Brevet FR2740833A1 — publié le 19970509

La présente invention se rapporte à une tuyère d'éjection, à section d'éjection variable, montée à l'extrémité aval d'une structure fixe de section circulaire d'un canal d'éjection des gaz chauds d'un turboréacteur, et disposée dans le culot de l'avion équipé dudit turboréacteur. Les missiles, en particulier ceux qui sont guidés par infra-rouge, et les radars utilisés sur les avions d'armes sont de plus en plus perfectionnés tant sur le plan de la détection et du guidage que sur le plan de leur efficacité destructrice. La sophistication croissante des missiles et des radars nécessite donc que les avions militaires soient le plus discret possible. Cette exigence de discrétion impose la réduction de la signature infra-rouge du moteur. La diminution de la signature infra-rouge est obtenue en aplatissant le jet à la sortie du moteur. FR-A-2 608 680 et FR-A-2 637 016 proposent des tuyères à section carrée ou rectangulaire, comportant deux volets plans encadrés par des plans fixes. Cette construction nécessite un canal de transition entre la section circulaire en sortie de turbine ou de chambre de postcombustion et la section d'entrée rectangulaire ou carrée de la tuyère, ce qui augmente la masse du moteur et la longueur totale de ce dernier, ainsi que des pertes de charges. FR-A-2 537 657 propose une tuyère convergente, à section quasi circulaire, formée par une demi-coquille fixe et une demicoquille pivotante autour d'un axe diamétral, et utilisable en particulier avec un réacteur, comportant un système de réchauffe partielle à taux modéré. La direction du jet varie avec l'ouverture de la tuyère qui est imposée par les conditions de vol. Cette direction ne peut donc être modifiée à la demande du pilote. Le but de la présente invention est de proposer une tuyère qui puisse s'adapter directement sur une structure fixe de section circulaire, à la sortie de la turbine ou de la chambre de combustion, et qui fournisse un aplatissement du jet à la sortie de la tuyère, afin de diminuer la signature infra-rouge. Le but est atteint par l'invention par le fait que la tuyère comporte deux demi-coquilles articulées sur des axes transversaux horizontaux de la structure fixe, lesdites demi-coquilles ayant une forme évolutive qui permet la transition entre une section d'entrée de tuyère de forme circulaire en amont, et une section d'éjection de tuyère de forme globalement elliptique ou rectangulaire en aval, et étant actionnées chacune par des moyens de commande à vérin placés en position éloignée des axes d'articulation. Grâce à cette structure, on obtient, par la suppression du canal de transition de l'art antérieur, un gain de masse et une diminution sensible de la longueur du canal de post-combustion actuel. Cette tuyère peut être facilement adaptée sur les structures de moteurs existants. De plus, le nombre de vérins hydrauliques nécessaire pour la commande du pivotement des deux demi-coquilles est limité. Avantageusement, les moyens de commande à vérin des deux demi-coquilles agissent selon une loi de régulation des vérins permettant d'orienter le jet des gaz chauds. Cette disposition permet une vectorisation en tangage du jet, et améliore la manoeuvrabilité de l'avion. Selon une autre forme de réalisation, les deux demi-coquilles sont équipées de moyens pour synchroniser le déplacement simultané des deux demi-coquilles. Les deux demi-coquilles sont constituées chacune d'un panneau sandwich à âme centrale ondulée assurant la ventilation de la demicoquille correspondante. La peau interne des panneaux présente en amont une forme sphérique assurant le contact avec la surface périphérique externe de la structure fixe, cette dernière portant un joint d'étanchéité sectorisé. La tuyère comporte en outre deux structures planes fixes disposées latéralement aux demi-coquilles, afin d'éviter l'éclatement latéral du jet entre lesdites demi-coquilles, lesdites structures présentant des moyens de ventilation. Avantageusement, la section d'éjection de la tuyère est disposée en aval de la section d'éjection du culot de l'avion, afin de diminuer la signature infra-rouge. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une demi-coupe selon un plan vertical passant par l'axe de la turbomachine d'une tuyère selon l'invention, montée en aval d'un canal d'éjection des gaz chauds et disposée dans le culot de l'avion équipé de ladite turbomachine; la figure 2 est une vue de dessus du vérin d'actionnement de la demi-coquille supérieure; la figure 3 est une demi-coupe de la même tuyère selon un plan sensiblement horizontal, cette demi-coupe étant prise selon la ligne III III de la figure 1; la figure 4 est une vue axiale prise de l'arrière de la tuyère; la figure 5 est une vue en perspective d'une demi-coquille de tuyère, partiellement arrachée;; la figure 6 est une vue schématique en profil d'une demi-tuyère disposée dans le culot d'un avion; la figure 7 montre de profil une variante de réalisation de la tuyère selon l'invention, munie d'un dispositif de synchronisation des mouvements des deux demi-coquilles; la figure 8 est une vue en perspective d'une variante de réalisation du dispositif de synchronisation des mouvements des deux demicoquilles; la figure 9 est une vue de profil de la tuyère de la figure 8; la figure 10 est une vue en perspective d'une variante de réalisation de la tuyère selon l'invention ; et la figure 11 et une vue de profil de la tuyère de la figure 10. La référence 1 représente une tuyère d'éjection de turbomachine, montée à l'extrémité aval d'une structure fixe 2 de section circulaire du canal d'éjection 3 de la turbomachine. La référence 4 représente l'axe du canal d'éjection 3. Cette tuyère 1, de définition bidimensionnelle, comporte deux demi-coquilles Sa, Sb, ou paupières, qui vont régler la forme du jet J de gaz chauds à la sortie du moteur. Les deux demi-coquilles 5a et 5b sont articulées sur des axes transversaux horizontaux 6a, 6b de la structure fixe 2, et ont une forme évolutive qui permet la transition entre une section d'entrée de tuyère de forme circulaire en amont et une section d'éjection 37 de tuyère de forme globalement elliptique ou rectangulaire en aval. Les deux demi-coquilles 5a et 5b sont actionnées chacune par des moyens de commande à vérin 7a ou 7b placés en position éloignée des axes d'articulation 6a et 6b. Les moyens de commande à vérin de chaque demi-coquille peuvent comporter par exemple un vérin hydraulique 8 double corps double tige placé en position haute ou basse de la tuyère 1 selon la demi-coquille actionnée, ceci en vue de disposer d'un effort minimum du vérin 8, ou bien de deux vérins simple corps 9a et 9b situés de part et d'autre du plan axial vertical 10 de la turbomachine dans les zones de moindre déformation des demi-coquilles Sa et 5b. Afin de permettre une vectorisation du jet J de gaz chauds, les vérins supérieurs et inférieurs agissent sur leurs demi-coquilles respectives 5a, 5b selon une loi de régulation des vérins, dans ce cas les moyens de commande comportent par exemple un système de commande par servovalves et des capteurs de position sur les vérins, mais d'autres systèmes de commande peuvent être envisagés. Chaque demi-coquille 5a, 5b est constituée d'un panneau 11 métallique de type sandwich à âme 12 centrale ondulée qui peut, par exemple, être mis en forme par formage superplastique et assemblée par brasage diffusion. La peau interne 13 fait office de protection thermique et elle présente dans sa partie amont 14 une forme sphérique, afin d'assurer le contact avec la surface périphérique externe 15 de la structure fixe 2. Un joint d'étanchéité sectorisé 16 est prévu à l'extrémité aval de la structure fixe 2 pour assurer l'étanchéité entre la structure fixe 2 et les demi-coquilles 5a et 5b. La peau externe 17 est renforcée par des nervures 18 circonférentielles et comporte un capotage 18a fixé sur les nervures 18. L'âme centrale ondulée 12 permet d'assurer une ventilation de la demi-coquille correspondante et augmente la surface d'échange thermique. Les deux demi-coquilles Sa et 5b sont articulées grâce aux axes 6a, 6b sur des rotules 19 qui sont liées à des platines 20 fixées sur la structure fixe 2, qui est par exemple le canal de réchauffe de la turbomachine. Les vérins de commande 8 ou 9a, 9b sont également fixés au canal d'éjection 3 à l'extérieur de ce dernier par des platines 21 et des axes 22 et leurs tiges 23 sont montées articulées à leur extrémité libre sur le bord amont des demi-coquilles 5a, 5b par des axes 24 montés sur des brides 25. Pour éviter l'éclatement latéral du jet J entre les demi-coquilles 5a, 5b dans les deux zones latérales 30, ces dernières sont masquées par deux structures planes 31a, 31b réalisées également à partir de panneaux métalliques de type sandwich. Les structures planes 31a, 31b sont solidaires d'une partie fixe 32 du dispositif d'éjection de l'avion. Cette partie fixe peut être assemblée à l'avion équipé de la turbomachine et constituer son culot 34. Ce dispositif d'éjection peut incorporer un convergent divergent qui comporte dans la partie convergente un volet froid 35 asservi à la demi-coquille voisine par une biellette 36. La section d'éjection 37 de la tuyère est en retrait par rapport à la section d'éjection 38 du culot 34 de l'avion. Le culot masque ainsi le jet J pour diminuer la sensibilité aux rayons infra-rouges. La référence 39 représente le bord de fuite du culot 34. Grâce à la loi de régulation des vérins, la direction du jet J peut faire un angle avec le plan horizontal de l'avion, ce qui améliore la manoeuvrabilité de l'avion. Sur les figures 1, 6 et 7 on a représenté en traits pleins la position d'ouverture maximum de la demi-coquille supérieure 5a et en traits pointillés la position d'ouverture minimum de cette demi-coquille supérieure Sa. Sur la figure 4, la position d'ouverture minimum des demicoquilles Sa et 5b est représentée en traits pleins, et la position d'ouverture maximum de la demi-coquille supérieure Sa est représentée en traits pointillés. Comme on le voit sur les figures 4 et 8, en position de fermeture maximum, les bords latéraux en vis-à-vis des deux demi-coquilles Sa et 5b sont jointifs. Les figures 10 et 1 1 montrent une variante de réalisation de l'étanchéité latérale des deux demi-coquilles 5a, 5b. Ici, les joues latérales des deux demi-coquilles 5a, 5b coulissent l'une sur l'autre. Dans ce mode de réalisation, les axes d'articulation 6a et 6b sont confondus. Les figures 7 à 9 montrent une variante de réalisation dans laquelle la tuyère 1 est équipée d'un dispositif de synchronisation du mouvement des demi-coquilles 5a, 5b, afin d'assurer leur déplacement simultané en vue d'une variation de section entre le plein gaz postcombustion et le plein gaz sec. Cette synchronisation peut être assurée par un système de biellettes 41 et de coulisseaux 42 comme on le voit sur la figure 7 ou par un système de couronnes dentées 43 et 44 engrenant entre elles et centrées sur les axes d'articulation des demi-coquilles, les couronnes dentées 43 et 44 étant solidaires respectivement des demi-coquilles 5a etSb. REVENDICATIONS 1. Tuyère d'éjection, à section d'éjection variable, montée à l'extrémité aval d'une structure fixe (2) de section circulaire d'un canal d'éjection (3) des gaz chauds d'un turboréacteur, et disposée dans le culot de l'avion équipé dudit turboréacteur, caractérisée par le fait qu'elle comporte deux demi-coquilles (Sa, Sb) articulées sur des axes (6a, 6b) transversaux horizontaux de la structure fixe (2), lesdites demicoquilles (Sa, Sb) ayant une forme évolutive qui permet la transition entre une section d'entrée de tuyère de forme circulaire en amont, et une section d'éjection (37) de tuyère de forme globalement elliptique ou rectangulaire en aval, et étant actionnées chacune par des moyens de commande à vérin (7a, 7b) placés en position éloignée des axes d'articulation (6a, 6b). 2. Tuyère selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens de commande à vérin (7a, 7b) des deux demi-coquilles (Sa, Sb) agissent selon une loi de régulation des vérins permettant d'orienter le jet (J). 3. Tuyère selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte en outre des moyens pour synchroniser le déplacement simultané des deux demi-coquilles (Sa, Sb). 4. Tuyère selon la revendication 3, caractérisée par le fait que lesdits moyens de synchronisation comportent un système de biellettes (41) et de coulisseaux (42). S. Tuyère selon la revendication 3, caractérisée par le fait que lesdits moyens de synchronisation comportent des couronnes (43, 44) dentées engrenant entre elles et centrées sur les axes d'articulation des demicoquilles. 6. Tuyère selon l'une quelconque des revendications 1 à S, caractérisée par le fait que les deux demi-coquilles (Sa, Sb) sont constituées chacune d'un panneau sandwich à âme centrale ondulée assurant la ventilation de la demi-coquille correspondante, la peau interne dudit panneau présentant en amont une forme sphérique assurant le contact avec la surface périphérique externe de la structure fixe, cette dernière portant un joint d'étanchéité sectorisé. 7. Tuyère selon la revendication 6, caractérisée par le fait que la peau externe du panneau est renforcée par des nervures circonférentielles, et par le fait qu'un capotage est fixé sur lesdites nervures. 8. Tuyère selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait qu'elle comporte en outre deux structures planes fixes disposées latéralement aux demi-coquilles, afin d'éviter l'éclatement latéral du jet entre lesdites demi-coquilles (Sa, Sb), lesdites structures présentant des moyens de ventilation. 9. Tuyère selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait qu'il est prévu un convergent divergent dans le culot de l'avion, la partie convergente dudit convergent divergent comportant deux volets froids (35) asservis aux demi-coquilles par des biellettes (36). 10. Tuyère selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que la section d'éjection (37) de ladite tuyère est disposée en aval de la section d'éjection (38) du culot (34) de l'avion.