Brevet FR2813103A1 — publié le 20020222

La présente invention concerne un inverseur de poussée de turboréacteur à double flux. Les turboréacteurs équipant les avions sont munis d'inverseur de poussée afin d'assurer le freinage de l'avion quelque soient les conditions météorologiques lors de l'atterrissage en cas de piste mouillée ou gelée par exemple, ou pendant des situation extrêmes lors d'un décollage avorté, par exemple. Trois types d'inverseurs sont principalement utilisés # l'inverseur à grille, # l'inverseur à portes (3 ou 4 portes) et # l'inverseur à coquille. Un inverseur a pour objet soit de renvoyer vers l'avant le flux d'air secondaire après le passage de la soufflante, dans le cas d'un inverseur à porte ou d'un inverseur à grille, soit de renvoyer vers l'avant les deux flux mélangés, dans le cas d'un inverseur à coquille ou d'un inverseur à portes. Le flux d'air étant dirigé vers l'avant, la résultante des forces aérodynamiques qui s'exerce sur le moteur est une contre poussée suivant la direction axiale s'opposant au mouvement d'avancement de l'avion. Le domaine d'application de l'invention concerne les inverseurs à portes. La fonction inversion de direction de l'écoulement sortant est assurée par le déploiement des portes. En effet, lorsqu'une porte s'ouvre, la partie arrière vient progressivement fermer la conduite de l'écoulement secondaire et la partie avant ouvre progressivement un passage permettant au gaz de s'échapper vers l'extérieur. Toutefois, lors de cette ouverture, il est nécessaire de contrôler la section totale de passage des gaz afin d'éviter soit un blocage de l'écoulement secondaire qui entraînerait le pompage ou le décollement tournant de la soufflante, soit une ouverture trop grande du flux qui entraînerait le flottement de la soufflante. Les figures 1 et 2 des dessins joints montrent un exemple connu de réalisation d'un inverseur de poussée de ce type. Chaque porte 1 de l'inverseur est munie d'un becquet 2 permettant d'une part d'augmenter son efficacité et d'autre part de contrôler la direction du flux sortant afin d'éviter la réingestion de gaz chaud par le moteur et de minimiser les interactions du jet inversé avec d'autres composants de l'avion. Toutefois, le becquet 2 obstrue le passage des gaz pendant la phase transitoire risquant d'entraîner des disfonctionnement du moteur. Par conséquent, la longueur du becquet 2 est aussi limitée par son influence néfaste sur le passage du débit pendant la phase transitoire d'ouverture. De plus, la présence de ce becquet 2 génère une cavité 7 lorsque la porte 1 est fermée. Cette cavité 7 entraîne des pertes de charges en mode direct augmentant la consommation spécifique du moteur. L'autre élément permettant de limiter le blocage de l'écoulement est le bord de la déviation 3. Le but d'un bord de déviation 3 de porte d'inverseur est de faciliter la déviation du flux incident, symbolisé par la flèche 5, par la porte 1 de l'inverseur aussi bien pendant le transitoire d'ouverture mais aussi une fois l'ouverture complète. La distance entre ces deux éléments, becquet 2 et extrémité du bord 3 de déviation définit la longueur du puits de passage du flux inversé. Les bords de déviation 3 connus sont constitués d'une part, d'une partie cylindrique munie éventuellement d'orifice pour pressuriser la cavité 7 située au- dessus du bord de déviation 3, et d'autre part d'une extrémité arrondie vers l'extérieur en arc de cercle. Cette conception permet d'améliorer le coefficient de débit en mode inverse mais génère des pertes de pression totale en mode direct entraînant une augmentation de la consommation du moteur. Un des buts de l'invention est de définir un bord de déviation permettant à la fois de réduire les pertes de charges en mode direct et d'améliorer le coefficient de débit du puits de passage du flux dans la porte de l'inverseur en mode inverse pendant tout le transitoire d'ouverture de porte. Ces buts sont atteints conformément à l'invention par un inverseur de poussée dut type précité dans lequel le puits d'inversion est délimité du côté amont par un bord de déviation fixe, solidaire de la structure fixe amont de l'inverseur caractérisé en ce que la section du bord de déviation obtenue dans un plan longitudinal contenant l'axe de symétrie de l'inverseur constitue une portion de figure géométrique de parabole. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés, sur lesquels # la figure 1 représente une demi-vue schématique en coupe longitudinale par un plan passant par l'axe de rotation d'un turboréacteur, d'un inverseur de poussée à portes pivotantes d'un type connu, en position d'inversion et qui a fait précédemment l'objet d'une description ; # la figure 2 représente l'inverseur de poussée représenté sur la figure 1, lors du fonctionnement en poussée directe ; # la figure 3 représente schématiquement selon une vue analogue à celle des figures 1 et 2 un bord de déviation d'un inverseur de poussée à portes conforme à l'invention ; # la figure 4 montre un schéma des vitesses d'écoulement long d'un bord de déviation d'inverseur de poussée conforme à l'invention ; # la figure 5 montre une configuration comparée à celle de la figure 3 dans le cas d'un ,inverseur de poussée à portes à bord de déviation classique. Selon un mode de réalisation de l'invention représenté schématiquement à la figure 3 et appliqué à un inverseur de poussée de turboréacteur à portes pivotantes 101, le bord de déviation 103 joue le rôle d'un divergent permettant d'une part d'obtenir un ralentissement de flux secondaire réduisant les pertes de charges provoquées par la cavité en aval du bord de déviation et d'autre part de réduire, voire éliminer, la hauteur de cavité et les pertes de charges par élargissement brusque associées. Ces propriétés peuvent être obtenues avec un divergent conique mais l'angle optimum étant égale à 7 , la longueur du bord de déviation serait trop grande pour être intégrable dans un inverseur. L'alternative que l'on propose correspond à un bord de déviation dont l'accroissement de l'aire de la section est défini par des fonctions polynomiales de degré inférieur ou égal à 3. Notamment, les paraboles permettent d'obtenir un gradient de pression pariétale constant augmentant ainsi la résistance au décollement de la couche limite. La forme géométrique retenue de manière remarquable et conforme à l'invention pour le bord de déviation 103 est ainsi une forme parabolique. La loi d'évolution du diamètre hydraulique est régie le long du bord de déviation par des fonctions du type Le critère de non décollement de la couche limite est définie par l'intégrale de la pente moyenne notée IMS et définie par la relation suivante où A représente l'aire de la section de canalisation à la station x considérée. Des études expérimentales ont montré que pour des valeurs d'IMS En mode direct, les pertes de charge singulières sont définies par la formule suivante où Pt représente la pression totale, y le rapport de chaleur spécifique, M le nombre de Mach et @ le coefficient de perte de charge de la cavité. Le bord déviation 103 joue le rôle d'un divergent (ou diffuseur), il va donc ralentir l'écoulement avant de franchir la marche provoquée par la cavité 107, comme le montre le profil des vitesses d'écoulement schématiquement représenté sur la figure 4, au niveau 8 de l'entrée de la cavité et à un niveau amont 9. Le nombre de Mach en amont de la cavité étant réduit, les pertes de charge sont diminuées. D'autre part, la hauteur H2 de la cavité est définie par la distance entre le point de décollement de l'écoulement sur le bord de déviation 103 et le fond 10 de la cavité 107, comme représenté sur la figure 3. La hauteur de cavité est réduite avec la forme parabolique du bord de déviation 103, comme le montre la comparaison avec la hauteur H, de la cavité 7 associée à un bord de déviation 3 classique en arc de cercle, comme représenté sur la figure 5. Par conséquent, la perte de pression totale par élargissement brusque est réduite. En mode inverse, le bord de déviation 103 permet de réduire les pertes de charges associées à la bifurcation de l'écoulement et par conséquent, augmente le coefficient de débit de l'orifice généré par l'ouverture des portes 101. Le bord de déviation parabolique 103 réduit la vitesse débitante de l'écoulement en amont de la porte 101 et donc de l'énergie cinétique de l'écoulement à inverser. De plus, il réduit aussi la quantité de mouvement au voisinage de la paroi juste avant le bord de fuite du bord de déviation 103. Cette partie de l'écoulement a tendance à s'opposer au passage du fluide qui remonte la porte 101. Avec ce système, le fluide est mieux orienté et moins rapide ; il exerce une opposition plus faible sur le flux qui remonte la porte 101. Donc, ce bord de déviation 103 a une action positive sur le débit et donc l'efficacité de l'inverseur. REVENDICATIONS 1. Inverseur de poussée de turboréacteur dans lequel un puits d'inversion constituant le passage du flux inversé dans la configuration d'inversion de poussée est délimité du côté amont par un bord de déviation (103) fixe solidaire de la structure fixe amont de l'inverseur caractérisé en ce que la section du bord de déviation (103) obtenu dans un plan longitudinal contenant l'axe de symétrie de l'inverseur constitue une portion de figure géométrique de parabole. 2. Inverseur de poussée de turboréacteur selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte des obstacles de déviation de flux formant des portes pivotantes (101).