Brevet FR2908469A1 — publié le 20080516

B 07-3507 FR 1 Société dite : General Electric Company Capot de réacteur à double flux Invention de : ORLANDO Robert Joseph MONIZ Thomas Ory SEDA Jorge Francisco Priorité d'une demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 14 novembre 2006 sous le n 11/559.773 2908469 2 Capot de réacteur à double flux La présente invention concerne généralement des réacteurs à double flux et plus particulièrement, un déflecteur de capot central intérieur qui peut être utilisé avec un réacteur à double flux. Au moins un réacteur à double flux connu comporte un ensemble soufflante, un moteur central à turbine à gaz, inclus dans un capot central annulaire et un carénage de soufflante qui entoure une partie du moteur central à turbine à gaz. Le carénage de soufflante est espacé radialement à l'extérieur du capot central annulaire, de sorte que le capot central et le carénage de soufflante forment un conduit de tuyère de soufflante ayant une section d'écoulement (A18). Au moins quelques réacteurs à double flux comportent un ensemble inverseur de poussée. Les ensembles inverseurs de poussée connus comportent un premier capot fixe et un deuxième capot qui peut être translaté axialement par rapport au premier capot. Généralement, un actionneur est couplé au deuxième capot pour repositionner le deuxième capot par rapport au premier capot. Lorsque le deuxième capot est repositionné, le flux d'air est évacué du conduit de tuyère de soufflante à travers l'ensemble inverseur de poussée. Cependant, si l'ensemble moteur ne comporte pas d'ensemble inverseur de poussée, la section du conduit de tuyère de soufflante devient fixe et diminue l'efficacité de l'ensemble soufflante. Selon un aspect, il est proposé un procédé, destiné à exploiter un ensemble réacteur à double flux. L'ensemble réacteur à double flux comporte un moteur central à turbine à gaz; un capot central qui circonscrit le moteur central à turbine à gaz; un carénage, positionné radialement à l'extérieur du capot central; un conduit de tuyère de soufflante, défini entre le capot central et le carénage, un premier déflecteur de capot central, positionné à l'intérieur du conduit de buse de soufflante et un deuxième déflecteur de capot central, dans lequel une partie du deuxième déflecteur de capot central peut être repositionnée par rapport au premier déflecteur de capot. Le procédé comporte les opérations consistant à faire varier une vitesse de service de l'ensemble soufflante d'une première vitesse de service vers une deuxième vitesse de service et à positionner sélectivement une partie du deuxième déflecteur de capot central entre une première position de fonctionnement et une deuxième position de fonctionnement par rapport au premier déflecteur de capot central, pour faire varier une section d'étranglement du conduit de tuyère de soufflante, pour faciliter l'amélioration du rendement du moteur à la deuxième vitesse de service. 2908469 3 Selon un autre aspect il est proposé, un ensemble déflecteur de capot central intérieur pour un ensemble réacteur à double flux. L'ensemble réacteur à double flux comporte un moteur central à turbine à gaz, un capot central, qui circonscrit le moteur central à turbine à gaz, un carénage, positionné radialement à l'extérieur du 5 capot central, et un conduit de tuyère de soufflante, défini entre le capot central et le carénage. L'ensemble déflecteur de capot central intérieur comporte un premier déflecteur de capot central, couplé à une partie du capot central dans le conduit de tuyère de soufflante ; un deuxième déflecteur de capot central, couplé à une partie du capot central et positionné à une certaine distance, radialement à l'intérieur du 10 premier déflecteur de capot central et un ensemble actionneur, configuré pour faire varier la section d'étranglement du conduit de tuyère de soufflante en repositionnant sélectivement le deuxième déflecteur de capot central par rapport au premier déflecteur de capot central. Selon un autre aspect, il est proposé un ensemble réacteur à double flux. 15 L'ensemble réacteur à double flux comporte un moteur central à turbine à gaz, un capot central, qui circonscrit le moteur central à turbine à gaz, un carénage, positionné radialement à l'extérieur du capot central, un conduit de tuyère de soufflante, défini entre le capot central et le carénage, et un ensemble déflecteur de capot central intérieur, positionné dans le conduit de tuyère de soufflante. L'ensemble 20 déflecteur de capot central intérieur comporte un premier déflecteur de capot central, couplé à une partie du capot central dans le conduit de tuyère de soufflante ; un deuxième déflecteur de capot central, couplé à une partie du capot central et positionné à une certaine distance, radialement à l'intérieur du premier déflecteur de capot central, et un ensemble actionneur, configuré pour faire varier la section 25 d'étranglement du conduit de tuyère de soufflante en repositionnant sélectivement le deuxième déflecteur de capot central par rapport au premier déflecteur de capot central. La Figure 1 est une vue schématique d'un exemple d'ensemble réacteur à 30 double flux d'avion, qui comporte un ensemble capot central ; la Figure 2 est une vue de côté partiellement en coupe de l'ensemble capot central, montré sur la Figure 1 dans une première position de fonctionnement, et la Figure 3 est une vue de côté partiellement en coupe de l'ensemble capot central, montré sur les Figures 1 et 2 dans une deuxième position de fonctionnement. 2908469 4 La Figure 1 est une vue schématique d'un exemple d'ensemble réacteur 10 à double flux qui comporte un ensemble déflecteur 100 de capot central intérieur. La Figure 2 est une vue de côté partiellement en coupe de l'ensemble déflecteur 100 de capot central intérieur dans une première position de fonctionnement 130. La Figure 5 3 est une vue de côté partiellement en coupe de l'ensemble déflecteur 100 de capot central intérieur dans une deuxième position de fonctionnement 132. Dans le mode de réalisation illustré à titre d'exemple, l'ensemble réacteur 10 à double flux comporte un moteur central à turbine à gaz qui comporte un compresseur à haute pression, une chambre de combustion et une turbine à haute 10 pression (aucun d'entre eux n'étant montré). L'ensemble réacteur 10 à double flux comporte aussi une turbine à basse pression (non montrée) qui est disposée axialement en aval du moteur 20 et un ensemble soufflante 16, qui est disposé axialement en amont du moteur 20. Dans le mode de réalisation illustré, l'ensemble réacteur 10 à double flux comporte un capot central annulaire 22 qui s'étend autour 15 du moteur à turbine 20 et comporte une surface radialement extérieure 15 et une surface radialement intérieure 17. Dans le mode de réalisation illustré, le capot 22 comporte une première partie 19 qui entoure le compresseur à haute pression et la chambre de combustion et une deuxième partie 21 qui entoure la turbine à haute pression et la turbine à basse pression. L'ensemble réacteur 10 à double flux 20 comporte aussi une entrée 30, une première sortie 29 et une deuxième sortie 34. L'ensemble réacteur 10 à double flux comporte en outre un carénage de soufflante 24, qui entoure l'ensemble soufflante 16 et est espacé radialement à l'extérieur du capot central 22. Le carénage 24 comporte une surface radialement extérieure 23 et une surface radialement intérieure 25. Un conduit 26 de tuyère de 25 soufflante est défini entre la surface radialement extérieure 15 du capot 22 et la surface radialement intérieure 25 du carénage 24. Dans le mode de réalisation illustré, l'ensemble réacteur 10 à double flux comporte un deuxième déflecteur 102 de capot central, monté de sorte qu'une partie du deuxième déflecteur 102 peut être translatée axialement, ce qui sera expliqué plus 30 en détail par la suite. En cours de fonctionnement, le flux d'air 28 pénètre dans l'entrée 30, s'écoule à travers l'ensemble soufflante 16 et est évacué vers l'aval. Une première partie 32 du flux d'air 28 est canalisée à travers le moteur central 20 à turbine à gaz, comprimée, mélangée avec du combustible et mise à feu pour produire des gaz de 35 combustion, qui sont évacués par le moteur 20 à travers une deuxième sortie 34. Une 2908469 5 deuxième partie 38 du flux d'air 28 est canalisée vers l'aval à travers le conduit 26 de tuyère de soufflante et est évacuée du conduit 26 par la première sortie 29. Dans le mode de réalisation illustré, l'ensemble déflecteur 100 de capot central intérieur comporte un premier déflecteur fixe 101 de capot central, positionné 5 dans le conduit 26 radialement à l'extérieur du capot 22 ; un deuxième déflecteur 102 de capot central dont une partie peut être translatée axialement par rapport au capot central 22 et un ensemble actionneur 110. Dans le mode de réalisation illustré, le deuxième déflecteur 102 est couplé au capot central 22 et est positionné le long d'une surface radialement extérieure 15 du capot central 22. Dans une variante de mode de 10 réalisation, l'ensemble réacteur 10 à double flux comporte un premier et un deuxième déflecteur de capot central extérieur (non montré), positionné le long d'une partie de la surface radialement intérieure 25 du carénage 24, dans lequel les déflecteurs de capot central intérieur sont similaires aux déflecteurs de capot central 101 et 102. Dans le mode de réalisation illustré, la deuxième partie 21 du capot 22, qui 15 entoure la turbine à haute pression et la turbine à basse pression, a un premier diamètre D 1, un deuxième diamètre D2, mesuré en aval du premier diamètre D 1 et un troisième diamètre D3, mesuré en aval du deuxième diamètre D2. Dans le mode de réalisation illustré, le premier diamètre D1 est inférieur au deuxième diamètre D2 et le troisième diamètre D3 est sensiblement égal au premier diamètre D1. De manière 20 similaire, une surface radialement intérieure du deuxième déflecteur 102 est sensiblement conforme à la surface radialement extérieure 15 du capot 22. En outre, une surface radialement intérieure du premier déflecteur 101 est sensiblement conforme à la surface radialement extérieure 15 du capot 22. Dans l'exemple illustré, le premier déflecteur 101 est fixe et est positionné 25 dans le conduit 26 de tuyère de soufflante, de sorte que ce premier déflecteur 101 est maintenu en place avec au moins une traverse 99. La traverse 99 s'étend radialement à l'extérieur depuis le capot 22 vers le premier déflecteur 101. Le premier déflecteur 101 comporte une surface radialement intérieure 103 et une surface radialement extérieure 105. En option, le premier déflecteur 101 peut comporter des panneaux 30 réducteurs de bruit fixes (non montrés), le long d'au moins une surface radialement intérieure 103 et extérieure 105. Dans le mode de réalisation illustré, les panneaux réducteurs de bruit sont faits à partir d'un matériau isolant. L'ensemble déflecteur central intérieur 100 comporte aussi un deuxième déflecteur 102 de capot central. Le deuxième déflecteur 102 comporte une surface 35 radialement extérieure 124 et une surface radialement intérieure 126. Le deuxième 2908469 6 déflecteur 102 comporte deux parties : une première partie 104 et une deuxième partie 106, située en amont de la première partie 104. Dans le mode de réalisation illustré, la deuxième partie 106 peut être translatée axialement et couplée au capot 22 et la première partie 104 est fixe par rapport au capot 22. La deuxième partie 106 5 effectue le mouvement de translation vers l'avant, pour diminuer la section (A18) du conduit 26 de tuyère de soufflante. Dans une autre variante de mode de réalisation, les première et deuxième parties 104 et 106 peuvent être translatées axialement dans le conduit 26. Dans le mode de réalisation illustré, le deuxième déflecteur 102 de capot central est positionné le long d'une surface radialement extérieure 15 du capot 10 22, de sorte que le deuxième déflecteur 102 suit le contour du capot central 22. Le deuxième déflecteur 102 s'étend entre une première extrémité 107 et une deuxième extrémité 108. Dans le mode de réalisation illustré, les première et deuxième extrémités 107 et 108 peuvent être effilées pour empêcher la rupture de la deuxième partie 38 du flux d'air 28. Dans le mode de réalisation illustré, la première partie 104 15 a une longueur L1, s'étendant depuis une deuxième extrémité 108 vers la première extrémité 107 et la deuxième partie 106 a une longueur L2, s'étendant depuis la première extrémité 107 vers la deuxième extrémité 108, de sorte que les première et deuxième parties 104 et 106 forment le deuxième déflecteur 102. Dans le mode de réalisation illustré, l'ensemble déflecteur 100 de capot 20 central intérieur comporte aussi un ensemble actionneur 110, qui est couplé à la deuxième partie 106, pour faciliter la translation sélective de la deuxième partie 106 dans une direction axiale générale par rapport à la première partie 104 et au capot 22. Spécifiquement, l'ensemble actionneur 110 translate sélectivement la deuxième partie 106 dans une direction axiale générale par rapport au capot 22 pour faire varier la 25 section (A18) du conduit de tuyère de soufflante. Dans le mode de réalisation illustré, l'ensemble actionneur 110 est positionné dans la deuxième partie 21 du capot 22. En variante, l'ensemble actionneur 110 peut être couplé à n'importe quelle partie du capot 22. L'ensemble actionneur 110 comporte une pluralité d'actionneurs ou moteurs circonférentiellement espacés 112 et une pluralité de tiges extensibles 114, telles que, 30 mais sans limitation, des vis à rotules. Dans le mode de réalisation illustré, chaque tige 114 est couplée à un moteur 112 et à une deuxième partie 106, de sorte que la mise sous tension des moteurs 112 amène la deuxième partie 106 à être translatée soit dans une direction avant 120, soit dans une direction arrière 122, en fonction de l'excitation des moteurs 112. Dans le mode de réalisation illustré, l'ensemble 35 actionneur 110 peut être, par exemple, alimenté électriquement, pneumatiquement ou 2908469 7 hydrauliquement, pour translater la deuxième partie 106 d'une première position de fonctionnement ou position rentrée 130, dans laquelle le flux d'air est évacué sans obstacle (montrée sur la Figure 2) vers une deuxième position de fonctionnement 132 (montrée sur la Figure 3), dans laquelle la deuxième partie 106 est translatée dans la 5 direction avant 120, de sorte que la deuxième partie 106 est positionnée radialement à l'extérieur du capot 22 et est alignée radialement avec le premier déflecteur 101. Pendant le vol d'un avion, un pilote/opérateur peut positionner sélectivement la deuxième partie 106 du deuxième déflecteur 102 de capot central dans la première ou la deuxième position de fonctionnement 130 et 132. Par exemple, l'opérateur peut 10 positionner sélectivement la deuxième partie 106 dans la première position de fonctionnement (c.à.d. la position rentrée) 130, pendant que l'avion est en vol de croisière (c.à.d. durant des conditions normales de vol). Dans la première position de fonctionnement 130, une partie de la deuxième partie 106 bute contre une partie de la première partie 104. Dans la première position de fonctionnement 130, la deuxième 15 partie 106 est entièrement rétractée contre le capot central 22, de sorte que le conduit 26 de buse de soufflante a une première zone 200 de conduit de tuyère de soufflante, définie entre la surface radialement intérieure 25 du carénage 24 et une surface radialement extérieure 124 de la deuxième partie 106 du deuxième déflecteur 102 de capot central. Quand la deuxième partie 106 est positionnée contre une partie du 20 capot central 22 dans la première position de fonctionnement 130, sensiblement la totalité de la deuxième partie 38 du flux d'air 28, évacué de l'ensemble de soufflante 16, est canalisée dans le conduit 26 de tuyère de soufflante. Dans le mode de réalisation illustré, la première position de fonctionnement 130 est utilisée pour des conditions normales de vol. Dans la première position de fonctionnement 130, la 25 deuxième partie 38 du flux d'air 28 s'écoule le long tant de la surface radialement intérieure 103 que de la surface radialement extérieure 105 du premier déflecteur 101 et le long de la surface radialement extérieure 124 du deuxième déflecteur 102. Quand les conditions de vol de l'avion sont différentes (telles que lors d'une descente, d'un atterrissage ou d'autres conditions de faible poussée), le 30 pilote/l'opérateur peut sélectionner en option la deuxième position de fonctionnement 132 en translatant axialement la deuxième partie 106 dans la direction avant 120 à partir de la première position de fonctionnement 130, pour réduire la section (A18) du conduit de soufflante. Spécifiquement, dans la deuxième position de fonctionnement 132, la deuxième partie 106 est partiellement étendue depuis le capot 35 22, de sorte que le conduit 26 de tuyère de soufflante a une deuxième zone 202 de 2908469 8 conduit de tuyère de soufflante définie entre la surface radialement intérieure 25 du carénage 24 et la surface radialement extérieure 124 de la deuxième partie 106. Dans le mode de réalisation illustré, la deuxième zone 202 de conduit de tuyère de soufflante est moindre que la première zone 200 de conduit de tuyère de soufflante, 5 de sorte que le fait de réduire la première zone 200 de conduit de tuyère de soufflante à la deuxième zone 202 de conduit de tuyère de soufflante a pour effet de réduire la quantité de flux d'air évacué dans le conduit 26 de tuyère de soufflante et d'augmenter la pression d'évacuation de la soufflante, de sorte que l'efficacité de l'ensemble de soufflante 16 augmente. Par ailleurs, dans la deuxième position de fonctionnement 10 132, la deuxième partie 106 est alignée sensiblement radialement avec le premier déflecteur 101 de capot central. Plus précisément, une partie de la deuxième partie 106 est en contact avec une partie du premier déflecteur 101. En outre, dans la deuxième position de fonctionnement 132, sensiblement la totalité de la deuxième partie 38 du flux d'air 28 est canalisée à travers le conduit 26 de tuyère de soufflante 15 et s'écoule uniquement le long de la surface radialement extérieure 105 du premier déflecteur 101. Quand la deuxième partie 106 est dans la deuxième position de fonctionnement 132, partiellement étendue, le carénage 24 fonctionne en assurant une performance similaire aux carénages courants. Le deuxième déflecteur 102 de capot central, avec une partie de translation et le premier déflecteur fixe 101 de capot 20 central, décrit ici, améliore le rendement du moteur et l'efficacité de la soufflante. Le fait de fermer la zone du conduit de tuyère de soufflante durant certaines conditions de fonctionnement, telles que le décollage ou la descente, peut améliorer la combustion du carburant en déplaçant la courbe de fonctionnement de la soufflante plus près de la courbe de rendement maximal. De plus, une diminution du bruit est 25 obtenue en raison d'une interaction réduite entre la turbulence de sortie et les aubes de guidage de sortie (AGS). En outre, le fait d'ouvrir la tuyère de soufflante durant certaines conditions de fonctionnement, telles que le vol à basse altitude, peut aussi avoir pour effet de réduire le bruit en raison de la diminution de la vitesse des gaz éjectés. Le bénéfice, procuré par la diminution du bruit, de la variation de la buse de 30 soufflante (VBS) peut aussi être mis à profit pour réduire encore le diamètre de la soufflante et la combustion correspondante de carburant. Le procédé, explicité dans la présente description, comporte les opérations consistant à coupler un premier déflecteur de capot central à une partie du moteur central à turbine à gaz dans le conduit de tuyère de soufflante et à positionner 35 sélectivement un deuxième déflecteur de capot central entre une première position de 2908469 9 fonctionnement et une deuxième position de fonctionnement par rapport au premier déflecteur de capot, pour faire varier la zone du conduit de tuyère de soufflante en augmentant le rendement de la soufflante. On comprendra bien entendu que l'on peut placer le deuxième déflecteur 5 dans n'importe quelle position de fonctionnement intermédiaire entre les première et deuxième positions de fonctionnement. Sont décrits dans la présente un ensemble de capot central, comportant un capot central, un premier déflecteur de capot central et un deuxième déflecteur de capot central, tel qu'une partie du deuxième déflecteur peut être translatée axialement 10 par rapport au capot central. Un tel ensemble de capot central peut être utilisé dans une large variété de réacteurs à double flux, associés à un avion. Le déflecteur de capot central, décrit ici, améliore le rendement du moteur durant des conditions de vol non illustrées en réduisant la section du conduit de tuyère de soufflante tout en dirigeant simultanément une quantité substantielle de l'air à travers le conduit de 15 tuyère de soufflante. Cet ensemble déflecteur de capot central intérieur représente une modification de coût relativement faible et de faible poids du carénage et de l'ensemble inverseur de poussée et augmente le rendement du moteur. Un mode de réalisation d'un ensemble capot central pour un ensemble moteur à turbine à gaz a été décrit ci-dessus en détail à titre d'exemple. L'ensemble 20 illustré n'est pas limité aux modes de réalisation spécifiques décrits ici, mais des composants de chaque ensemble peuvent être utilisés indépendamment et séparément d'autres composants décrits. 2908469 10 Liste des pièces 10 Ensemble réacteur à double flux 15 Surface radialement extérieure 16 Ensemble soufflante 17 Surface radialement intérieure 19 Première partie 20 Moteur central à turbine à gaz 21 Deuxième partie 22 Capot central 23 Surface radialement extérieure 24 Carénage de soufflante 25 Surface radialement intérieure 26 Conduit de tuyère de soufflante 28 Flux d'air 29 Première sortie 30 Entrée 32 Première partie 34 Deuxième sortie 38 Deuxième partie 99 Traverse 100 Ensemble déflecteur de capot central 101 Premier déflecteur de capot central 102 Deuxième déflecteur de capot central 103 Surface radialement intérieure 104 Première partie 105 Surface radialement extérieure 106 Deuxième partie 107 Première extrémité 108 Deuxième extrémité 110 Ensemble actionneur 112 Actionneurs ou moteurs REVENDICATIONS 1. Ensemble déflecteur (100) de capot central intérieur pour un ensemble réacteur (10) à double flux, comportant un moteur central (20) à turbine à gaz, un capot central (22), qui circonscrit le moteur à turbine à gaz, un carénage (24), positionné radialement à l'extérieur du capot central et un conduit (26) de tuyère de soufflante, défini entre le capot central et le carénage, ledit ensemble déflecteur de capot central intérieur comprenant : un premier déflecteur (101) de capot central, couplé à une partie (19) dudit capot central dans ledit conduit de tuyère de soufflante ; un deuxième déflecteur (102) de capot central, couplé à une partie (21) dudit capot central et positionné à une distance radialement à l'intérieur dudit premier déflecteur de capot central ; et un ensemble actionneur (110), configuré pour faire varier la section d'étranglement dudit conduit de tuyère de soufflante en repositionnant sélectivement ledit deuxième déflecteur de capot central par rapport audit premier déflecteur de capot central. 2. Ensemble déflecteur (100) de capot central intérieur suivant la revendication 1, dans lequel lesdits premier et deuxième déflecteurs (101, 102) de capot central sont positionnés dans le conduit (26) de tuyère de soufflante. 3. Ensemble déflecteur (100) de capot central intérieur suivant la revendication 1, dans lequel ledit ensemble actionneur (110) est positionné dans une partie dudit capot central (22) et est configuré pour coupler ledit déflecteur de capot central audit capot central. 4. Ensemble déflecteur (100) de capot central intérieur suivant la revendication 2, dans lequel ledit ensemble actionneur (110) comprend une pluralité de moteurs circonférentiellement espacés (112) et une pluralité de tiges extensibles (114), chaque tige étant couplée à un moteur, de sorte que l'actionnement d'au moins l'un desdits moteurs amène une partie (106) dudit deuxième déflecteur (102) de capot central à être translatée. 5. Ensemble déflecteur (100) de capot central intérieur suivant la revendication 2, dans lequel ledit ensemble actionneur (110) est à alimentation électrique, pneumatique ou hydraulique. 6. Ensemble déflecteur (100) de capot central intérieur suivant la revendication 1, dans lequel ledit ensemble actionneur (110) est capable de 2908469 13 repositionner une partie (106) dudit deuxième déflecteur (102) de capot central intérieur entre une première position de fonctionnement (130), une deuxième position de fonctionnement (132) et une pluralité de positions de fonctionnement entre lesdites première et deuxième positions de fonctionnement. 5 7. Ensemble déflecteur (100) de capot central intérieur suivant la revendication 6, dans lequel ledit deuxième déflecteur (102) de capot central intérieur est positionné sensiblement aligné avec ledit capot central (22) dans ladite première position de fonctionnement (130), ladite première position de fonctionnement facilitant le renforcement de la poussée produite par ledit ensemble 10 moteur (10). 8. Ensemble déflecteur (100) de capot central intérieur suivant la revendication 6, dans lequel ledit déflecteur (102) de capot central intérieur est positionné à distance dudit capot central (22) dans ladite deuxième position de fonctionnement (132), de sorte que ladite deuxième position de fonctionnement 15 facilite la maximisation du rendement du moteur, quand l'ensemble moteur (10) fonctionne à un niveau de poussée qui est moindre que la poussée maximale. 9. Ensemble déflecteur (100) de capot central intérieur suivant la revendication 1, dans lequel ledit premier déflecteur (101) de capot central est couplé audit capot central (22) à l'aide d'au moins une traverse (99). 20 10. Ensemble déflecteur (100) de capot central intérieur suivant la revendication 1, dans lequel au moins l'un des déflecteurs de capot central comporte au moins un panneau fixe réducteur de bruit.