Brevet FR2697292A1 — publié le 19940429

La présente invention concerne un ensemble d'inversion de poussée pour moteur d'avion à réaction, ainsi que les moteurs équipés de tels ensembles. Plus précisément, l'invention s'adresse aux moteurs à double flux du type dans lequel la structure du moteur est entourée par un capotage extérieur qui délimite un canal d'éjection d'un flux primaire de gaz chauds provenant de la tuyère primaire du groupe propulseur du moteur et d'un flux secondaire de gaz froids provenant d'une soufflante amont et entourant ledit flux primaire, et dans lequel l'ensemble d'inversion de poussée comporte au moins deux portes, ayant chacune un bord amont et un bord aval vu dans le sens d'écoulement des gaz dans ledit canal, lesdites portes étant montées pivotantes entre une position escamotée dans laquelle elles contribuent à définir ledit capotage en mode de fonctionnement "jet direct ou de croisière" et une position d'inversion dans laquelle elles libèrent chacune, dans le capotage, un passage d'inversion pour les flux primaire et secondaire et assurent l'obturation du canal en mode de fonctionnement "jet inverse Dans les moteurs du type défini ci-dessus, il convient de faire en sorte que le passage du mode "jet direct" au mode "jet inverse" ne modifie pas les conditions de fonctionnement du moteur en assurant une compatibilité tant entre le flux primaire et l'ensemble d'inversion qu'entre le flux secondaire et ledit ensemble. Dans les configurations connues utilisant un inverseur à deux portes classique, tel que dans le Falcon 900, cette double compatibilité est obtenue par un choix approprié de la dimension de la section S du passage ou puits d'inversion (voir figure 1) et de la disposition du système d'inversion assez loin en arrière de façon que la distance D entre le plan de sortie de la tuyère primaire et le fond des portes du système d'inversion, en position d'inversion, soit suffisamment grande pour que l'évacuation des gaz déviés par les portes se fasse dans des conditions optimales ne perturbant pas le fonctionnement du moteur. Il s' ensuit que, dans ces configurations connues, l'arrière-corps des moteurs est long, et donc lourd. La présente invention a pour but de réaliser un arrière-corps plus compact, et donc plus léger, tout en assurant la double compatibilité évoquée plus haut. Ce but est atteint en ce sens qu'elle propose un système d'inversion de poussée qui est caractérisé en ce que, au niveau des bords aval des portes, est ménagé un espace de fuite axial qui maintient en communication la région du canal située en amont des portes avec la région du canal située en aval, espace par lequel une partie des gaz circule sans être déviée. Grâce à cette mesure, on fait "fuir" de façon préférentielle le flux primaire, et le débit de cette fuite, combiné avec la section des puits d'inversion, assure la double compatibilité recherchée. La proportion des gaz qu'il est souhaitable de faire circuler directement à travers le ou les espaces de fuite varie en fonction de la configuration du moteur et de la distance D, mais en général elle est comprise entre 10 et 30 % du débit total des gaz circulant dans le canal. En position d'inversion, une partie du bord aval de chaque porte coopère avec au moins une pièce de profil complémentaire pour obturer ledit canal et le plus simple est que l'espace de fuite soit créé en prévoyant un jeu entre ledit bord aval et ladite pièce complémentaire ou une découpe affectant ledit bord aval et/ou ladite pièce complémentaire. L'invention est de préférence appliquée aux inverseurs à deux portes et la pièce complémentaire à un bord aval de porte n'est autre que le bord aval de la porte opposée. Selon une première forme d'exécution, l'espace de fuite peut être créé par la conformation concave des bords aval des portes, concavité qui empêche lesdits bords d'être totalement jointifs entre eux. Selon une autre forme d'exécution, l'espace de fuite peut être créé par la présence d'au moins une découpe en encoche pratiquée dans les bords aval des portes, cette découpe jouant le même rôle que la concavité. En variante, les portes présentent, côté aval, une extension constituée par une peau simple qui, en position escamotée des portes, vient se loger dans un soyage défini par la peau interne du capotage et l'espace de fuite résulte de la présence d'une découpe dans le bord aval de ladite extension. L'intérêt de cette variante de réalisation est de faciliter le réglage fin de la section de fuite lors des essais moteur : il sera en effet plus facile de réaliser les différents types de découpe essayés dans la zone d'extension à simple peau de la porte que dans une structure classique à double peau.Lorsque la configuration finale de la découpe aura été retenue, on conservera à la paroi interne du capotage, un caractère lisse en position croisière, en fixant dans ledit soyage une cale de remplissage ayant la même épaisseur que la peau formant l'extension de la porte, et ayant, côté amont, une forme complémentaire au bord aval ainsi découpé de ladite extension L'invention est décrite ci-après avec davantage de détails par référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une coupe longitudinale partielle de la partie aval d'un réacteur comportant un système d'inversion à deux portes selon l'art antérieur, tel que représenté par exemple par FR-A-2 601 077, en mode "jet inversé" - la figure 2 est un schéma montrant, en coupe longitudinale, la partie supérieure de la partie aval d'un réacteur équipé d'un système d'inversion selon l'invention, la partie inférieure non représentée étant symétrique à la partie supérieure - la figure 3 est un schéma montrant, vu axialement depuis l'aval, une première forme d'exécution des bords aval des portes de l'inverseur de la figure 2 ; - la figure 4 est un schéma montrant, vu axialement depuis l'aval, une deuxième forme d'exécution possible des bords aval des portes de l'inverseur de la figure 2, - la figure 5 représente en coupe la partie arrière d'une porte munie d'une extension aval et la partie de capotage située en aval de ladite porte, cette figure montrant la structure avant découpe de ladite extension, - la figure 6 est semblable à la figure 5 à cela près que le bord aval de l'extension est découpé pour créer un espace de fuite, et - la figure 7 est un schéma montrant, à plus petite échelle, la porte, vue de l'arrière en position d'inversion, avec représentation de la découpe du bord aval et d'une cale de remplissage. Si l'on se réfère à la figure 1, on voit que la partie aval du réacteur comprend un capotage 1 qui définit un canal entourant l'extrémité aval d'une tuyère primaire 2 et se prolongeant au-delà de cette extrémité, côté aval. Le capotage 1 délimite donc, autour de la tuyère 2, un canal de section annulaire 3 et, au-delà de l'extrémité aval de cette tuyère, un canal de section circulaire 4. De la tuyère 2 est éjecté un courant de gaz chauds, ou flux primaire, F1. La partie 3 de canal canalise un courant de gaz froids, ou flux secondaire, F2 provenant d'une soufflante et la partie 4 de canal reçoit, outre ce courant de gaz froids F2, le courant de gaz chauds F1. Il est prévu deux portes d'inversion de poussée 5 diamétralement opposées sur la périphérie du capotage 1. A la figure 1, les portes sont représentées ouvertes, c'est-à-dire en position d'inversion des gaz. Chacune des portes 5 est montée pivotante autour d'un axe 6, le pivotement étant commandé par un vérin dont on voit la tige 7 et le corps 8. Chaque porte présente une peau externe 9 et une peau interne 10. En position escamotée, la peau externe 9 complète le capotage 1 en obturant un passage d'inversion des gaz 11 qui y est prévu. En position d'inversion, les portes 5 basculent autour des axes 6 jusqu'à ce que les bords aval 12 des portes 5 soient jointifs, une partie des portes (partie aval) venant ainsi obturer le canal 4 tandis que l'autre partie des portes (partie amont) vient se projeter à l'extérieur du capotage 1. Il s'ensuit que le courant de gaz froids F2 et le courant de gaz chauds F1 sont déviés selon la flèche F3 et qu'ils sortent par le passage 11. Dans une telle structure classique, on doit prévoir une combinaison appropriée de section S de puits d'inversion et de distance D entre le plan de sortie de la tuyère primaire 2 et le fond des portes 5 en position d'inversion pour que l'évacuation des flux F1 et F2, selon F3, soit optimale et ne perturbe pas le fonctionnement du moteur. Si l'on réduit la distance D pour réduire la longueur, et donc le poids, de l'arrière-corps, c' est-à-dire de la partie située en aval de l'extrémité aval de la tuyère 2, l'évacuation des flux F1 et F2 ne se fait plus convenablement. L'invention apporte une solution à ce problème en ménageant un espace de fuite 15a entre les bords aval des portes 5a (figure 2) qui, en position d'inversion, seraient autrement jointifs sur toute leur longueur. Dans la forme d'exécution représentée, la tuyère 2a est du type à pétales et il s'en échappe, selon la flèche F1', une partie des gaz chauds F1 qui se mêle aux gaz froids F2 dans la partie annulaire 3 de canal. L'espace de fuite 15a permet une fuite préférentielle du flux primaire F1 selon la flèche F4. Cet écoulement F4 crée une dépression dans la partie de canal en aval des portes, avec pour résultat une aspiration d'un flux froid F5 venant de l'extérieur. La fuite de gaz chauds F4 se trouve de ce fait diluée par le flux F5, et donc refroidie, évitant ainsi une détérioration de la peau externe 9 des portes qui pourrait résulter de son contact avec ladite peau. Les figures 3 et 4 montrent deux formes d'exécution possibles des bords aval de porte créant un espace de fuite. A la figure 3, on voit les portes 5a en position d'inversion de poussée, les parties amont 18 des portes se projetant à l'extérieur du capotage 1 et leurs parties aval 19 se projetant à l'intérieur de celui-ci. La référence F3 indique, comme dans les autres figures, le flux dévié au travers des passages d'inversion il. Comme on le voit, le bord aval 12a des portes 5a est concave et, de cette concavité, résulte une béance formant espace de fuite 15a. La figure 4 ne diffère de la figure 3 que par la forme des bords aval 12b des portes 5b ; ils sont cette fois plans mais ils présentent une découpe 20b en encoche dont la venue en vis-à-vis crée l'espace de fuite 15b. I1 est bien entendu que la représentation des moyens utilisés pour créer l'espace de fuite n' a pour but que de faciliter la compréhension dans l'invention, sans prétendre refléter fidèlement les formes et proportions adoptées en pratique pour les profils des bords aval de portes. Si l'on en vient à la figure 5, on voit la partie arrière d'une porte 5c ayant une peau externe 9 et une peau interne 10, réunies ensemble par une structure de raidissement 21 dont un bord 22 est fixé, selon 23, à la peau externe 9 et dont le bord opposé 24 est fixé, selon 25, à la peau interne 10. Au-delà du bord 24, la peau interne 10 de la porte 5c se prolonge vers l'aval en créant ainsi une "extension" 26. Cette même figure 5 montre la partie de capotage lc, dite virole arrière, située en aval de la porte 5c.Cette partie de capotage comporte une peau externe 9c et une peau interne lOc, réunies ensemble, d'une part, directement selon 27 et, d'autre part, par l'intermédiaire une structure de raidissement 28 dont un bord 29 est fixé, selon 30, à la peau externe 9c et dont le bord opposé 31 est fixé, selon 32, à la peau interne l0c. La peau l0c définit un soyage 33 dans lequel est reçue l'extension 26, de sorte quer dans la position représentée (position de croisière), la paroi interne du canal 4 d'éjection des gaz est lisse. La figure 6 diffère de la figure 5 par le fait qu'une découpe a été créée selon 15c dans l'extension 26 et qu'une cale de remplissage 34 a été fixée selon 35 dans le soyage 33 pour conserver son caractère lisse à la paroi interne du canal 4 en dépit de la découpe 15c. Plus précisément, comme on le voit à la figure 7, où la ligne A correspond au plan de la fixation 25 et où la ligne B correspond au plan du bord aval 12' de l'extension 26 avant découpe (voir figure 5), la découpe 15c est concave et elle affecte une partie dudit bord aval 12'. Cette découpe donne lieu à une chute (zone hachurée) dont la forme et l'épaisseur correspondent à celles de la cale de remplissage 34. REVENDICATIONS 1 - Ensemble d'inversion de poussée pour moteurs d'avion à réaction à double flux du type dans lequel la structure du moteur est entourée par un capotage extérieur (1) qui délimite un canal (3,4) d'éjection d'un flux primaire de gaz chauds (F1) provenant de la tuyère primaire (2) du groupe propulseur du moteur et d'un flux secondaire de gaz froids (F2) provenant d'une soufflante amont et entourant ledit flux primaire (Fl), et dans lequel l'ensemble d'inversion de poussée comporte au moins deux portes (5a;5b), ayant chacune un bord amont et un bord aval (12a;;12b) vu dans le sens d'écoulement des gaz dans ledit canal, lesdites portes étant montées pivotantes entre une position escamotée dans laquelle elles contribuent à définir ledit capotage (1) en mode de fonctionnement "jet direct ou de croisière" et une position d'inversion dans laquelle elles libèrent chacune, dans le capotage, un passage d'inversion (11) pour les flux primaire (FI) et secondaire (F2) et assurent l'obturation du canal (4) en mode de fonctionnement "jet inversé", caractérisé en ce que, au niveau des bords aval (12a;12b) des portes (5a;5b), est ménagé un espace de fuite axial (15a;15b) qui maintient en communication la région du canal (4) située en amont des portes (5a;5b) avec la région du canal située en aval, espace par lequel une partie (F4) des gaz circule sans être déviée. 2 - Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la proportion des gaz circulant directement à travers le ou les espaces de fuite (15a;15b) est comprise entre 10 et 30 % du débit total des gaz circulant dans le canal. 3 - Ensemble selon la revendication 1 ou 2, du type dans lequel, en position d'inversion, une partie du bord aval (12a;12b) de chaque porte (5a;5b) coopère avec au moins une pièce de profil complémentaire pour obturer ledit canal (4) caractérisé en ce que l'espace de fuite (15a;15b) est créé en prévoyant un jeu entre ledit bord aval (12a) et/ou ladite pièce complémentaire. 4 - Ensemble selon la revendication 1 ou 2, du type dans lequel, en position d'inversion, une partie du bord aval (12a;12b) de chaque porte (5a;5b) coopère avec au moins une pièce de profil complémentaire pour obturer ledit canal (4) caractérisé en ce que l'espace de fuite (15a;15b) est créé en prévoyant une découpe (20b) affectant ledit bord aval (12b) et/ou ladite pièce complémentaire. 5 - Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'inverseur est un inverseur à deux portes, caractérisé en ce que la pièce complémentaire audit bord aval (12a;12b) de porte est le bord aval de la porte opposée. 6 - Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'espace de fuite est créé par la conformation concave des bords aval (12a) des portes (5a). 7 - Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'espace de fuite est créé par la présence d'au moins une découpe en encoche (20b) pratiquée dans les bords aval (12b) des portes (5b). 8 - Ensemble selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que chaque porte (5c) présente, côté aval une extension (26) constituée par une peau simple (10) qui, en position escamotée de la porte, vient se loger dans un soyage (33) défini par la peau interne (loi) du capotage et en ce que l'espace de fuite résulte de la présence d'une découpe (15c) dans le bord aval (12') de ladite extension (26) 9 - Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une cale de remplissage (34), complémentaire en forme à ladite découpe (15c) et de même épaisseur que ladite peau simple (10), est fixée dans ledit soyage (33), grâce à quoi, en position de croisière, le caractère lisse de la paroi interne du capotage (1) est conservé. 10 - Ensemble selon l'une quelconque aes revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les parties aval (12a;12b) des portes (5a;5b) en position d'inversion se trouvent en aval de l'extrémité arrière de la tuyère primaire (2), ladite fuite s'exerçant sur une partie (F4) desdits gaz chauds (F1). 11 - Moteur d'avion à réaction à double flux du type dans lequel la structure du moteur est entourée par un capotage extérieur (1) qui délimite un canal (3,4) d'éjection d'un flux primaire de gaz chauds (F1) provenant de la tuyère primaire (2) du groupe propulseur du moteur et d'un flux secondaire de gaz froids (F2) provenant d'une soufflante amont et entourant ledit flux primaire (F1), caractérisé en ce que ledit moteur est équipé d'un système inverseur de poussée selon l'une quelconque des revendications 1 à 10. 12 - Moteur d'avion à réaction à double flux du type dans lequel la structure du moteur est entourée par un capotage extérieur (1) qui délimite un canal (3,4) d'éjection d'un flux primaire de gaz chauds (F1) provenant de la tuyère primaire (2) du groupe propulseur du moteur et d'un flux secondaire de gaz froids (F2) provenant d'une soufflante amont et entourant ledit flux primaire (F1), caractérisé en ce que ledit moteur est équipé d'un système inverseur de poussée à deux portes (5a;5b) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, portes qui, lorsqu'elles sont en position d'inversion, ont leurs parties aval (12a,;12b) au voisinage l'une de l'autre.