Brevet FR2715192A1 — publié le 19950721

La présente invention concerne unc tuyère d'éjection de turboréacteur, à géométrie variable, comportant une couronne extérieure de volets et une couronne intérieure de volets, la couronne intérieure de volets comprenant deux groupes de volets dans le prolongement les uins des autres et articulés à leurjonction, les volets amont de la couronne intérieure étant en outre articulés à leur extrémité antérieure sur la partie terminale fixe du turboréacteur et les volets de la couronnc extérieure étant articulés à leur extrémité antérieure sur une structure porteuse de capotage radialement distante de ladite partic terminale fixe, ladite couronne extérieure et chacun desdits groupes de volets comportant une série de volets commandés et une série de volets suiveurs intercalés. Les avions à réaction devant effectuer des missions dans des conditions de vol subsonique et supersonique ont leurs turboréacteurs équipés d'un dispositif de réchauffe également appelé post-combustion, suivi d'une tuyère d'échappement des gaz axisymétriquc du type de la tuyère mentionnéc ci-dessus. En effet, si pour les turboréacteurs qui ne comportent pas de post- combustion, c'est-à-dire qui fonctionnent à sec, la tuyère peut être 'idffremment à section fixe ou à section variable, il n'en est pas de même pour les turboréacteurs comportat une post-combustion, car le turboréacteur doit pouvoir fonctionner soit à sec, soit en postcombustion, en fonction des conditions de vol. La section de la tuyère n'étant pas la même dans les deux configurations, il faut donc que la tuyère soit à section variable. Lcs premières tuyècres à section variable comportaient un convergent variable, ce qui permettait de régler facilement la section de passage des gaz en fonction des conditions de vol. Dans le but de gagner de la poussée par rapport aux tuyères à convergent variable, les tuyères sont maintenant équipées d'un convergent/divergent variable. Ce type de tuyère convergente/divergente à géométrie variable nécessite une cinématique complexe qui constitue une masse supplémentaire. Le brevet fançais 1 225 736, par exemple, décrit une tuyère du type mentionné ci-dessus. Les volets commandés amont, et les volets commandés aval ont des commandes séparées qui comportent des vérins hydrauliques déplaçant axialcment des anneaux reliés aux volets par des biellettes ou des systèmes articulés, les volets de la couronne extérieure étant reliés aux volets aval par des bieDettes. Ce système nécessite deux boucles de régulation, mais chaque groupe de vérins doit fournir des efforts qui permettent de compenser les efforts de pression exercés par les gaz d'échappement sur les volets co nants. nI en résulte que la structure des moyens de commande dc la géométrie de la tuyère est complexe et relativement lourde. Le but de la présente invention est de proposer une cinématique de tuyère convergentc/divcrgentc qui permet dc réduire la masse des systèmes de commande S des volets de commande. L'invention atteint son but par le fait que la tuyère proposée comporte un seul organe de comnmande annulaire disposé entre la couronnc cxtérieurce de volets et la couronne intérieure de volets, ledit organe de commande étant mobile axialement sous l'action d'une pluralité d'actionneurs interposés entre la partie fixe du turboréacteur et ledit organe de commande et étant relié aux volets commandés amont, aux volets commandés aval, et aux volets commandés de la couronne extérieure par des moyens de liaison respectis qui permettent de modifier la configuration de ladite tuyère en fonction de la position axiale dudit organe de commande, et par le fait que les moyens de liaison des volets commandés amont et les moyens de liaison de volets commandés aval sont disposés de telle manière que les composantes axiales des efforts exercés sur cux par ledit organe de commande sont de sens opposés. Grâce à cette disposition, on obtient, par rapport à Pétat de la technique, une diminution sensible de l'effort exercé par les actionneus, du fait de la soustraction de 'effort venant des volets divergents sur l'effort venant des volets convergents, tout en répondant aux lois de sections demandées par les différentes configurations du moteur. La masse globale des actionneurs est diminuée en conséquence. De plus, il n'y a qu'une seule boucle de commande. De préférence, les moyens de liaison des volets commandés amont exercent sur lesdits volets une force à composante axiale dirigée vers ravant du turboréacteur et les moyens de liaison des volets commandés aval exercent sur ledits volets une force à composante axiale dirigée vers larrière. Avanglt, es moyens de liaison des volets commandés amont comportent des cames solidaires des volets et des galets portés par l'organe de commande. Les moyens de liaison des volets commandés aval comportent des bielles articulées sur l'organe de commande et sur lesdits volets. Les volets commandés de la couronne extérieure sont reliés à l'organe de commande par des moyens par came. L'organe de commande comporte un premier anneau sur lequel prennent appui les moyens de liaison des volets commandés amont et un deuxième anneau disposé en aval dudit premier anneau, relié à ce dernier par des poutres longitudinales et sur lequel prennent appui les moyens de liaison des volets commandés aval. DYautres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante d'un mode dc réalisation, faite à titre d'cxemplc et en référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une coupe d'une tuyère axisymétrique selon l'invention dans la configuration à section de col maximum. La figure 2 est une coupe de la tuyèrc de la figure 1 dans la configuration à section de col minimum. La figure 3 montre le diagramme des forces exercées par l'organe de commande sur les volets commandés de la tuyère selon l'invention. La tuyère d'éjection axisymétriquc 1 selon la présente invention, qui est illustrée schématiquement sur les figures 1 et 2, comporte une structure principale de tuyère 2, de forme annulaire et alvéolaire, entourant une virole de tuyère 3 disposée dans le prolongement de la paroi annulaire extérieure délimitant la veine de gaz chauds en sortie de turbine ou de la chambre de post-combustion. La structure principale 2 et la virole 3 forment la partie terminale fixe du turboréacteur d'axe 4. Une structure porteuse de capotage 5, de foinme annulaire et reliée à la struture principale 2, est située à distance et à l'extérieur de cette denière. Une couronne extérieure de volets, dits volets froids 6, est disposé en aval de la structure porteuse 5. Ces volets froids 6 sont articulés à leur extrémité antérieure sur la structure porteuse 5 au moyen des axes 7. Une couronne intérieure de volets chauds comprenant deux groupes de volets 8 et 9, dans le prolongement les uns des autres et articulés à leur jonction est disposée en aval de la virole 3. Les volets amont sont articulés sur les axes 10 qui sont supportés par la virolc 3 et ils sont liés aux volets aval 9 par les axes 11. La couronne ecxtérieure de volets froids 6, le groupe de volets amont 8 et le groupe de volets aval 9 comportent, de manière connue, une série de volets commandés et une série de volets suiveurs intercalés. La description de ces volets suiveurs n'est pas nécesairc pour la compréhension de l'invention. Les références 6, 8 et 9 désignent, dans la suite de la description, les volets commandés. Un organe de commande annulaire 12 est disposé dans l'espace annulaire délimité par la couronne intérieure de volets et la couronne extérieure de volets. Cet organe de commande 12 est déplacé parallèlement à l'axc 4 de la tuyère par une pluralité d'actionneurs 13 interposés entre la partie fixe du turboréacteur et ledit organe de commande 12. Ces actionneurs peuvent être des vérins hydrauliques comportant un cylindre et une tige de vérin reliée à l'organe dc commande 12 par l'articulation 14. L'organe de commande 12 comporte deux anneaux 15 et 16 reliés entre cux par des poutres longitudinales 17 qui cmpéchent la torsion des anneaux 15 et 16. Lcs poutres 17 se prolongent vers l'avant du turboréacteur à partir dc l'anneau amont 15, et elles reçoivent les attaches des articulations 14 à leur extrémité antérieure. Le guidage axial de l'organe de commande 12 est assuré par des galets 18 disposés de part et d'autre de la partie avant des poutres 17 et qui roulent sur des rails 19 fixés sur la structure principale dc tuyère 2. Les galets 18 absorbent la composante radicale des efforts des actionneurs 13, qui résulte de l'inclinaison desdits actionneours 13 par rapport à l'axe 4 du turboréacteur. La liaison entre l'organe de commande 12 et les volets commandés amont 8 est réalisée par des galets 20 qui sont portés par l'anneau amont 15 et qui roulent sur des cames 21 solidaires desdits volets 8. La liaison entre l'organe de commande 12 et les volets commandés aval 9 est réalisée au moyen de bielles 22 qui sont articulées, d'une pat, au niveau de anneau aval 16 au moyen de l'articulation 23 et, d'autre part, sur lesdits volets 9 par les attaches 24. La liaison entre l'organce de acommande 12 et les volets commandés froids 6 est assurée par des moyens de came comprenant des galets 25 montés aux extrémités arrière des poutres 17 et des voies de came 26 solidaires des volets commandés froids 6. Les bielles 22 sont inclinées vers le centre du a er, et r'articulation 24 est disposée de telle manière que l'axe géométrique 22a de la bielle 22 est situé en amont des axes 11 d'articulation des volets aval 9 et des volets amont 8. La forcc de pression P des gaz d'éjecction sur les volets aval 9 est compensée par une traction T exercée par les bielles 22. La composante axiale Ta de cette traction T est dirigée vers la zone de sortie de la tuyère 1. En revanche les galets 20 exercent sur les cames 21 des volets amont 8 une force de compression C dirigée vers le centre du or. La composante axiale Ca de cette force et dirigée vers l'avant. l en résulte que l'effort axial Fa que doivent fournir les actionneurs 13 est égal à la différence des composantes axialics Ca et Ta, à laquelle s'ajoute la composante axialec Ea de la force E nécessaire pour entraîner la couronne extérieure. Cette force peut être relativement faible dans certaines conditions de vol qui sont fonction de la position axiale dc l'organe de commande 12. L'organe de commande 12 peut être déplacé axialement par les actionneurs 13 entre une position extrême arrière représentée sur la figure 1 et une position extrême avant représentée sur la figurc 2. La figure 3 montre le diagramme des forces exercées par l'organe de commande 12 sur les moyens de liaison de cet organe de commande avec ltes divers volets commandés 6, 8 et 9. La référnce Fa représente la résultante des forces axialcs Ca + Ea - Ta. Grâce à la cinématique proposée par la présente invention, les actionneurs 13 peuvent être relativement légers. REVENDICATIONS 1. Tuyère d'éjection de turboréacteur, à géométrie variable, comportant une couronne extérieure de volets (6) et une couronne intérieure de volets, la couronne intérieure de volets comprenant deux groupes de volets (8, 9) dans le prolongement les uns des autres et articulés à leur jonction (11), les volets amont (8) de la couironn intérieure étant en outre articulés à leur extrémité antérieure (10) sur la partie terminale fixe (2) du turboréacteur et les volets (6) de la couronne extérieure étant articulés à leur extrémité antérieure (7) sur une structure porteuse de capotage (5) radialement distante de ladite partie terminale fixe (2), ladite couronne extérieure et chacun desdits groupes de volets comportant une série de volets commandés et une série de volets suiveurs intercalés, caractérisée par le fait qu'elle comporte une seul organe de commande annulaire (12) disposé entre la couronne extérieure de volets (6) et la couronne intérieure de volets (8, 9), ledit organe de commande (12) étant mobile axialement Is sous l'action d'une pluralité d'actionneurs (13) intcrpoeés entre la partie fixe du turboréacteur et ledit organe de commande (12), et étant relié aux volets de commandés amont (8), aux volets commandés aval (9), et aux volets commandés (6) de la couronne extérieure par des moyens de liaison respectifs qui permettent de modifier la configuration de ladite tuyère en fonction de la position axiale dudit organe de commande (12), et par le fait que les moyens de liaison (20, 21) des volets commandés amont (8) et les moyens de liaison (22) des volets commandés aval (9) sont disposés de telle manière que les composantes axiales (Ca, Ta) des efforts (CT) exercés sur eux par ledit organe de commande (12) sont de sens opposes. 2. Tuyère scion la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens de liaison (20, 21) des volets commandés amont (8) exercent sur lesdits volets une force (C) à composante axiale (Ca) dirigée vers l'avant du turboréacteur et par le fait que les moyens de liaison (22) des volets commandés aval (9) exercent sur lesdits volets une force () à composante axiale (Ta) dirigée vers l'arrière. 3. Tuyère selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que les moyens de liaison des volets commandés amont (8) comportent des cames (21) solidaires desdits volets (8) et des galets (20) montés sur l'organe de commande (12). 4. Tuyère selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que les moyens de liaison des volets commandés aval (9) comportent des bielles (22) articulées sur clesdits volets (9) et l'organe de commande (12). 5. Tuyère selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que les volets commandés (6) de la couronne extérieure sont reliés à l'organc de commande par des moyens par came (25, 26). 6. Tuyère selon rune quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que l'organc de commande (12) comporte un premier anneau (15) sur lequel prennent appui les moyens de liaison (20, 21) des volets commandés amont (8) et un deuxième anneau (16) disposé en aval dudit premier anneau (15) reli6 à cc dernier par des poutres longitudinales (17), et sur lequel prennent appui les moyens de liaison (22) des volets commandés aval (9).