Brevet FR2734323A1 — publié le 19961122

PERFECTIONNEMENT AUX TUYERES BIDIMENSIONNELLES COMPORTANT EN PARTICULIER UN DEVIATEUR DE JET. La présente invention est relative à une tuyère d'éjection bidimensionnelle pour turbo-réacteur, comportant un système de volets pivotants pour le réglage de l'ouverture de sortie et la déviation du jet. Cette tuyère comporte en outre un disposition d'inversion de poussée. On connaît déjà (voir notamment le brevet français N" 2 483 523) une tuyère bidimensionnelle comportant pour le réglage de l'ouverture de sortie deux volets convergents, deux volets divergents ainsi que deux volets extérieurs prolongeant le carénage, l'orientation des volets convergents et divergents pouvant être réglée de façon dissymétrique pour obtenir une déviation de l'axe du jet, le tout étant complété par un dispositif d'inversion de poussée agencé en amont desdits volets. L'objet de la présente invention est de perfectionner des tuyères de ce genre, afin notamment de les adapter aux moteurs modernes à haute performance. Un premier perfectionnement consiste en l'aménagement de commandes distinctes pour le réglage des sections de tuyères et la déviation de l'axe du jet, et également pour l'inversion en vue de séparer les différentes fonctions. Un autre perfectionnement consiste à aménager une commande des volets divergents de manière que le pivotement de ces volets par rapport aux volets convergents assure à lui seul la déviation de l'axe du jet, ce qui permet, pendant la phase de déviation, d'assurer la possibilité de régler les sections de tuyères s11/s10 en fonction d'une loi déterminée Sll/SlO, afin de ne pas perturber le fonctionnement du générateur de gaz. Dans ce dernier ordre d'idées l'invention prévoit la disposition de vérins indépendants pour commander le pivotement des volets convergents, tandis qu'un second jeu de vérins commande l'orientation angulaire des volets divergents fonctionnant en déviateur de jet. Une réalisation avantageuse est celle dans laquelle le second jeu de vérins commande le déplacement des axes d'articulation de biellettes de guidage des volets divergents, dans des lumières prévues sur les joues latérales fixes de la tuyère. L'invention permet d'obtenir une continuité correcte de la veine dans toutes les phases de fonctionnement. Elle se prête également à l'éménagement de toute la partie aval ou culot de la tuyère de manière qu'il soit ventilé. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités décrites ainsi que celles ressortant du dessin faisant partie de l'invention. - les figures 1, 2 et 3 sont des demi-coupes axiales d'une tuyère selon l'invention dans trois positions de fonctionnement différentes, en jet non dévié, - les figures 4 et 5 montrent une coupe complète de la tuyère dans deux positions différentes en phase de déviation de l'axe du jet, - la figure 6 montre à échelle amplifiée le détail du dispositif de déplacement de l'axe d'une des biellettes de commande des volets divergents, pour la déviation du jet, la figure étant une coupe par le plan VI-VI de la figure 1, - les figures 7 et 8 sont des vues selon les flèches F1 et F2 de la figure 6. La tuyère selon l'invention, comporte six catégories de volets 1 - Deux volets convergents 1, dont la partie amont est solidaire d'un axe 11, pouvant pivoter dans un palier 12 monté sur la structure fixe ou bâti 7 et dont la partie aval est articulée par un axe 13 sur les volets divergents associés 2. Chaque volet convergent comporte en son tiers amont, une chape pour l'articulation par un axe 14 d'une biellette 15, asservissant la section de sortie S12 des volets froids 3 aux mouvements des volets convergents. 2 - Deux volets divergents 2, articulés à l'amont par l'axe 13 à l'extrémité aval des volets convergents 1. Les volets 2 comportent, en un point intermédiaire, une chape 21 pour l'articulation, par un axe 22, d'une biellette 23 articulée à son extrémité amont sur un axe fixe 24 servant également à l'articulation du volet froid 3. 3 - Deux volets froids ou volets de carénage 3 articulés sur l'axe fixe 24, et en 31 à la biellette 15 issue du volet 1. 4 - Deux volets internes 4, pour l'inversion, volets articulés en aval par un axe 41 et des chapes 42 à la structure ou bâti 7. En position jet direct, le bord amont de ces volets s'appuie sur le bord du canal, par un joint d'étanchéité 43. 5 - Deux volets d'inversion externes 5, articulés en aval par un axe 51 et des chapes 52 à la structure 7. Leur bord amont s'appuie, en jet direct, sur un joint d'étanchéité 53, solidaire de l'enveloppe externe de la structure. 6 - Deux volets d'obturation 6, articulés par des axes 61 et des chapes 62 au bord du canal. Pendant l'utilisation de l'inverseur ces volets obturent l'intervalle entre l'enveloppe externe et le canal. On remarque que la partie non axisymétrique 7 de la structure comporte des perforations 71 pour permettre à l'air secondaire, quand les volets sont effacés, de passer entre les volets 4 et 5 pour aller ventiler le culot de la tuyère entre les volets de carénage 3 et les volets 1 et 2. On va maintenant décrire le mécanisme de commande des volets. a) Commande de la tuyère Les axes 11 solidaires respectivement des volets convergents 1 sont mis en rotation par un système de vérin V2 et de levier 80 (figure 8- situé à l'extérieur des deux joues latérales fixes de la tuyère. Chaque volet 1 étant articulé à l'aval sur le volet divergent associé 2, entraîne ce dernier dans ses déplacements. La biellette de liaison 23, articulée sur l'axe fixe 24, asservit la section Sll aux variations de la section S10. Le volet convergent 1 entraine aussi le pivotement du volet froid 3 par l'intermédiaire de la biellette 15, le volet froid étant articulé à l'amont sur l'axe 24 sur lequel pivote également la biellette 23. b) Commande du système d'inversion (en pointillés sur les figures 2 et 3) Le système d'inversion comprend comme on l'a dit les trois types de volets 4- 5- 6. Les trois axes de pivotement 41 51 - 61 sont centrés entre les joues latérales de la tuyère et commandés à l'extérieur par une seule commande, indépendante de celle des volets de tuyère. Cette commande est composée de trois leviers 44 - 54 - 63 articulés respectivement par des axes 81 - 82 - 83 à un triangle de liaison 8 commandé par un vérin 9. Le passage en inversion ne peut s'effectuer que lorsque les volets convergents et divergents de la tuyère sont dans une position telle que le rapport des sections Sll est inférieure à 0,78 (voir figure 3). S10 La tuyère étant du type ventilé, les volets 6 obturent le canal de ventilation pendant l'utilisation de l'inverseur, afin d'empêcher les gaz de refluer par ce canal vers 1 'amont. Le fait que l'obturation des gaz en aval de l'inverseur, est assurée par les volets convergents et divergents, permet d'obtenir une réduction de longueur des volets convergents donc un effort des gaz réduit sur ces volets, par rapport à des solutions où l'obturation est assurée par les volets convergents seuls. De plus la cinématique nécessaire à l'obtention de la loi de section S désirée, est réalisé par un système de S10 biellettes simples liées aux différents volets. D'autre part, entre les phases "tuyère ouverte" (511= 1,3) et "tuyère fermée" (S11 = 0,78), la S10 S10 conception du système assure, au niveau des volets intérieurs d'inversion une continuité correcte de la veine. Enfin la ventilation du culot arrière de la tuyère permet de réduire la longueur des volets tout en réalisant de meilleures performances. On va maintenant décrire le dispositif qui permet de dévier le jet par rapport au plan longitudinal de symétrie de la tuyère, comme on le voit par exemple sur les figures 4 et 5 dans lesquelles, pour illustrer la déviation, on a représenté une coupe axiale complète de la tuyère. Chacun des axes 24 servant à fixer la position du pied de la biellette correspondante 23 n'a pas une position immuablement fixe, mais peut être déplacé dans une lumière 101 des joues fixes 100 (voir figures 7 et 8) qui délimitent latéralement la tuyère. La commande de ce déplacement se fait par un vérin V1 (voir figure 8) qui immobilise en même temps l'axe dans la position choisie. I1 y a un vérin V1 pour chacun des axes 24 et les deux vérins V1 peuvent être actionnés indépendamment l'un de l'autre. La tige 103 de chaque vérin s'articule sur l'axe correspondant 24 et cet axe, traversant la lumière 101, est solidaire d'un levier 102 articulé sur l'axe 11 des volets convergents 1, la lumière 101 ayant alors la forme d'un arc de cercle centré sur l'axe 11. On comprend que lorsque les deux axes 24 occupent, sous l'action de leur vérin de commande V1, des positions qui sont symétriques par rapport au plan longitudinal de la tuyère, le jet est lui-même symétrique par rapport à ce plan. Par contre lorsque les axes 24 sont placés dans des positions dissymétriques, cette dissymétrie se traduit, par l'action du jeu de biellettes 15 et 23, en une dissymétrie des volets divergents 2, donc en une dissymétrie du jet. La figure 4 illustre le cas où les axes 24 occupent dans leurs lumières 101 des positions extrêmes opposées tandis que la figure 5 correspond au cas où l'un des axes 24 étant placé dans une de ses positions extrêmes, l'autre axe est mis dans une position intermédiaire. On remarque que dans les deux cas la déviation est assurée uniquement par les volets divergents 2. On a constaté qu'une disposition de ce genre permet d'assurer une déviation du jet de + 20 en phase moteur sec et de + 15 en phase post-combustion, pour un plan fictif passant par le milieu des sections S10 et Sil0. I1 est possible d'aménager le système de régulation non décrit qui agit sur les volets 1 de manière qu'il assure le rapport optimal des sections S11/ S10 tant dans le fonctionnement moteur sec (figure 4) que dans le fonctionnement en post-combustion (figure 5). REVENDICATIONS 1. Tuyère d'éjection de turbo-réacteur, du type bidimensionnel, équipée de volets articulés respectivement convergents et divergents, permettant de faire varier les sections caractéristiques de la tuyère, caractérisée en ce que, les volets convergents (1) étant commandés par un dispositif de vérin (V2), un dispositif de biellette (23) intercalé entre chacun des volets divergents (2) et un axe (24) porté par la partie fixe de la tuyère détermine la position des volets divergents pour chaque position des volets convergents. 2. Tuyère selon la revendication 1, caractérisée en ce que les axes susdits (24) articulant les biellettes (23) sur la partie fixe de la tuyère peuvent être déplacés dans des lumières (101) par une commande (V1) indépendante des autres commandes de réglage afin d'assurer la déviation du jet par les seuls volets divergents (2) de sorte que pendant la phase de déviation les cols de tuyère (Sll et restent réglables en fonction d'une loi déterminée. 3. Tuyère selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par des volets (4, 5) montés sur le bâti fixe de la tuyère en amont des volets de réglage convergents et divergents pour assurer l'inversion du jet, ces volets, accouplés par paires, laissant entre eux un intervalle communiquant avec l'amont du bâti de la tuyère et avec l'aval pour permettre une circulation d'air. 4. Tuyère selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les volets articulés (3), dits volets froids, placés à l'extérieur des volets divergents et convergents (1, 2) sont montés pivotants autour des axes des biellettes (23) actionnant les volets divergents et sont en outre reliés par des biellettes articulées (15) aux volets convergents (1). Perfectionnement aux tuyères bidimensionnelles comportant en particulier un déviateur de jet.