Brevet FR2890696A1 — publié le 20070316

La présente invention concerne un turbomoteur à bruit de jet and-nué. On sait que, à l'arrière d'un turbomoteur à double flux, le flux froid et le flux chaud s'écoulent dans le même sens vers l'aval dudit turbomo- teur et entrent en contact, non seulement l'un avec l'autre, mais encore avec l'air ambiant. Comme les vitesses desdits flux sont différentes l'une de l'autre et de celle de l'air ambiant, il en résulte des cisaillements fluides de pénétration entre lesdits flux et entre ceux-ci et l'air ambiant, lesdits cisaillements fluides engendrant du bruit, appelé "bruit de jet" dans la technique aéronautique. Pour atténuer un tel bruit de jet, on a déjà pensé à engendrer des turbulences aux frontières entre les fluides ayant des vitesses différentes. C'est ainsi que l'on a déjà proposé de pratiquer des échancrures dans le bord de sortie du flux chaud et/ou dans le bord de sortie du flux froid. De telles échancrures sont réparties à la périphérie dudit bord de sortie et chacune d'elles présente généralement la forme au moins approximative d'un triangle dont la base est confondue avec le bord de sortie correspondant et dont le sommet se trouve en avant de ce bord de sortie. Ces échancrures sont généralement appelées "chevrons" dans la technique aéronautique. Ces échancrures connues sont efficaces pour atténuer le bruit de jet; cependant, elles présentent l'inconvénient d'engendrer une traînée importante. Aussi, l'objet de la présente invention est de remédier à cet inconvénient en prévoyant des échancrures, qui sont aussi efficaces que les chevrons connus en ce qui concerne l'atténuation du bruit de jet, mais qui engendre une traînée bien inférieure. A cette fin, selon l'invention, le turbomoteur à double flux comportant: une nacelle creuse présentant un axe longitudinal et comportant une partie avant d'entrée d'air pourvue d'un bord d'attaque et une partie arrière de sortie d'air comprenant une surface annulaire externe et une surface annulaire interne convergeant l'une vers l'autre pour former un bord de fuite; une soufflante disposée dans ladite nacelle en regard de ladite partie avant d'entrée d'air et apte à engendrer le flux froid dudit turbomoteur; un générateur disposé dans ladite nacelle, en aval de ladite soufflante, et apte à engendrer le flux chaud axial dudit turbomoteur; et un capot entourant au moins partiellement ledit générateur de flux chaud et comportant une partie arrière comprenant une surface annulaire externe,et une surface annulaire interne convergeant l'une vers l'autre pour former un orifice de sortie pour ledit flux chaud, ledit capot délimitant avec la nacelle un canal à section annulaire pour ledit flux froid et ledit canal se terminant par ladite partie arrière de sortie d'air de la nacelle dont le bord de fuite forme l'orifice de sortie dudit flux froid, des échancrures aptes à atténuer le bruit de jet dudit turbomoteur étant prévues à la périphérie de l'orifice de sortie d'au moins l'un desdits flux, est remarquable en ce que lesdites échancrures sont borgnes, du fait qu'elles entament l'une desdites surfaces annulaires convergentes formant ledit orifice de sortie sans entamer l'autre desdites surfaces annulaires convergentes. Ainsi, grâce à la présente invention, lesdites échancrures ne sont pas traversantes comme dans la technique antérieure, mais au contraire ne se trouvent que d'un côté du bord de sortie, l'autre côté de celui-ci pouvant être lisse. On obtient donc la génération de turbulences aptes à atténuer le bruit de jets tout en limitant l'importance de la traînée engendrée simultanément. En fonction des caractéristiques du turbomoteur considéré : les échancrures borgnes peuvent entamer ladite surface annulaire ex-terne sans entamer ladite surface annulaire interne ou bien, au contraire, elles peuvent entamer ladite surface annulaire interne sans entamer ladite surface annulaire externe; et seul l'orifice de sortie du flux chaud est pourvu desdites échancrures borgnes ou bien, au contraire, seul l'orifice de sortie du flux froid est pourvu desdites échancrures borgnes; à moins que l'orifice de sortie du flux chaud et l'orifice de sortie du flux froid soient tous deux pourvus de telles échancrures borgnes. Dans le cas usuel où ledit capot est parcouru par de l'air de ventilation destiné à réguler la température dudit générateur de flux chaud, cet air de ventilation peut s'échapper en totalité à travers lesdites échancrures borgnes prévues dans le bord de l'orifice de sortie du flux chaud. Cependant, ce bord peut, de façon connue, comporter une fente périphérique d'échappement, l'air de ventilation ne s'échappant alors que partiellement à travers lesdites échancrures adjacentes à ladite fente. Par ailleurs, de façon connue, l'orifice de sortie concerné peut être délimité par un arêtier annulaire, duquel sont solidaires lesdites surfaces annulaires externe et interne convergentes. Il est alors avantageux que lesdites échancrures borgnes soient formées par des évidements pratiqués dans l'une des faces dudit arêtier. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 représente, en coupe axiale schématique, un turbomoteur connu, destiné à être perfectionné selon la présente invention. La figure 2 illustre, en perspective schématique, un premier mode de réalisation pour le bord de sortie d'un flux du turbomoteur à double flux perfectionné selon l'invention. La figure 3 est une coupe schématique selon la ligne III-III de la figure 2. La figure 4 illustre, en perspective schématique, un deuxième mode de réalisation pour le bord de sortie d'un flux du turbomoteur à dou- ble flux perfectionné selon l'invention. La figure 5 est une coupe schématique selon la ligne V-V de la fi-gure 4. La figure 6 illustre, en perspective schématique, un troisième mode de réalisation pour le bord de sortie d'un flux de turbomoteur à double flux 15 perfectionné selon l'invention. La figure 7 est une coupe schématique selon la ligne VII-VII de la figure 6. La figure 8 illustre, en perspective schématique, un quatrième mode de réalisation pour le bord de sortie d'un flux de turbomoteur à dou-20 ble flux perfectionné selon l'invention. La figure 9 est une coupe schématique selon la ligne IX-IX de la figure 8. La figure 10 montre schématiquement en coupe un mode de réalisation pratique pour les variantes des figures 2, 3, 6 et 7. Le turbomoteur à double flux de type connu, montré par la figure 1, comporte une nacelle creuse 1, d'axe longitudinal L-L, comportant, à l'avant, une entrée d'air 2 pourvue d'un bord d'attaque 3 et, dans sa partie arrière 1 R, une sortie d'air annulaire 4 pourvue d'un bord de fuite 5. La partie arrière 1R comprend une surface annulaire externe 6 et une surface annulaire interne 7 convergeant l'une vers l'autre pour former ledit bord de fuite 5. A l'intérieur de ladite nacelle creuse 1, sont disposés: une soufflante 8 dirigée vers l'entrée d'air 2 et apte à engendrer le flux froid 9 pour le turbomoteur; un générateur central 10, comprenant de façon connue des compresseurs à basse et haute pression, une chambre de combustion et des turbines à basse et haute pression, et engendrant le flux chaud 11 dudit turbomoteur; un capot 12 entourant ledit générateur de flux chaud 10 et pourvu, dans sa partie arrière 12R, d'un bord de sortie 13 pour le flux chaud 11;et des revêtements d'atténuation acoustique 14, destinés à absorber les bruits internes engendrés par la soufflante 8 et le générateur de flux chaud 10. La partie arrière 12R du capot 12 comprend une surface annulaire externe 15 et une surface annulaire interne 16 convergeant l'une vers l'autre pour former ledit bord de sortie 13 du flux chaud 11. De plus, ledit capot 12 délimite avec la nacelle 1 un canal interne 17 à section annu- laire, aboutissant à la sortie d'air 4. Le flux froid traverse le canal interne 17 et la sortie 4 et sort à travers le bord de fuite 5, lui servant de bord de sortie. Ainsi, à la sortie de ce turbomoteur connu, le flux chaud central 11 est entouré par le flux froid annulaire 9, qui pénètre dans l'air ambiant. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement la frontière 18 entre le flux chaud et le flux froid 9 et la frontière 19 entre le flux froid 9 et l'air ambiant. Bien entendu, aux frontières 18 et 19, les fluides en contact ont des vitesses différentes, ce qui engendre le bruit de jet décrit ci-dessus. Pour atténuer ce bruit de jet, le bord de sortie 13 du flux chaud et/ou le bord de sortie 5 du flux froid sont pourvus, de façon connue, d'échancrures 20 réparties à leur périphérie. Ces échancrures 20 traversent toute l'épaisseur desdits bords de sortie 13, 5 et engendrent une traînée importante. Afin de remédier à ce dernier inconvénient, la présente invention supprime les échancrures traversantes 20, comme cela est représenté sur les figures 2 à 10. Sur les figures 2 et 3, on a représenté un premier mode de réalisa-1 o tion de partie arrière 21R à orifice de sortie 22, apte à perfectionner, conformément à l'invention, l'une ou l'autre des parties arrière 1R et 12R. La partie arrière 21R des figures 2 et 3 comporte une surface annulaire externe 23 (comparable aux surfaces annulaires externes 6 et 15) et une surface annulaire interne 24 (comparable aux surfaces annulaires internes 7 et 16) convergeant au bord de l'orifice de sortie 22 et assemblées l'une à l'autre le long de leurs bords arrière 25 et 26 pour former ledit orifice de sortie 22. Dans le bord arrière 25 de la surface externe 23 sont découpées des échancrures 27 adjacentes au bord de l'orifice de sortie 22 et s'étendant dans ladite surface externe 23, à l'opposé dudit orifice de sortie 22. On voit qu'ainsi les échancrures 27 sont borgnes, car obturées par la surface interne 24 et que, du côté interne, ladite partie arrière 21R est lisse puisque constituée par la surface interne 24, non échancrée. Par ailleurs, comme cela est illustré sur la figure 1 par les flèches f, le générateur de flux chaud 10 peut être ventilé par de l'air circulant dans ledit capot 12, ledit air de ventilation étant prélevé sur le flux froid et pouvant sortir dudit capot au voisinage du bord de sortie 13. Lorsque la partie arrière 12R est remplacée par la partie arrière 21R des figures 2 et 3, l'air de ventilation est donc amené à sortir à travers les échancrures 27. Dans le cas où celles-ci seraient insuffisantes pour assurer un libre débit audit air de ventilation, on peut, comme représenté sur les figures 4 et 5, utiliser une partie arrière 28R en tous points identiques à la partie arrière 21R, à l'exception du fait que les surfaces externe et interne 23, 24 ne sont plus solidaires l'une de l'autre par leurs bords arrière 25, 26, le long du bord de l'orifice de sortie 22. En effet, entre les bords arrière 25 et 26 des surfaces externe et interne 23, 24 est alors ménagée une fente périphérique 29 entourant ledit orifice de sortie 22. On augmente ainsi la surface de passage pour l'air de ventilation du générateur 10. Sur les figures 6 et 7, on a représenté une partie arrière 30R semblable à la partie arrière 21R des figures 2 et 3, à l'exception du fait que les échancrures 27 dans le bord 25 de la surface externe 23 sont supprimées et remplacées par des échancrures 31 semblables découpées dans le bord 26 de la surface interne 24. De façon évidente, les échancrures 31 sont borgnes, car obturées par la surface externe 23. De façon semblable, sur les figures 8 et 9, est représentée une partie arrière 32R semblable à la partie arrière 28R des figures 4 et 5, de laquelle les échancrures 27 ont été supprimées et remplacées par les échancrures 31 de la partie arrière 30R des figures 6 et 7. Ainsi, entre les bords arrière 25 et 26 est formée une fente périphérique 33. La figure 10 illustre un mode de réalisation pratique 34R des par-ties arrière 21R et 30R des figures 2, 3 et 6, 7. Dans la partie arrière 34R, on prévoit un arêtier 35 formant l'orifice de sortie 22, auquel sont rapportées des plaques ou tôles 36, 37 formant les surfaces 23, 24 en collaboration avec les faces planes 38 et 39 dudit arêtier 35. Dans l'une des faces 38, 39 dudit arêtier 35 sont découpés des évidements borgnes 40, représentatifs des échancrures 27, 31. De la description ci-dessus, on comprendra aisément que les échancrures borgnes conformes à la présente invention peuvent résulter de perçages, d'évidements, d'enfoncements, d'estampage, de décolletage ou de tout autre opération de formage ou d'usinage. REVENDICATIONS 1. Turbomoteur à double flux comportant: une nacelle creuse (1) présentant un axe longitudinal (L-L) et comportant une partie avant d'entrée d'air (2) pourvue d'un bord d'attaque et une partie arrière de sortie d'air comprenant une surface annulaire ex-terne et une surface annulaire interne convergeant l'une vers l'autre pour former un bord de fuite; une soufflante (8) disposée dans ladite nacelle (1) en regard de ladite partie avant d'entrée d'air (2) et apte à engendrer le flux froid (9) dudit turbomoteur; un générateur (10) disposé dans ladite nacelle (1), en aval de ladite soufflante (8), et apte à engendrer le flux chaud axial (11) dudit turbo-moteur; et un capot (12) entourant au moins partiellement ledit générateur de flux chaud (10) et comportant une partie arrière comprenant une surface annulaire externe et une surface annulaire interne convergeant l'une vers l'autre pour former un orifice de sortie pour ledit flux chaud, ledit capot (12) délimitant avec la nacelle un canal à section annulaire (17) pour ledit flux froid (9) et ledit canal (17) se terminant par ladite partie arrière de sortie d'air de la nacelle dont le bord de fuite forme l'orifice de sortie dudit flux froid (9), des échancrures aptes à atténuer le bruit de jet dudit turbomoteur étant prévues à la périphérie de l'orifice de sortie d'au moins l'un desdits flux, caractérisé en ce que lesdites échancrures (27, 31, 40) sont borgnes, du fait qu'elles entament l'une desdites surfaces annulaires convergentes (23, 24) formant ledit orifice de sortie (22) sans entamer l'autre desdites surfaces annulaires convergentes (23, 24). 2. Turbomoteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites échancrures borgnes (27, 40) entament la-dite surface annulaire externe (23) sans entamer ladite surface annulaire interne (24). 3. Turbomoteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites échancrures borgnes (31, 40) entament la-dite surface annulaire interne (24) sans entamer ladite surface annulaire externe (23). 4. Turbomoteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'orifice de sortie (22) du flux chaud (11) est pourvu desdites échancrures borgnes (27, 31, 40). 5. Turbomoteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'orifice de sortie (22) du flux froid (9) est pourvu desdites échancrures borgnes (27, 31, 40). 6. Turbomoteur selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que l'orifice de sortie du flux chaud et l'orifice de sortie du flux froid sont pourvus desdites échancrures borgnes (27, 31, 40). 7. Turbomoteur selon la revendication 4, dans lequel ledit capot (12) est parcouru par de l'air de ventilation destiné à réguler la tempéra- ture dudit générateur de flux chaud (10), caractérisé en ce que ledit air de ventilation s'échappe au moins en partie à travers lesdites échancrures borgnes (27, 31). 8. Turbomoteur selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel l'orifice de sortie (22) dudit flux est délimité par un arêtier (35) solidaire desdites surfaces annulaires externe et interne convergentes (23, 24), caractérisé en ce que lesdites échancrures borgnes (27, 31) sont formées par des évidements (40) pratiqués dans l'une des faces dudit arêtier.