Brevet FR2908467A1 — publié le 20080516

B07-3734FR 1 Société dite : GENERAL ELECTRIC COMPANY Capot de turboréacteur double flux Invention de : MONIZ Thomas Ory SEDA Jorge Francisco ORLANDO Robert Joseph Priorité d'une demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 14 novembre 2006 sous le n 11/559.747 2908467 2 Capot de turboréacteur double flux La présente invention concerne d'une façon générale les turboréacteurs double flux et, plus particulièrement, un déflecteur intérieur de capot central utilisable avec un turboréacteur double flux. Au moins un turboréacteur double flux selon la technique antérieure comprend un ensemble de soufflante, un moteur central à turbine à gaz enfermé 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 vers l0 l'extérieur par rapport au capot central annulaire de telle sorte que le capot central et le carénage de soufflante forment un conduit de tuyère de soufflante ayant une section de refoulement (A18). Au moins certains turboréacteurs double flux selon la technique antérieure comprennent un ensemble inverseur de poussée. Les ensembles inverseurs de 15 poussée selon la technique antérieure comprennent un premier capot fixe et un second capot pouvant être déplacé axialement par rapport au premier capot. Généralement, un vérin est accouplé avec le second capot pour repositionner le second capot par rapport au premier capot. Lorsque le second capot est repositionné, un flux d'air est refoulé depuis le conduit de tuyère de soufflante via l'ensemble 20 inverseur de poussée. Cependant, si l'ensemble de réacteur ne comprend pas d'ensemble inverseur de poussée, la section du conduit de tuyère de soufflante devient fixe et a une incidence négative sur le rendement de l'ensemble de soufflante. Selon un premier aspect, il est proposé un procédé pour faire fonctionner un 25 ensemble de turboréacteur double flux comprenant un moteur central à turbine à gaz, un ensemble de soufflante accouplé au moteur central à turbine à gaz, un capot central qui entoure le moteur central à turbine à gaz, un carénage placé radialement à l'extérieur du capot central, un conduit de tuyère de soufflante défini entre le capot central et le carénage, et un déflecteur de capot central placé à l'intérieur du conduit 30 de tuyère de soufflante. Le procédé comprend la variation d'une vitesse de fonctionnement de l'ensemble de soufflante en passant d'une première vitesse de fonctionnement à une deuxième vitesse de fonctionnement, et la mise en place sélective du déflecteur de capot central entre une première position de fonctionnement pour faire varier une section d'étranglement du conduit de tuyère de 2908467 3 soufflante afin de faciliter l'amélioration du rendement du moteur à la deuxième vitesse de fonctionnement. Selon un autre aspect, il est proposé un ensemble de déflecteur intérieur de capot central pour un ensemble de turboréacteur double flux. L'ensemble de 5 turboréacteur comprend un moteur central à turbine à gaz, un capot central qui entoure le moteur central à turbine à gaz, un carénage placé radialement à l'extérieur du capot central et un conduit de tuyère de soufflante défini entre le capot central et le carénage. L'ensemble de déflecteur intérieur de capot central comporte un déflecteur intérieur de capot central et un ensemble d'actionnement conçu pour faire varier la section d'étranglement du conduit de tuyère de soufflante en repositionnant sélectivement le déflecteur intérieur de capot central par rapport au capot central. Selon un autre aspect, il est proposé un ensemble de turboréacteur double flux. L'ensemble de turboréacteur double flux comprend un moteur central à turbine à gaz, un capot central qui entoure le moteur central à turbine à gaz, un carénage placé radialement à l'extérieur du capot central, un conduit de tuyère de soufflante défini entre le capot central et le carénage et un ensemble de déflecteur de capot central placé à l'intérieur du conduit de tuyère de soufflante. L'ensemble de déflecteur de capot central comporte un déflecteur intérieur de capot central et un ensemble d'actionnement conçu pour faire varier la section d'étranglement du conduit de tuyère de soufflante en repositionnant sélectivement le déflecteur intérieur de capot central par rapport au capot central. L'ensemble d'actionnement peut être placé à l'intérieur d'une partie dudit capot central et être agencé pour accoupler le déflecteur du capot central avec le capot central. L'ensemble d'actionnement peut comporter une pluralité de moteurs électriques espacés les uns des autres dans la direction circonférentielle, et une pluralité de tiges de déploiement, chacune desdites tiges de la pluralité étant accouplée avec un moteur électrique respectif de façon que l'actionnement d'au moins un des moteurs provoque un déplacement dudit déflecteur intérieur du capot central. L'ensemble d'actionnement peut avoir un fonctionnement électrique et/ou pneumatique et/ou hydraulique. L'ensemble d'actionnement repositionne ledit déflecteur intérieur du capot central entre une première position de fonctionnement, une deuxième position de 2908467 4 fonctionnement et une pluralité de positions de fonctionnement entre les première et deuxième positions de fonctionnement. Le déflecteur intérieur de capot central est placé sensiblement au ras du capot central dans la première position de fonctionnement, la première position de 5 fonctionnement facilitant le renforcement de la poussée du réacteur générée par l'ensemble de turboréacteur. Le déflecteur intérieur du capot central peut être placé à une certaine distance du capot central dans la deuxième position de fonctionnement de façon que, dans la deuxième position de fonctionnement, la deuxième position de 10 fonctionnement facilite l'obtention d'un rendement maximal du réacteur lorsque l'ensemble de turboréacteur est amené à fonctionner à un niveau de poussée inférieur à une poussée maximale. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un 15 mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés sur lesquels : la Fig. 1 est une vue en coupe transversale d'un exemple de turboréacteur double flux qui comprend un exemple d'ensemble de déflecteur intérieur de capot central ; 20 la Fig. 2 est une vue latérale partiellement en coupe de l'ensemble de déflecteur intérieur de capot central représenté sur la Fig. 1, dans une première position de fonctionnement ; et la Fig. 3 est une vue latérale partiellement en coupe de l'ensemble de déflecteur intérieur de capot central représenté sur la Fig. 1, dans une deuxième 25 position de fonctionnement. La Fig. 1 est une vue en coupe transversale d'un exemple d'ensemble de turboréacteur double flux 10 qui comprend un ensemble de déflecteur intérieur 100 de capot central. Dans l'exemple de forme de réalisation, l'ensemble de turboréacteur 30 double flux 10 comprend un moteur central à turbine à gaz 20 qui comporte un compresseur haute pression, une chambre de combustion et une turbine haute pression (aucun n'étant représenté). L'ensemble de turboréacteur double flux 10 comporte également une turbine basse pression (non représentée) qui est disposée axialement en aval du moteur central à turbine à gaz 20, et un ensemble de soufflante 16 qui est disposé axialement en amont du moteur central à turbine à gaz 20. Dans 2908467 5 l'exemple de forme de réalisation, l'ensemble de turboréacteur double flux 10 comprend un capot central annulaire 22 qui entoure le moteur central à turbine à gaz 20 et comporte une surface radialement extérieure 15 et une surface radialement intérieure 17. Dans l'exemple de forme de réalisation, le capot central 22 comporte 5 une première partie 19 qui entoure le compresseur haute pression et la chambre de combustion, et une seconde partie 21 qui entoure la turbine haute pression et la turbine basse pression. La seconde partie 21 est accouplée avec et placée en aval de la première partie 19. L'ensemble de turboréacteur double flux 10 comprend également une entrée 30, une première sortie 29 et une seconde sortie 34. 10 L'ensemble de turboréacteur double flux 10 comprend en outre un carénage 24 de soufflante qui entoure l'ensemble de soufflante 16 et est espacé radialement vers l'extérieur par rapport au capot central 22. Le carénage 24 comporte une surface radialement extérieure 23 et une surface radialement intérieure 25. Un conduit 26 de tuyère de soufflante est défini entre la surface radialement extérieure 15 du capot 15 central 22 et la surface radialement intérieure 25 du carénage 24. Dans l'exemple de forme de réalisation, l'ensemble de turboréacteur double flux 10 comprend un déflecteur intérieur mobile 102 de capot central qui sera présenté plus en détail par la suite. Pendant le fonctionnement, le flux d'air 28 pénètre par l'entrée 30, passe à 20 travers l'ensemble de soufflante 16 puis est refoulé en aval. Une première partie 32 du flux d'air 28 est canalisée dans le moteur central à turbine à gaz 20, comprimée, mélangée à du carburant et enflammée pour produire des gaz de combustion qui sont évacués du moteur central à turbine à gaz 20 par la seconde sortie 34. Une deuxième partie 38 du flux d'air 28 est canalisée vers l'aval dans le conduit 26 de tuyère de 25 soufflante et est refoulée depuis le conduit 26 de tuyère de soufflante via la première sortie 29. La Fig. 2 est une vue latérale partiellement en coupe de l'ensemble de déflecteur intérieur 100 de capot central dans une première position de fonctionnement 130. La Fig. 3 est une vue latérale partiellement en coupe de 30 l'ensemble de déflecteur intérieur 100 de capot central dans une deuxième position de fonctionnement 132. Dans l'exemple de forme de réalisation, l'ensemble de déflecteur intérieur 100 de capot central comprend un déflecteur intérieur mobile 102 de capot central qui est accouplé avec le capot central 22 et est disposé sur la surface radialement extérieure 15 du capot central 22. Dans une autre forme de réalisation 35 possible, l'ensemble de turboréacteur double flux 10 comprend un déflecteur 2908467 6 extérieur mobile (non représenté) de capot central placé sur une partie de la surface radialement intérieure 25 du carénage 24, le déflecteur extérieur de capot central étant similaire au déflecteur intérieur 102 de capot central. Dans encore une autre forme de réalisation possible, l'ensemble de déflecteur 100 de capot central comporte 5 une pluralité de déflecteurs intérieurs mobiles 102 de capot central et/ou une pluralité de déflecteurs extérieurs mobiles (non représentés) de capot central. Dans encore une autre forme de réalisation possible, le déflecteur intérieur 102 de capot central est un élément segmenté. Dans l'exemple de forme de réalisation, le déflecteur intérieur 102 de capot 10 central a une première extrémité 104, une seconde extrémité 106 et une longueur L1. Dans l'exemple de forme de réalisation, le déflecteur intérieur 102 de capot central comporte une surface radialement extérieure 105. Dans l'exemple de forme de réalisation, les première et deuxième extrémités 104 et 106 peuvent être coniques pour empêcher toute perturbation du flux d'air 28 dans le conduit 26 de tuyère de 15 soufflante, de façon que le flux d'air soit laminaire. Dans l'exemple de forme de réalisation, la deuxième partie 21 du capot central 22 entourant la turbine haute pression et la turbine basse pression a un premier diamètre D1, un deuxième diamètre D2 mesuré en un point en aval du premier diamètre D1 et un troisième diamètre D3 mesuré en un point en aval du 20 deuxième diamètre D2. Dans l'exemple de forme de réalisation, le premier diamètre D1 est inférieur au deuxième diamètre D2 et le troisième diamètre D3 est sensiblement égal au premier diamètre D1. De même, la surface radialement intérieure du déflecteur intérieur 102 du capot central épouse sensiblement la surface radialement extérieure 15 du capot central 22. 25 Dans l'exemple de forme de réalisation, l'ensemble de déflecteur intérieur 100 de capot central comprend un déflecteur intérieur 102 de capot central et un ensemble d'actionnement 110 afin de placer sélectivement le déflecteur intérieur 102 de capot central entre la première position de fonctionnement 130 et la deuxième position de fonctionnement 132 afin de modifier la section (A18) du conduit de 30 tuyère de soufflante et de faire varier la quantité d'air du flux passant par le conduit 26 de tuyère de soufflante. Dans l'exemple de forme de réalisation, au moins un ensemble d'actionnement 110 est disposé à l'intérieur d'une partie du capot central 22 et accouple le déflecteur intérieur 102 du capot central avec le capot central 22. Dans une autre forme de réalisation possible, l'ensemble d'actionnement 110 peut être 35 accouplé avec n'importe quelle partie du capot central 22. Dans une autre forme de 2908467 7 réalisation possible, plusieurs ensembles d'actionnement 110 sont disposés à l'intérieur d'une partie du capot central 22 et sont accouplés avec une partie d'au moins un déflecteur intérieur 102 du capot central. En particulier, l'ensemble d'actionnement 110 déplace sélectivement le déflecteur intérieur 102 du capot central 5 dans une direction générale axiale vers ou depuis le capot central 22 afin de modifier la section (A18) du conduit de tuyère de soufflante. L'ensemble d'actionnement 110 comprend une pluralité de vérins ou de moteurs électriques 112 espacés les uns des autres dans la direction circonférentielle et une pluralité de tiges de déploiement 114 telles que, mais d'une manière nullement limitative, des vis à rotules. Dans l'exemple 10 de forme de réalisation, chaque tige 114 est accouplée avec un moteur électrique respectif 112 et avec un déflecteur intérieur 102 du capot central de façon que la mise sous tension des moteurs 112 provoque un déplacement du déflecteur intérieur 102 du capot central soit dans une direction vers l'avant 120 soit dans une direction vers l'arrière 122 en fonction de la mise sous tension des moteurs 112. Dans l'exemple de 15 forme de réalisation, l'ensemble d'actionnement 110 peut, mais d'une manière nullement limitative, avoir un fonctionnement électrique, pneumatique ou hydraulique pour faire passer le déflecteur intérieur 102 du capot central de la première position de fonctionnement ou position d'attente 130 à la deuxième position de fonctionnement 132 dans laquelle le déflecteur intérieur 102 du capot central est 20 déplacé dans la direction vers l'avant 120 de telle manière que le déflecteur intérieur 102 de capot central réduise sensiblement la quantité d'air du flux 28 qui est refoulé depuis l'ensemble de soufflante 16 via le conduit 26 de tuyère de soufflante. Pendant le fonctionnement, un pilote/un opérateur peut mettre sélectivement le déflecteur intérieur 102 du capot central dans la première ou la deuxième position 25 de fonctionnement 130 et/ou 132. Par exemple, l'opérateur peut mettre sélectivement le déflecteur intérieur 102 du capot central dans la première position de fonctionnement (à savoir la position escamotée) 130 pendant que l'avion fonctionne en mode croisière (c'est-à-dire pendant des conditions de vol normales). Dans la première position de fonctionnement 130, le déflecteur intérieur 102 du capot central 30 est entièrement rentré contre le capot central 22, d'une manière telle que le conduit 26 de tuyère de soufflante a une première section 20 de conduit définie entre la surface radialement intérieure 25 du carénage 24 et la surface radialement extérieure 105 du déflecteur intérieur 102 du capot central. Lorsque le déflecteur intérieur 102 du capot central est placé à ras contre le capot central 22 dans la première position de 35 fonctionnement 130, sensiblement la totalité de la deuxième partie 38 du flux 28 2908467 8 refoulé depuis l'ensemble de soufflante 16 est canalisée dans le conduit 26 de tuyère de soufflante et est refoulée par la première sortie 29. Dans la première ainsi que la deuxième positions de fonctionnement 130 et 132, le flux d'air passe sur la surface radialement extérieure 105 du déflecteur intérieur 102 du capot central. 5 Lorsque l'avion est dans des conditions de vol atypiques (notamment la descente, l'atterrissage ou d'autres conditions à faible poussée), le pilote/l'opérateur peut éventuellement sélectionner la deuxième position de fonctionnement 132 en déplaçant axialement le déflecteur intérieur 102 du capot central dans la direction vers l'avant 120 à partir de la première position de fonctionnement 130 afin de 10 réduire la section (A18) du conduit 26 de tuyère de soufflante. En particulier, dans la deuxième position de fonctionnement 132, le déflecteur intérieur 102 du capot central est partiellement déplacé par rapport au capot central 22, d'une manière telle que le conduit 26 de tuyère de soufflante a une deuxième section 202 de conduit définie entre la surface radialement intérieure 25 du carénage 24 et la surface 15 radialement extérieure 105 du déflecteur intérieur 102 du capot central. Dans l'exemple de forme de réalisation, la deuxième section 202 du conduit est inférieure à la première section 200 du conduit, de telle sorte que la réduction de la section du conduit faisant passer de la première section 200 de conduit à la deuxième section 202 de conduit réduit la quantité d'air du flux 28 refoulée via le conduit 26 de tuyère 20 de soufflante et accroît la pression de sortie de soufflante, ce qui améliore le rendement de l'ensemble de soufflante 16. Lorsque le déflecteur intérieur 102 du capot central est dans la deuxième position de fonctionnement (c'est-à-dire qu'il est partiellement sorti) 132, l'extrémité 106 du déflecteur intérieur 102 du capot central reste au contact du capot central 22, car le premier diamètre DI est plus petit que le 25 deuxième diamètre D2 du capot central 22. De plus, lorsque le déflecteur intérieur 102 du capot central est dans la deuxième position de fonctionnement 132, le carénage 24 fonctionne à un niveau de performances similaire à celui des carénages actuellement fabriqués. Le déplacement du déflecteur intérieur du capot central, décrit ici, réduit la section du conduit de tuyère de soufflante dans une mesure 30 maximale d'environ 30% afin d'améliorer le rendement de la soufflante et par conséquent les performances du réacteur par rapport à d'autres réacteurs selon la technique antérieure ayant un conduit de tuyère de soufflante à section fixe. La fermeture de la section du conduit de tuyère de soufflante pendant certaines conditions de fonctionnement, notamment le décollage ou la descente, 35 permet d'améliorer la combustion de carburant en relevant la courbe de 2908467 9 fonctionnement de la soufflante pour la rapprocher de la courbe de rendement maximal. De plus, on réussit à réduire le bruit du fait de l'interaction réduite du sillage de la soufflante avec les aubes de guidage de sortie (AGS). De plus, l'ouverture de la tuyère de soufflante pendant certaines conditions de fonctionnement, 5 notamment à basse altitude, permet également de réduire le bruit du fait de la vitesse de jet réduite. L'avantage de réduction de bruit résultant de la variation de l'ouverture de la tuyère de soufflante (VTS) peut également faire l'objet d'un compromis pour réduire encore le diamètre de la soufflante et la combustion correspondante de carburant. 10 Le présent procédé comprend la mise en place sélective du déflecteur intérieur 102 du capot central entre la première position de fonctionnement 130 et la deuxième position de fonctionnement 132 afin de faire varier la section (A18) du conduit de tuyère de soufflante et de faire varier la quantité d'air du flux 28 passant dans le conduit 26 de tuyère de soufflante et d'accroître la pression de sortie de la 15 soufflante. Il est décrit ici un ensemble de déflecteur intérieur de capot central à déplacement axial qui peut être utilisé sur toutes sortes d'ensembles de turboréacteurs double flux montés sur un avion. Le déflecteur intérieur de capot central décrit ici améliore les performances du réacteur pendant les conditions de vol atypiques en 20 réduisant la section du conduit de tuyère de soufflante tout en orientant simultanément une grande quantité d'air dans le conduit de tuyère de soufflante. L'ensemble de déflecteur intérieur du capot central est une modification relativement peu coûteuse et peu lourde afin d'améliorer le rendement du réacteur. Un exemple de forme de réalisation d'un ensemble de déflecteur intérieur de 25 capot central pour ensemble de turboréacteur double flux est décrit ci-dessus en détail. L'ensemble de déflecteur intérieur de capot central illustré ne se limite pas aux formes spécifiques de réalisation décrites ici, mais au contraire, des organes de chaque ensemble peuvent être utilisés indépendamment et séparément d'autres organes décrits ici. 30 2908467 Io CAPOT DE TURBORÉACTEUR DOUBLE FLUX LISTE DES REPÈRES 10 Ensemble de turboréacteur double flux 15 Surface extérieure 16 Ensemble de soufflante 17 Surface intérieure 19 Première partie 20 Moteur central à turbine à gaz 21 Deuxième partie 22 Capot central 23 Surface extérieure 24 Carénage 25 Surface intérieure 26 Conduit de tuyère de soufflante 28 Flux d'air 29 Première sortie 30 Entrée 32 Première partie 34 Seconde sortie 38 Deuxième partie 100 Ensemble de déflecteur du capot central 102 Déflecteur intérieur du capot central 104 Première extrémité 105 Surface extérieure 106 Seconde extrémité 110 Ensemble d'actionnement 112 Vérins ou moteurs électriques 114 Tiges de déploiement 120 Direction vers l'avant 122 Direction vers l'arrière 130 Première position de fonctionnement 132 Deuxième position de fonctionnement 200 Première section du conduit 202 Deuxième section du conduit 5 REVENDICATIONS 1. Ensemble de déflecteur intérieur (102) de capot central pour ensemble de turboréacteur double flux (10) comprenant un moteur central à turbine à gaz (20), un capot central (22) qui entoure le moteur central à turbine à gaz, un carénage (24) placé radialement à l'extérieur du capot central et un conduit (26) de tuyère de soufflante défini entre le capot central et le carénage, l'ensemble de déflecteur intérieur du capot central comportant : un déflecteur intérieur de capot central ; et un ensemble d'actionnement (110) conçu pour faire varier la section d'étranglement dudit conduit de tuyère de soufflante en repositionnant sélectivement ledit déflecteur intérieur de capot central par rapport audit capot central. 2. Ensemble de déflecteur intérieur (102) de capot central selon la revendication 1, dans lequel ledit déflecteur (100) du capot central est placé à l'intérieur du conduit (26) de tuyère de soufflante. 3. Ensemble de déflecteur intérieur (102) de capot central selon la revendication 1, dans lequel ledit ensemble d'actionnement (110) est placé à l'intérieur d'une partie dudit capot central (22) et est agencé pour accoupler ledit déflecteur (100) du capot central avec ledit capot central. 4. Ensemble de déflecteur intérieur (102) de capot central selon la revendication 3, dans lequel ledit ensemble d'actionnement (110) comporte une pluralité de moteurs électriques (112) espacés les uns des autres dans la direction circonférentielle, et une pluralité de tiges de déploiement (114), chacune desdites tiges de la pluralité étant accouplée avec un moteur électrique respectif de façon que l'actionnement d'au moins un desdits moteurs provoque un déplacement dudit déflecteur intérieur (102) du capot central. 5. Ensemble de déflecteur intérieur (102) de capot central selon la revendication 3, dans lequel ledit ensemble d'actionnement (110) a un fonctionnement électrique et/ou pneumatique et/ou hydraulique. 6. Ensemble de déflecteur intérieur (102) de capot central selon la revendication 1, dans lequel ledit ensemble d'actionnement (110) repositionne ledit déflecteur intérieur du capot central 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. 2908467 12 7. Ensemble de déflecteur intérieur (102) de capot central selon la revendication 6, dans lequel ledit déflecteur intérieur de capot central est placé sensiblement au ras dudit capot central (22) dans ladite première position de fonctionnement (130), ladite première position de fonctionnement facilitant le 5 renforcement de la poussée du réacteur générée par ledit ensemble de turboréacteur (10). 8. Ensemble de déflecteur intérieur (102) de capot central selon la revendication 6, dans lequel ledit déflecteur intérieur du capot central est placé à une certaine distance dudit capot central (22) dans ladite deuxième position de Io fonctionnement (132) de façon que, dans ladite deuxième position de fonctionnement, ladite deuxième position de fonctionnement facilite l'obtention d'un rendement maximal du réacteur lorsque l'ensemble de turboréacteur (10) est amené à fonctionner à un niveau de poussée inférieur à une poussée maximale. 9. Ensemble de turboréacteur double flux (10), comprenant : 15 un moteur central à turbine à gaz (20) ; un capot central (22) qui entoure ledit moteur central à turbine à gaz ; un carénage (24) placé radialement à l'extérieur dudit capot central ; un conduit (26) de tuyère de soufflante défini entre ledit capot central et ledit carénage ; et 20 un ensemble de déflecteur (100) de capot central placé à l'intérieur dudit conduit de tuyère de soufflante comportant : un déflecteur intérieur (102) de capot central ; et un ensemble d'actionnement (110) conçu pour faire varier la section d'étranglement dudit conduit de tuyère de soufflante en repositionnant sélectivement 25 ledit déflecteur intérieur de capot central par rapport audit capot central. 10. Ensemble de turboréacteur double flux (10) selon la revendication 9, dans lequel ledit ensemble d'actionnement (110) est disposé à l'intérieur d'une partie dudit capot central (22) et accouple ledit déflecteur (100) de capot central avec ledit capot central. 30