Brevet FR2771776A1 — publié le 19990604

La présente invention concerne le dégivrage des ca- pots d'entrée d'air de moteurs à réaction, notamment des moteurs d'aéronefs. On sait que, en cas de besoin (prévention contre la formation de givre ou élimination de givre déjà formé), le bord d'attaque du capot d'entrée d'air de tels moteurs est dégivré par réchauffement par de l'air chaud sous pression, prélevé sur ledit moteur et amené audit bord d'attaque par un circuit de circulation d'air chaud. A cet effet, un tel capot d'entrée d'air comporte: - un bord d'attaque creux délimitant une chambre périphé- rique interne, fermée par une cloison interne (ou ca- dre) et pourvue d'au moins un orifice mettant en commu- nication ladite chambre interne avec l'extérieur; et - une conduite, apte à être raccordée, à son extrémité arrière opposée audit bord d'attaque, audit circuit de circulation d'air chaud et, à son extrémité avant vers le bord d'attaque, à un injecteur injectant ledit air chaud dans ladite chambre interne. Ainsi, l'air chaud sous pression injecté par ledit injecteur parcourt ladite chambre périphérique interne en la réchauffant et est évacué à travers ledit orifice. Par les documents EP-A-0 536 089 et US-A-5 365 731, on connaît déjà un capot d'entrée d'air de ce type com- portant une pluralité de tels orifices d'évacuation de l'air chaud, pratiqués directement dans le bord d'attaque dudit capot, le débit d'air chaud de dégivrage étant con- trôlé par la section desdits orifices. Un tel capot d'en- trée d'air connu présente les inconvénients majeurs de fragiliser le bord d'attaque dudit capot (qui se trouve être l'élément le plus vulnérable d'une nacelle de mo- teur, car situé frontalement, et être difficilement répa- rable à cause de sa grande taille) et de dégrader de fa- çon importante les performances aérodynamiques dudit ca- pot. En effet, en ce qui concerne ce dernier inconvé- nient, lesdits orifices sont situés dans une forme de bord d'attaque favorisant l'écopage --et donc rendant difficile l'éjection d'air chaud-et ceci durant toutes les phases de vol de l'aéronef lorsque le dégivrage ne fonctionne pas. De plus, les orifices d'éjection produi- sent une surface d'éjection importante, ce qui engendre une traînée sur une large portion du bord d'attaque, cette traînée étant accentuée par le fait que la surface de la nacelle, immédiatement en aval de cette surface aé- rodynamiquement polluée, se retrouve généralement elle aussi très perturbée, de sorte qu'elle engendre une trai- née supplémentaire. Par ailleurs, dans un tel capot d'en- trée d'air connu, il est difficile de corriger la section d'éjection durant des essais en vol, puisque cette sec- tion est constituée par des orifices pratiquées dans une pièce (le bord d'attaque) de grande dimension. Par ailleurs, par le document EP-A-0 205 283, on connaît un capot d'entrée d'air dans lequel ladite con- duite d'alimentation en air chaud sous pression est en- tourée par une structure métallique enveloppante compor- tant une tuyauterie dans l'extrémité libre forme l'ori- fice servant à l'éjection de l'air de dégivrage en ar- rière du bord d'attaque dudit capot. On évite alors les inconvénients précédents, mais dans ce dispositif connu, le contrôle du débit d'air chaud est obtenu par la sec- tion de ladite tuyauterie d'éjection, ainsi que par l'orientation d'ailettes disposées à l'extrémité libre de celle-ci. Il en résulte une mauvaise maîtrise du débit d'éjection et des nappes d'air chaud à l'extérieur. De plus, l'éjection de l'air chaud est très concentrée, ce qui peut endommager des structures voisines, sensibles à la chaleur. De toutes façons, un tel dispositif est la source d'un rayonnement thermique important, risquant également d'endommager lesdites structures. Enfin, le dispositif est onéreux, car constitué de pièces nombreu- ses devant être assemblées à l'aide de joints à durée de vie limitée, car soumis à des températures élevées. On connaît également un capot d'entrée d'air dans lequel l'air chaud de dégivrage est évacué à l'extérieur par une tuyauterie coudée, traversant ladite cloison in- terne, pour éjecter l'air chaud en arrière dudit bord d'attaque. Là encore, le débit d'air chaud est contrôlé par la section de la tuyauterie et par l'orientation d'ailettes disposées dans celle-ci. On retrouve donc dans ce capot d'entrée d'air les mêmes inconvénients que ceux mentionnés ci-dessus, à propos du document EP-A-0 205 283. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients de la technique antérieure rappelée ci- dessus. A cette fin, selon l'invention, le capot d'entrée d'air pour moteur à réaction, notamment pour aéronef, le- dit capot d'entrée d'air étant pourvu de moyens de dégi- vrage de son bord d'attaque et comportant à cet effet: - un bord d'attaque creux délimitant une chambre périphé- rique interne, fermée par une cloison interne et pour- vue d'au moins un orifice mettant en communication la- dite chambre interne avec l'extérieur; et - une conduite, apte à être raccordée, à son extrémité arrière opposée audit bord d'attaque, à un circuit d'air chaud sous pression et, à son extrémité avant vers ledit bord d'attaque, à un injecteur injectant le- dit air chaud sous pression dans ladite chambre in- terne, est remarquable en ce que: - ladite cloison interne est pourvue d'un conduit en forme d'auge, dirigé vers l'arrière dudit bord d'atta- que et ouvert en direction de la périphérie dudit capot d'entrée d'air; ledit orifice est pratiqué dans une pièce réalisée en un matériau résistant aux températures élevées et fai- sant partie de la surface externe dudit capot, en ar- rière dudit bord d'attaque; et - ledit orifice se trouve en regard dudit conduit en li- mitant la section de celui-ci. Ainsi, grâce à la présente invention, ledit ori- fice, qui sert à évacuer vers l'extérieur l'air chaud sous pression ayant réchauffé ledit bord d'attaque, peut se trouver dans la partie dudit capot disposée juste en arrière dudit bord d'attaque. Il en résulte: - que le bord d'attaque, qui est une pièce sensible du point de vue aérodynamique pour les performances du mo- teur et du point de vue de la maintenance car exposée à des chocs divers, n'est pas fragilisé par ledit ori- fice; et - que ledit orifice est suffisamment en avant dudit capot pour que l'air chaud qu'il éjecte ne risque pas d'en- dommager les structures de la nacelle du moteur sensi- bles à la chaleur, telles que par exemple les capotages en matériau composite. Le bord d'attaque est donc homogène sur les 360 de sa circonférence, sans excroissance, ni orifice de venti- lation, ce qui préserve ses qualités aérodynamiques et de résistance mécanique. De préférence, ledit conduit en forme d'auge se trouve périphériquement au voisinage de ladite conduite d'amenée de l'air chaud sous pression. Ainsi, ledit air chaud parcourt la totalité de la circonférence dudit bord d'attaque et on obtient une distribution très homogène dudit air chaud à l'intérieur de ce dernier et, donc, des performances de dégivrage élevées. De plus, un tel posi- tionnement permet de faire en sorte que ladite pièce dans laquelle est pratiqué ledit orifice assure, par ses di- mensions, la protection des zones en contact avec de l'air chaud évacué par ledit orifice. Ladite pièce peut de plus former la porte d'inspection de ladite conduite d'amenée d'air chaud. On bénéficie donc de la présence, obligatoire pour l'accès à la tuyauterie d'air de dégi- vrage, d'un panneau démontable et résistant aux tempéra- tures élevées, situé immédiatement en arrière dudit ori- fice d'éjection. Une telle porte peut s'étendre longitu- dinalement dans la surface externe du capot sur une lon- gueur suffisante pour protéger toute la partie de cette surface pouvant être soumise à l'action du flux d'air chaud éjecté par ledit orifice. De plus, en prévoyant plusieurs panneaux démontables pourvus d'orifices d'éjec- tion différents, on peut facilement remplacer ledit ori- fice et tester différentes sections d'éjection. Par ailleurs, il est avantageux que ledit conduit en forme d'auge s'évase en direction de la périphérie ex- terne dudit capot. Ainsi, il peut présenter une forme aé- rodynamique favorisant l'éjection d'air. Ledit orifice prévu dans ladite pièce sert à cali- brer le jet d'air chaud éjecté par ledit conduit en forme d'auge. Il permet donc de maîtriser le débit d'éjection et, également, d'obtenir un échange thermique favorable entre l'air chaud éjecté et l'air ambiant extérieur, tout en contrôlant l'éclatement du jet d'air chaud afin de l'écarter des structures de la nacelle sensibles à la température. A cet effet, il est avantageux que ledit orifice soit unique, qu'il présente une forme oblongue et qu'il soit disposé parallèlement audit bord d'attaque, ce qui favorise l'échange thermique avec l'air extérieur. On évite ainsi les inconvénients des orifices des disposi- tifs de dégivrage connus, qui: - quand ils se présentent sous la forme d'un orifice cir- culaire, concentrent trop la section d'éjection et pro- curent une surface d'échange réduite entre le jet d'air de dégivrage et l'air extérieur ambiant, l'énergie dudit jet étant trop importante de sorte que celui-ci risque d'atteindre les structures sensibles à la tempé- rature et de les endommager; et - quand ils sont éclatés, en une multitude d'orifices, engendrent une traînée aérodynamique préjudiciable aux performances de l'aéronef, même lorsque le circuit de dégivrage ne fonctionne pas. Pour augmenter encore l'éclatement de jet d'air chaud éjecté, ledit orifice peut comporter des généra- teurs de turbulence, par exemple constitués par des dents ou aspérités disposées à la périphérie dudit orifice. Ledit conduit en forme d'auge peut faire partie in- tégrante de ladite cloison interne et être par exemple réalisé par emboutissage de celle-ci. Il peut également être constitué par une pièce rapportée à ladite cloison interne, dans un évidement de celle-ci. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments sembla- bles. La figure 1 montre, en perspective éclatée, un mo- teur d'aéronef à réaction et ses différents capotages. Les figures 2 et 3 sont des vues en perspective partielle de l'avant, avec arrachement, de deux modes de réalisation du capot d'entrée d'air conforme à la pré- sente invention. La figure 4 est une vue en perspective de l'avant, avec arrachement, d'un mode de réalisation du capot d'en- trée d'air conforme à la présente invention. La figure 5 est une demi-coupe, schématique et par- tielle, de la partie avant d'un capot d'entrée d'air con- forme à la présente invention. La figure 6 est une vue partielle selon la flèche VI de la figure 5. La figure 7 est une demi-coupe, schématique et par- tielle, de la partie avant d'une variante du capot d'en- trée d'air conforme à la présente invention. La figure 8 est une vue partielle selon la flèche VIII de la figure 7. La figure 9 illustre une autre variante de réalisa- tion, en vue semblable à celles des figures 6 et 8. Le moteur à double flux 1 représenté schématique- ment sur la figure 1 comporte, de façon connue, un géné- rateur central d'air chaud 2, un ventilateur 3 et des étages de compresseurs 4, et il est pourvu d'une attache de suspension à un mât de support (non représenté). Au moteur 1 sont associés et fixés un ensemble de tuyère 6, deux capots latéraux 7 et 8 et un capot d'entrée d'air 9. Comme cela est illustré schématiquement sur la fi- gure 1, le capot d'entrée d'air 9 comporte une conduite interne 10, pourvue à son extrémité arrière dirigée vers le moteur 1 d'un élément de raccord 11 et à son extrémité avant logée dans le bord d'attaque creux 16 dudit capot d'entrée d'air d'un injecteur 12 pourvu d'un raccord 12A. Par ailleurs, sur un étage de compresseurs du moteur 1 est agencée une prise d'air chaud sous pression 13 qui est connectée à une conduite 14, pourvue, en regard de l'élément de raccord 11 de la conduite 10, d'un élément de raccord complémentaire 15. Ainsi, lorsque les éléments de raccord 11 et 15 complémentaires sont reliés l'un à l'autre, de l'air chaud (par exemple à une température de 400 C) prélevé en 13 sur le moteur 1 est acheminé par les conduites 14 et jusqu'à l'injecteur 12. Celui-ci peut donc souffler cet air chaud sous pression (flèches pointillées 17) à l'intérieur du bord d'attaque 16, pour le dégivrer. Un orifice 18 est prévu dans la surface externe 9E du capot 9 pour l'évacuation à l'air libre (flèches 19) de l'air chaud ayant circulé à l'intérieur du bord d'attaque 16 (alors par exemple à une température de 200 C). Comme le montrent en détail et à plus grande échelle les figures 2, 3, 4, 5 et 7, le bord d'attaque creux 16 est fermé du côté arrière par une cloison in- terne 20, de sorte qu'une chambre périphérique annulaire 21 est formée à l'intérieur dudit bord d'attaque 16. L'injecteur 12 injecte l'air chaud sous pression dans la chambre 21 et l'orifice 18 met en communication ladite chambre 21 avec l'extérieur. Conformément à la présente invention: - la cloison interne 20 est pourvue d'un conduit 22 en forme d'auge, dirigé et s'évasant vers l'arrière dudit bord d'attaque 16, c'est-à-dire du côté du capot 9 pro- prement dit, et ouvert en direction de la périphérie dudit capot d'entrée d'air 9. Le conduit 22 peut être réalisé par enfoncement de ladite cloison interne 21, par exemple par emboutissage, ou bien peut être consti- tué par une pièce rapportée à ladite cloison 20; - l'orifice 18 est pratiqué dans une pièce 23 faisant partie de la surface externe 9E du capot 9, en arrière du bord d'attaque 16; et - l'orifice 18 se trouve en regard du conduit 22 et li- mite la section du conduit 22. Ainsi, l'air chaud 19 ayant réchauffé le bord d'at- taque 16 est amené par le conduit 22 à l'orifice 18, qui l'évacue vers l'extérieur en en contrôlant le débit. Les figures 2 et 3 montrent que l'injecteur 12 peut être quelconque: par exemple, il comporte des buses mul- tiples (figure 2) ou il est constitué par un anneau percé (figure 3). Elles montrent également, ainsi que les figu- res 4 et 5, que le conduit 22 se trouve périphériquement au voisinage de la conduite 10. Ainsi, bien que la pièce 23 puisse être spécialement prévue pour obturer le con- duit 22 (voir les figures 2 et 3), elle peut avantageuse- ment constituer la porte prévue dans le capot 9 pour l'inspection de la conduite 10, comme cela est montré sur la figure 4. Dans les deux cas, la pièce 23 est en une matière résistant au feu et à la chaleur, par exemple une matière métallique. La pièce 23 peut s'étendre sur toute la longueur du capot 9. Sur la figure 4, on a représenté la bride 24 susceptible de coopérer avec la bride avant du moteur, pour fixer ledit capot d'entrée d'air 9 à ce dernier. Dans le mode de réalisation de l'invention, montré par les figures 5 et 6, on peut voir que l'orifice 18 a un contour fermé et est limité, du côté du bord d'attaque 16, par une bande latérale 26 de matière de la pièce 23. Celle-ci peut donc être fixée à la cloison 20 par des ri- vets ou analogues 27. En revanche, dans le mode de réalisation des figu- res 7 et 8 (la conduite 10 et l'injecteur 12 n'étant pas représentés), l'orifice 18 se présente sous la forme d'une échancrure pratiquée dans le bord libre 28 de la pièce 23, disposé du côté du bord d'attaque 16. L'orifice 18 est de préférence plus long que large, et sa longueur est parallèle au bord d'attaque 16, comme cela est représenté sur les figures 6 et 8. De plus, il comporte avantageusement des aspérités ou dents 29 dans son contour, pour engendrer des turbulences (voir la fi- gure 9) dans le jet d'air chaud éjecté. On favorise ainsi l'échange thermique de ce dernier avec l'air ambiant ex- térieur. REVENDICATIONS 1. Capot d'entrée d'air (9) pour moteur à réaction (1), notamment pour aéronef, ledit capot d'entrée d'air (9) étant pourvu de moyens de dégivrage de son bord d'at- taque (16) et comportant à cet effet: - un bord d'attaque (16) creux délimitant une chambre pé- riphérique interne (21), fermée par une cloison interne (20) et pourvue d'au moins un orifice (18) mettant en communication ladite chambre interne (21) avec l'exté- rieur; et - une conduite (10), apte à être raccordée, à son extré- mité arrière opposée audit bord d'attaque (16), à un circuit d'air chaud sous pression (14) et, à son extré- mité avant vers ledit bord d'attaque (16), à un injec- teur (12) injectant ledit air chaud sous pression dans ladite chambre interne (21), caractérisé en ce que: - ladite cloison interne (21) est pourvue d'un conduit (22) en forme d'auge, dirigé vers l'arrière dudit bord d'attaque (16) et ouvert en direction de la périphérie dudit capot d'entrée d'air (9); - ledit orifice (18) est pratiqué dans une pièce (23) réalisée en un matériau résistant aux températures éle- vées et faisant partie de la surface externe (9E) dudit capot (9), en arrière dudit bord d'attaque (16); et - ledit orifice (18) se trouve en regard dudit conduit (22) en limitant la section de celui-ci. 2. Capot d'entrée d'air (9) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit conduit (22) se trouve péri- phériquement au voisinage de ladite conduite (10). 3. Capot d'entrée d'air (9) selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite pièce (23) est une porte d'inspection de ladite conduite (10). 4. Capot d'entrée d'air (9) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite pièce (23) s'étend longitu- dinalement dans ladite surface externe (9E) dudit capot (9). 5. Capot d'entrée d'air (9) selon l'une des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit conduit (22) s'évase en di- rection de la périphérie dudit capot d'entrée d'air (9). 6. Capot d'entrée d'air (9) selon l'une des reven- dications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit orifice (18) présente une forme oblongue et est disposé parallèlement audit bord d'attaque (16). 7. Capot d'entrée d'air (9) selon l'une des reven- dications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit orifice (18) comporte des gé- nérateurs de turbulence (29). 8. Capot d'entrée d'air (9) selon l'une des reven- dications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit conduit en forme d'auge (22) fait partie intégrante de ladite cloison interne (20). 9. Capot d'entrée d'air (9) selon l'une des reven- dications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit conduit en forme d'auge (22) est constitué par une pièce rapportée à ladite cloison interne (20).