Brevet FR3120392A1 — publié le 20220909

L’invention concerne un dispositif d’accélération ou de dépressurisation d’un premier flux d’air par injection d’un second flux d’air, pour une turbomachine d’aéronef. Le dispositif comprend une buse de pulvérisation du second flux d’air, montée dans une veine d’écoulement du premier flux d’air, et qui comporte un corps rétractable et apte à adopter deux positions différentes, faisant varier sa longueur, en fonction du débit d’air entrant dans ladite buse. Figure pour l'abrégé : Figure 3A DISPOSITIF D’ACCELERATION OU DE DEPRESSURISATION D’UN PREMIER FLUX D’AIR PAR INJECTION D’UN SECOND FLUX D’AIR Domaine technique de l'invention L’invention est relative au domaine des systèmes d’échange de chaleur par flux d’air dans une turbomachine d’aéronef et plus particulièrement à un dispositif d’accélération ou de dépressurisation d’un premier flux d’air par injection d’un second flux d’air pour une telle turbomachine. Arrière-plan technique Dans les turbomachines d’aéronef de l’état de la technique, il est connu d’utiliser des systèmes d’échange de chaleur tels que celui décrit, par exemple, dans la demande de brevet FR-A1-3 022 588. Classiquement, un tel système comprend une veine d’écoulement d’air et un échangeur thermique, par exemple de type huile/air, situé dans la veine pour permettre le refroidissement de l’huile grâce à l’air circulant dans ladite veine. L’air ambiant aspiré par la turbomachine génère un débit d’air qui permet d’évacuer les calories produites à l’intérieur de la turbomachine. Pour certains points de fonctionnement, notamment les points à faible régime, le débit d’air généré peut ne pas être assez important pour évacuer une quantité de calories suffisante pour permettre un fonctionnement optimal de l’échangeur, c’est-à-dire un refroidissement efficace de l’huile. C’est pourquoi il est aussi connu d’utiliser un dispositif d’accélération du flux d’air qui comprend une buse de pulvérisation. La buse de pulvérisation introduit, en aval de l’échangeur thermique, un autre flux d’air sous pression dans la veine d’écoulement dans le but d’accélérer le flux d’air circulant déjà dans la veine et, par conséquent, d’augmenter la quantité de calories évacuées par le système. Dans un tel dispositif, le débit d’air introduit dans la buse peut être contrôlé par une vanne pour que la buse contribue ou non, selon que la vanne est ouverte ou non, à accélérer le flux d’air qui circule dans la veine d’écoulement. Ainsi, le dispositif d’accélération du flux d’air peut n’être utilisé que lorsque le flux d’air circulant déjà dans la veine d’écoulement est insuffisant pour refroidir l’huile efficacement, c’est-à-dire, typiquement, pour les points de fonctionnement à faible régime. Les figures 1A et 1B montrent un exemple d’un système 100 d’échange de chaleur selon l’état de la technique. Dans la un second flux d’air 108 est introduit par une buse 112 de pulvérisation, dans une veine 110 d’écoulement d’un premier flux d’air 106 et dans la , le second flux d’air 108 n’est pas introduit dans la veine 110 d’écoulement (par exemple du fait d’une fermeture d’une vanne en amont de la buse 112). Le système d’échange de chaleur 100 comprend un échangeur thermique 102 et un dispositif 104 d’accélération du premier flux d’air 106 par injection du second flux d’air 108. Le dispositif 104 d’accélération du premier flux d’air 106 comporte un organe tubulaire qui définit la veine 110 d’écoulement du premier flux d’air 106 et comporte aussi la buse 112 de pulvérisation du second flux d’air 108 dans la veine 110. Le second flux d’air 108 est pulvérisé via des orifices 114 de la buse 112 dans la direction (et dans le même sens) d’écoulement du premier flux d’air 106 dans la veine 110 et contribue ainsi, le cas échéant, à accélérer le flux d’air circulant dans la veine 110. Dans l’exemple représenté, de l’huile introduite par l’ouverture 116 circule dans le conduit d’huile 118 et est refroidie sous l’effet de l’air qui circule autour dudit conduit d’huile 118. Le fait d’accélérer le flux d’air qui circule dans la veine 110 permet ainsi d’améliorer l’efficacité du refroidissement de l’huile. Un inconvénient d’un tel système est lié au fait que la buse 112 a une forme allongée avec un axe d’allongement qui s’étend transversalement à la direction de circulation de l’air dans la veine 110 et surtout qu’elle est montée dans la veine 110 à demeure. Ainsi, dans le cas représenté à la , où aucun débit d’air n’est introduit dans la buse 112, outre le fait que la buse 112 ne contribue pas à accélérer le flux d’air circulant dans la veine 110, elle constitue un obstacle à l’écoulement du flux d’air dans la veine 110. Elle est alors responsable d’une dégradation de l’efficacité de l’échange thermique du système 100. La présente invention propose une solution permettant de remédier au moins en partie aux inconvénients précités. À cet effet, selon un premier aspect, l’invention concerne un dispositif d’accélération ou de dépressurisation d’un premier flux d’air par injection d’un second flux d’air, pour une turbomachine d’aéronef, le dispositif comportant un organe tubulaire définissant une veine d’écoulement du premier flux d’air dans une première direction, et une buse de pulvérisation du second flux d’air dans ladite veine, la buse ayant une forme générale allongée et ayant un axe d’allongement s’étendant transversalement à ladite première direction, ladite buse comportant un corps tubulaire comportant un passage interne de circulation d’air et des orifices de pulvérisation de cet air dans la veine, caractérisé en ce que le corps de la buse est rétractable et est apte à adopter deux positions, à savoir une première position rétractée dans laquelle le corps a une longueur L1 mesurée le long de son axe d’allongement, et une seconde position déployée dans laquelle le corps a une longueur L2, supérieure à L1, mesurée le long du même axe, le corps étant configuré pour adopter la seconde position lorsque la buse est alimentée avec un débit d’air supérieur à un certain seuil, et la buse comportant un élément de rappel configuré pour solliciter le corps dans sa première position lorsque la buse est alimentée avec un débit d’air inférieur à ce seuil. Le dispositif selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - le corps est télescopique et comporte au moins deux parties coaxiales configurées pour coulisser l’une dans l’autre ou les unes dans les autres. - les parties du corps sont des tubes de diamètres différents et de longueur sensiblement identique, de préférence au nombre de quatre. - la partie du corps située à une extrémité proximale de la buse est dépourvue d’orifices de pulvérisation. - la partie du corps située à une extrémité proximale de la buse comprend un logement interne de réception de toutes les autres parties du corps lorsque ledit corps est dans sa première position, la buse étant alors fermée de manière étanche. - la partie du corps située à une extrémité distale de la buse est fermée à son extrémité libre. - les orifices sont orientés pour pulvériser le second flux d’air dans une seconde direction parallèle à la première direction. - l’élément de rappel comprend au moins un ressort. Selon un deuxième aspect, l’invention concerne aussi un système d’échange de chaleur pour une turbomachine d’aéronef comprenant un échangeur thermique et un dispositif d’accélération ou de dépressurisation d’un premier flux d’air par injection d’un second flux d’air selon le premier aspect. De manière optionnelle, l’échangeur thermique peut être un échangeur de type huile/air dans lequel de l’huile circulant dans un conduit d’huile est refroidie par le premier flux d’air circulant, dans la veine d’écoulement du dispositif, autour dudit conduit d’huile. Enfin, selon un troisième aspect, l’invention concerne aussi une turbomachine d’aéronef comprenant un dispositif selon le premier aspect ou un système d’échange de chaleur selon le deuxième aspect. Brève description des figures La présente invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description d’un exemple non limitatif qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1A est une représentation schématique d’un système d’échange de chaleur pour une turbomachine d’aéronef selon l’état de la technique ; la figure 1B est une autre représentation schématique d’un système d’échange de chaleur pour une turbomachine d’aéronef selon l’état de la technique ; la figure 2A est une représentation schématique d’un système d’échange de chaleur pour une turbomachine d’aéronef selon un mode de réalisation de l’invention ; la figure 2B est une autre représentation schématique d’un système d’échange de chaleur pour une turbomachine d’aéronef selon un mode de réalisation de l’invention ; la figure 3A est une représentation schématique d’une buse d’un dispositif d’accélération ou de dépressurisation d’un premier flux d’air par injection d’un second flux d’air selon un mode de réalisation de l’invention ; et, la figure 3B est une autre représentation schématique d’une buse d’un dispositif d’accélération ou de dépressurisation d’un premier flux d’air par injection d’un second flux d’air selon un mode de réalisation de l’invention. Les éléments ayant les mêmes fonctions dans les différents modes de réalisation ont les mêmes références dans les figures. Description détaillée de l'invention En référence aux figures 2A, 2B, 3A et 3B nous allons maintenant décrire un mode de réalisation d’un système 212 d’échange de chaleur pour une turbomachine d’aéronef (non-représentée) comprenant un dispositif 200 d’accélération d’un premier flux d’air 202 par injection d’un second flux d’air 204. En particulier, les figures 2A et 3A représentent le cas dans lequel une buse 300 de pulvérisation d’air du dispositif 200 est alimentée avec un débit d’air supérieur à un seuil déterminé alors que les figures 2B et 3B représentent le cas dans lequel la buse 300 du dispositif 200 est alimentée avec un débit d’air inférieur à ce seuil. Dans l’exemple décrit, le débit d’air d’alimentation de la buse 300 est contrôlé par une vanne 310, représentée aux figures 3A et 3B, respectivement dans une position ouverte permettant la circulation d’un flux d’air et dans une position fermée empêchant la circulation d’un flux d’air. En outre, le dispositif 200 est un dispositif d’accélération de flux d’air c’est-à-dire un dispositif dans lequel le rôle de la buse de pulvérisation d’air est d’introduire un second flux dans la veine d’écoulement pour accélérer le flux d’air global et améliorer les échanges thermiques du système d’échange de chaleur. Dans une variante non-représentée, le dispositif 200 peut être un dispositif de dépressurisation, qui présente les mêmes caractéristiques structurelles, mais dont le rôle est de créer localement une dépressurisation pour générer un différentiel de pression positif aux bornes d’une enceinte qui contient de l’huile afin de la rendre étanche. S’agissant du système 212 d’échange de chaleur, comme pour un système d’échange de chaleur de l’état de la technique, le second flux d’air 204 peut donc être introduit par la buse 300 de pulvérisation du second flux d’air 204 dans une veine 206 d’écoulement du premier flux d’air 202. Le système 212 d’échange de chaleur comprend un échangeur thermique 208 et le dispositif 200 d’accélération du premier flux d’air 202 par injection du second flux d’air 204. Le dispositif 200 d’accélération du premier flux d’air 202 comporte un organe tubulaire qui définit la veine 206 d’écoulement, dans une direction déterminée, du premier flux d’air 202. Le dispositif 200 comporte aussi la buse 300 de pulvérisation du second flux d’air 204 dans la veine 206. Le second flux d’air 204 est pulvérisé à travers des orifices 304 de la buse 300 dans le premier flux d’air 202. Dans cet exemple, l’échangeur thermique 208 est un échangeur de type huile/air. De l’huile est introduite par l’ouverture 214 dans le conduit d’huile 210 et circule dans ledit conduit d’huile 210 pour y être refroidie, sous l’effet de l’air qui circule dans la veine 206, autour dudit conduit d’huile 210. La buse 300 a une forme allongée avec un axe d’allongement X qui s’étend transversalement à la direction de circulation de l’air dans la veine 110 et elle comporte un corps 302 tubulaire qui comporte, outre les orifices 304 de pulvérisation d’air, un passage interne de circulation d’air. En particulier, le corps 302 de la buse 300 est rétractable et il est apte à adopter deux positions. Une première position rétractée dans laquelle il a une longueur L1 selon son axe X d’allongement, et une seconde position déployée dans laquelle il a une longueur L2, supérieure à L1, selon le même axe X. Le corps 302 est configuré pour adopter automatiquement la seconde position lorsque la buse 300 est alimentée avec un débit d’air supérieur à un certain seuil, et la buse 300 comporte un élément de rappel 306 qui est configuré pour solliciter le corps 302 dans sa première position lorsque la buse 300 est alimentée avec un débit d’air inférieur à ce seuil. L’homme du métier appréciera que le seuil en question peut être fixé préalablement en sélectionnant notamment un élément de rappel ayant une force de rappel spécifique en fonction de la pression du second flux d’air. Dans l’exemple représenté, l’élément de rappel 306 est un ressort monté dans le corps 302 de la buse 300. Dans d’autres modes de réalisation, l’élément de rappel 306 peut comprendre plusieurs ressorts ou tout autre élément capable d’exercer une force de rappel, comme par exemple un aimant. En outre, dans l’exemple représenté, le basculement d’une position à l’autre est dû à l’ouverture ou la fermeture de la vanne 310, c’est-à-dire au passage ou à l’arrêt du second flux d’air 204 au niveau de cette vanne 310 et donc à un débit d’air d’alimentation de la buse 300 qui est soit positif soit nul. Avantageusement, comme il est visible plus particulièrement à la , la variation automatique de la longueur de la buse permet de limiter sa longueur lorsqu’elle n’est pas utilisée pour pulvériser de l’air. En conséquence, cette variation permet de limiter les perturbations que la buse de pulvérisation engendre sur le flux d’air qui circule dans la veine d’écoulement (on parle de pertes de charge ou pertes de charge singulières) et qui dégradent les performances de la turbomachine qui comprend le système d’échange de chaleur. Dans l’exemple représenté, le corps 302 est télescopique et comporte quatre parties 302a, 302b, 302c et 302d coaxiales, qui sont des tubes de diamètres différents et de longueur sensiblement identique, et qui sont configurés pour coulisser les uns dans les autres. De manière générale, dans les différents modes de réalisation de l’invention, le corps comporte au moins deux parties de manière à pouvoir réduire la longueur de la buse lorsque le corps est en position rétractée. L’homme du métier saura adapter le nombre de parties du corps et leur géométrie notamment pour permettre un déploiement efficace de la buse efficace, pour limiter son impact sur l’écoulement du flux et pour obtenir une longueur de la buse rétractée la plus petite possible. La partie 302a du corps 302, qui est située à son extrémité proximale (par rapport à la paroi de la veine sur laquelle la buse est montée), comprend un logement interne de réception de toutes les autres parties 302b, 302c et 302d du corps 302 lorsque le corps 302 est dans sa première position. En outre, lorsque le corps 302 est en position rétractée, la buse 300 est fermée de manière étanche. En outre, dans le mode de réalisation décrit, l’étanchéité est renforcée par le fait que cette partie 302a du corps 302 est dépourvue d’orifices de pulvérisation contrairement aux autres parties. La partie 302d du corps 302 de la buse 300 qui est située à son extrémité distale est quant à elle fermée à son extrémité libre. De cette manière le flux d’air qui circule, le cas échéant, dans le corps 302 de la buse 300 ne ressort que par les orifices 304. En outre, les orifices 304 sont orientés pour pulvériser le second flux d’air 204 dans une direction parallèle à la direction d’écoulement du premier flux d’air 202. Ceci de manière à optimiser l’efficacité de l’accélération du flux d’air dans la veine d’écoulement du système d’échange de chaleur. Finalement, la géométrie similaire des différentes parties du corps de la buse, leur capacité à s’emboîter et l’utilisation d’un élément de rappel permettent d’obtenir simplement une buse ayant des performances similaires à celles de l’état de la technique en terme d’accélération de flux ou de dépressurisation tout en ayant la capacité à se rétracter, de manière passive, dès lors qu’elle est inutilisée, pour réduire son impact sur le flux d’air qui circule dans la veine où elle est montée. Dispositif (200) d’accélération ou de dépressurisation d’un premier flux d’air (202) par injection d’un second flux d’air (204), pour une turbomachine d’aéronef, le dispositif (200) comportant un organe tubulaire définissant une veine (206) d’écoulement du premier flux d’air (202) dans une première direction, et une buse (300) de pulvérisation du second flux d’air (204) dans ladite veine (206), la buse (300) ayant une forme générale allongée et ayant un axe (X) d’allongement s’étendant transversalement à ladite première direction, ladite buse (300) comportant un corps (302) tubulaire comportant un passage interne de circulation d’air et des orifices (304) de pulvérisation de cet air dans la veine (206), caractérisé en ce que le corps (302) de la buse (300) est rétractable et est apte à adopter deux positions, à savoir une première position rétractée dans laquelle le corps (302) a une longueur L1 mesurée le long de son axe (X) d’allongement, et une seconde position déployée dans laquelle le corps (302) a une longueur L2, supérieure à L1, mesurée le long du même axe (X), le corps (302) étant configuré pour adopter la seconde position lorsque la buse (300) est alimentée avec un débit d’air supérieur à un certain seuil, et la buse (300) comportant un élément de rappel (306) configuré pour solliciter le corps (302) dans sa première position lorsque la buse (300) est alimentée avec un débit d’air inférieur à ce seuil. Dispositif (200) selon la revendication 1, dans laquelle le corps (302) est télescopique et comporte au moins deux parties (302a, 302b, 302c, 302d) coaxiales configurées pour coulisser l’une dans l’autre ou les unes dans les autres. Dispositif (200) selon la revendication 2, dans laquelle les parties (302a, 302b, 302c, 302d) du corps (302) sont des tubes de diamètres différents et de longueur sensiblement identique, de préférence au nombre de quatre. Dispositif (200) selon la revendication 2 ou 3, dans laquelle la partie (302a) du corps (302) située à une extrémité proximale de la buse (300) est dépourvue d’orifices de pulvérisation. Dispositif (200) selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, dans laquelle la partie (302a) du corps (302) située à une extrémité proximale de la buse (300) comprend un logement interne de réception de toutes les autres parties (302b, 302c, 302d) du corps (302) lorsque ledit corps (302) est dans sa première position, la buse (300) étant alors fermée de manière étanche. Dispositif (200) selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, dans laquelle la partie (302d) du corps (302) située à une extrémité distale de la buse (300) est fermée à son extrémité libre. Dispositif (200) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les orifices (304) sont orientés pour pulvériser le second flux d’air (204) dans une seconde direction parallèle à la première direction. Dispositif (200) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle l’élément de rappel (306) comprend au moins un ressort. Système (212) d’échange de chaleur pour une turbomachine d’aéronef comprenant un échangeur thermique (208) et un dispositif (200) d’accélération ou de dépressurisation d’un premier flux d’air (202) par injection d’un second flux d’air (204) selon l’une quelconque des revendications précédentes. Système (212) selon la revendication 9, dans lequel l’échangeur thermique (208) est un échangeur de type huile/air dans lequel de l’huile circulant dans un conduit d’huile (210) est refroidie par le premier flux d’air (202) circulant, dans la veine (206) d’écoulement du dispositif (200), autour dudit conduit d’huile (210). Turbomachine d’aéronef comprenant un dispositif (200) selon l’une des revendications 1 à 8 ou un système (212) d’échange de chaleur selon la revendication 9 ou la revendication 10.