Brevet FR2883604A1 — publié le 20060929

SYSTEME DE DÉVIATION D'UN FLUX DE GAZ DANS UNE TUYERE La présente invention concerne un système de déviation d'un flux de gaz dans une tuyère d'éjection d'un engin volant, tel en particulier qu'un drone. Le montage d'un système de déviation du flux de gaz s'écoulant dans la tuyère d'éjection d'un engin volant permet de supprimer la gouverne de cet engin volant qui lorsqu'elle est actionnée émet un signal électromagnétique repérable par radar. Un système de déviation classique comprend des moyens d'injection de gaz sous pression dans une direction donnée dans le flux de gaz s'écoulant dans la tuyère et des moyens de commande du débit de gaz sortant des moyens d'injection, la commande du virage en lacet de l'engin volant étant réalisée par déviation du flux de gaz vers la gauche ou vers la droite dans des directions sensiblement symétriques par rapport à l'axe longitudinal de la tuyère. L'invention a notamment pour but d'améliorer les performances en vol et la précision de pilotage de ce type d'engin volant. Elle propose à cet effet un système de déviation d'un flux de gaz dans une tuyère d'éjection d'un engin volant, comprenant des moyens d'injection de gaz sous pression dans une direction donnée dans le flux de gaz s'écoulant dans la tuyère et des moyens de commande du débit de gaz sortant des moyens d'injection, caractérisé en ce que les moyens d'injection de gaz comprennent des boîtiers structuraux fixes qui s'étendent à l'intérieur de la tuyère perpendiculairement au flux de gaz s'écoulant dans la tuyère et qui sont alimentés en gaz de déviation par une de leurs extrémités extérieure à la tuyère, ces boîtiers comportant dans leurs parois latérales des fentes d'injection de gaz orientées dans des directions données par rapport à la direction d'écoulement du flux de gaz dans la tuyère, et des moyens commandés d'obturation réglable de ces fentes d'injection. L'obturation réglable des fentes latérales des boîtiers structuraux permet de commander la déviation dans une direction ou dans l'autre, et de régler le débit de gaz sortant de ces fentes latérales. De façon simple, lesdits moyens commandés d'obturation comprennent des volets montés à l'intérieur desdits boîtiers et guidés en déplacement le long des fentes d'injection, ces volets étant reliés à des moyens d'actionnement situés à l'extérieur des boîtiers et de la tuyère. Les volets sont avantageusement déplaçables entre une position d'obturation des fentes d'injection et deux positions extrêmes d'ouverture de fentes orientées dans une direction donnée et d'obturation de fentes orientées dans l'autre direction, et inversement. Les moyens d'actionnement des volets des différents boîtiers sont avantageusement reliés à un moyen commun de commande, tel qu'un vérin par exemple. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, les volets sont montés rotatifs à l'intérieur des boîtiers et comprennent chacun une tige axiale d'entraînement en rotation qui s'étend à l'extérieur du boîtier. Le moyen commun de commande précité peut alors comprendre une crémaillère s'étendant le long des boîtiers à l'extérieur de la tuyère et venant en prise avec des pignons portés par les extrémités des tiges précitées sur lesquelles sont montés les volets. Dans un second mode de réalisation de l'invention, les volets sont montés coulissants à l'intérieur des boîtiers, le ou les volets de chaque boîtier étant reliés, par une tige s'étendant à l'extérieur du boîtier et de la tuyère, à une barre transversale qui s'étend le long des boîtiers à l'extérieur de la tuyère, et qui est actionnée par le moyen commun de commande précité. Les boîtiers structuraux sont de préférence situés au col de sortie de la tuyère pour améliorer l'efficacité de la déviation en lacet, et sont au moins au nombre de trois et avantageusement au nombre de quatre, deux boîtiers latéraux étant agencés aux extrémités d'une section transversale de la tuyère, et un troisième boîtier étant au milieu de la tuyère ou deux autres boîtiers étant situés dans cette section transversale à égale distance l'un de l'autre et des boîtiers latéraux. Les boîtiers sont alimentés en gaz de déviation par prélèvement de 5 gaz sous pression dans une zone amont du moteur de l'engin volant, par exemple sur un compresseur du moteur. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique partielle en perspective d'une tuyère d'éjection d'un engin volant équipée d'un système de déviation selon l'invention; - la figure 2 est une vue schématique en perspective avec arrachement partiel d'un boîtier structural du système de déviation de la figure 1; - la figure 3 est une vue schématique en perspective de la tuyère d'éjection équipée d'une variante de réalisation du système de déviation selon l'invention; - la figure 4 est une vue schématique en perspective avec arrachement partiel d'un boîtier structural du système de déviation de la figure 3; - les figures 5 à 7 sont des vues schématiques en coupe transversale illustrant les différentes positions des volets par rapport aux fentes d'injection d'un boîtier dans le système de déviation de la figure 3. On se réfère d'abord à la figure 1 qui représente schématiquement en perspective une tuyère 10 d'éjection d'un flux de gaz 11 d'un engin volant, en particulier d'un drone, l'extrémité amont 12 de la tuyère étant fixée par des moyens appropriés à l'extrémité aval d'une enveloppe externe 14 du moteur (non représenté) de l'engin volant. La tuyère 10 a une forme rectangulaire en section transversale et comprend deux grandes parois 16 entre lesquelles s'étendent perpendiculairement deux boîtiers structuraux 18 fixés à leurs extrémités sur ces parois 16, et deux petites parois 19 reliant les extrémités des grandes parois 16 de la tuyère et sur chacune desquelles est fixé un boîtier structural 20. Les parois 16 et 19 sont dans l'exemple représenté de forme simple, 5 mais peuvent être en variante de forme plus complexe. Les boîtiers structuraux 18, 20 permettent d'injecter du gaz sous pression dans des directions données dans le flux de gaz 11 s'écoulant dans la tuyère afin de dévier la poussée de l'engin volant en lacet. Ces boîtiers sont situés sensiblement à égale distance les uns des autres et reliés par une de leurs extrémités à des conduits 21 d'alimentation en gaz de déviation qui s'étendent le long de l'enveloppe externe 14 du moteur jusqu'à une prise d'air située dans le moteur pour le prélèvement de gaz sous pression. Les boîtiers structuraux 18 ont en section transversale une forme profilée et comprennent sur chacune de leurs parois latérales 22 au moins une fente 23 formée sur une partie médiane de cette forme profilée et s'étendant sur une majeure partie de la hauteur des boîtiers 18. Les fentes 23 des faces latérales 22 visibles en figure 1 sont destinées à injecter du gaz sous pression dans une direction 24 dans le flux de gaz 11 s'écoulant dans la tuyère, et les fentes 23 des faces latérales 22 non visibles en figure 1 sont destinées à injecter du gaz sous pression dans une direction 26 dans le flux de gaz 11 s'écoulant dans la tuyère, les directions 24 et 26 étant sensiblement symétriques par rapport à l'axe longitudinal de la tuyère 10. Les boîtiers structuraux 20 aux extrémités latérales de la tuyère sont à l'extérieur de la tuyère et ont une forme sensiblement parallélépipédique. Ils comprennent sur leurs parois 28 appliquées contre les parois latérales 19 de la tuyère des fentes 30 formées sur des parties d'extrémités aval de ces parois 28, qui s'étendent sur une majeure partie de la hauteur des boîtiers 20, et qui sont alignées avec des fentes 32 formées dans les parois latérales 19 de la tuyère. La fente 30 qui est visible en figure 1 est destinée à injecter du gaz sous pression dans la direction 24 précitée dans le flux de gaz 11 s'écoulant dans la tuyère, et la fente 30 de l'autre boîtier 20, non visible en figure 1 est destinée à injecter du gaz sous pression dans la direction 26 précitée dans le flux de gaz 11 s'écoulant dans la tuyère. La figure 2 est une vue schématique en perspective d'une moitié d'un boîtier structural 18 de la figure 1, qui comprend une chambre amont 38 de réception des gaz prélevés sur le compresseur et amenés par un conduit 21 à l'extrémité 40 du boîtier, cette chambre comportant des ailettes internes 42 de redressement du flux de gaz, s'étendant chacune de manière incurvée entre les faces latérales internes 44 de cette chambre, et ayant une extrémité 46 dirigée vers l'extrémité d'alimentation 40 du boîtier et une extrémité 48 orientée vers le bord aval 50 du boîtier, sensiblement parallèlement à l'axe de la tuyère. Le flux de gaz circulant dans le boîtier, schématiquement représenté par les flèches 52, est orienté vers un canal cylindrique 54 s'étendant axialement sur la majeure partie de la hauteur du boîtier en aval de la chambre 38, et dans la paroi cylindrique duquel sont formées les fentes 23 précitées (non visibles) d'injection de gaz sous pression dans le flux de gaz s'écoulant dans la tuyère. Un volet cylindrique tubulaire 56 est monté rotatif dans le canal 54 du boîtier et comprend en amont une ouverture longitudinale 58 d'entrée de gaz depuis la chambre 38 et une paroi cylindrique 60 sur laquelle est formée au moins une fente destinée à coïncider avec une fente 23 du boîtier. Les boîtiers 18 comprennent également des joints d'étanchéité 61 de forme rectangulaire qui sont montés à la périphérie des fentes 23 entre le volet 56 et le canal cylindrique 54 comportant les fentes d'injection. Le volet 56 est entraîné en rotation autour de son axe 62 au moyen d'une tige axiale 64 qui est fixée à l'extrémité du volet, du côté opposé à l'extrémité d'alimentation 40 du boîtier, et qui s'étend à l'extérieur du boîtier 18 et de la tuyère, cette tige axiale 64 étant centrée et guidée en rotation par une douille cylindrique 66 montée autour de la tige 64 dans une cheminée cylindrique 68 du boîtier. La tige axiale 64 porte un pignon 70 qui est en prise avec une 5 crémaillère 72 s'étendant transversalement le long des boîtiers 18, 20 à l'extérieur de la tuyère 10, comme représenté en figure 1. Chaque boîtier latéral 20 comprend également une chambre 38 et un canal 54 dans lequel est monté en rotation un volet 56 relié à une extrémité à une tige axiale 64 portant un pignon 70 en prise sur cette crémaillère 72. La crémaillère est reliée à un moyen commun de commande qui est ici un vérin 74 dont le piston 76 est relié à la crémaillère 72 et dont le cylindre 78 est monté sur la tuyère 10. L'actionnement du vérin 74 entraîne les volets 56 en rotation autour de leurs axes 62, ces volets étant déplaçables entre une position médiane d'obturation des fentes d'injection 23, 30, et deux positions extrêmes d'ouverture des fentes 23, 30 orientées dans la direction 24 et d'obturation des fentes 23, 30 orientées dans la direction 26, et inversement. La rotation des volets 56 permet également de réguler le débit de gaz injecté dans la tuyère par variation du degré d'obturation des fentes 23. Les figures 3 à 7 représentent une variante de réalisation du système de déviation selon l'invention. Ce système de déviation comprend, comme dans le mode de réalisation précédent, deux boîtiers structuraux 80 s'étendant verticalement à l'intérieur de la tuyère 10 perpendiculairement au flux de gaz et deux boîtiers structuraux latéraux 82 montés sur les parois latérales 19 de la tuyère 10, à l'extérieur de celle-ci. Les boîtiers 80 comprennent une fente 84 sur chacune de leurs parois latérales et les boîtiers 82 comprennent chacun une fente (non 30 visible) formée sur leur paroi en contact avec une paroi latérale 19 de la tuyère 10 et alignée avec une fente correspondante 85 de cette paroi latérale 19. Chaque boîtier structural 80 comprend (Figure 4) une chambre interne 86 reliée à l'extrémité 88 d'alimentation en gaz du boîtier et à l'intérieur de laquelle sont montés deux volets rectangulaires plats 90 déplaçables en coulissement dans des plans verticaux parallèles à la direction d'écoulement du flux de gaz dans la tuyère, et s'appliquant chacun sur une face latérale interne 92 de la chambre 86. Les deux volets 90 sont fixés à l'une de leurs extrémités, en étant décalés dans leur direction de déplacement, sur une plaque horizontale rectangulaire 94 qui est reliée par l'intermédiaire d'une patte verticale 95 à une tige cylindrique horizontale 96 qui s'étend en aval à l'extérieur du boîtier 80 et de la tuyère 10 dans une direction parallèle au flux de gaz. La patte verticale 95 est déplaçable en translation dans un passage longitudinal 97 reliant la chambre 86 à un logement cylindrique 98 dans lequel est guidée en coulissement la tige horizontale 96 qui, par sa partie d'extrémité aval, traverse une paroi aval du boîtier de façon étanche grâce au montage d'un joint annulaire 100 dans l'orifice de la paroi du boîtier. Chaque boîtier latéral 82 comprend également une chambre interne 86 et un volet 90 d'obturation de la fente du boîtier et de régulation du débit de gaz sortant par cette fente. Les tiges 96 des boîtiers structuraux 80, 82 sont fixées par leurs extrémités aval à une barre transversale 102 qui s'étend le long des boîtiers à l'extérieur de la tuyère 10 et qui est reliée à un moyen commun de commande qui est dans l'exemple représenté un vérin 104 dont le piston 106 est relié à la barre 102 et dont le cylindre 108 est monté sur la tuyère 10. Les différentes positions des volets 90 dans la chambre interne 86 d'un boîtier structural 80 sont représentées dans les figures 5 à 7. La figure 5 représente une position médiane d'obturation des deux fentes d'injection 84 d'un boîtier 80, dans laquelle les volets 90 obturent totalement ces fentes et empêchent l'injection de gaz de déviation dans la tuyère. En figure 6, le piston 106 du vérin a été déplacé vers l'amont, la barre transversale 102 a entraîné en coulissement les volets 90 à l'intérieur de la chambre jusqu'à une position où la fente 84 d'une première paroi latérale du boîtier est obturée par le volet 90 correspondant et la fente de l'autre paroi latérale est entièrement dégagée afin d'injecter du gaz sous pression à travers cette fente dans une direction 110 avec un débit de gaz maximum. En figure 7, le piston 106 du vérin a été déplacé vers l'aval, la barre transversale 102 a entraîné en coulissement les volets 90 jusqu'à une position où la fente 84 de la première paroi précitée du boîtier est entièrement dégagée pour l'injection du gaz sous pression à travers cette fente dans une direction 112 avec un débit de gaz maximum, et la fente de l'autre paroi est obturée par le volet 90 correspondant. Toutes les positions intermédiaires entre les positions extrêmes des figures 6 et 7 sont possibles pour l'injection de gaz dans la tuyère avec un débit déterminé. En variante, les boîtiers structuraux 80, 82 peuvent comprendre 20 deux fentes ou plus sur leurs parois latérales. Les gaz de déviation peuvent être injectés dans la tuyère dans une direction perpendiculaire au flux de gaz 11 s'écoulant dans la tuyère, ou dans une direction oblique comme représenté en figures 6 et 7. Les système de déviation selon l'invention peut comprendre un, deux ou trois boîtiers structuraux 18 ou 80, voire plus, qui s'étendent à l'intérieur de la tuyère perpendiculairement au flux de gaz s'écoulant dans la tuyère, ces boîtiers étant préférentiellement situés à égale distance les des autres et des parois latérales de la tuyère. REVENDICATIONS 1. Système de déviation d'un flux de gaz (Il) dans une tuyère d'éjection (10) d'un engin volant, comprenant des moyens d'injection de gaz sous pression dans une direction donnée dans le flux de gaz (11) s'écoulant dans la tuyère (10) et des moyens de commande du débit de gaz sortant des moyens d'injection, caractérisé en ce que les moyens d'injection de gaz comprennent des boîtiers structuraux fixes (18, 80) qui s'étendent à l'intérieur de la tuyère (10) perpendiculairement au flux de gaz (11) s'écoulant dans la tuyère (10) et qui sont alimentés en gaz de déviation par une de leurs extrémités extérieures à la tuyère (10), ces boîtiers (18, 80) comportant dans leurs parois latérales des fentes (23, 84) d'injection de gaz orientées dans des directions données (24, 26, 110, 112) par rapport à la direction d'écoulement du flux de gaz (11) dans la tuyère (10), et des moyens commandés d'obturation réglable de ces fentes d'injection (23, 84). 2. Système de déviation selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens commandés d'obturation comprennent des volets (56, 90) montés à l'intérieur desdits boîtiers (18, 80) et guidés en déplacement le long desdites fentes (23, 84), ces volets (56, 90) étant reliés à des moyens d'actionnement situés à l'extérieur des boîtiers (18, 80) et de la tuyère (10). 3. Système de déviation selon la revendication 2, caractérisé en ce que les volets (56, 90) sont déplaçables entre une position d'obturation des fentes d'injection (23, 84) et deux positions extrêmes d'ouverture de fentes (23, 84) orientées dans une direction donnée (24, 110) et d'obturation de fentes (23, 84) orientées dans une autre direction (26, 112), et inversement. 4. Système de déviation selon la revendication 2 ou 3, 30 caractérisé en ce que les moyens d'actionnement sont reliés à un moyen commun de commande, tel qu'un vérin (74, 104) par exemple. 5. Système de déviation selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les volets (56) sont montés rotatifs à l'intérieur des boîtiers (18) et comprennent chacun une tige axiale (64) d'entraînement en rotation qui s'étend à l'extérieur du boîtier (18). 6. Système de déviation selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'extrémité de la tige (64) extérieure au boîtier (18) porte un pignon (70) qui est en prise avec une crémaillère (72) s'étendant le long des boîtiers (18) à l'extérieur de la tuyère (10). 7. Système de déviation selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que des joints d'étanchéité (61) sont montés entre les volets rotatifs (56) et les parois latérales (22) des boîtiers (18) comportant les fentes d'injection (23). 8. Système de déviation selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les volets (90) sont montés coulissants à l'intérieur des boîtiers (80), le ou les volets (90) de chaque boîtier (80) étant reliés à une tige (96) s'étendant à l'extérieur du boîtier (80) et de la tuyère (10) et fixée à une barre transversale (102) qui s'étend le long des boîtiers (80) à l'extérieur de la tuyère (10). 9. Système de déviation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les boîtiers structuraux (18, 80) sont situés au col de sortie de la tuyère (10). 10. Système de déviation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un boîtier (18, 80) s'étendant au milieu de la tuyère (10) et deux boîtiers latéraux (20, 82) agencés aux extrémités d'une section transversale de la tuyère (10). 11. Système de déviation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend deux boîtiers latéraux (20, 82) agencés aux extrémités d'une section transversale de la tuyère (10) et deux boîtiers centraux (18, 80) situés à égale distance l'un de l'autre et des boîtiers latéraux (20, 82). 12. Système de déviation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les boîtiers (18, 20, 80, 82) sont alimentés en gaz sous pression par prélèvement de gaz en amont sur le moteur de l'engin volant. 13. Système de déviation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les boîtiers (18, 80) ont une forme profilée en section transversale et les fentes d'injection (23, 84) de gaz sous pression sont formées dans une partie médiane de cette forme profilée et s'étendent sur une majeure partie de la hauteur des boîtiers (18, 80). 14. Système de déviation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les boîtiers (18, 20, 80, 82) comportent des ailettes internes (42) de redressement du flux de gaz s'étendant entre leur extrémité d'alimentation (40) et les fentes d'injection (23).