Brevet FR2743394A1 — publié le 19970711

La présente invention concerne des moteurs à turbine à gaz à soufflante canalisée du type utilisé dans un avion à propulsion. Lorsque la sortie de puissance de moteurs à turbine à gaz à soufflante canalisée augmente, alors leurs dimensions structurelles augmentent également, y compris le diamètre extérieur du capot externe du conduit de soufflante. Il s'ensuit que bien que les dimensions sont maintenues aussi petites que possible, des pertes de performances sous la forme d'une traînée installée accrue seront générées. Un facteur clé dans la conception de capot de soufflante est la relation entre la dimension générale (mesurée à travers la lèvre d'entrée d'air dans un plan qui contacte les points les plus en amont sur la lèvre) et la dimension maximale du capot (mesurée latéralement par rapport à l'axe du moteur). Cette relation est définie par la taille et la variation dans l'écoulement du tube d'écoulement libre dans le moteur. On doit comprendre sous le terme écoulement du tube d'écoulement, l'air ambiant en amont de l'entrée d'air du moteur et s'étendant vers l'entrée d'air elle-même. Si la taille du tube d'écoulement libre est maintenue à sa taille maximum sur la totalité du cycle de fonctionnement du moteur, il en résultera une dimension maximum du capot qui est plus proche de la dimension générale, réduisant ainsi efficacement le profil de capot de soufflante et ainsi la traînée installée. Ceci est obtenu grâce à l'air ambiant qui s'écoule sur l'extérieur du capot, ceci se faisant avec un changement réduit de la direction. Un maintien de la taille du tube d'écoulement libre est obtenu en variant la commande de poussée pendant des régimes de vol donnés. La présente invention cherche à fournir un moteur à turbine à gaz à soufflante canalisée comprenant des moyens améliorés pour la commande de poussée et la commande résultante de la taille du tube d'écoulement libre. 2 2743394 Selon la présente invention, un moteur à turbine à gaz à soufflante canalisée comporte un capot secondaire au moins partiellement situé à l'intérieur de l'extrémité aval du conduit de soufflante primaire de celui-ci et radialement espacé du générateur de gaz du moteur de manière à définir un conduit de soufflante secondaire, et des moyens pour sélectivement dévier de l'air de soufflante qui s'écoulerait normalement à travers ledit conduit secondaire vers une tuyère de sortie de celui-ci dans un autre chemin ou dans d'autres chemins pour sortir d'une tuyère ou deux tuyères autres que celles dudit conduit secondaire. L'invention sera maintenant décrite à titre d'exemple en référence aux dessins joints, sur lesquels: - la figure 1 est une vue axiale schématique partiellement en section d'un moteur à turbine à gaz à soufflante canalisée incorporant une forme de réalisation de la présente invention, la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale partielle d'un moteur à turbine à gaz à soufflante canalisée incorporant une autre forme de réalisation de la présente invention, - la figure 3 est similaire à la figure 2 mais incorpore un troisième mode de réalisation de la présente invention, et - la figure 4 est une vue partielle de la figure 3 illustrant un mécanisme de fonctionnement pour le troisième mode de réalisation. En se référant à la figure 1, un moteur à turbine à gaz à soufflante canalisée 10 comprend un conduit de soufflante 12 à travers lequel de l'air ambiant est entraîné par un étage de soufflante 14 de manière connue en soi. Le conduit de soufflante 12 se termine en une tuyère primaire 16 qui entoure l'extrémité amont d'un capot 18 qui à son tour est espacé du carter 20 du générateur de gaz 22 du moteur 10 par des entretoises 23. Le conduit secondaire 3 2743394 24 est ainsi formé et se termine en une tuyère secondaire 26, en aval de la tuyère primaire 16 mais en amont de la tuyère 28 de la buse d'échappement 30 du générateur de gaz 22. La partie d'extrémité aval du générateur de gaz peut être translatée axialement par rapport au moteur 10 de manière à obtenir un effet qui est décrit ci-après. L'extrémité de droite du générateur de gaz lorsqu'on regarde la figure 1, est dessinée de manière à illustrer deux positions de fonctionnement que la partie d'extrémité de la buse d'échappement 30 qui peut être translatée doit adopter, en fonction du régime de vol d'un avion associé (non représenté). La moitié supérieure de la buse d'échappement 30 est représentée axialement étendue vers une position dans laquelle elle bloque sensiblement la tuyère 26, stoppant ainsi l'écoulement d'air à travers la tuyère secondaire 16, et ainsi, pour un débit massique donné à partir de l'étage de soufflante 14, augmentant la sortie de poussée. De tels réglages de tuyère sont utilisés pendant le décollage d'un avion associé, lorsque l'angle d'incidence du moteur par rapport à l'horizontal est tel qu'il brise l'écoulement d'air sur le moteur d'une manière qui empêche la commande du tube d'écoulement libre. La moitié inférieure de la buse d'échappement 30 est représentée rétractée, vers une position dans laquelle la tuyère 26 est laissée non bloquée, de telle sorte que l'air de soufflante s'écoulant à travers le conduit 24 peut en sortir. Ceci fournit, pour un débit massique donné issu de l'étage de soufflante 14, une section de sortie de tuyère plus grande, c'est-à-dire celle de la tuyère 16, plus celle de la tuyère 26, avec une réduction résultante de la poussée. Ces réglages sont adoptés pour des conditions de croisière lorsque l'attitude de l'axe du moteur est sensiblement horizontale, et en gardant à l'esprit qu'un avion associé prend normalement un temps bien supérieur en 4 2743394 croisière qu'au décollage, il est important de commander le profil du tube d'écoulement libre. Lorsque ceci est obtenu, la traînée installée est réduite et pour une vitesse de vol donné, des économies de carburant en résultent. Ayant lu cette description, l'homme du métier concerné réalisera que la tuyère d'une buse d'éjection 30 peut être adaptée de manière à être mobile vers des positions situées n'importe o entre les positions minimum et maximum, de manière à influer sur la section totale de la tuyère sur un large domaine de valeur, pour s'accommoder aux conditions de vol changeantes et aux réglages de puissance du moteur. On se réfère maintenant à la figure 2, sur laquelle les pièces identiques ont été désignées avec les mêmes références numériques. Dans cette forme de réalisation de la présente invention, la buse d'échappement 30 est fixe par rapport au capot 18 et à sa tuyère 26. La capot 18 comprend toutefois des conduites 32 qui, dans une position non opérante, sont fermées, au moins à leurs extrémités internes par des volets 34. Les conduites 32 sont inclinées et lorsqu'elles sont opérationnelles, mettent le conduit 24 en communication de fluide avec le conduit de soufflante principale 12 en une position en amont de la tuyère primaire 16. La direction d'inclinaison est telle qu'elle assure que l'air s'écoulant à partir du conduit 24 vers le conduit 12 a une composante directionnelle sensiblement aval de manière à ne pas être indûment perturbée par l'écoulement d'air de soufflante déjà dans le conduit 12. Les conduites 32 et leurs volets associés 34 sont espacés équi-angulairement autour du capot 18 et les volets 34 peuvent être déplacés comme approprié, de concert ou en groupes espacés pour donner une pleine déviation de l'air dans le conduit 24 ou une déviation partielle. Ainsi, l'amplitude de l'écoulement dévié peut être sélectionnée pour s'adapter au régime de vol de l'avion et aux réglages de puissance du moteur afin de maintenir un écoulement libre de tube d'écoulement avantageux. 2743394 En se référant maintenant à la figure 3, à nouveau les mêmes pièces ont été désignées avec les mêmes références numériques. Dans cette forme de réalisation de la présente invention, le conduit 24 est en communication de fluide avec l'intérieur de la buse d'éjection 30 plutôt qu'avec le conduit 12. Des volets 36 sont disposés de manière équi- angulaire autour du carter du générateur de gaz 20, et ouvre sélectivement les extrémités externes de conduites 38 de manière à faire écouler l'air de soufflante dans le conduit 24 vers l'intérieur de la buse d'éjection 30. Une manipulation des volets 36 de la même manière que les volets 34 de la figure 2 produira les mêmes effets. En se référant maintenant à la figure 4, comme cela est connu, l'écoulement normal à travers la buse d'éjection est extrêmement chaud et il peut être souhaitable de fermer les conduites 38 aux deux extrémités de manière à éviter un écoulement inverse de gaz chauds à travers elles lorsqu'une déviation d'air de soufflante n'est pas nécessaire. Ainsi, des volets 40 sont prévus et sont connectés de manière pivotante à la paroi de la buse d'éjection et couplés aux volets respectifs 36 via des liaisons 42, 44 de manière à ce qu'ils peuvent être ouverts et fermés de concert. Il sera noté qu'aucun mécanisme de translation ou de puissance n'a été représenté ou décrit, pour n'importe lequel des arrangements des figures 1 à 4. Ceci s'explique par le fait que les dispositifs de déplacement de volets dans le contexte des moteurs à turbine à gaz à soufflante canalisée sont bien connus,et l'homme du métier, ayant lu cette description, réalisera qu'il existe un grand choix disponible de dispositifs qui peut s'appliquer à la structure de la présente invention, pour obtenir cet objectif sans avoir besoin de réaliser une autre invention. Un autre avantage que fournit la présente invention réside dans le fait que seule la section de la tuyère secondaire est modifiée par des parties mobiles. Ainsi, si ces parties mobiles tombent en panne mécaniquement, la 6 2743394 tuyère primaire aura encore une section suffisante pour permettre un fonctionnement continu de son moteur associé de manière sure. 7 2743394 Revendications 1.- Moteur à turbine à gaz à soufflante canalisée (10) comportant un capot secondaire (18) au moins partiellement situé à l'intérieur de l'extrémité aval du conduit de soufflante primaire (12) de celui-ci et radialement espacé du générateur de gaz (22) du moteur (10) de manière à définir un conduit de soufflante secondaire (24), caractérisé en ce que des moyens (28) sont prévus pour sélectivement dévier de l'air de soufflante qui s'écoulerait normalement à travers ledit conduit secondaire (24) vers une tuyère de sortie (26) de celui-ci dans un autre chemin ou dans d'autres chemins pour sortir d'une tuyère ou plusieurs tuyères (16) autres que celles dudit conduit secondaire (24). 2.- Moteur à turbine à gaz à soufflante canalisée selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens (28) comprennent la partie de tuyère du générateur de gaz (22) dudit moteur (10), ladite partie de tuyère (28) pouvant être translatée axialement par rapport au moteur (10) et par rapport audit capot secondaire (18) et est proportionnée de telle manière à sensiblement bloquer la tuyère de sortie (26) de celui-ci lorsqu'il est translaté vers une position complètement rétractée. 3.- Moteur à turbine à gaz à soufflante canalisée selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite partie de tuyère (28) peut être translatée vers une pluralité de positions allant de celle o elle est complètement étendue jusqu'à celle o elle est complètement rétractée par rapport audit capot secondaire (18) de manière à permettre une variation de la section de la tuyère (26) de celui-ci et ainsi influer sur l'amplitude de l'écoulement de soufflante secondaire à travers la tuyère. 4.- Moteur à turbine à gaz à soufflante canalisée selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens comprennent une pluralité de conduites (32) et de volets 8 2743394 coopérant (34) dans ledit capot secondaire (18), lesdits volets (34) étant actionnables pour sélectivement permettre et empêcher un écoulement d'air de conduits secondaires vers le conduit primaire (12) dudit moteur (10). 5.- Moteur à turbine à gaz à soufflante canalisée selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits volets (34) sont pivotants de concert vers n'importe quelle parmi une pluralité de positions allant de celle o ils sont complètement ouverts à celle o ils sont complètement fermés de manière à influer sur la section transversale des sorties des conduites (32) et ainsi sur l'amplitude d'écoulement d'air du conduit secondaire (24) issu du conduit secondaire (24) vers le conduit de soufflante primaire (12) du moteur (10). 6.- Moteur à turbine à gaz à soufflante canalisée selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits volets (34) sont pivotants en groupes constitués de volets individuels espacés équi-angulairement autour de l'axe du capot (18), vers n'importe laquelle parmi une pluralité de positions allant de celle o ils sont complètement ouverts à celle o ils sont complètement fermés de manière à influer sur la section transversale des sorties des conduites associées et ainsi sur l'amplitude d'écoulement d'air du conduit secondaire (24) dans le conduit de soufflante primaire (12) du moteur (10). 7.- Moteur à turbine à gaz à soufflante canalisée selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent une pluralité de volets (20) montée de manière pivotante sur un carter (20) entourant le générateur de gaz (22) du moteur à turbine à gaz à soufflante canalisée (10) et un nombre correspondant de conduites (38) passant à travers ledit carter (20) et dans la buse d'éjection (30) du générateur de gaz (22), lesdits volets (36) étant positionnés au-dessus de l'extrémité de chaque conduite (30) qui s'ouvre vers le conduit de soufflante secondaire (24) de manière à permettre une exposition de ladite conduite (38) à 9 2743394 ou une fermeture de celle-ci par rapport à un écoulement d'air de soufflante du conduit secondaire (24). 8.- Moteur à turbine à gaz à soufflante canalisée selon la revendication 7, caractérisé en ce que d'autres volets (40) sont prévus, un au- dessus de l'extrémité de chaque conduit (38) qui est situé dans la buse d'éjection (30) du générateur de gaz (22) et pouvant fonctionner de manière identique auxdits volets extérieurs (36). 9.- Moteur à turbine à gaz à soufflante canalisée selon la revendication 8, caractérisé en ce que des paires opposées de volets (36, 40) sont connectées pour fonctionner de concert. 10.- Moteur à turbine à gaz à soufflante canalisée selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que lesdits volets (36) sont pivotants dans une pluralité de positions allant de celle o ils sont complètement fermés à celle o ils sont complètement ouverts, de manière à influer sur les sections d'entrée et de sortie des conduites (38) et ainsi sur l'amplitude d'écoulement d'air du conduit secondaire (24) vers la buse d'éjection (30).