Brevet FR3045731A1 — publié le 20170623

L'invention concerne un système de génération de recirculation aérodynamique applicable dans une entrée d'air ou une tuyère à section variable pour une nacelle de turboréacteur double-flux d'aéronef. Un aéronef est propulsé par un ou plusieurs ensembles propulsifs 5 comprenant chacun un turboréacteur logé dans une nacelle tubulaire. Chaque ensemble propulsif est rattaché à l'aéronef par un mât situé généralement sous une aile ou au niveau du fuselage. Une nacelle présente généralement une structure comprenant une section amont d'entrée d'air, en amont du moteur, une section médiane destinée à 10 entourer une soufflante du turboréacteur, et une section aval destinée à entourer la chambre de combustion du turboréacteur, abritant le plus souvent des moyens d'inversion de poussée et comprenant une tuyère d'éjection par lequel l'air sort de la nacelle. Dans une nacelle de turboréacteur double flux, il existe un espace tubulaire entre le turboréacteur et les différentes sections de la nacelle appelé veine secondaire 15 par lequel s'écoule un flux secondaire le long de profils carénés. On entend par amont ce qui vient avant le point ou élément considéré, dans le sens de l'écoulement de l'air dans un turboréacteur, et par aval ce qui vient après le point ou élément considéré, dans le sens de l'écoulement de l'air dans un turboréacteur. 20 On connaît des dispositifs d'injection active via un moteur d'un jet dans une veine de nacelle afin de créer un bulbe de recirculation afin de réduire par réalisation d'un tel bulbe la section d'écoulement de l'air dans la veine secondaire ou dans l'entrée d'air. Une telle solution est décrite dans la demande française FR2970465. L'invention concerne le domaine des tuyères de nacelles de 25 turboréacteurs et plus précisément des tuyères adaptées au fonctionnement des moteurs à taux de dilution élevé. Une telle solution s'avère coûteuse en terme de prélèvement sur le flux primaire du moteur (qui passe par la chambre de combustion) tant la pression et le débit de l'injection active doivent être importants pour créer un bulbe de recirculation 30 afin de réaliser une variation de la section de sortie de la veine secondaire de la nacelle, en l'occurrence une réduction. En effet, la pression statique du jet injecté doit être égale à la pression totale de l'écoulement de l'air dans la veine secondaire (ou dans l'entrée d'air) qui elle-même peut être importante. Cette pression d'injection active est obtenue par un 35 prélèvement d'air par le moteur dans le compresseur haute pression du turboréacteur, la pression à injecter étant importante, la quantité d'air à prélever 3045731 2 dans le compresseur doit l'être aussi, ce qui pénalise grandement la performance du turboréacteur surtout dans le cas d'une tuyère variable ainsi obtenue. La présente invention vise à remédier notamment à ces inconvénients en proposant une nacelle d'un turboréacteur double flux d'un aéronef comprenant une tuyère d'éjection d'un flux secondaire circulant dans une veine secondaire de la nacelle et une entrée d'air de la nacelle remarquable en ce que la tuyère d'éjection et/ou l'entrée d'air comprend au moins un volet pivotant entre une position rétractée et une position déployée, le volet étant disposé en aval d'une zone d'injection d'un jet de contrôle dans l'entrée d'air ou bien la veine secondaire de la nacelle, en position rétractée le volet est disposé en continuité aérodynamique de la veine secondaire de la nacelle et un bord d'attaque sensiblement plan du volet est disposé en regard d'une paroi sensiblement parallèle et espacée par rapport au bord d'attaque, la paroi présentant un orifice de contrôle par lequel s'écoule le jet de contrôle, en position déployée le bord d'attaque du volet est disposé dans la veine secondaire et forme une marche dans la veine secondaire venant perturber l'écoulement du flux secondaire et une partie du jet de contrôle est injecté dans le flux secondaire en s'écoulant le long de la marche ainsi créée afin de réaliser un bulbe de recirculation dans la veine secondaire contre le volet. Une telle tuyère permet de créer le bulbe de recirculation recherché 20 réduisant la section de circulation du flux secondaire tout en réduisant considérablement la quantité d'air nécessaire à prélever dans le compresseur. La taille du bulbe varie bien entendu en fonction du débit d'air injecté. En effet, la marche créée au moyen du bord d'attaque du volet perturbe la trajectoire du flux d'air dans la veine secondaire et renforce ainsi l'effet de création 25 de la zone de recirculation. Ainsi pour une zone de recirculation équivalente le débit de l'injection d'air nécessaire est beaucoup moins grand et donc nécessite un prélèvement d'air dans le compresseur bien moins important que pour une nacelle de l'art antérieur. 30 Selon d'autres caractéristiques de l'invention, la tuyère d'éjection comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes considérées seules ou selon toutes les combinaisons possibles : - l'air utilisé pour le jet de contrôle provient d'un compresseur du 35 turboréacteur de l'aéronef ; il est injecté dans une cavité délimitée 3045731 3 par le volet et un capot externe de la tuyère d'éjection en s'écoulant par l'orifice de contrôle ; le bord d'attaque s'étend sensiblement orthogonalement à l'axe principal de la veine secondaire ; 5 le volet est déplacé dans sa position déployée par l'air du jet de contrôle ; le jet de contrôle qui pénètre dans la cavité lorsque le volet est en position rétractée crée une surpression dans la cavité sous contrainte de laquelle le volet se déplace vers sa position déployée ; le volet est monté en liaison avantageusement élastique par au moins 10 un moyen de rappel élastique sur le capot externe de la tuyère d'éjection ; le moyen de rappel élastique est un palier ; le palier est fabriqué à partir de lamelles d'acier et d'élastomère ; ainsi lorsque le jet de contrôle n'est plus injecté dans la cavité, le volet se déplace mécaniquement dans sa position rétractée sans l'aide d'un 15 quelconque moteur ; cette fonction de repli peut également être obtenue en mettant la ligne de l'air de contrôle à l'air libre ce qui dépressurise la partie avant du volet et le fait se replier sous l'effet de la pression régnant dans la veine (sans qu'il soit nécessaire d'avoir de moyen de rappel élastique) ; le volet comprend un déflecteur ; le déflecteur est fixe par rapport au volet et définit avec le bord d'attaque du volet un passage formant bec de contrôle par lequel s'écoule le jet de contrôle ; le déflecteur comprend une jupe s'étendant entre le volet et la paroi sensiblement parallèle au bord d'attaque du volet, bien entendu, cette jupe se déplace avec le volet ; le déplacement de la jupe est limité par une butée s'étendant entre la paroi et le bord d'attaque de manière à limiter le déplacement du volet dans la veine secondaire ; le déflecteur muni de la jupe permet ainsi d'améliorer l'écoulement de l'air dans la cavité puisque la jupe permet de fermer partiellement l'espace entre le bord d'attaque et la paroi surtout lorsque la jupe est en contact avec la butée ; en position déployée, l'extrémité aval du volet forme avec le capot externe de la tuyère d'éjection un orifice de fuite débouchant sur la surface externe du capot externe de la tuyère de manière à voir s'écouler une partie du flux secondaire dans l'orifice de fuite pour augmenter plus rapidement la section d'écoulement de la veine 3045731 4 secondaire en aval du bulbe de recirculation et stabiliser le bulbe de recirculation ; la cavité peut être délimitée par le moyen de rappel élastique du volet afin de réduire le volume où doit être réalisé la surpression ; 5 la nacelle comprend au moins une vanne de régulation du jet de contrôle avant d'être injecté dans la cavité ; la nacelle comprend au moins un tuyau d'amenée du jet de contrôle vers la cavité ; un moteur indépendant, par exemple un moteur électrique, de type 10 compresseur peut être utilisé pour générer le flux de contrôle ; le flux de contrôle peut provenir du compresseur haute pression du turboréacteur et plus généralement dans le flux primaire du turboréacteur. 15 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 représente une vue en perspective d'une nacelle de 20 turboréacteur selon un mode de réalisation de la présente invention ; la figure 2 représente une vue partielle en coupe de la tuyère de sortie de la nacelle où un volet selon un mode de réalisation de la présente invention est en position rétractée ; la figure 3 représente une vue partielle en coupe de la tuyère de 25 sortie de la nacelle où le volet selon le mode de réalisation de la présente invention est en position déployée. En référence à la figure 1 on décrit une vue d'un ensemble propulsif comportant une nacelle 1 entourant un turboréacteur à double flux d'un aéronef. La 30 nacelle 1 comporte de manière conventionnelle une entrée d'air 2, une section médiane 3, ainsi qu'une section aval 4, dans la zone aval de la section aval 4 est disposée une tuyère, cette tuyère est de type VAFN (pour Variable Area Fan Nozzle en terminologie anglo-saxonne) c'est-à-dire à section variable. La présente invention concerne une tuyère à section variable fluidique. 35 3045731 5 En référence à la figure 2 on décrit une vue partielle en coupe de la tuyère de sortie de la nacelle où un volet selon un mode de réalisation de la présente invention est en position rétractée. La nacelle 1 d'un turboréacteur double flux d'un aéronef comprenant une 5 tuyère d'éjection 5 d'un flux secondaire 6 circulant dans une veine secondaire 7 de la nacelle 1. La tuyère d'éjection 5 comprend au moins un volet 8 pivotant entre une position rétractée et une position déployée, le volet 8 étant disposé en aval d'une zone d'injection 9 d'un jet de contrôle dans la veine secondaire 7 de la nacelle 1, en 10 position rétractée le volet 8 est disposé en continuité aérodynamique de la veine secondaire 7 de la nacelle 1 et un bord d'attaque 10 sensiblement plan du volet 8 est disposé en regard d'une paroi 11 sensiblement parallèle et espacée par rapport au bord d'attaque 10, la paroi 11 présentant un orifice de contrôle 12 par lequel s'écoule le jet de contrôle 22 (Cf. Fig. 3). 15 L'air utilisé pour le jet de contrôle provient d'un compresseur du turboréacteur de l'aéronef ; il est injecté dans une cavité 13 délimitée par le volet 8 et un capot externe 14 de la tuyère d'éjection 5 en s'écoulant par l'orifice de contrôle 12 afin de réaliser une surpression dans la cavité 13. Le bord d'attaque 10 s'étend sensiblement orthogonalement à 20 l'écoulement du flux secondaire 6, il est de préférence légèrement incliné de la manière montrée sur les dessins de sorte que son extrémité inférieure 10a, c'est-à-dire son extrémité la plus proche de la veine secondaire 7, est disposée en amont de son extrémité supérieure 10b, c'est-à-dire son extrémité la plus éloignée de la veine secondaire 7. 25 Le volet 8 est monté en liaison élastique par des moyens de rappel élastique 15a et 15b sur le capot externe 14 de la tuyère d'éjection 5. Les moyens de rappel élastique sont des paliers ; les paliers sont fabriqués à partir de lamelles d'acier et d'élastomère. La cavité 13 est délimitée aussi par le moyen de rappel élastique 15a du 30 volet 8 afin de réduire le volume où doit être réalisé la surpression. Le volet 8 comprend un déflecteur 16 ; le déflecteur 16 est fixe par rapport au volet 8 et définit avec le bord d'attaque 10 du volet un passage formant bec 17 de contrôle par lequel s'écoule le jet de contrôle ; le déflecteur 16 comprend une jupe 18 s'étendant entre le volet 8 et la paroi 11sensiblement parallèle au bord 35 d'attaque 10 du volet 8, bien entendu, cette jupe 18 se déplace avec le volet 8 ; le déplacement de la jupe 18 est limité par une butée 19 s'étendant entre la paroi 11 et 3045731 6 le bord d'attaque 10 de manière à limiter le déplacement du volet 8 dans la veine secondaire 7. La nacelle 1 comprend au moins une vanne de régulation 20 du jet de contrôle avant d'être injecté dans la cavité 13, afin de moduler les prélèvements d'air 5 dans le compresseur, et comprend au moins un tuyau 21 d'amenée du jet de contrôle vers la cavité 13. En référence à la figure 3 on décrit la tuyère d'éjection 5 de la nacelle 1 selon une vue analogue à celle de la figure 2. 10 Le volet 8 est en position déployée. le bord d'attaque 10 du volet 8 est disposé dans la veine secondaire 7 et forme une marche dans la veine secondaire 7 venant perturber l'écoulement du flux secondaire 6 et une partie du jet de contrôle 22 est injecté dans le flux secondaire 6 en s'écoulant le long de la marche ainsi créée afin de réaliser un bulbe 23 de recirculation dans la veine secondaire 7 contre le volet 8. 15 En position déployée, l'extrémité aval du volet 8 forme avec le capot externe 14 de la tuyère d'éjection 5 un orifice de fuite 24 débouchant sur le capot externe 14 de la tuyère 5 de manière à voir s'écouler une partie du flux secondaire 6 dans l'orifice de fuite 24 pour augmenter plus rapidement la section d'écoulement de la veine secondaire 7 en aval du bulbe 23 de recirculation et stabiliser le bulbe 23 de 20 recirculation. En référence aux figures 2 et 3, on décrit la séquence de passage de la position rétractée à la position déployée du volet 8. Le jet de contrôle 22 qui pénètre dans la cavité 13 quand la vanne 20 de 25 régulation est ouverte et lorsque le volet 8 est en position rétractée crée une surpression dans la cavité 13 sous contrainte de laquelle le volet 8 se déplace vers sa position déployée. Le déplacement de la jupe 18 est limité par la butée 19 s'étendant entre la paroi 11 et le bord d'attaque 10 de manière à limiter le déplacement du volet 8 30 dans la veine secondaire 7. En position déployée, le jet de contrôle 22 est principalement redirigé vers la veine secondaire 7 et perturbe alors le flux secondaire 6. Lorsque le jet de contrôle 22 n'est plus injecté dans la cavité 13, le volet 8 se déplace mécaniquement dans sa position rétractée sans l'aide d'un quelconque 35 moteur grâce aux moyens de retour élastiques 15a et 15b. 3045731 7 On notera que la présence d'au moins deux moyens de rappel élastiques 15a et 15b de type à lamelles d'acier et d'élastomère permet de se passer de charnières à l'extrémité aval du volet 8 pour articuler ce dernier sur le capot externe 14. 5 L'invention peut comprendre tout type de moyens de rappel élastiques connus de l'homme du métier, permettant de s'affranchir d'une charnière telle que décrite ci-dessus. Il va de soi que l'invention n'est pas non plus limitée aux modes de 10 réalisation décrits ci-dessus à titre d'exemples mais qu'elle comprend tous les équivalents techniques et les variantes des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons possibles. REVENDICATIONS1. Nacelle (1) d'un turboréacteur double flux d'un aéronef comprenant une tuyère d'éjection (5) d'un flux secondaire circulant dans une veine secondaire (7) de la nacelle (1) et une entrée d'air de la nacelle (1), la tuyère d'éjection (5) et/ou l'entrée d'air comprenant au moins un volet (8) pivotant entre une position rétractée et une position déployée, la nacelle (1) étant caractérisée en ce que le volet (8) est disposé en aval d'une zone d'injection (9) d'un jet de contrôle (22) dans l'entrée d'air et/ou la veine secondaire (7) de la nacelle (1), en position rétractée le volet (8) est disposé en continuité aérodynamique de la veine secondaire (7) de la nacelle (1) et un bord d'attaque (10) sensiblement plan du volet (8) est disposé en regard d'une paroi (11) sensiblement parallèle et espacée par rapport au bord d'attaque (10), la paroi (11) présente un orifice de contrôle (12) par lequel s'écoule le jet de contrôle (22), en position déployée le bord d'attaque (10) du volet (8) est disposé dans la veine secondaire (7) et forme une marche dans la veine secondaire (7) venant perturber l'écoulement du flux secondaire (6) et une partie du jet de contrôle (22) est injecté dans le flux secondaire (6) en s'écoulant le long de la marche ainsi créée afin de réaliser un bulbe (23) de recirculation dans la veine secondaire (7) contre le volet (8). 2. Nacelle (1) selon la revendication 1 caractérisée en ce que le bord 20 d'attaque (10) s'étend sensiblement orthogonalement à l'axe principal de la veine secondaire (7). 3. Nacelle (1) selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que le volet (8) est déplacé dans sa position déployée par l'air du jet de contrôle (22). 4. Nacelle (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes 25 caractérisée en ce que le volet (8) est monté en liaison élastique par au moins un moyen de rappel élastique (15a, 15b) sur un capot externe (14) de la tuyère d'éjection (5). 5. Nacelle (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le volet (8) comprend un déflecteur (18) fixe par rapport au 30 volet (8) et définit avec le bord d'attaque (10) du volet (8) un passage formant bec (17) de contrôle par lequel s'écoule le jet de contrôle (22). 6. Nacelle (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'en position déployée, l'extrémité aval du volet (8) forme avec le capot externe (14) de la tuyère d'éjection (5) un orifice de fuite (24) débouchant sur la 35 surface externe du capot externe (14) de la tuyère d'éjection (5) de manière à voir s'écouler une partie du flux secondaire (6) dans l'orifice de fuite (24).