrémité évasée de ladite chemise externe est adaptée pour y permettre la circulation d'un fluide de refroidissement. Cela est particulièrement intéressant lorsque le réacteur testé fonctionne en inversion dé poussée. Par ailleurs, lesdites chemises externe et interne peuvent être réalisées en métal, notamment en acier, et le fluide de refroidissement peut être'de l'"éau. La présente invention concerne également une installation d'essais au sol pour réacteur d'aéronef, comportant un silencieux, présentant un corps de forme générale cylin- drique allongé, destiné à être disposé à l'arrière du réacteur testé, remarquable en ce que, entre le réacteur et 4 2 6 3 2633011 le silencieux, est prévu un dispositif tel que défii ci-dessus. Dans ladite installation, en particulier, le silencieux peut être mobile par rapport audit dispositif. Dans le cas o, à son extrémité amont par rapport au sens d'écoulement du jet de gaz d'échappement du réacteur, le silencieux présente une cheminée d'aspiration d'air, il est avantageux que, en service, la partie aval dudit dispositif soit disposée sous ladite cheminée. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est une vue schématique avec arrachement d'une installation d'essais au sol pour réacteur d'aéronef. La figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale du dispositif capteur de jet selon l'nvention. La figure 3 est une vue schématique partielle en perspec- tive d'un premier serpentin de la chemise interne du dispositif de l'invention. La figure 4 est une vue schématique partielle agrandie de la partie aval de la chemise interne. En se référant à la figure 1, l'installation 1 d'essais au sol pour réacteur 2 d'aéronef comporte un silencieux 3, présentant un corps tubulaire allongé 4 de forme générale cylindrique, disposé à l'arrière du réacteur 2 testé. A son extrémité amont par rapport au sens d'écoulement (flèche 5) du jet de gaz d'échappement du réacteur 2, le silencieux 3 présente, dans cet exemple de réalisation, une cheminée d'aspiration d'air 6. A son extrémité aval, le silencieux 3 2633011 1 se termine par une partie 7 coudée vers le haut, par o sont rejetés, à l'atmosphère, les gaz d'échappement refroidis. Par ailleurs, le silencieux 3 est, dans ce cas, monté mobile sur des rails 8 par l'intermédiaire de chariots 9. De plus, entre le réacteur 2 et-le silencieux 3, est prévu un dispositif 10 pour capter le jet de gaz d'échappement du réacteur 2, dont la tuyère 2a est orientable par rapport à l'axe longitudinal X,X' dudit réacteur. En service, la partie aval 10adu dispositif 10 est disposée, comme on peut le voir sur la figure 1, sous la cheminée 6. En se référant maintenant plus particulièrement à la figure 2, le dispositif 10 comprend une chemise externe 11 de forme générale cylindrique, évasée au voisinage de son -extrémité 11a se trouvant en regard du réacteur 2 testé, et une chemise interne 12 de forme générale cylindrique, concentrique à la chemise externe 11il (en service, l'axe longitudinal des chemises externe 11 -et interne 12 est avantageusement confondu avec l'axe longitudinal X,X' du réacteur 2) et destinée à redresser le jet de gaz d'échappement 13 lorsque ce dernier ou la tuyère 2a du réacteur 2 testé présente une certaine inclinaison par rapport à l'axe longitudinal X;X' du réacteur 2. Plus particulièrement, la chemise interne 12 est adaptée pour y permettre la circulation d'un fluide de refroidisse- ment, comme de l'eau. Une telle chemise interne pourrait, par exemple, être réalisée sous forme d'une double enveloppe. Cependant, il est avantageux que, comme montré sur les figures 3 et 4, la chemise interne 12-soit consti- tuée de serpentins, dans lesquels peut circuler l'eau de refroidissement. Plus particulièrement, en se référant à la figure 3, la chemise interne 12 comporte un premier serpentin 14, 6 2633011 1 s'étendant généralement suivant les génératrices du cylindre formé par la chemise interne 12. Ce serpentin 14 est décomposé en une pluralité de sections longitudinales indépendantes 14a,14b,14c, etc... alimentée à partir d'une source d'eau de refroidissement commune 15. Par ailleurs, la tuyauterie d'arrivée d'eau 16b, 16c de chaque section est munie de moyens 17b,17c de réglage du débit d'eau dans chaque section individuelle. Comme déjà indiqué, cette décomposition du serpentin 14 en sections indépendantes (dont le nombre peut s'élever jusqu'à une quinzaine) permet de tenir compte du fait que le jet de gaz d'échappement chauds ne frappe, à un moment donné de l'essai du réacteur, qu'un secteur angulaire particulier de la chemise interne, et, cela, en agissant sur les moyens de réglage de débit d'eau. En pratique, la chaleur qui doit être évacuée "évolue" graduellement lorsque l'on passe du secteur angulaire directement frappé par les gaz chauds au secteur opposé, et les débits d'eau dans chaque section seront réglés en conséquence, par exemple manuellement avant le déroulement de chaque essai. On pourrait également envisager de réaliser un asservissement desdits débits en fonction de l'évolution des conditions de l'essai. Comme indiqué par les flèches- 18a,18b, l'eau, qui a traversé la section de serpentin correspondante, est évacuée vers l'extérieur, en étant éventuellement recyclée. De plus, comme montré sur la figure 2, il peut être avantageux d'alimenter l'ensemble des tuyauteries d'arrivée d'eau 16 à partir d'une tuyauterie commune 19, périphérique à la chemise externe 11 (l'eau étant évacuée par les tuyau- teries correspondantes 18). Par ailleurs, comme montré sur la figure 4, au voisinage de son extrémité aval 12a par rapport au sens d'écoulement du jet de gaz d'échappement, la chemise interne 12 comporte un second serpentin 20 formant des spires 21 autour de l'axe 1 longitudinal X,X' de la chemise interne 12. Cette partie d'extrémité aval 12a de la chemise interne 12 est rétrécie, ce qui participe au redressement du jet de ga-z d'échappe- ment. (On notera que, sur la figure 4, les différentes branches du serpentin 14 n'ont pas été représentées dans un souci de clarté du dessin). En outre, la partie d'extrémité évasée 11la de la chemise interne 11 peut être adaptée pour y permettre la circula- tion d'un fluide de refroidissement, comme de l'eau. Comme déjà indiqué, cela est particulièrement intéressant quand, au cours de l'essai, le réacteur 2 fonctionne en inversion de poussée, en fournissant les jets de gaz d'échappement chauds 22. Comme pour la chemise interne 12, la chemise externe 11 peut alors présenter une double enveloppe, ou un ou plusieurs serpentins pour la circulation du fluide de refroidissement, ce qui est symboliquement représenté sur la figure 2, par un double trait pour la partie évasée lla de la chemise externe 11. On doit noter également que, du fait de leur refroidisse- ment, les chemises externe 11 et interne 12 peuvent être réalisées en un métal classique, tel que l'acier. En cours d'essai, lorsque la tuyère 2a du réacteur 2 est inclinée d'un certain angle par rapport à l'axe longitudi- nal X,X', la chemise interne 12 permet de redresser et de refroidir le jet de gaz d'échappement 13, avant qu'il n'entre dans le corps 4 du silencieux proprement dit 3. Ce refroidissement est aidé par l'aspiration d'air frais par la cheminée 6 et par effet de trompe entre la partie évasée 11a de la chemise externe 11 et la chemise interne 12 (flèches 23). Le jet de gaz d'échappement 13 redressé et refroidi traverse alors le corps 4 du silencieux 3 et est rejeté à l'atmosphère, après atténuation du bruit 8 2633011 d'échappement, par la partie coudée 7 du silencieux 3. La mobilité du silencieux 3 permet en outre d'adapter l'installation 1 d'essais à un type particulier de réacteur (configuration, puissance, etc...). -9 2633011 REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour capter le jet de gaz d'échappement d'un réacteur d'aéronef à tuyère orientable par rapport à l'axe longitudinal dudit réacteur, lors d'essais au sol de ce dernier, caractérisé en ce qu'il comprend une chemise externe (11) de forme générale cylindrique, évasée au voisinage de son extrémité (11a) destinée à se trouver en regard du réacteur (2) testé, et une chemise interne (12) de forme générale cylindrique, concentrique à ladite chemise externe (11) et - destinée à redresser le jet de gaz d'échappement (13) lorsque ce dernier ou la tuyère (2a) du réacteur (2) testé présente une certaine inclinaison (e) par rapport à l'axe longitudinal (X,X') dudit. réacteur. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins certaines parties de ladite chemise interne (12) sont adaptées pour y permettre la circulation d'un fluide de refroidissement. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite chemise interne (12) comporte au moins un premier serpentin (14), pour la circulation dudit fluide de refroidissement, s'étendant généralement suivant les génératrices du cylindre formé par ladite chemise interne (12). 4 - Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que, au voisinage de son extrémité aval par rapport au sens d'écoulement du jet de gaz d'échappe- ment, ladite chemise interne (12) comporte au moins un second serpentin (20) formant des spires (21) autour de l'axe longitudinal (X,X') de ladite chemise interne (12).. 1 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la partie d'extrémité aval (12a) de la chemise interne (12) est rétrécie. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que ledit premier serpentin (14) est décomposé en une pluralité de sections longitudinales indépendantes (14a,14b,i4c,...). 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites sections longitudinales indépendantes (14a,14b,14c,...) sont alimentées à partir d'une source de fluide de refroidissement commune (15). 8 - Dispositif selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (17b,17c) de réglage du débit de fluide dans chacune desdites sections (14ib,14c). 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la partie d'extrémité évasée (11a) de ladite chemise externe (11) est adaptée pour y permettre la circulation d'un fluide de refroidissement. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que lesdites chemises externe (11) et interne (12) sont réalisées en métal, notamment en acier. 11 - Dispositif selon l'une quelconque des reven.dications 2 à 10, caractérisé en ce que le fluide de refroidissement est de l'eau. 1 t 1 12 - Installation d'essais au sol pour réacteur d'aéronef, comportant un silencieux, presentant un corps de forme générale cylindrique allongé, destiné à être disposé à l'arrière du réacteur testé, caractérisé en ce que, entre le réacteur (2) et le silencieux (3), est prévu un dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11. 13 - Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que le silencieux (3) est mobile par rapport audit dispositif (10). 14 - Installation selon la revendication 12 ou la revendication 13, dans laquelle, à son extrémité amont par rapport au sens d'écoulement du jet de gaz d'échappement du réacteur, le silencieux présente une cheminée d'aspiration d'air, caractérisée en ce que, en service, la partie aval (10a) dudit dispositif (10) est disposée sous ladite cheminée (6).