FR2476743A1 - IMPROVED AIR INTAKE CASE FOR GAS TURBINE ENGINE - Google Patents
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Abstract
CARTER REDUISANT LA REGION DE DECOLLEMENT DE LA COUCHE LIMITE POUR LES GRANDS ANGLES D'INCIDENCE. IL COMPORTE DANS SA PARTIE INFERIEURE UNE PARTIE AVANT 9 POURVUE D'UNE ARETE D'ENTREE 8; UNE PARTIE ARRIERE 10, SITUEE EN AVAL DE LA PARTIE AVANT 9, A UNE CERTAINE DISTANCE; ET UN DISPOSITIF 11, SITUE ENTRE LA PARTIE AVANT 9 ET LA PARTIE ARRIERE 10, SERVANT A SUPPRIMER LE DECOLLEMENT DE LA COUCHE LIMITE, CAUSE PAR L'ARETE D'ENTREE 8 DU CARTER, AU NIVEAU DE LA FACE AVANT DU MOTEUR 6. APPLICATION AUX ENTREES D'AIR BI-DIMENSIONNELLES.CRANKCASE REDUCING THE BOUNDARY LAYER TAKE-OFF REGION FOR WIDE ANGLES OF INCIDENCE. IT INCLUDES IN ITS LOWER PART A FRONT PART 9 PROVIDED WITH AN ENTRY EDGE 8; A REAR PART 10, LOCATED DOWNSTREAM OF THE FRONT PART 9, AT A CERTAIN DISTANCE; AND A DEVICE 11, LOCATED BETWEEN THE FRONT PART 9 AND THE REAR PART 10, SERVING TO REMOVE THE LOOSENING OF THE BOUNDARY LAYER, CAUSED BY THE ENTRY AREA 8 OF THE CRANKCASE, AT THE FRONT OF THE ENGINE 6. APPLICATION WITH TWO-DIMENSIONAL AIR INTAKES.
Description
L'invention concerne, d'une manière générale, desThe invention relates, in general, to
entrées d'air pour moteurs à turbine à gaz et, plus particu- air inlets for gas turbine engines and, more specifically,
lièrement, une partie inférieure, nouvelle et améliorée, d'un first, a new and improved lower part of a
carter pour entrée d'air bi-dimensionnelle; cette partie in- casing for two-dimensional air inlet; this part
férieure a pour effet de supprimer la région de décollement de la couche limite, causé par l'arête d'entrée du carter, qui existe au niveau de la face avant du moteur durant les the effect of removing the boundary layer delamination area, caused by the crankcase entrance edge, which exists at the front of the engine during
vols à grands angles d'incidence.flights at large angles of incidence.
Les avions destinés à voler à des vitesses supersoni- Planes intended to fly at supersonic speeds
ques doivent avoir des entrées d'air à l'intérieur desquelles l'air puisse ralentir à vitesse subsonique avant de pénétrer dans le moteur. Ce résultat s'obtient en construisant les entrées d'air de telle façon qu'elles placent convenablement la configuration des ondes de choc, créées dans les entrées There must be air intakes inside which the air can slow down at subsonic speed before entering the engine. This result is achieved by constructing the air inlets in such a way that they properly place the shockwave configuration created in the entrances
et autour d'elles en vol supersonique, pour réduire la vi- and around them in supersonic flight, to reduce the
tesse du flux d'air.air flow rate.
Un type d'entrée d'air dont l'emploi sur un avion supersonique a pour effet l'envoi dans le moteur d'un flux A type of air intake whose use on a supersonic airplane causes the engine to send a flow
d'air subsonique, grace au placement convenable de la confi- subsonic air, thanks to the proper placement of the
guration des ondes de choc, est l'entrée d'air à section rec- guration of the shock waves, is the air intake with recess section
tangulaire, dite encore entrée d'air bi-dimensionnelle. L'en- tangular, also called two-dimensional air inlet. The in-
trée d'air est délimitée par la partie inférieure du carter de l'entrée d'air, une rampe ou une série de rampes et deux air is defined by the lower part of the air intake housing, a ramp or series of ramps and two
plaques latërales..Ces composants ont des bords d'attaque min- side plates. These components have mini-
ces, pour faciliter la maîtrise de la configuration des ondes these, to facilitate the control of the configuration of the waves
de choc et réduire au maximum la traînée aérodynamique. shock and minimize aerodynamic drag.
On peut toutefois rencontrer des difficultés quand un However, there may be difficulties when a
avion supersonique vole à des vitesses transoniques, et sur- supersonic airplane flies at transonic speeds, and over-
tout à des vitesses subsoniques. Les ailes d'un avion super- all at subsonic speeds. The wings of a super airplane
sonique ont leur portance optimale aux vitesses supersoniques. Sonic have their optimum lift at supersonic speeds.
Quand l'avion vole plus lentement, il doit opérer avec un an- When the plane flies more slowly, it must operate with one year
gle d'incidence relativement grand pour conserver une por- of relatively large incidence to keep a por-
tance suffisante, surtout en régime de manoeuvres. L'angle d'incidence est l'angle que fait la corde de l'aile avec le vent apparent. Une corde est une droite tracée entre le bord d'attaque et le bord de fuite de l'aile. Le vent apparent est la résultante de deux vecteurs: la vitesse de l'avion et le vent effectifs. Les entrées d'air d'un tel avion supersonique étant sensiblement alignées avec la corde de l'avion, quand l'avion opère avec un grand angle d'incidence, les entrées d'air se trouvent donc aussi placées avec un grand angle d'incidence. Pour mieux expliquer les difficultés qui peuvent se présenter quand une entrée d'air opère avec un grand angle enough, especially in maneuvering mode. The angle of incidence is the angle that the wing rope makes with the apparent wind. A rope is a line drawn between the leading edge and the trailing edge of the wing. The apparent wind is the result of two vectors: the speed of the plane and the effective wind. The air inlets of such a supersonic aircraft being substantially aligned with the rope of the aircraft, when the aircraft operates with a large angle of incidence, the air inlets are therefore also placed with a wide angle of view. 'impact. To better explain the difficulties that can arise when an air inlet operates with a wide angle
d'incidence, un court exposé de la théorie de la couche li- of incidence, a short exposition of the theory of the
mite est nécessaire. Une couche limite d'air apparaît sur la surface d'un corps chaque fois que de l'air circule le long 10. de cette surface. La couche limite provient de la viscosité moth is necessary. A boundary layer of air appears on the surface of a body whenever air is flowing along that surface. The boundary layer comes from the viscosity
de l'air et du frottement superficiel de la surface. La vi- air and surface friction of the surface. The life-
tesse et la pression de l'air dans la couche limite varient avec la distance à la surface, mais en tous les points situés dans la couche limite, la vitesse de l'air est inférieure à celle de l'air de l'écoulement libre, c'est-à-dire de l'air situé à l'extérieur de la couche limite. En réalité, l'air situé dans la couche limite et tout près de la surface du air pressure in the boundary layer varies with the distance to the surface, but at all points in the boundary layer, the air velocity is lower than that of the free-flow air that is, air outside the boundary layer. In reality, the air in the boundary layer and close to the surface of the
corps subit un ralentissement qui l'amène à une vitesse rela- body undergoes a slowdown which brings it to a relative speed
tive presque nulle. Normalement, la couche limite est relati- almost zero. Normally, the boundary layer is relatively
vement mince et reste tout près de la surface du corps. Mais, quand la répartition des pressions sur la surface du corps atteint ou dépasse une certaine valeur, la couche limite se décolle, c'est-à-dire croît vers l'extérieur à partir de la surface. La région située entre la frontière extérieure de la couche limite décollée et la surface du corps est la "région de décollement de la couche limite". Dans cette région, l'air est instable, avec des variations de vitesse, de pression et thin and stays close to the surface of the body. But when the distribution of pressures on the body surface reaches or exceeds a certain value, the boundary layer peels off, that is to say, grows outward from the surface. The region between the outer boundary of the peeled boundary layer and the body surface is the "boundary layer delamination region". In this region, the air is unstable, with variations in speed, pressure and
de direction de l'écoulement.direction of flow.
Une région de décollement de la couche limite peut A boundary layer delamination region may
- apparaître dans une entrée d'air bi-dimensionnelle d'un mo- - appear in a two-dimensional air inlet of a model
teur à turbine à gaz, surtout si l'entrée d'air a sur la par- gas turbine, especially if the air inlet has on the
tie inférieure du carter une arête d'entrée du carter qui est mince. Ces arêtes minces sont courantes sur les entrées d'air bi-dimensionnelles des avions supersoniques. Quand l'entrée lower section of the housing a crankcase entrance edge which is thin. These thin ridges are common on the two-dimensional air intakes of supersonic aircraft. When the entrance
d'air se présente sous un grand angle d'incidence, la réparti- of air is at a wide angle of incidence, the distribution of
tion des pressions sur la surface intérieure de la partie in- pressure on the inner surface of the inner part of the
férieure du carter de l'entrée d'air est suffisante pour pro- the air intake housing is sufficient to pro-
voquer le décollement de la couche limite le long de la sur- void the delamination of the boundary layer along the
face intérieure. Comme la forme de l'arête d'entrée du car- inner side. As the shape of the entrance edge of the car-
ter est un facteur important de la répartition des pressions dans l'entrée d'air, la région décollée est appelée par les ter is an important factor in the distribution of pressures in the air inlet, the peeled region is called by the
spécialistes "région de décollement de la couche limite, cau- the boundary layer separation region, which is
sé par l'arête d'entrée du carter". Cette région indésirable occupe toute la longueur de l'entrée d'air et va jusqu'à la face avant du moteur. La partie de la face avant-du moteur couverte par la région de décollement de la couche limite se trouve réellement bouchée et ne peut recevoir l'air à grande vitesse de l'écoulement libre, c'est-à-dire l'air se trouvant dans'l'entrée d'air, mais à l'extérieur de la couche limite, This undesirable region occupies the entire length of the air inlet and goes to the front face of the engine.The part of the front-of the engine covered by the region The separation of the boundary layer is actually clogged and can not receive the air at high speed from the free flow, that is to say the air in the air inlet, but at the same time. outside the boundary layer,
air dont le moteur a besoin pour fonctionner efficacement. air that the engine needs to operate efficiently.
Une façon de réduire l'influence de la région de décol- One way to reduce the influence of the region of decolon-
lement de la couche limite, causé par l'arête d'entrée du boundary layer caused by the edge of the
carter, au niveau de la face avant du moteur, consiste à aug- crankcase, at the front of the engine, consists of
menter la longueur de l'entrée d'air. L'allongement d'une en- Maintain the length of the air inlet. The lengthening of a
trée d'air donne à l'air à grande vitesse de l'écoulement li- air gives the air at high speed
bre une plus grande possibilité de se mélanger à la couche a greater possibility of mixing with the diaper
limite décollée et d'en réduire les effets nuisibles. Malheu- limit and to reduce the harmful effects. Un-
reusement, cet allongement se traduit par une augmentation this lengthening results in an increase
de la masse et du coût. De plus, la modification étant perma- mass and cost. Moreover, the amendment being perma-
nente, une entrée d'air allongée ne présente aucun avantage an elongated air inlet has no advantage
en vol supersonique, du fait qu'il n'existe pas de moyen pra- in supersonic flight, because there is no practical way
tique de raccourcir l'entrée d'air durant cette phase du vol. Une autre méthode utilisable pour réduire la région de décollement de la couche limite, causé par l'arête d'entrée du carter, consiste à modifier la forme du bord d'attaque de la partie inférieure du carter (arête d'entrée du carter) de to shorten the air intake during this phase of the flight. Another method that can be used to reduce the boundary layer delamination area caused by the crankcase entrance edge is to change the shape of the leading edge of the crankcase bottom portion (crankcase entrance edge). of
l'entrée d'air pour la rendre moins mince et la profiler da- the air inlet to make it thinner and to shape it better.
vantage. Une arête profilée permettrait à l'air de circuler vantage. A contoured ridge would allow air to circulate
sur son bord, au lieu de s'y trouver bloqué par lui, et ré- on board, instead of being blocked by it, and
duirait donc le risque d'un décollement de la couche limite. thus the risk of delamination of the boundary layer.
Toutefois, cette modification a une influence fâcheuse sur la possibilité de régler la configuration des ondes de choc et augmente la traînée aérodynamique de l'entrée d'air en vol supersonique, o il faut absolument que l'arête d'entrée However, this modification has an adverse influence on the ability to adjust the configuration of the shock waves and increases the aerodynamic drag of the air intake in supersonic flight, where it is imperative that the entrance edge
du carter soit mince.the housing is thin.
Une autre difficulté apparaît avec les entrées d'air au cours du décollage. Etant donné qu'une entrée d'air d'avion Another difficulty appears with the air intakes during takeoff. Since an airplane air intake
supersonique est ordinairement conçue pour régler la configu- supersonic is usually designed to regulate the configuration of
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ration des ondes de choc et réduire la vitesse de l'air, les vitesses très faibles de l'avion au cours du décollage font que le volume d'air passant dans l'entrée d'air est souvent shock waves and reduce air velocity, the aircraft's very low speeds during take-off mean that the volume of air passing through the air intake is often
insuffisant pour que le moteur fournisse les niveaux de pous-- - insufficient for the engine to provide the levels of pus-- -
sée nécessaires. Bien que des entrées d'air d'avion superso- necessary. Although supersonic aircraft air intakes
nique antérieurement construites aient comporté des disposi- previously constructed have included provisions
tifs permettant d'augmenter la quantité d'air arrivant au mo- to increase the amount of air arriving at
teur au cours du décollage, on n'a pas connaissance de l'uti-' during take-off, we are not aware of the use of
lisation des mêmes dispositifs dans une entrée d'air bi-dimen- the same devices in a two-dimensional air intake.
sionnelle pour-régler la région de décollement de la couche limite, causé par l'arête d'entrée du carter, qui apparait the boundary layer detachment region, caused by the crankcase entrance edge, which appears
aux grands angles d'incidence.at large angles of incidence.
Suivant une de ses réalisations, la présente invention According to one of his embodiments, the present invention
est un carter pour une entrée d'air bi-dimensionnelle de mo- is a housing for two-dimensional air intake of
teur à turbine à gaz, carter ayant une partie inférieure qui comprend une partie avant, une partie arrière, distante de la partie avant et en-aval de celle-ci, et, entre la partie gas turbine engine, a casing having a lower part which comprises a front part, a rear part, distant from the front part and downstream thereof, and, between the part,
avant et la partie arrière, un dispositif qui supprime la ré- front and back, a device that removes the
gion de décollement de la couche limite, causé par l'arête limit layer separation caused by the ridge
d'entrée du carter, au niveau de la face avant du moteur. crankcase inlet, at the front of the engine.
Pans une réalisation particulière de l'invention, le dispositif qui supprime la région de décollement de la couche limite, causé par l'arête d'entrée du carter, est une porte de carter. La porte de carter pivote de préférence autour de In a particular embodiment of the invention, the device which eliminates the delamination region of the boundary layer, caused by the crest entrance edge, is a crankcase door. The crankcase door preferably pivots around
son bord amont pour prendre une position d'ouverture péné- its upstream edge to take a penetrating position penetrate
trant dans le flux d'air de l'entrée d'air et constitue donc un point d'arrêt pour la région de décollement de la couche limite, causé par l'arête d'entrée du carter, qui apparait sur la partie avant du carter aux grands angles d'incidence in the air flow of the air intake and is therefore a stopping point for the boundary layer separation region, caused by the crankcase entrance edge, which appears on the front part of the air intake. crankcase at large angles of incidence
Quand la porte est ouverte, la porte ouverte et la partie ar- When the door is open, the door open and the door open
rière du carter délimitent une entrée d'air auxiliaire, ce qui fournit au moteur un flux d'air à pression élevée et à grande vitesse durant les vols à grands angles d'incidence The crankcase encloses an auxiliary air intake, which provides the engine with high pressure and high velocity airflow during high incidence angle flights.
le décollage. Le bord aval de la porte peut recevoir une for- takeoff. The downstream edge of the door can receive a
me telle que, quand la porte est fermée, il porte contre le bord avant de la partie arrière du carter. La partie avant such that, when the door is closed, it bears against the front edge of the rear part of the housing. The front part
du carter comporte de préférence une arête d'entrée du car- of the casing preferably comprises an entrance edge of the car-
ter présentant un bord mince, et la partie arrière du carter ter having a thin edge, and the rear portion of the housing
comporte de préférence un bord avant ayant une forme profilée. preferably comprises a front edge having a shaped shape.
La description qui va suivre se réfère aux figures anne- The following description refers to the figures
xées, qui représentent respectivement: Fig. 1, une vue partielle, en perspective avant, de l'entrée d'air bi-dimensionnelle mettant en oeuvre les carac- téristiques de la présente invention; Fig. 2, une vue en coupe partielle d'une entrée d'air bi-dimensionnelle placée à un angle d'attaque relativement grand; cette vue représente la porte du carter ouverte et établissant une entrée d'air auxiliaire; xed, which represent respectively: 1, a partial front perspective view of the two-dimensional air inlet embodying the features of the present invention; Fig. 2, a partial sectional view of a two-dimensional air inlet placed at a relatively large angle of attack; this view represents the open casing door and establishing an auxiliary air inlet;
Fig. 3, une vue en coupe partielle de l'entrée d'air bi- Fig. 3, a partial sectional view of the air intake bi-
dimensionnelle placée à un petit angle d'incidence; cette vue représente la porte du carter fermée; et dimensional placed at a small angle of incidence; this view represents the closed casing door; and
Fig. 4, une vue en coupe partielle de l'entrée d'air bi- Fig. 4, a partial sectional view of the air intake bi-
dimensionnelle placée à un angle d'incidencerelativement grand dimensionally placed at a relatively large angle of incidence
et avec la porte du carter fermée.and with the door of the housing closed.
Si l'on examine maintenant les dessins, et en particu- If we now examine the drawings, and in particular
lier la figure 1, on y voit un carter perfectionné pour une entrée d'air bi-dimensionnelle de moteur à turbine à gaz dont la construction correspond à une réalisation de la présente invention Comme on le voit sur les figures 1 et 2, l'entrée d'air entourée par le carter 1 est bidimeTnsionnelle et comporte une rampe 2 (qui peut avoir une fente d'évacuation 2a), une paire de plaques Ilatérales 3 distantes l'une de l'autre, et FIG. 1 illustrates an improved casing for a two-dimensional air intake of a gas turbine engine, the construction of which corresponds to an embodiment of the present invention. As can be seen in FIGS. 1 and 2, FIG. air inlet surrounded by the casing 1 is bidimeTnsionnelle and has a ramp 2 (which may have an evacuation slot 2a), a pair of plates Ilateral 3 distant from each other, and
une partie inférieure 4 du carter. L'adjectif "bi-dimension- a lower portion 4 of the housing. The adjective "bi-dimension-
nelle" signifie que l'entrée d'air a une ouverture avant dont la section est rectangulaire. La cavité 5 de l'entrée d'air This means that the air inlet has a front opening with a rectangular cross-section.
est la région creuse limitées par la rampe 2, les plaques la- is the hollow region bounded by ramp 2, the plates la-
térales 3 et la partie inférieure 4 du carter, laquelle, com- 3 and the lower part 4 of the crankcase, which,
me indiqué plus loin, comprend plusieurs parties constituti- indicated below, consists of several parts
ves. La rampe 2 et les plaques latérales 3 constituent les ves. The ramp 2 and the side plates 3 constitute the
surfaces intérieures du carter 1 de l'entrée d'air. Toute- inner surfaces of the casing 1 of the air inlet. Toute-
fois, l'une ou l'autre des plaques latérales 3 peut faire partie intégrante du fuselage de l'avion quand l'entrée d'air time, one or the other of the side plates 3 may be an integral part of the fuselage of the aircraft when the air inlet
est montée sur le côté du fuselage. is mounted on the side of the fuselage.
L'entrée d'air a pour fonction de fournir au moteur 6 un flux d'air subsonique à vitesse et pression uniformes, The function of the air inlet is to provide the engine 6 with a subsonic air flow at uniform speed and pressure,
même si l'avion vole à vitesse supersonique. Au fur et à me-- even if the plane is flying at supersonic speed. As and when -
sure que de l'air pénètre dans l'entrée d'air a vitesse su- sure that air enters the air intake at
personique, il se forme des ondes de choc dans l'entrée et personically, shock waves are formed in the entrance and
autour de l'entrée. La géométrie de l'entrée d'air est étu- around the entrance. The geometry of the air inlet is studied
diée pour ralentir le flux d'air et donner la combinaison d'ondes de choc la plus faible possible, afin de réduire au maximum les pertes d'énergie. La forme de la rampe 2 et celle de la partie inférieure 4 du carter, ainsi que leur relation entre elles, permettent de régler la configuration des ondes It is designed to slow the flow of air and give the combination of the lowest possible shock waves, in order to minimize energy losses. The shape of the ramp 2 and that of the lower part 4 of the housing, as well as their relationship to each other, make it possible to adjust the wave configuration
de choc d'une manière qui réduit au maximum ces pertes d'é- in a way that minimizes these losses of
nergie. On peut utiliser avec succès différentes formes de energy. We can successfully use different forms of
la rampe et du carter avec la présente invention, et les for- the boom and housing with the present invention, and the
mes particulières de la figure 2 ne sont que représentatives. my particulars in Figure 2 are only representative.
Par exemple, la rampe 2 peut comprendre plusieurs segments de rampe mobiles, ce qui permet de modifier la forme de la For example, the ramp 2 may comprise several movable ramp segments, which makes it possible to modify the shape of the
rampe. La rampe 2 peut comporter une fente 2a permettant d'é- ramp. The ramp 2 may comprise a slot 2a making it possible to
vacuer l'air en excès dont le moteur n'a pas besoin. Le bout 7 de la rampe 2 et l'arête d'entrée 8 de la partie inférieure vacate excess air that the engine does not need. The end 7 of the ramp 2 and the entrance edge 8 of the lower part
4 du carter ont un bord mince pour améliorer encore le rende- 4 of the housing have a thin edge to further enhance the efficiency
ment de l'entrée d'air en régime supersonique. the supersonic air intake.
La partie inférieure 4 du carter comporte une partie avant 9, une partie arrière 10, distante de la partie avant The lower portion 4 of the casing has a front portion 9, a rear portion 10, remote from the front portion
et en aval de celle-ci, et, entre la partie avant et la par- and downstream of it, and between the front part and the
tie arrière, un dispositif, tel qu'une porte 11 de cartier, capable de supprimer la région de décollement de la couche limite, causé par l'arête d'entrée du carter, au niveau de a device, such as a door 11 of Cartier, capable of removing the boundary layer delamination region, caused by the crankcase entrance edge, at the level of
la face avant du moteur 6.the front of the engine 6.
Dans la réalisation recommandée des figures 1 et 2, l'a- In the recommended embodiment of Figures 1 and 2, the
rête d'entrée 8 de la partie avant 9 du carter possède un input ridge 8 of the front portion 9 of the housing has a
bord étroit. Le bord avant 12 de la partie arrière 10 du car- narrow edge. The front edge 12 of the rear portion 10 of the car-
ter a une forme profilée, pour des raisons exposées plus loin. ter has a shaped shape, for reasons explained below.
La porte 11 de carter se trouve entre les parties avant et ar- The casing door 11 is between the front and rear parts
rière 9 et 10 du carter et leur est contiguë; sa largeur est celle de la partie inférieure 4 du carter et son épaisseur est de préférence à peu près la même que celle des parties avant et arrière du carter. La porte 11 peut pivoter autour de son bord amont 13, par exemple au moyen d'une charnière 13a logée dans un évidement concave délimité par le bord aval de la partie avant 9 du carter. Quand la porte il est ouverte (c. figure 2), son bord aval 14 pénètre dans la cavité 5 de 9 and 10 of the housing and is contiguous thereto; its width is that of the lower part 4 of the housing and its thickness is preferably about the same as that of the front and rear parts of the housing. The door 11 can pivot around its upstream edge 13, for example by means of a hinge 13a housed in a concave recess delimited by the downstream edge of the front portion 9 of the housing. When the door is open (see Figure 2), its downstream edge 14 enters the cavity 5 of
l'entrée d'air. Dans ces conditions, une entrée d'air auxi- the air inlet. Under these conditions, an auxiliary air inlet
liaire 15 se trouve délimitée et fonctionne d'une manière dé- 15 is delimited and operates in a de-
crite plus loin en détail. Le bord aval 14 de la porte a un profil qui lui permet de former un joint avec la partie avant du carter quand la porte 11 est fermée. Cette disposition non seulement s'oppose à toute fuite d'air entre la porte Il et la partie arrière 10 du carter, mais encore présente à write further in detail. The downstream edge 14 of the door has a profile that allows it to form a seal with the front portion of the housing when the door 11 is closed. This arrangement not only opposes any air leakage between the door 11 and the rear portion 10 of the housing, but still present in
l'air passant dans l'entrée d'air une surface intérieure lis- air passing through the air inlet an internal surface
se. La figure 2 représente un exemple d'un profil convenable is. Figure 2 shows an example of a suitable profile
à donner au bord aval 14 de la porte: il s'agit d'une sail- to give to the downstream edge 14 of the door: it is a sail-
lie pointue dont le profil épouse la forme du bord avant 12 pointed dome whose profile matches the shape of the front edge 12
de la partie arrière 10 du carter.of the rear portion 10 of the housing.
N'importe quel dispositif approprié peut servir à ouvrir Any suitable device can be used to open
et à fermer la porte 11. Bien qu'aucun ne figure sur le des- and close the door 11. Although none is on the des-
sin, on peut donner comme exemples d'un tel dispositif un sin, we can give as examples of such a device a
montage à ressorts, grâce auquel la porte Il s'ouvre automa- spring-mounted, thanks to which the door It automatically opens
tiquement quand la pression sur sa face inférieure dépasse la force des ressorts, et un vérin hydraulique ou électrique, grâce auquel la porte 11 s'ouvre quand un paramètre, tel only when the pressure on its underside exceeds the force of the springs, and a hydraulic or electric cylinder, through which the door 11 opens when a parameter, such as
qu'un angle d'incidence dépasse une valeur présélectionnée. an angle of incidence exceeds a preselected value.
Le bord avant 12 de la partie arrière 10 du carter for- The front edge 12 of the rear portion 10 of the casing
me un joint avec le bord aval 14 de la porte 11 qui appuie me a joint with the downstream edge 14 of the door 11 which supports
sur lui quand la porte est fermée. Quand la porte il est ou- on him when the door is closed. When the door is
verte, le bord avant 12 devient un bord de l'entrée green, the front edge 12 becomes an edge of the entrance
d'air auxiliaire 15. Le bord avant 12 est convenablement pro- 15. The front edge 12 is suitably pro-
filé, autrement dit a une forme de manière générale courbe spun, in other words has a generally curved shape
et non pas mince comme l'arête d'entrée 8 du carter. La pro- and not thin as the input edge 8 of the housing. The pro-
fil le plus approprié à donner au bord avant 12 dépend des caractéristiques de vol particulières auxquelles l'entrée the most appropriate wire to give at the front edge 12 depends on the particular flight characteristics to which the entrance
d'air sera normalement soumise, telles que les valeurs maxi- of air will normally be subject, such as the maximum values
males prévues de l'angle -'incidence et la vitesse. predicted males of the angle -incidence and velocity.
Le carter d'entrée d'air amélioré de la présente inven- The improved air intake case of the present invention
tion fonctionne de la manière suivante. La porte 11 reste fermée quand l'avion est à un petit angle d'incidence. C'est le cas de la figure3. L'angle d'incidence est par définition l'angle compris entre la corde d'une aile d'avion et le vent apparent. Une corde est une droite joignant le bord d'attaque tion works as follows. The door 11 remains closed when the aircraft is at a small angle of incidence. This is the case of Figure3. The angle of incidence is by definition the angle between the rope of an airplane wing and the apparent wind. A rope is a straight line joining the leading edge
et le bord de fuite de l'aile. Le ventapparent est la résul- and the trailing edge of the wing. The apparent wind is the result
tante de deux vecteurs: la vitesse de l'avion et le vent ef- two vectors: the speed of the plane and the wind ef-
fectif. La corde d'un avion sur lequel est montée l'entrée d'air est approximativement parallèle à la partie inférieure fectif. The rope of an airplane on which the air intake is mounted is approximately parallel to the lower part
4 du carter de cette entrée. En conséquence, aux petits an- 4 of the casing of this entry. As a result,
gles d'incidence, l'air ou vent apparent pénétrant dans l'entrée d'air s'écoule de manière générale parallèlement à la partie angle of incidence, the air or apparent wind entering the air inlet flows generally parallel to the
inférieure 4 du carter. La répartition résultante des pres- lower 4 of the housing. The resulting distribution of
sions sur la surface intérieure de la partie inférieure 4 du carter est telle qu'il n'apparaît pas de décollement de la couche limite et que cette dernière reste relativement mince et contiguë à la surface intérieure de la partie inférieure du carter. Ainsi, la face avant du moteur 6 n'est pas bouchée par une région de décollement de la couche limite, et tout l'air se trouvant dans l'entrée d'air atteint la face avant On the inner surface of the lower portion 4 of the housing there is no separation of the boundary layer and the latter remains relatively thin and contiguous to the inner surface of the lower portion of the housing. Thus, the front face of the engine 6 is not blocked by a delamination region of the boundary layer, and all the air in the air intake reaches the front face.
du moteur à peu près avec la même vitesse et la même pres- motor with the same speed and the same
sion. Toutefois (cf. figure 4), aux grands angles d'incidence if we. However (see Figure 4), at large angles of incidence
on voit sur la figure 4 que le vent apparent n'est pas paral- Figure 4 shows that the apparent wind is not parallel
lèle à la partie inférieure 4 du carter, mais pénètre dans l'entrée d'air sous un certain angle. En raison de cet angle leles to the lower part 4 of the housing, but enters the air inlet at an angle. Because of this angle
et de la minceur de l'arête d'e trée 8 du carter, la réparti- and the thinness of the trimming edge 8 of the housing, the distribution
tion des pressions sur la surface intérieure de la partie in- pressure on the inner surface of the inner part of the
férieure 4 du carter est telle qu'il y a formation d'une ré- 4 of the crankcase is such that there is a formation of
gion de décollement de la couche limite, causé par l'arête d'entrée du carter. La frontière supérieure de la région de la couche limite décollée est représentée sur les figures 2 et 4 par la ligne 21. L'air situé à l'intérieur de la- région de décollement de la couche limite a une vitesse inférieure boundary layer separation caused by the crankcase entrance edge. The upper boundary of the peeled boundary layer region is shown in FIGS. 2 and 4 through line 21. Air within the boundary layer detachment region has a lower velocity
à celle de l'air de l'écoulement libre contenu dans la cavi- to that of the air of the free flow contained in the cavity.
té 5 de l'entrée d'air, mais à l'extérieur de la couche'limi- 5 of the air intake, but outside the boundary layer.
te, et sa pression et le sens de son écoulement sont diffé- te, and its pressure and direction of flow are different.
rents. La figure 4 montre schématiquement que la région de décollement de la couche limite va jusqu'à la face avant du ent. FIG. 4 schematically shows that the region of separation of the boundary layer goes to the front face of the
moteur 6 lui-même et empêche effectivement une partie du mo- motor 6 itself and effectively prevents some of the
teur de recevoir de l'entrée d'air un flux d'air permanent to receive from the air inlet a permanent air flow
à vitesse élevée. Ainsi, la région de décollement de la cou- at high speed. Thus, the region of separation of the
che limite a pour effet fâcheux de réduire le rendement du limit has the unfortunate effect of reducing the
moteur et peut entraîner le pompage ou le décrochage du mo- engine and may cause pumping or unhitching of the engine.
teur. En modifiant la forme de l'arête 8 d'entrée du carter c'est-à-dire en lui donnant un bord profilé au lieu d'un bord mince, on réduirait l'épaisseur de la région de décollement de la couche limite, causé par l'arête d'entrée du carter, ou même on pourrait la supprimer, en permettant au flux d'air de passer sur le bord profilé et de se rapprocher de la surface intérieure de la partie inférieure 4 du carter. Toutefois, tor. By modifying the shape of the inlet ridge 8 of the casing, that is to say by giving it a profiled edge instead of a thin edge, the thickness of the delamination region of the boundary layer would be reduced, caused by the inlet rim of the housing, or even it could be removed, allowing the flow of air to pass over the profiled edge and to approach the inner surface of the lower portion 4 of the housing. However,
cette modification n'est pas intéressante, parce qu'elle aug- this modification is not interesting because it increases
menterait la traînée et que, si l'entrée d'air bi-dimension- would lead to drag and that, if the two-dimensional air intake
nelle est sur un avion supersonique, il faut impérativement que l'arête d'entrée du carter soit mince pour régler la is on a supersonic airplane, it is imperative that the crankcase entrance edge be thin to
configuration des ondes de choc.configuration of the shock waves.
L'utilisation de la présente invention non seulement supprime effectivement la région de décollement de la couche limite, causé par l'arête d'entrée du carter, au niveau de la face avant du moteur 6, mais aussi permet de conserver le The use of the present invention not only effectively eliminates the delamination region of the boundary layer, caused by the crankcase entrance edge, at the front face of the engine 6, but also makes it possible to preserve the
bord mince de l'arête d'entrée 8 du carter. thin edge of the entrance edge 8 of the housing.
En revenant à la figure 2, on voit que, aux grands an- Returning to Figure 2, we can see that
gles d'incidence la porte 11 s'ouvre. La région de décollement de la couche limite, causé par l'arête d'entrée du carter, qui continue à se former sur la partie avant 9 du carter, s'interrompt sur la surface supérieure de la porte 11. Quand la porte 11 est ouverte, l'air instable situe dans la région de décollement de la couche limite recouvrant la partie avant 9 du carter reste arrêté en amont de la porte. L'air situé à l'intérieur mais près de la frontière extérieure de la région de décollement de la couche limite reçoit une accélération, Bearing gears Door 11 opens. The boundary layer detachment region, caused by the crankcase entrance edge, which continues to form on the front portion 9 of the crankcase, stops on the upper surface of the door 11. When the door 11 is open, the unstable air located in the region of separation of the boundary layer covering the front portion 9 of the housing remains stopped upstream of the door. Air located inside but near the outer boundary of the boundary layer separation region receives acceleration,
grâce à la surface supérieure de la porte 11, au fur.et à me- thanks to the upper surface of the door 11, as
sure qu'il passe au-dessus, et finit par prendre la vitesse sure that it passes over, and ends up taking the speed
de l'air de l'écoulement libre situé à l'extérieur de la ré- air from the free flow outside the chamber.
gion de décollement de la couche limite. La longueur axiale de la porte 1l est déterminée par l'épaisseur prévue de la région de décollement de la couche limite. Plus la région boundary layer delamination. The axial length of the door 11 is determined by the expected thickness of the boundary layer delamination region. More the region
prévue est épaisse,-plus la porte doit pénétrer dans la ca- thick, the door must enter the door.
vité 5. L'angle auquel la'porte s'ouvre est également déter- 5. The angle at which the door opens is also deter-
miné par les conditions de vol prévues, telles que l'angle d'incidence et la vitesse, puisque la surface inférieure de la porte agissant conjointement avec le profil du bord avant 12 guide le flux d'air à travers l'entrée d'air auxiliaire 15 et sur la surface intérieure de la partie arrière 10 du car- ter, tandis que la surface supérieure de la porte accélère undermined by the anticipated flight conditions, such as angle of attack and speed, since the lower surface of the door acting in conjunction with the profile of the leading edge 12 guides the flow of air through the air inlet 15 and on the inner surface of the rear portion 10 of the carter, while the upper surface of the door accelerates
l'air situé à l'intérieur et au voisinage de la frontière ex- air within and adjacent to the ex-
térieure de la région de décollement de la couche limite. La of the boundary layer delamination region. The
porte 11 peut aussi être construite de telle façon que l'an- door 11 can also be constructed in such a way that
gle auquel elle s'ouvre varie avec l'angle d'incidence. The angle at which it opens varies with the angle of incidence.
Quand la porte 11 s'ouvre, une entrée d'air auxiliaire When the door 11 opens, an auxiliary air inlet
se trouve délimitée entre la surface inférieure de la por- is located between the lower surface of the por-
te 11 et le bord avant 12 de la partie arrière 10 du carter. 11 and the front edge 12 of the rear portion 10 of the housing.
Le bord avant 12 devient un bord de l'entrée d'air auxiliaire 15. Le bord avant 12 étant profilé, l'air qui pénètre par l'entrée d'air auxiliaire 15 passe sans à-coups sur le profil et tout près de la surface intérieure de la partie arrière 10 du carter. Il en résulte que la répartition des pressions sur la partie arrière 10 du carter est telle qu'il ne peut pas y The front edge 12 becomes an edge of the auxiliary air inlet 15. The front edge 12 being profiled, the air entering through the auxiliary air inlet 15 passes smoothly over the profile and close to the inner surface of the rear portion 10 of the housing. As a result, the pressure distribution on the rear portion 10 of the housing is such that it can not be
avoir de décollement de la couche limite sur la partie arriè- have delamination of the boundary layer on the rear part
re du carter. La combinaison du flux d'air de l'écoulement crankcase. The combination of the air flow of the flow
libre entrant par l'entrée d'air bi-densionnelle (rectangu- free entry through the two-dimensional air inlet (rectangular
laire) et du flux d'air auxiliaire entrant par l'entrée d'air auxiliaire présente au niveau de la face avant du moteur 6 the auxiliary air stream entering through the auxiliary air inlet present at the front face of the engine 6
un flux d'air dont la pression et la vitesse sont sensible- a flow of air whose pressure and velocity are sensitive-
ment uniformes et qui est essentiellement dépourvu de toute région de décollement de la couche limite, causé par l'arête d'entrée du carter. Quand l'angle d'incidenceest suffisamment uniformly and which is essentially devoid of any boundary layer separation region, caused by the crest entrance edge. When the angle of incidence is sufficient
réduit pour qu'il n'y ait pas de décollement de la couche li- reduced so that there is no detachment of the
mite sur la partie avant 9 du carter, la porte Il est fermée. moth on the front part 9 of the housing, the door is closed.
Si on le souhaite, la porte 11 peut être construite de If desired, the door 11 can be constructed of
telle façon qu'elle s'ouvre pendant le décollage pour augmen- such that it opens during takeoff to increase
ter l'alimentation en air du moteur. Quand elle sert à cet usage, un flux d'air auxiliaire pénètre dans l'entrée d'air en passant par l'entrée d'air auxiliaire 15, comme décrit remove the engine air supply. When used for this purpose, an auxiliary air flow enters the air inlet through the auxiliary air inlet 15, as described
plus haut.upper.
Aux vitesses de vol subsoniques et transoniques,, l'ou- At subsonic and transonic flight speeds, the
verture de la porte peut être limitée, pour éviter de perdre door opening can be limited, to avoid losing
la maîtrise de la configuration des ondes de choc en vol su- control of the configuration of the shock waves in flight su
personique. De plus, on peut utiliser avec succès le carter personique. In addition, the crankcase can be used successfully
amélioré d'entrée d'air de la présente invention sur une en- improved air intake of the present invention on a
trée d'air bi-dimensionnelle aussi bien subsonique que super- two-dimensional airflow, both subsonic and super-
sonique. De plus, cette invention est efficace quelle que soit la longueur totale de l'entrée d'air. On peut donc réduire la longueur de l'entrée d'air complète, y compris la partie inférieure 4 du carter, et donc en réduire, la masse et le coût, sans que l'invention cesse de supprimer la région de décollement de la couche limite, causé par l'arête d'entrée sonic. In addition, this invention is effective regardless of the total length of the air inlet. It is therefore possible to reduce the length of the complete air inlet, including the lower part 4 of the casing, and thus to reduce its mass and cost, without the invention ceasing to eliminate the region of separation of the layer. limit, caused by the entrance edge
du carter, au niveau de la face d'entrée du moteur 6. of the housing, at the inlet side of the engine 6.
9 - Carter suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'épaisseur de la porte (11) est sensiblement la même 9 - Carter according to claim 3, characterized in that the thickness of the door (11) is substantially the same
que celle des parties avant (9) et arrière (10) du carter. than that of the front (9) and rear (10) parts of the housing.
- Carter amélioré (1) pour une entrée bi-dimeneion- - Improved housing (1) for a bi-dimeneion entry
nelle de moteur (6) à turbine à gaz, carter caracteriséten ce qu'il comporte une partie inférieure (4) comprenant: a) une partie avant (9), pourvue d'une arête d'entrée (8) à bord fin et d'un bord aval ayant un évidement concave; b) une partie arrière (10), située en aval de la partie avant (9), à une certaine distance, et ayant un bord avant (12) profilé; et c) une porte (11), située entre la partie avant (9) et la partie arrière (10) du carter (1) et contiguë avec elles, qui peut pivoter autour de son bord amont (13) pour s'ouvrir motor gas turbine engine (6), characterized in that it comprises a lower part (4) comprising: a) a front part (9) provided with a thin-edge entry edge (8) and a downstream edge having a concave recess; b) a rear portion (10), located downstream of the front portion (9), at a distance, and having a profiled leading edge (12); and c) a door (11), located between the front portion (9) and the rear portion (10) of the housing (1) and contiguous with them, which is pivotable about its upstream edge (13) to open
sur l'entrée d'air et délimiter ainsi une entrée d'air auxi- on the air intake and thus delimit an auxiliary air intake
liaire (15) qui supprime le décollement de la couche limite liaire (15) which removes the delamination of the boundary layer
causé par l'arête d'entrée (8) du carter au niveau de la fa- caused by the entrance edge (8) of the housing at the level of the
ce avant du moteur (6) et faire pénétrer un flux d'air auxi- this front of the engine (6) and to penetrate a flow of air
liaire dans le carter (1) de l'entrée d'air, l'évidement. in the housing (1) of the air inlet, the recess.
concave de la partie avant (9) du carter recevant le bord amont (13) de la porte (11), la porte (11) venant appuyer contre le bord avant (12) profilé de la partie arrière (10) du carter quand la porte (11) est fermée, et la porte (11) occupant toute la largeur de la partie inférieure (4) du concave of the front portion (9) of the casing receiving the upstream edge (13) of the door (11), the door (11) coming to bear against the front edge (12) profiled of the rear portion (10) of the housing when the door (11) is closed, and the door (11) occupying the entire width of the lower part (4) of the
carter et ayant sensiblement la même épaisseur que les par- casing and having substantially the same thickness as the parts
ties avant (9) et arrière (10).front (9) and rear (10).
Claims (5)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |