Brevet FR2869363A1 — publié le 20051028

JOINT DYNAMIQUE HAUTE TEMPERATURE POUR STATOREACTEUR A COMBUSTION SUPERSONIQUE A GEOMETRIE VARIABLE La présente invention concerne un joint dynamique haute température pour statoréacteur à combustion supersonique au niveau de l'interface entre des matériels de moteur fixes et mobiles. Avec le développement continu de la technologie des statoréacteurs à combustion supersonique, un objectif important va être d'améliorer les performances et l'aptitude au fonctionnement du système de propulsion. Pour atteindre cet objectif, un procédé est d'incorporer une géométrie variable dans la conception du trajet d'écoulement dans le moteur. Une géométrie variable permet une optimisation en temps réel des lignes de trajet d'écoulement dans le moteur afin de modifier les conditions de vol. L'incorporation d'un volet d'entrée de capot mobile est un procédé permettant d'atteindre une géométrie variable dans un statoréacteur à combustion supersonique. L'incorporation d'une géométrie variable dans un environnement de statoréacteur à combustion supersonique présente de nombreux défis. L'étanchéité au niveau de l'interface entre les matériels fixes et mobiles est un de ces défis. La combinaison d'un environnement thermique extrême et la pression différentielle sur ce joint rend les solutions de conception de joint difficiles à identifier. La solution d'étanchéité doit limiter les fuites externes du fluide moteur (dans ce cas, de l'air comprimé) depuis le trajet d'écoulement dans le moteur afin de ne pas dégrader les performances moteur ou occasionner une déformation thermique dans le matériel avoisinant. Cette tâche doit être accomplie dans un environnement thermique extrêmement hostile tout en permettant le déplacement du volet. Une déformation mécanique et thermique locale dans le matériel environnant doit également être prise en compte. Par conséquent, un objet de la présente invention est de fournir une conception de joint améliorée destinée à être utilisée dans un statoréacteur à combustion supersonique. Un objet supplémentaire de la présente invention est de fournir une conception de joint qui peut être utilisée où une étanchéité résistante à de hautes températures est nécessaire. Les objets précédents sont obtenus par la conception 10 de joint de la présente invention. Conformément à la présente invention, un assemblage de joint destiné à être utilisé dans un moteur avec un élément mobile et un élément structurel externe est fourni. L'assemblage de joint comprend de façon générale un organe d'étanchéité et un moyen destiné à l'isolation thermique de l'élément structurel externe et destiné à supporter l'organe d'étanchéité. Dans un mode de réalisation préféré de la présente invention, l'organe d'étanchéité comprend un joint corde disposant d'une caractéristique de retenue à queue. De même, conformément à la présente invention, un moteur comprend de façon générale un élément mobile, lequel élément mobile possède une paire de côtés et une cavité dans chacun des côtés. Le moteur possède en outre un assemblage de joint contigu à chacun des côtés. Chaque assemblage de joint comprend un bloc de support qui s'adapte dans la cavité et un élément d'étanchéité supporté par le bloc de support. Dans un mode de réalisation préféré, le moteur comprend un statoréacteur à combustion supersonique et l'élément mobile est un volet d'entrée de capot mobile. D'autres détails du joint dynamique haute température destiné à une géométrie variable de statoréacteur à combustion supersonique, ainsi que d'autres objets et avantages qui l'accompagnent, sont exposés dans la description détaillée suivant et les dessins annexés dans lesquels les mêmes références numériques représentent les mêmes éléments. La figure 1 est une vue en perspective d'un statoréacteur à combustion supersonique muni d'un volet 5 d'entrée de capot mobile; La figure 2 est une vue en éclaté d'un volet d'entrée de capot et un assemblage de joint conformément à la présente invention; la figure 3 est une vue en coupe de l'assemblage de 10 joint de la présente invention; la figure 4 est une vue en coupe transversale d'un organe de joint corde utilisé dans l'assemblage de joint de la présente invention; et la figure 5 est une vue en coupe d'un volet de capot muni de l'assemblage de joint de la présente invention. En se référant maintenant aux dessins, la figure 1 illustre un statoréacteur 10 à combustion supersonique muni d'un volet 12 d'entrée de capot mobile. L'assemblage de joint de la présente invention est destiné à empêcher les fuites de gaz au niveau de l'interface 14 entre le volet 12 d'entrée de capot mobile et le matériau de moteur fixe. En se référant, maintenant à la figure 2, le volet 12 d'entrée de capot mobile est prévu avec un assemblage 16 d'étanchéité sur chacun des côtés 18 et 20. Chaque assemblage 16 d'étanchéité inclut un bloc 22 de support de joint et un joint corde 24. Le joint corde 24 présente de préférence une construction en têtard (tel que représenté sur la figure 4) et peut être formé à partir d'un matériau résistant à de hautes températures telle qu'une toile NEXTEL . L'élément structurel externe de volet, ou carénage de pointe arrière 26 est construit avec une cavité latérale 28. La cavité latérale 28 loge le bloc 22 de support de joint. Deux petits éléments de fixation vissés (non représentés) peuvent être utilisés afin de retenir le bloc 22 au cours de l'installation du volet et de sa manipulation. Le joint corde 24 court le long du périmètre latéral du volet 12 et est maintenu en place par l'utilisation de la caractéristique 30 de queue sur le joint corde 24 (voir figure 5). Le bloc 22 de support peut être composé d'un matériau isolant haute température tel qu'un matériau composite à matrice céramique ou un matériau de céramique monolithique. Le matériau composite à matrice céramique peut être un matériau composite comprenant des fibres NEXTEL dans une matrice d'aluminosilicate. Le matériau de céramique monolithique peut être de la zircone. Le matériau de céramique monolithique peut être entièrement dense ou partiellement dense. Le bloc 22 de support fournit deux fonctions primaires. D'abord, il contribue à retenir et supporter le joint corde 24. Ensuite, il agit en tant qu'isolateur thermique sur le carénage externe 26 de volet. Cette fonction importante empêche de compromettre l'intégrité de structure de la structure de support primaire de volet à cause de la déformation thermique. Le joint corde 24 est de préférence construit en cercle et s'installe le long du bord du bloc 22 de support, s'enroulant autour du nez 33 du bloc 22 de support et autour du bras 34 de tension du volet 12. Lorsque le volet 12 est installé sur le moteur, le joint corde 24 est compressé entre les panneaux 36 et 38 d'échange thermique externe et interne du volet, respectivement, et la paroi 40 de moteur jusqu'à approximativement 80 % de son diamètre nominal. Le joint de corde 24 a pour fonction de retarder une fuite externe ou interne depuis le trajet d'écoulement du moteur. En se référant maintenant à la figure 3, l'assemblage 16 de joint est représenté installé sur le volet 12. De même, le volet 12 est représenté installé à côté de la paroi 40 de moteur. Le bloc 22 de support de joint peut être vu inséré dans la cavité 28 du carénage externe 26. Le joint corde 24 est intercalé entre le panneau 36 d'échange thermique interne et le panneau 38 d'échange thermique externe et la paroi latérale 40 de moteur. A partir de cette figure, on peut voir qu'une fuite quelconque par delà le joint corde 24 est contenue entre la paroi latérale 40 de moteur à refroidissement actif et le bloc 22 de support de joint. Cet assemblage isole ainsi de manière efficace le carénage 26 externe d'un gaz chaud quelconque de fuite par delà le joint corde 24. Tel que représenté sur la figure 3, le bloc 22 de support s'étend par delà le rebord des panneaux 36 et 38 d'échange thermique, supportant ainsi le joint corde 24 en formant une saillie 50 sur laquelle repose le joint corde 24. Cette extension permet également de minimiser l'espace vide entre le rebord externe des panneaux 36 et 38 d'échange thermique de volet et la paroi latérale 40 de moteur, réduisant ainsi la taille du trajet de fuite. Le bloc 22 de support est de préférence conçu afin d'être sacrificiel, s'il arrivait qu'il entre en contact avec la paroi 40 de moteur au cours d'un fonctionnement de moteur. La construction en cercle du joint corde 24 sert deux objectifs. D'abord, elle permet une configuration plus efficace de joint double. Ensuite, cette construction permet de retenir le joint corde 24 en cours de fonctionnement. Comme on peut le voir sur la figure 4, le joint corde 24 tient son nom de "têtard" de sa forme en coupe transversale. Le joint corde 24 est composé de préférence d'un noyau 52 en fibre semi-dense avec une tresse 54 semblable à de la toile tissée munie d'une longueur supplémentaire formant une structure 30 semblable à une queue. La queue 30 est utilisée en tant que caractéristique de retenue. Plus précisément, lorsqu'elle est sous contrainte, la queue 30 résiste aux efforts de frottement poussant sur le joint corde 24 en dehors de sa position lorsque le volet 12 est actionné. Le noyau 52 du joint corde 24 est de préférence formé à partir d'un matériau NEXTEL à cause de sa grande résistance aux températures. La tresse 54 et la queue 30 peuvent être formées à partir d'une toile NEXTEL ou d'un matériau de toile métallique tel qu'une toile métallique HAYNES 188. Etant donné que la tresse 54 résiste à l'action de frottement du volet 12 contre les parois métalliques du moteur, le matériau formant la tresse 54 doit présenter de bonnes caractéristiques d'usure. En se référant, maintenant à la figure 5, cette figure représente le bloc 22 de support formant le support de joint et le joint corde 24 retiré sur le côté. Cette figure présente la manière dont le joint corde 24 s'adapte autour du bloc 22 de support et la manière dont la queue 30, une fois installé sur le volet 12, est ensuite piégée entre le bloc 22 de support et les panneaux 36 et 38 d'échange thermique. Comme on peut le voir à partir de la description précédente, le bloc 22 de support de joint agit afin de (1) supporter et retenir le joint corde 24, (2) protéger thermiquement les éléments de structure non refroidis, (3) réduire l'espace vide de fuite effectif, et (4) agir en tant que pièce sacrificielle dans l'éventualité d'un contact fortuit avec la structure de trajet d'écoulement du moteur. Bien que l'assemblage de joint de la présente invention ait été décrit dans le contexte où ce dernier est utilisé dans un statoréacteur à combustion supersonique, il pourrait également être utilisé dans d'autres types de moteurs qui nécessitent une étanchéité résistant à de hautes températures. De manière évidente, il a été mis à disposition, conformément à la présente invention, un joint dynamique haute température pour géométrie variable de statoréacteur à combustion supersonique qui répond entièrement aux objets, moyens, et avantages exposés précédemment. Bien que la présente invention ait été décrite dans le contexte de modes de réalisation spécifiques de cette dernière, d'autres alternatives, modifications, et variantes apparaîtront comme évidentes aux hommes du métier ayant lu la description précédente. Par conséquent, il est prévu que ces alternatives, modifications, et variantes entrent dans la large portée des revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Moteur (10) comprenant: un élément (12) mobile; ledit élément (12) mobile possédant une paire de côtés (18-20) et une cavité (28) dans chacun desdits côtés; un assemblage (16) de joint contigu à chacun des deux cotés; et chacun desdits assemblages (16) de joint comprenant un bloc (22) de support qui s'adapte dans ladite cavité (28) et un élément d'étanchéité supporté par ledit bloc (22) de support. 2. Moteur (10) selon la revendication 1, dans lequel ledit élément d'étanchéité comprend un joint corde (24) qui se trouve sur une partie de saillie (50) dudit bloc (22) de support. 3. Moteur (10) selon la revendication 2, dans lequel ledit joint corde (24) possède une construction en têtard. 4. Moteur (10) selon la revendication 2, dans lequel ledit joint corde (24) possède un moyen de retenue dudit 25 joint corde (24) en position. 5. Moteur (10) selon la revendication 4, dans lequel ledit moyen de retenue comprend une queue (30) sur ledit joint corde (24). 6. Moteur (10) selon la revendication 2, dans lequel ledit joint corde (24) possède un noyau en fibre (52) et une tresse (54) semblable à de la toile entourant ledit noyau (52) en fibre. 7. Moteur (10) selon la revendication 1, dans lequel ledit élément mobile (12) possède un panneau d'échange thermique interne (36) et un panneau d'échange thermique externe (38) et un élément (26) structurel externe. 8. Moteur (10) selon la revendication 7, comprenant en outre une paroi latérale (40) de moteur et ledit élément d'étanchéité étant intercalé entre lesdits panneaux (36) et (38) d'échange thermique interne et externe et la paroi latérale (40) de moteur. 9. Moteur (10) selon la revendication 7, dans lequel ledit bloc (22) de support s'étend au-delà des rebords desdits panneaux (36 et 38) d'échange thermique interne et externe. 10. Moteur (10) selon la revendication 1, dans lequel ledit bloc (22) de support est formé d'un matériau isolant haute température afin d'isoler thermiquement un élément (26) structurel externe dudit élément (12) mobile. 11. Moteur (10) selon la revendication 1, dans lequel ledit moteur (10) est un statoréacteur à combustion supersonique et ledit élément (12) mobile est un volet d'entrée de capot mobile. 12. Assemblage d'étanchéité (16) destiné à être utilisé dans un moteur (10) muni d'un élément (12) mobile et d'un élément (26) structurel externe, ledit assemblage (16) d'étanchéité comprenant: un organe d'étanchéité, et un moyen d'isolation thermique dudit élément (26) structurel externe et destiné à supporter ledit élément (16) d'étanchéité. 13. Assemblage d'étanchéité (16) selon la revendication 12, dans lequel ledit organe d'étanchéité comprend un joint corde (24) qui entoure ledit moyen de support et d'isolation thermique. 14. Assemblage d'étanchéité (16) selon la revendication 13, dans lequel ledit joint corde (24) possède une structure en queue (30) destinée à retenir ledit joint corde (24) en position. 15. Assemblage d'étanchéité (16) selon la revendication 14, dans lequel ledit joint corde (24) possède un noyau (52) en fibre et un matériau tressé (54) entourant ledit noyau (52) en fibre. 16. Assemblage d'étanchéité (16) selon la revendication 15, dans lequel ladite structure en queue (30) est formée dudit matériau tressé. 17. Assemblage d'étanchéité (16) selon la revendication 12, dans lequel ledit moyen d'isolation thermique dudit élément structurel externe (26) et de support dudit organe d'étanchéité comprend un bloc (22) de support formé d'un matériau d'isolation haute température. 18. Assemblage d'étanchéité (16) selon la revendication 17, dans lequel ledit élément (26) structurel externe possède une cavité (28) et ledit bloc (22) de support est dimensionné afin de s'adapter dans ladite cavité (28). 19. Assemblage d'étanchéité (16) selon la revendication 17, dans lequel ledit bloc de support (22) possède une saillie (50) destinée à supporter ledit organe d'étanchéité. 20. Joint corde (24) destiné à être utilisé dans un assemblage d'étanchéité (16), ledit joint corde (24) ayant un noyau (50) et un moyen destiné à retenir ledit joint dans une position souhaitée attachée audit noyau. 21. Joint corde (24) selon la revendication 20, dans lequel ledit moyen de retenue comprend une structure en queue (30) jointe audit noyau (52). 22. Joint corde (24) selon la revendication 21, dans lequel ledit noyau (52) possède un noyau en fibre et une couche externe formée à partir d'un matériau tressé. 23. Joint corde (24) selon la revendication 22, dans 15 lequel ladite structure en queue (30) est formée dudit matériau tressé. 24. Joint corde (24) selon la revendication 20, dans lequel ledit joint corde (24) présente une construction en 20 têtard. 25. Bloc (22) de support destiné à être utilisé dans un assemblage d'étanchéité (16) afin de supporter un joint corde (24), ledit bloc (22) de support étant formé à partir d'un matériau isolant haute température et ayant une saillie (50) destinée à supporter ledit joint corde (24).