Brevet FR2790792A1 — publié le 20000915

I L'invention concerne le domaine des turboréacteurs pour avions de combat supersoniques. En vue d'assurer une manoeuvrabilité élevée des avions de combat modernes, on utilise des réacteurs munis d'une tuyère dont il est possible de faire varier aussi bien le diamètre du col que le sens du vecteur poussée, ledit vecteur pouvant être décalé grâce au pivotement des volets divergents de la tuyère. Ainsi, on connaît une tuyère décrite dans l'Application internationale WO 92/03649 qui comprend une bague de commande avec suspension, un jeu de volets convergents, un jeu de volets divergents, ainsi que des tringles qui servent à I0 relier ladite bague de commande aux volets divergents entraîneurs. Cependant, cette structure classique souffre de certains inconvénients dont les suivants: - une relation bien rigide, du point de vue cinématique, entre le diamètre du col et celui du bout de tuyère empêchant d'obtenir un rapport optimum entre la superficie du bout de tuyère et celle du col pour tous les modes de fonctionnement du réacteur et en toutes conditions de vol. Il en résulte des pertes de poussée additionnelles, tout particulièrement en cas de vols à vitesse élevée; pendant le pivotement de la bague de commande, les volets divergents disposés dans le plan de pivotement de la tuyère tournent p.ex. d'un angle de 15 degrés, alors que l'angle de pivotement des volets latéraux n'atteint que 7,5 degrés. Quant aux volets se trouvant entre ceux-ci, ils tournent chacun d'un angle approprié compris entre 7,5 et 15 degrés. Il est possible de maintenir la forme quasi-circonférentielle de la tuyère au moyen de leviers doubles montés sur les volets avec faculté de glissement et assurant la synchronisation de leur position. De cette façon, les efforts exercés sur les volets pendant le pivotement de ces derniers contribuant à l'obtention d'une forme quasi-circonférentielle de la tuyère, sont transmis non seulement par les tringles, mais aussi par l'intermédiaire desdits leviers prévus sur les volets. Ceci exige d'accroître les propriétés résistantes des leviers synchroniseurs, d'o une augmentation du poids de l'ensemble de la structure. De plus, compte tenu des températures de service de tels leviers qui peuvent atteindre 1000 degrés Celcius, leur fonctionnement s'avère assez instable, risquant ainsi de provoquer une usure excessive des surfaces et le coincement. On connaît aussi une autre tuyère, décrite dans l'Application WO 92/03648, présentant également une relation rigide entre la superficie du col et celle du bout de tuyère. Ce dispositif comprend une bague de commande, les tringles des volets divergents et des leviers reliés directement auxdits volets. A l'inclinaison de la bague de commande, il se produit un déplacement des volets situés dans le plan de pivotement, par rapport à la position axisymétrique de la tuyère, d'un angle de 15 degrés par exemple (de même que dans la structure du brevet WO 92/03649), alors que les autres volets deviennent siège d'action non seulement des tringles, mais aussi d'un ensemble de leviers rectificateurs qui o assurent un pivotement additionnel de chaque volet d'un angle approprié nécessaire à maintenir la forme quasi- circonférentielle en cas d'écart du vecteur poussée. Les défauts supplémentaires de la structure qui vient d'être décrite sont les suivants: - étant donné que le point d'application des efforts de l'ensemble de leviers rectificateurs sur les volets divergents se trouve au voisinage de leur articulation aux volets convergents, le fonctionnement du système de rectification du pivotement est rendu assez difficile, car on est alors contraint à appliquer une force importante en raison du bras trop court; - le système des galets roulant le long de la surface n'est pas stable parce que tant ces surfaces que les galets eux-mêmes sont sujets à l'usure menant à une déformation de la section de tuyère dans le plan de son bout, ce qui pourrait causer un coincement des volets et leur endommagement successif. Par conséquent, les auteurs de la présente invention ont envisagé d'atteindre les objectifs suivants: - de prévoir une structure qui permettrait de régler le diamètre du bout de tuyère quel que soit celui du col; - de prévoir une structure qui assurerait la conservation de la forme de la tuyère en cas de déviation du vecteur poussée. Ainsi, la tuyère vectorielle objet de l'invention comprend des volets convergents, des volets divergents, les tringles desdits volets divergents et une bague de commande munie d'une suspension. Tout comme pour les solutions de l'art antérieur, on discerne ici des volets entraîneurs et des volets entraînés. La suspension de la bague de commande est réalisée sous forme de boucles à maillons multiples pouvant se replier dans les plans radiaux. La bague de commande est cinématiquement liée aux tringles des volets divergents par l'intermédiaire de mécanismes à parallélogramme, le levier entraîneur d'un tel mécanisme à parallélogramme étant articulé, par son bras entraîneur, à la bague de commande et le pivot du levier entraîneur étant disposé sur le maillon de ladite boucle à maillons multiples relié à la bague de commande, tandis que le pivot du levier entraîné du mécanisme à parallélogramme se situe directement sur la bague de commande. Avantageusement, la structure de la tuyère prévoit l'exécution du levier entraîneur du mécanisme à parallélogramme en forme de T. Ce levier a trois bras, deux d'entre lesquels sont entraînés et le troisième, entraîneur. Les bras entraînés o10 se disposent de part et d'autre du bras entraîneur, au droit par rapport à celui-ci. Dans le texte qui suit, on désignera le levier en question "levier en T". Il est également avantageux de réaliser la structure de la tuyère telle que la suspension de la bague de commande soit faite en forme de boucles à trois maillons. Afin de prévenir toute perte d'énergie par fuite en cas d'angles importants de pivotement des volets sur les charnières reliant les volets convergents et divergents, on met en place des pièces d'étanchéité se présentant sous la forme d'un écran muni d'oeillets qui sont disposés perpendiculairement audit écran et assurent la fixation de la pièce d'étanchéité à l'axe d'articulation. La forme de la surface de l'écran doit suivre le trajet du volet en cours de déplacement. Liste des figures aux dessins annexés Fig. 1: Tuyère vectorielle montée sur le turboréacteur, vue générale. Fig. 2: Position relative des volets entraîneurs et entraînés, vue suivant la flèche A. Fig. 3.: Mécanisme de commande des volets, coupe longitudinale (v. le renvoi I sur la Fig. 1). Fig. 4: Fixation de la boucle à maillons multiples à la bride de la chambre de postcombustion. Fig. 5: Raccordement entre le levier en T et la bague de commande, section B-B sur la Fig. 3. Fig. 6: Mécanisme à parallélogramme, section D-D sur la Fig. 5. Fig. 7: Le même mécanisme à parallélogramme en position o les volets ont subi un pivotement rectificatif. Fig. 8: Pièce d'étanchéité mise entre les volets entraînés, vue latérale. Fig. 9: Pièce d'étanchéité mise entre les volets entraînés, vue de dessus. Fig. 10: Pièce d'étanchéité mise entre les volets entraîneurs, vue latérale. Fig. 1 l: Pièce d'étanchéité mise entre les volets entraîneurs, vue de dessus. ÉNMode particulier de mise en oeuvre La Fig. I représente la vue générale de la tuyère proposée montée sur le turboréacteur. Elle comprend des volets entraîneurs convergents 1, des volets entraîneurs divergents 2, des volets entraînés convergents 3 et des volets entraînés divergents 4. La position relative des volets entraîneurs et entraînés est illustrée Fig. 2. Les volets convergents 1 et 3 sont fixés à la bride 5 de la chambre de postcombustion 6 du réacteur. Le carter 7 de la chambre 6 porte au moins trois étriers 8 auxquels sont assujettis, par l'intermédiaire d'une articulation universelle ou à rotule 9, des vérins hydrauliques 10 qui, à leur tour, se fixent, au moyen d'une J5 articulation universelle ou à rotule 11, à une bague de commande 12. Cette dernière est reliée aux volets entraîneurs divergents à l'aide de tringles 13. Aux étriers 14 prévus sur la bride de la chambre de postcombustion se voient fixées des boucles à trois maillons 15, 16, 17 (v. Fig. 3, renvoi I, et Fig. 4) e1iés entre eux par des axes 18, 19, 20. Des vis 21 servent à fixer la bague de commande 12 aux maillons 17. On a prévu sur l'axe 22 mis dans le maillon 17, un levier en T 23 qui est fixé à la bague de commande 12 au moyen d'un axe 24 (Fig. 3, 5, 6). Des axes 28 assurent la fixation de tringles intermédiaires 25 et 26 au levier en T 23. Les extrémités opposées de ces tringles 25 et 26 se fixent, par des axes 27, à un levier 29 dont le pivot 30 est relié à la bague de commande 12 et dont les bras s'articulent aux tringles 13. Le levier en T 23, les tringles intermédiaires 25, 26 et le levier 29 forment ensemble un mécanisme à parallélogramme, dans lequel le levier en T 23 fait office de levier entraîneur et le levier 29, entraîné. En ce qui concerne le levier en T lui-même, c'est son bras terminant par l'axe 24 qui remplit la fonction du bras entraîneur. Les Figs. 8, 9, 10, 1l 1 montrent des pièces d'étanchéité disposées aux points de jonction entre les volets convergents 1, 3 et les volets divergents 2, 4, les Figs. 8, 9 étant relatives aux pièces d'étanchéité se trouvant entre les volets entraîneurs, alors que les Figs. 10, 1 1 se rapportent aux pièces similaires situées entre les volets entrainés. Chaque pièce d'étanchéité est composée d'un écran et de deux _oeillets arrangés perpendiculairement à l'écran et destinés à la fixation des pièces d'étanchéité aux axes d'articulation 31. Les bords des volets divergents se trouvant aux endroits de leur jonction aux volets convergents sont coupés sous un angle correspondant au pivotement nécessaire des volets. On a référencé en 32, les pièces d'étanchéité mises entre les volets entraîneurs et en 33, celles prévues entre les volets entrainés. Les _oeillets desdites pièces d'étanchéité portent le repère 34. Le fonctionnement du dispositif décrit ci-dessus est le suivant. Actionnée par les vérins hydrauliques, la bague de commande vient à occuper la position E (Fig. 1). Les volets divergents prennent alors la position F. A noter qu'alors que les volets supérieurs et inférieurs effectuent, pour occuper leur position F, un tour de degrés uniquement sous l'action directe de la bague de commande par l'intermédiaire de la tringle 13, les autres volets le font grâce à la contribution additionnelle de la timonerie composant ledit mécanisme à parallélogramme. La Fig. 7 illustre un exemple de pivotement rectificatif d'un volet se trouvant dans le plan de coupe horizontale. En cas de pivotement des volets disposés dans le plan de coupe verticale d'un angle de 15 degrés, l'angle de rotation de la bague de commande sera 2 fois environ moins grand. Au moment de rotation de la bague de commande, la ligne U-U reliant entre eux les axes 30 et 24 fixés sur cette bague va prendre la position U'-U', tandis que le levier en T 23 va tourner par rapport à l'axe 22 d'un angle de 15 degrés, occupant ainsi la position montrée en pointillé. Le parallélogramme formé par les leviers 23, 29 et les tringles 25, 26 va alors faire tourner la tringle et, donc, le volet d'un même angle de 15 degrés, ce qui est possible grâce à la position correspondante de l'axe d'articulation 22 sur la ligne U-U. De cette façon, les volets pivotent d'un angle requis en étant régulièrement répartis suivant la périphérie de la tuyère, ce qui permet de maintenir la forme quasi-circonférentielle de celle-ci en cas de déplacement du vecteur poussée. La suspension décrite ci-avant composée de trois maillons 15, 16, 17 assure tant la rotation de la bague de commande dans n'importe quelle direction que son déplacement le long de l'axe de la tuyère. Lorsqu'il devient nécessaire de régler la superficie du bout de tuyère indépendamment de celle du col aussi bien en position axisymétrique de la tuyère qu'en cas de décalage du vecteur poussée, la bague de commande 12 va se déplacer le long de l'axe de la tuyère sous l'action des vérins hydrauliques. La pièce d'étanchéité 32 se situe sur les volets entraîneurs divergents 2 en glissant le long de ceux-ci pendant leur piyotement, alors que la pièce d'étanchéité 33 se trouve au-dessous des volets entraînés divergents 4. 7 2790792 REVENDICATIONS 1. Tuyère vectorielle comprenant des volets convergents (1, 3), des volets divergents (2, 4), les tringles (13) desdits volets divergents (2), et une bague de commande (12) munie d'une suspension, caractérisée par le fait que ladite suspension de la bague de commande (12) est réalisée sous la forme de boucles à maillons multiples se repliant dans les plans radiaux, ladite bague de commande (12) est cinématiquement liée aux tringles (13) des volets divergents (2) par l'intermédiaire de mécanismes à parallélogramme, les leviers entraîneurs (23) desdits mécanismes à parallélogramme sont articulés, par leurs bras entraîneurs, à ladite bague de commande (12), les pivots (22) des leviers entraîneurs (23) des mécanismes à parallélogramme sont disposés sur les maillons (17) desdites boucles à maillons multiples reliés à la bague de commande (12) et les pivots (30) des leviers entraînés (29) desdits mécanismes à parallélogramme se situent sur la bague de commande (12). 2. Tuyère suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que le levier entraîneur (23) du mécanisme à parallélogramme est composé d'un bras entraîneur et de deux bras entraînés, ces derniers étant disposés de part et d'autre dudit bras entraîneur sous l'angle droit par rapport à celui-ci. 3. Tuyère suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que lesdites boucles à maillons multiples comportent chacune trois maillons (15, 16, 17). 4. Tuyère suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que les articulations reliant entre eux les volets convergents (1, 3) et divergents (2, 4) portent des pièces d'étanchéité (32, 33) comportant chacune un écran et deux oeillets (34), les axes (31) desdites articulations étant introduits dans les ouvertures desdits oeillets (34).