INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La soufflante peut comprendre une pluralité d'aubes de soufflante s'étendant radialement à partir d'un moyeu, chaque aube de soufflante ayant un bord d'attaque et un bord de fuite. L'étage de turbine de plus basse pression peut comprendre une rangée d'aubes de rotor, chacune des aubes s'étendant radialement et ayant un bord d'attaque et un bord de fuite. Le moteur à turbine à gaz peut avoir un axe d'extrémité de soufflante, qui relie une extrémité radialement extérieure du bord d'attaque d'une de la pluralité d'aubes de soufflante et l'extrémité radialement extérieure du bord de fuite d'une des aubes de rotor de l'étage de plus basse pression de la turbine. L'axe d'extrémité de soufflante peut se trouver dans un plan longitudinal qui contient une ligne centrale du moteur à turbine à gaz. Un angle d'axe d'extrémité de soufflante peut être défini comme l'angle entre l'axe d'extrémité de soufflante et la ligne centrale, et l'angle d'axe de soufflante se situe dans une plage allant de 10 à 20 degrés, éventuellement 11 à 18 degrés, 12 à 17 degrés, ou 12 à 16 degrés. L'angle d'axe d'extrémité de soufflante peut être tel que décrit ci-dessous.
Le cœur de moteur peut comprendre en outre plus d'une turbine. La turbine peut être une première turbine, le compresseur peut être un premier compresseur, et l'arbre de cœur peut être un premier arbre de cœur. Le cœur de moteur peut comprendre en outre une deuxième turbine, un deuxième compresseur et un deuxième arbre de cœur reliant la deuxième turbine au deuxième compresseur. La deuxième turbine, le deuxième compresseur et le deuxième arbre de cœur peuvent être agencés pour tourner à une vitesse de rotation plus élevée que le premier arbre de cœur.
Selon un autre aspect, l'invention concerne un moteur à turbine à gaz pour un aéronef comprenant un cœur de moteur comprenant une turbine, un compresseur, un arbre de cœur reliant la turbine au compresseur, et une tuyère d'échappement de cœur ayant une sortie de tuyère d'échappement de cœur, la tuyère d'échappement de cœur ayant un rapport de pression de tuyère d'échappement de cœur calculé en utilisant la pression totale à la sortie de tuyère de cœur ; une soufflante située en amont du noyau central, la soufflante comprenant une pluralité d'aubes de soufflante ; et une nacelle entourant la soufflante et le cœur de moteur et définissant un conduit de contournement situé radialement à l'extérieur du cœur de moteur, le conduit de contournement comprenant une tuyère d'échappement de contournement ayant une sortie de tuyère d'échappement de contournement, la tuyère d'échappement de contournement ayant un rapport de pression de tuyère d'échappement de contournement calculé en utilisant la pression totale à la sortie de la tuyère de contournement. Le rapport contournement-cœur [Math. 4] :
est configuré pour se situer dans la plage allant de 1,1 à 2 dans des conditions de croisière de l'aéronef.
Le présent aspect concerne un moteur à turbine à gaz ayant des rapports spécifiés des pressions relatives de tuyère d'échappement de cœur et de contournement. L'homme du métier appréciera qu'un rapport de pression de tuyère (NPR) est défini comme [Math. 5] :
L'homme du métier appréciera que la norme dans le domaine définit la « pression totale » à une sortie de tuyère comme la somme des pressions statiques et dynamiques au niveau de la sortie de la tuyère. Étant donné que la pression ambiante de l'environnement est la même pour la tuyère d'échappement de cœur et la tuyère d'échappement de contournement, le rapport contournement-cœur peut donc être simplifié comme suit [Math. 6] :
La section d'écoulement de la tuyère d'échappement de cœur au niveau de la sortie de la tuyère d'échappement de cœur peut aller de 0,4 m 2 (600 pouces carrés) à 1,3 m 2 (2000 pouces carrés). Éventuellement, par exemple pour un moteur ayant un rayon d'extrémité de soufflante situé dans la plage allant de 95 cm à 150 cm (par exemple 110 cm à 150 cm), la section d'écoulement de la tuyère d'échappement de cœur au niveau de la sortie de la tuyère d'échappement de cœur peut se situer dans la plage allant de 0,4 m 2 (600 pouces carrés) à 0,6 m 2 (900 pouces carrés). Facultativement, par exemple pour un moteur ayant un rayon d'extrémité de soufflante dans la plage allant de 155 cm à 200 cm, la section d'écoulement de la tuyère d'échappement de cœur au niveau de la sortie de la tuyère d'échappement de cœur peut se situer dans la plage allant de 0,6 m 2 (900 pouces carrés) à 1,3 m 2 (2000 pouces carrés).
La section d'écoulement de la tuyère d'échappement de contournement au niveau de la sortie de la tuyère d'échappement de conduit de contournement peut être de 1,9 m 2 (3000 pouces carrés) à 5,8 m 2 (9000 pouces carrés). Éventuellement, par exemple pour un moteur ayant un rayon d'extrémité de soufflante situé dans la plage allant de 95 cm à 150 cm (par exemple 110 cm à 150 cm), la section d'écoulement de la tuyère d'échappement de conduit de contournement à la sortie de la tuyère de conduit de contournement peut se situer dans la plage allant de 1,9 m 2 (3000 pouces carrés) à 4,5 m 2 (7000 pouces carrés). Facultativement, par exemple pour un moteur ayant un rayon d'extrémité de soufflante situé dans la plage allant de 155 cm à 200 cm, la section d'écoulement de la tuyère d'échappement de conduit de contournement à la sortie de la tuyère d'échappement de conduit de contournement peut se situer dans la plage allant de 4,5 m 2 (7000 pouces carrés) à 5,8 m 2 (9000 pouces carrés).
Le rapport de la section d'écoulement de tuyère d'échappement de contournement à la section d'écoulement de tuyère d'échappement de cœur [Math. 10]
peut se situer dans la plage allant de 4 à 6, et facultativement dans la plage allant de 5 à 6. Facultativement, un moteur à engrenages (avec réducteur) peut avoir un rapport de la section d'écoulement de tuyère d'échappement de contournement à la section d'écoulement de tuyère d'échappement de cœur situé dans la plage allant de 5 à 6.
La tuyère d'échappement de contournement et/ou la tuyère d'échappement de cœur peuvent être une tuyère convergente.
Le moteur à turbine à gaz peut en outre comprendre un réducteur connecté entre le cœur et la soufflante. Le réducteur peut être agencé pour recevoir une entrée depuis l'arbre de cœur et pour fournir une sortie destinée à entraîner la soufflante à une vitesse de rotation plus basse que l'arbre de cœur.
Le rayon d'extrémité de soufflante, mesuré entre une ligne centrale du moteur et une extrémité la plus extérieure de chaque aube de soufflante au niveau de son bord d'attaque, peut être dans la plage allant de 95 cm à 200 cm, par exemple dans la plage allant de 110 cm à 150 cm, ou encore dans la plage allant de 155 cm à 200 cm. Le rayon d'extrémité de soufflante peut être supérieur à l'un quelconque de : 110 cm, 115 cm, 120 cm, 125 cm, 130 cm, 135 cm, 140 cm, 145 cm, 150 cm, 155 cm, 160 cm, 165 cm, 170 cm, 175 cm, 180 cm, 185 cm, 190 cm ou 195 cm. Le rayon d'extrémité de soufflante peut être de l'ordre de 110 cm, 115 cm, 120 cm, 125 cm, 130 cm, 135 cm, 140 cm, 145 cm, 150 cm, 155 cm, 160 cm, 165 cm, 170 cm, 175 cm, 180 cm, 185 cm, 190 cm ou 195 cm. Le rayon d'extrémité de soufflante peut être supérieur à 160 cm. Le rayon d'extrémité de soufflante peut se situer dans la plage allant de 95 cm à 150 cm, éventuellement dans la plage allant de 110 cm à 150 cm, éventuellement dans la plage allant de 110 cm à 145 cm, et en outre éventuellement dans la plage allant de 120 cm à 140 cm. Le rayon d'extrémité de soufflante peut se situer dans la plage allant de 155 cm à 200 cm, éventuellement dans la plage allant de 160 cm à 200 cm, et en outre éventuellement dans la plage allant de 165 cm à 190 cm.
Le cœur de moteur peut comprendre en outre plus d'une turbine. La turbine peut être une première turbine, le compresseur peut être un premier compresseur, et l'arbre de cœur peut être un premier arbre de cœur. Le cœur de moteur peut comprendre une deuxième turbine, un deuxième compresseur et un deuxième arbre de cœur reliant la deuxième turbine au deuxième compresseur. La deuxième turbine, le deuxième compresseur et le deuxième arbre de cœur peuvent être agencés pour tourner à une vitesse de rotation plus élevée que le premier arbre de cœur.
Le moteur à turbine à gaz peut être agencé pour être monté sous une aile d'un aéronef. Un rapport de blocage aval peut être défini comme [Math. 11] :
Un débit massique quasi-non-dimensionnel, Q, peut être défini comme [Math. 12] :
W est le débit massique à travers la soufflante en Kg/s ;
T0 est une température moyenne de stagnation de l'air au niveau de la face de soufflante en kelvins ;
P0 est une pression moyenne de stagnation de l'air au niveau de la face de soufflante en Pa ; et
A écoulement est la section d'écoulement de la face de soufflante en m 2 .
Un rapport Q [Math. 13] du
est un schéma de principe du deuxième mode de réalisation de l’invention ;
est une représentation du collecteur d’un module lumineux selon le premier ou le deuxième mode de réalisation de l’invention ;
est une représentation du collecteur et du réflecteur d’un module lumineux selon le premier ou le deuxième mode de réalisation de l’invention ;
est un schéma de principe du troisième mode de réalisation ;
est un schéma de principe du quatrième mode de réalisation.
Description détaillée La est une vue de face d’un module lumineux conforme à l’invention, en l’occurrence suivant un premier, un deuxième, un troisième et un quatrième mode de réalisation de l’invention.
Le module lumineux 2 comprend une source lumineuse 4.1 disposée sur un support 6, avantageusement généralement plan et du type circuit imprimé ou PCB, acronyme de l’expression anglaise « Printed Circuit Board ». La source lumineuse 4.1 est avantageusement du type à semi-conducteur, en particulier du type diode à électroluminescence. Elle éclaire dans une direction principale perpendiculaire au plan du support 6, dans un sens opposé à la face du support 6 recevant la source lumineuse 4.1 en question.
Le module lumineux 2 comprend également un réflecteur 8 avec une surface réfléchissante de renvoi 8.1 configurée et positionnée pour recevoir les rayons lumineux émis par la source lumineuse 4.1 et réfléchir ces rayons de manière former un faisceau lumineux suivant un axe optique transversal, en l’occurrence perpendiculaire, à la direction principale d’éclairage. Cet axe optique est illustré par les deux points entourés, chacun, d’un cercle, sur la surface réfléchissante de renvoi 8.1. La surface réfléchissante de renvoi 8.1 est à distance de la source lumineuse 4.1, par exemple au moins 20mm, préférentiellement au moins 30mm.
Le module lumineux 2 comprend, en outre, un dispositif optique 10.1 configuré pour collimater, par réflexion, les rayons lumineux émis par la source lumineuse 4.1, vers la surface réfléchissante de renvoi 8.1. Le dispositif optique 10.1 est un collecteur avec une surface réfléchissante circulaire autour de la direction principale d’éclairage de la source lumineuse 4.1. Cette surface réfléchissante circulaire présente un profil parabolique avec un foyer situé à la source lumineuse 4.1. Les rayons émis par la source lumineuse 4.1 sont alors tous réfléchis suivant la direction principale d’éclairage. La surface réfléchissante de renvoi 8.1, avantageusement plane, réfléchit et renvoie alors tous ces rayons suivant l’axe optique.
Comme cela visible à la , le module lumineux 2 comprend avantageusement plusieurs sources lumineuses réparties sur le support 6 et le réflecteur 8 comprend avantageusement plusieurs surfaces réfléchissantes de renvoi positionnées et configurées pour réfléchir et renvoyer les rayons lumineux émis par les sources lumineuses, respectivement, suivant l’axe optique du module lumineux 2. Un dispositif optique configuré pour collimater et/ou faire converger, notamment par réflexion, les rayons lumineux, est prévu entre chacune des sources lumineuses et la surface réfléchissante de renvoi associée. Ces dispositifs optiques peuvent être identiques ou similaires au dispositif optique 10.1.
La montre toutefois, des alternatives au dispositif optique 10.1 correspondant à un premier mode de réalisation de l’invention, ces alternatives correspondant à des deuxième, troisième et quatrième modes de réalisation de l’invention. Les numéros de référence du premier mode réalisation sont utilisés pour désigner les éléments identiques ou correspondants des deuxième, troisième et quatrième modes de réalisation, ces numéros étant toutefois majorés de 100, 200 et 300, respectivement.
Suivant le deuxième mode de réalisation, la source lumineuse 104.2 est configurée pour éclairer la surface réfléchissante de renvoi 108.2 via le dispositif optique 110.2. Ce dernier est configuré pour faire converger, par réflexion, les rayons lumineux émis par la source lumineuse 104.2, vers la surface réfléchissante de renvoi 108.2. Le dispositif optique 110.2 est un collecteur avec une surface réfléchissante circulaire autour de la direction principale d’éclairage de la source lumineuse 104.2. Cette surface réfléchissante circulaire présente un profil elliptique avec un premier foyer situé à la source lumineuse 104.2 et un deuxième foyer situé en vis-à-vis de la surface réfléchissante de renvoi 108.2. Cette dernière est avantageusement de profil parabolique avec un foyer correspondant audit deuxième foyer du profil elliptique de la surface réfléchissante circulaire du collecteur. Les rayons réfléchis par le collecteur convergent alors à ce deuxième foyer et ensuite divergent vers la surface réfléchissante de renvoi 108.2 pour y être réfléchis tous suivant l’axe optique.
Suivant le troisième mode de réalisation, la source lumineuse 204.3 est configurée pour éclairer la surface réfléchissante de renvoi 208.3 via le dispositif optique 210.3. Ce dernier est un élément dioptrique en matériau transparent pour la lumière visible, configuré pour collimater, notamment par réflexion, les rayons lumineux émis par la source lumineuse 204.3, vers la surface réfléchissante de renvoi 208.3. Le dispositif optique 210.3 est un collimateur concentrique avec la direction principale d’éclairage de la source lumineuse 204.3. Le collimateur 210.3 comprend une face d’entrée du type de Fresnel, apte à dévier par réfraction une partie centrale des rayons émis par la source lumineuse 204.3 suivant la direction principale d’éclairage de la source lumineuse 204.3. La face d’entrée est aussi apte à dévier par réfraction et réflexion une partie annulaire extérieure des rayons émis par la source lumineuse 204.3, suivant la direction principale d’éclairage de la source lumineuse 204.3. La face de sortie du collimateur 210.3 est généralement plane. La surface réfléchissante de renvoi 208.3, avantageusement plane similairement à la surface réfléchissante de renvoi 8.1, réfléchit et renvoie alors tous ces rayons suivant l’axe optique.
Suivant le quatrième mode de réalisation, la source lumineuse 304.4 est configurée pour éclairer la surface réfléchissante de renvoi 308.4 via le dispositif optique 310.4. Ce dernier est un élément dioptrique en matériau transparent pour la lumière visible, configuré pour faire converger, notamment par réflexion, les rayons lumineux émis par la source lumineuse 304.4, vers un foyer de la surface réfléchissante de renvoi 308.4. Le dispositif optique 310.4 est un collimateur concentrique avec la direction principale d’éclairage de la source lumineuse 304.4. Le collimateur 310.4 comprend une face d’entrée du type de Fresnel, apte à dévier par réfraction une partie centrale des rayons émis par la source lumineuse 304.4 suivant la direction principale d’éclairage de la source lumineuse 304.4. La face d’entrée est aussi apte à dévier par réfraction et réflexion une partie annulaire extérieure des rayons émis par la source lumineuse 304.4, suivant la direction principale d’éclairage de la source lumineuse 304.4. La face de sortie du collimateur 310.4 est également du type de Fresnel, de manière à faire converger les rayons lumineux en un foyer pour ensuite atteindre la surface réfléchissante de renvoi 308.4. Cette dernière est avantageusement de profil parabolique avec un foyer correspondant au foyer de la face de sortie du collimateur 310.4. Les rayons transmis par le collimateur 310.4 convergent alors à ce foyer et ensuite divergent vers la surface réfléchissante de renvoi 308.4 pour y être réfléchis tous suivant l’axe optique.
Il est entendu que les différentes sources lumineuses du module lumineux 2 peuvent chacune être associée à une surface réfléchissante de renvoi et à un dispositif optique selon l’un, au choix, de chacun des premier, deuxième, troisième ou quatrième mode de réalisation de l’invention.
Encore en référence à la , on peut observer que le module lumineux 2 peut comprendre, dans sa moitié inférieure, un deuxième support 12, généralement parallèle au premier support 6 et supportant des sources lumineuses 14.1, 14.2, etc., et un réflecteur 16 associé aux sources lumineuses en question, similairement et de manière symétrique à la partie supérieure décrite ci-avant.
Le rapport de contournement interne à la soufflante peut être dans la plage allant de 0,40 à 0,65. Le rapport de contournement interne à la soufflante peut être inférieur à 0,65 et éventuellement inférieur à 0,64. Le rapport de contournement interne à la soufflante peut être dans la plage allant de 0,54 à 0,64. Facultativement, par exemple pour un moteur ayant un rayon d'extrémité de soufflante dans la plage allant de 110 cm à 150 cm, le rapport de contournement interne à la soufflante peut être dans la plage allant de 0,57 à 0,63, par exemple de 0,57 à 0,62, par exemple environ 0,59, par exemple étant dans la plage allant de 0,58 à 0,60. Facultativement, par exemple pour un moteur ayant un rayon d'extrémité de soufflante dans la plage allant de 155 cm à 200 cm, le rapport de contournement interne à la soufflante peut se situer dans la plage allant de 0,5 à 0,6, et éventuellement de 0,52 à 0,58, éventuellement 0,53 à 0,55.
La tuyère d'échappement de contournement peut avoir un plan de sortie, qui peut être un plan radial. Le rayon interne de la tuyère d'échappement de contournement peut être mesuré à la position axiale du plan de sortie de la tuyère d'échappement de contournement.
Le rayon interne de la tuyère d'échappement de contournement peut être mesuré à la position axiale de l'extrémité la plus arrière de la nacelle. Le rayon interne de la tuyère d'échappement de contournement peut être la distance radiale entre la ligne centrale du moteur et une surface extérieure du cœur de moteur à la position axiale de l'extrémité la plus arrière de la nacelle.
Le rayon interne de la tuyère d'échappement de contournement peut se situer dans la plage allant de 50 cm à 125 cm, et éventuellement de 65 cm à 110 cm, éventuellement de 75 cm à 110 cm. Éventuellement, par exemple pour un moteur ayant un rayon d'extrémité de soufflante dans la plage allant de 110 cm à 150 cm, le rayon interne de la tuyère d'échappement de contournement peut se situer dans la plage allant de 70 cm à 90 cm. Éventuellement, par exemple pour un moteur ayant un rayon d'extrémité de soufflante dans la plage allant de 155 cm et 200 cm, le rayon interne de la tuyère d'échappement de contournement peut se situer dans la plage allant de 80 cm à 120 cm, par exemple de 90 cm à 120 cm.
La tuyère d'échappement de contournement peut avoir un rayon extérieur, et un rapport de contournement externe à la soufflante [Math. 24] :
est dans la plage allant de 0,6 à 1,05. Le rapport de contournement externe à la soufflante peut être inférieur à celui des moteurs à turbine à gaz d'aéronef connus.
Le rapport de contournement externe à la soufflante peut être dans la plage allant de 0,9 à 1,0, et éventuellement de 0,90 à 1,00. Le rapport de contournement externe à la soufflante peut être inférieur à 1,05, éventuellement inférieur à 1,02, et en outre éventuellement inférieur à 1,00. Le rapport de contournement externe à la soufflante peut être dans la plage allant de 0,8 à 1,00, et éventuellement dans la plage allant de 0,90 à 1,00. Facultativement, par exemple pour un moteur ayant un rayon d'extrémité de soufflante dans la plage allant de 110 cm à 150 cm, le rapport de contournement externe à la soufflante peut être dans la plage allant de 0,95 à 1,00, par exemple égal à ou de l'ordre de 0,97, par exemple étant dans la plage allant de 0,96 à 0,98. Facultativement, par exemple pour un moteur ayant un rayon d'extrémité de soufflante dans la plage allant de 155 cm à 200 cm, un rapport de contournement externe à la soufflante peut se situer dans la plage allant de 0,91 à 0,98, par exemple égal à ou de l'ordre de 0,95, par exemple étant dans la plage allant de 0,94 à 0,96.
La tuyère d'échappement de contournement peut avoir un plan de sortie, qui peut être radial. Le rayon externe de la tuyère d'échappement de contournement peut être mesuré à la position axiale du plan de sortie de la tuyère d'échappement de contournement. Le rayon externe de la tuyère d'échappement de contournement peut être mesuré à la position axiale de l'extrémité la plus arrière de la nacelle. Le rayon extérieur de la tuyère d'échappement de contournement peut être la distance radiale entre la ligne centrale du moteur et une surface intérieure de la nacelle à la position axiale de l'extrémité la plus arrière de la nacelle.
Le rayon extérieur de la tuyère d'échappement de contournement peut se situer dans la plage allant de 100 cm à 200 cm, et éventuellement de 100 cm à 190 cm. Le rayon extérieur de la tuyère d'échappement de contournement peut être défini comme la moitié du diamètre de la tuyère d'échappement de contournement tel que décrit ci-dessus. Éventuellement, par exemple pour un moteur ayant un rayon d'extrémité de soufflante dans la plage allant de 95 cm à 150 cm, le rayon extérieur de la tuyère d'échappement de contournement peut être dans la plage allant de 100 cm à 145 cm. Éventuellement, par exemple pour un moteur ayant un rayon d'extrémité de soufflante dans la plage allant de 155 cm à 200 cm, le rayon extérieur de la tuyère d'échappement de contournement peut se situer dans la plage allant de 145 cm à 190 cm.
La nacelle peut définir un conduit de contournement située radialement à l'extérieur du cœur de moteur. La nacelle peut comporter une surface intérieure définissant au moins en partie le conduit de contournement.
La tuyère d'échappement de contournement peut être une sortie du conduit de contournement, par exemple qui forme une partie la plus arrière du conduit d'échappement de contournement.
Le moteur peut comprendre en outre une aube directrice de sortie de conduit de contournement s'étendant radialement à travers le conduit de contournement entre une surface extérieure du cœur de moteur et la surface interne de la nacelle. L'aube directrice de sortie de conduit de contournement peut s'étendre entre une extrémité radialement intérieure et une extrémité radialement extérieure et peut avoir un bord d'attaque et un bord de fuite par rapport à la direction d'un flux de gaz dans le conduit de contournement. Un axe de paroi externe peut être défini reliant l'extrémité radialement extérieure du bord de fuite de l'aube directrice de sortie de conduit de contournement et l'extrémité la plus arrière de la surface interne de la nacelle. L'axe de paroi externe peut s'étendre dans un plan longitudinal contenant la ligne centrale du moteur à turbine à gaz. Un angle de paroi de conduit de contournement externe peut être défini comme l'angle entre l'axe de paroi externe et la ligne centrale.