Brevet FR2967134A1 — publié le 20120511

NACELLE DE TURBO REACTEUR COMPORTANT DES MOYENS DE REDUCTION DE BRUIT DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne une nacelle de turbo réacteur comportant des moyens de réduction du bruit causé par le mélange entre les gaz chauds en sortie du turboréacteur, et l'air froid environnant ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Une partie des bruits générés par un turboréacteur proviennent du choc thermique entre les gaz très chauds issus de la combustion et l'air ambiant qui est très froid, notamment en vol. Pour limiter ces bruits, il a été proposé de rallonger la longueur de la nacelle dans sa partie en aval du moteur, impliquant un encombrement et un poids accrus de la nacelle. Il a aussi été proposé de modifier la forme de la tuyère aval de la nacelle par l'ajout de chevrons, ou alvéoles, tel que décrit par exemple dans le document FR 2.868.131. Les chevrons produisent des turbulences à la sortie de la tuyère, dans lesquelles une partie de 25 l'air froid et des gaz chauds se mélangent. Selon ce document, les effets produits par les chevrons sont utilisés au décollage de l'avion, et 2 un dispositif de parois mobile permet de limiter ces effets des chevrons en phase de vol. Bien que les chevrons permettent de limiter le bruit produit en phase de décollage, au cours de laquelle le bruit a le plus de chances d'être entendu, ces turbulences réduisent la poussée du turboréacteur. Aussi, selon ce document, le bruit produit en vol n'est pas atténué, il est donc audible. L'invention a pour but de proposer une nacelle de turboréacteur comportant des moyens de limitation du bruit qui sont réalisés de manière à réduire le bruit sans limiter l'efficacité du moteur. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'objet principal de l'invention est une nacelle de turbo réacteur comportant une tuyère et un dispositif de réduction de bruit à l'extrémité aval de la tuyère, dans laquelle un premier flux, correspondant aux gaz provenant du turbo réacteur, circule à l'intérieur de la tuyère et un deuxième flux, correspondant à l'air environnant, circule à l'extérieur de la tuyère, caractérisée en ce que le dispositif de réduction de bruit comporte des moyens pour former un flux intermédiaire résultant du mélange d'une partie du premier flux avec une partie du deuxième flux, et en ce que ledit flux intermédiaire sépare le reste du premier flux du reste du deuxième flux dans une zone située en aval du dispositif de réduction. Le flux intermédiaire produit en sortie du dispositif de réduction de bruit est à une température 3 intermédiaire entre la température des gaz de combustion et la température de l'air extérieur. Ce flux intermédiaire sépare temporairement le reste des gaz de combustion de l'air ambiant, et aussi, il se mélange progressivement aux gaz de combustion et à l'air ambiant. La différence de température entre le flux intermédiaire et le reste du flux de gaz de combustion est inférieure à la différence de température entre le flux de gaz de combustion et l'air ambiant, de manière que les chocs thermiques sont eux aussi réduits, limitant par conséquent le bruit. De préférence, le dispositif de réduction de bruit comporte un premier canal qui prélève une partie du premier flux, un deuxième canal qui prélève une partie du deuxième flux et un canal de mélange dans lequel ledit premier canal et ledit deuxième canal débouchent, et dans lequel ladite partie du premier flux et ladite partie du deuxième flux se mélangent pour former ledit flux intermédiaire. De préférence, le canal de mélange comporte un tronçon amont convergent dans lequel le premier canal et le deuxième canal débouchent, dont la section de passage dudit tronçon amont diminue de l'amont vers l'aval, et un tronçon aval à section de passage constante De préférence, le premier canal forme une couronne agencée à l'extrémité aval de la tuyère qui est délimitée radialement, par rapport à un axe principal de la tuyère, par l'extrémité aval de la tuyère d'une part et par une paroi interne parallèle à 4 l'extrémité aval de la tuyère d'autre part, qui est agencée à l'intérieur de la tuyère. De préférence, deuxième canal forme une couronne périphérique à l'extrémité aval de la tuyère qui est délimitée radialement par rapport à un axe principal de la tuyère par l'extrémité aval de la tuyère d'une part et par une paroi externe parallèle à l'extrémité aval de la tuyère d'autre part, qui est agencée à l'extérieur de la tuyère. De préférence, le canal de mélange est de forme globalement annulaire et est agencé en aval de l'extrémité aval de la tuyère et comporte une paroi interne qui prolonge vers l'aval la paroi interne du premier canal, et une paroi externe qui prolonge vers l'aval la paroi externe du deuxième canal. De préférence, le premier canal, le deuxième canal et le canal de mélange comportent chacun des cloisons radiales par rapport à l'axe principal de la tuyère, qui divisent chaque canal en une pluralité de conduits parallèles répartis angulairement autour de l'axe principal de la tuyère. De préférence, le dispositif de réduction de bruit comporte des moyens pour modifier la section de passage à l'entrée du deuxième canal et ou à la sortie du canal de mélange De préférence, une partie de la paroi externe du deuxième canal, qui délimite au moins un conduit du deuxième canal est mobile radialement de manière à modifier la section de passage à l'entrée du deuxième canal. De préférence, une partie de la paroi externe du canal de mélange, qui délimite au moins un conduit du canal de mélange est mobile radialement de manière à modifier la section de passage à la sortie du 5 canal de mélange. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique en perspective arrière d'une nacelle de turboréacteur comportant un dispositif de réduction de bruit conforme aux enseignements de l'invention ; - la figure 2 est une section partielle selon un plan radial du dispositif de réduction de bruit selon l'invention ; - la figure 3 est une section suivant un plan axial du dispositif de réduction de bruit représenté à la figure 2 ; - la figure 4 est une représentation schématique en perspective et à plus grande échelle du dispositif de réduction de bruit. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS 6 Dans la description qui va suivre, des éléments identiques, analogues ou similaires seront désignés par les mêmes références. On adoptera l'orientation d'amont en aval comme étant la direction d'écoulement des gaz de la droite vers la gauche en se reportant à la figure 1. On a représenté à la figure 1 une nacelle 10 de turboréacteur d'avion. La nacelle 10 comporte une tuyère 12 à son extrémité aval, dans le sens d'écoulement des gaz, par laquelle les gaz issus de la combustion dans le turboréacteur s'échappent. La tuyère 12 est notamment conformée pour diriger le flux de gaz de combustion afin d'avoir une 15 poussée optimale du turboréacteur. Comme on peut le voir à la figure 2, un premier flux de gaz F1, qui constitue le flux de gaz provenant de la combustion du carburant dans le turboréacteur, circule à l'intérieur de la tuyère 12 à 20 une vitesse élevée et engendre la poussée du turboréacteur. La température du premier flux de gaz F1 est relativement élevée, environ 400°C. Un deuxième flux de gaz F2 correspondant à 25 l'air environnant extérieur à la nacelle 10, ce deuxième flux de gaz circule d'amont en aval à l'extérieur de la tuyère 12 et sa température est très inférieure à la température du premier flux de gaz F1, et peut atteindre la valeur de -55°C lorsque l'avion 30 vole à haute altitude. 7 Du fait de la grande différence entre les températures des deux flux de gaz, un mélange direct du premier flux de gaz F1 très chaud avec le deuxième flux de gaz F2 très froid produit un bruit important, on parle alors d'effet chalumeau, et une trainée parasite induisant des turbulences. Un dispositif de réduction de bruit 14 est agencé à l'extrémité aval de la tuyère 12 pour limiter la production de bruit et de trainée. Comme on peut le voir à la figure 2, le dispositif de réduction de bruit 14 comporte un premier canal 16 qui prélève une partie du premier flux F1, un deuxième canal 18 qui prélève une partie du deuxième flux F2, et un troisième canal 20 dans lequel le premier canal 16 et le deuxième canal 18 débouchent, de manière que la partie prélevée du premier flux F1 et la partie prélevée du deuxième flux F2 se mélangent dans ce troisième canal 20 pour former un flux de gaz intermédiaire F3. Dans la description qui va suivre, le troisième canal 20 sera désigné comme étant le canal de mélange. Le mélange des parties prélevées du premier flux F1 et du deuxième flux F2 s'effectue à l'intérieur du canal de mélange 20. Lorsque les parties prélevées du premier flux F1 et du deuxième flux F2 se mélangent, un bruit se produit notamment à cause du choc thermique. Ce bruit produit est confiné par les parois du canal de mélange 20, limitant de ce fait sa propagation à l'extérieur. 8 Le canal de mélange 20 débouche à son extrémité aval à l'air libre, au niveau de l'extrémité aval de la tuyère 12. Le flux de gaz intermédiaire F3 résultant de ce mélange vient alors se mélanger avec le reste du premier flux F1 et du deuxième flux F2 qui n'ont pas été prélevés dans le dispositif de réduction de bruit 14. Comme on peut le voir à la figure 1, le dispositif de réduction de bruit 14 est de forme annulaire et il est agencé en aval et sur le pourtour du bord globalement circulaire aval de la tuyère 12. L'orifice de sortie du canal de mélange 20 est lui aussi de forme annulaire, de manière telle que la forme du flux de gaz intermédiaire F3 en sortie du dispositif de réduction de bruit 14 est tubulaire. Le flux intermédiaire F3 prolonge alors vers l'aval l'extrémité aval de la tuyère 12. Le reste du premier flux F1, qui n'est pas prélevé par le premier canal 16, est situé à l'intérieur du tube formé par le flux de gaz intermédiaire F3 et le reste du deuxième flux F2, qui n'est pas prélevé par le deuxième canal 18, est situé à l'extérieur du tube formé par le flux de gaz intermédiaire F3. Par conséquent, le flux de gaz intermédiaire F3 sépare le reste du premier flux F1 du reste du deuxième flux F2, qui ne peuvent pas se mélanger à la sortie immédiate de la tuyère 12. Ainsi, le bruit et les turbulences produits par le choc thermique du fait de la grande différence 9 de températures du premier flux F1 et du deuxième flux F2 ne peut pas se produire. Par contre, le reste du premier flux F1 se mélange progressivement avec le flux intermédiaire F3 au niveau de la partie interne du tube formé par le flux intermédiaire F3. De même, le reste du deuxième flux F2 se mélange aussi progressivement avec le flux intermédiaire F3 au niveau de la partie externe du tube formé par le flux intermédiaire F3. La température du flux de gaz intermédiaire F3 est intermédiaire entre la température très chaude du premier flux de gaz F1 et la température très froide du deuxième flux de gaz F2. Lorsque le reste du premier flux F1 vient en contact avec le flux intermédiaire F3, le choc thermique est moindre que lorsque le premier flux F1 vient en contact directement avec le deuxième flux F2. Par conséquent, le bruit produit par ce choc thermique réduit est lui aussi limité. Il en est de même au niveau du mélange entre le deuxième flux F2 et le flux intermédiaire F3 où la différence de température entre les deux flux F2, F3 est limitée et le bruit ainsi produit est réduit. Le premier canal 16 est en forme d'une couronne annulaire qui est agencée à l'intérieur de l'extrémité aval de la tuyère 12. Le premier canal 16 est délimité radialement par rapport à l'axe principal A de la nacelle 10 par la tuyère 12 d'une part et par une paroi interne 22 d'autre part. 10 La paroi interne 22 est agencee à l'intérieur de la tuyère 12 et elle est de forme cylindrique coaxiale à la face intérieure 12a de la tuyère 12. Le deuxième canal 18 est lui aussi en forme d'une couronne annulaire qui est agencée à l'extérieur de l'extrémité aval de la tuyère 12. Le deuxième canal 18 est délimité radialement par rapport à l'axe principal A de la tuyère 12 par la tuyère 12 d'une part et par une paroi externe 24 d'autre part. La paroi externe 24 est agencée à l'extérieur de la tuyère 12 et elle est de forme cylindrique coaxiale à la face extérieure 12b de la tuyère 12. Le canal de mélange 20 est constitué d'un tronçon amont 26 dans lequel le premier canal 16 et le deuxième canal 18 débouchent, et d'un tronçon aval 28 qui débouche à l'air libre. Le tronçon amont 26 est convergent, c'est- à-dire que sa section de passage suivant un plan radial est décroissante de l'amont vers l'aval. Le tronçon aval 28 est de section de passage constante. Le canal de mélange 20 est délimité radialement par une paroi interne 30 qui consiste en un prolongement vers l'aval de la paroi interne 22 du premier canal 16, et par une paroi externe 32 qui consiste en un prolongement vers l'aval de la paroi externe 24 du deuxième canal 18. Ici, la paroi externe 32 est formée de 30 manière à former un rétrécissement radial au niveau du tronçon convergent 26. 11 Comme on peut le voir à la figure 3, le dispositif de réduction de bruit 14 comporte des cloisons radiales 34 qui sont agencées dans le premier canal 16, dans le deuxième canal 18 et dans le canal de mélange 20. Les cloisons radiales 34 de chaque canal 16, 18, 20 sont réparties régulièrement autour de l'axe principal A de la nacelle 10 de manière à former une pluralité de conduits parallèles 36. La circulation des flux de gaz dans ces conduits parallèles 36 est similaire à la circulation qui vient d'être décrite, c'est-à-dire qu'une partie du premier flux F1 est prélevée par chaque conduit 36 parallèle du premier canal 16, une partie du deuxième flux F2 est prélevée par chaque conduit 36 du deuxième canal 18 et les parties du premier flux F1 et du deuxième flux F2 qui sont prélevées se mélange dans les conduits 36 associés du canal de mélange 20 pour former le flux intermédiaire F3. Le premier canal 16, le deuxième canal 18 et le canal de mélange 20 sont ainsi cloisonnés de manière à favoriser un écoulement laminaire des parties du premier flux F1 et du deuxième flux F2 qui sont prélevées et mélangées dans ces conduits 36 des canaux 16, 18, 20, limitant par conséquent les perturbations. Le fonctionnement du turboréacteur est différent selon la phase d'utilisation de l'avion. Par exemple en phase de décollage, la poussée doit être la plus importante. 12 Le dispositif de réduction de bruit 14 génère une résistance limitant la poussée globale du turboréacteur. Pour réduire cette résistance produite par le dispositif de réduction de bruit 14, au moins l'un des canaux 16, 18, 20 comporte des volets mobiles permettant de réduire la section de passage globale du canal 16, 18, 20. A cet effet, certains conduits 36 formant le premier ou le deuxième canal 16, 18, comportent une portion formant volet mobile pour réduire la section de passage à l'entrée du canal 16, 18. Dans un tel conduit 36 du premier canal 16, le volet est formé par une partie de la paroi interne 24 qui est comprise entre deux cloisons radiales 34. Ce volet est mobile radialement de manière à pouvoir se rapprocher de la face interne 12a de la tuyère 12 pour réduire la section de passage à l'entrée du premier canal 16. De la même manière, un tel conduit 36 du deuxième canal 18 comporte un volet formé par une partie de la paroi externe 24 qui est comprise entre deux cloisons radiales 34. Ce volet est mobile radialement pour pouvoir se rapprocher de la face externe 12b de la tuyère 12 pour réduire la section de passage à l'entrée du deuxième canal 18. De préférence, les conduits 36 comportant un volet mobile et les conduits 36 ne comportant pas de volet mobile sont répartis alternativement dans le premier canal 16 et dans le deuxième canal 18 de sorte qu'un conduit 36 sur deux comporte un volet mobile. 13 On a représenté à la figure 4 une variante de réalisation du canal de mélange 20 selon laquelle le canal de mélange comporte des évents mobiles 38 radialement pour modifier la section de passage en sortie du canal de mélange 20, permettant d'avoir un flux intermédiaire F3 plus large, Comme on peut le voir à la figure 2, la partie hachurée radialement interne 40 du flux intermédiaire F3 représenté correspond au flux intermédiaire F3 lorsque les évents 38 sont dans leur position pour laquelle la section de passage du canal de mélange 20 est réduite, et l'ensemble des deux parties hachurées 40, 42 du flux intermédiaire correspondent au flux intermédiaire lorsque les évents 38 sont en position pour laquelle la section de passage du canal de mélange 20 est augmentée.20 REVENDICATIONS1. Nacelle (10) de turbo réacteur comportant une tuyère (12) et un dispositif de réduction de bruit (14) à l'extrémité aval de la tuyère (12), dans laquelle un premier flux (F1), correspondant aux gaz provenant du turbo réacteur, circule à l'intérieur de la tuyère (12) et un deuxième flux (F2), correspondant à l'air environnant, circule à l'extérieur de la tuyère (12), caractérisée en ce que le dispositif de réduction de bruit (14) comporte des moyens pour former un flux intermédiaire (F3) résultant du mélange d'une partie du premier flux (F1) avec une partie du deuxième flux (F2), et en ce que ledit flux intermédiaire (F3) sépare le reste du premier flux (F1) du reste du deuxième flux (F2) dans une zone située en aval du dispositif de réduction. 2. Nacelle (10) de turbo réacteur selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le dispositif de réduction de bruit (14) comporte un premier canal (16) qui prélève une partie du premier flux (F1), un deuxième canal (18) qui prélève une partie du deuxième flux (F2) et un canal de mélange (20) dans lequel ledit premier canal (16) et ledit deuxième canal (18) débouchent, et dans lequel ladite partie du premier flux (F1) et ladite partie du deuxième flux (F2) se mélangent pour former ledit flux intermédiaire (F3). 15 3. Nacelle (10) de turbo réacteur selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le canal de mélange (20) comporte un tronçon amont (26) convergent dans lequel le premier canal (16) et le deuxième canal (18) débouchent, dont la section de passage dudit tronçon amont (26) diminue de l'amont vers l'aval, et un tronçon aval (28) à section de passage constante 4. Nacelle (10) de turbo réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier canal (16) forme une couronne agencée à l'extrémité aval de la tuyère (12) qui est délimitée radialement, par rapport à un axe principal (A) de la tuyère (12), par l'extrémité aval de la tuyère (12) d'une part et par une paroi interne (22) parallèle à l'extrémité aval de la tuyère (12) d'autre part, qui est agencée à l'intérieur de la tuyère (12). 5. Nacelle (10) de turbo réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le deuxième canal (18) forme une couronne périphérique à l'extrémité aval de la tuyère (12) qui est délimitée radialement par rapport à un axe principal de la tuyère (12) par l'extrémité aval de la tuyère (12) d'une part et par une paroi externe (24) parallèle à l'extrémité aval de la tuyère (12) d'autre part, qui est agencée à l'extérieur de la tuyère (12).30 16 6. Nacelle (10) de turbo réacteur selon la revendication 4, en combinaison avec la revendication 5, caractérisée en ce que le canal de mélange (20) est de forme globalement annulaire et est agencé en aval de l'extrémité aval de la tuyère (12) et comporte une paroi interne (30) qui prolonge vers l'aval la paroi interne (22) du premier canal (16), et une paroi externe (32) qui prolonge vers l'aval la paroi externe (24) du deuxième canal (18). 7. Nacelle (10) de turbo réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier canal (16), le deuxième canal (18) et le canal de mélange (20) comportent chacun des cloisons radiales (34) par rapport à l'axe principal de la tuyère (12), qui divisent chaque canal (16, 18, 20) en une pluralité de conduits parallèles (36) répartis angulairement autour de l'axe principal (A) de la tuyère (12). 8. Nacelle (10) de turbo réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de réduction de bruit (14) comporte des moyens pour modifier la section de passage à l'entrée du deuxième canal (18) et ou à la sortie du canal de mélange (20) 9. Nacelle (10) de turbo réacteur selon la revendication précédente, caractérisée en ce que une partie de la paroi externe (24) du deuxième canal (18), qui délimite au moins un conduit (36) du deuxième canal 17 (18) est mobile radialement de manière à modifier la section de passage à l'entrée du deuxième canal (18). 10. Nacelle (10) de turbo réacteur selon la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce que une partie de la paroi externe (32) du canal de mélange (20), qui délimite au moins un conduit (36) du canal de mélange (20) est mobile radialement de manière à modifier la section de passage à la sortie du canal de mélange (20).15