FR3084917A1 - ASSEMBLY FOR A TURBOMACHINE EJECTION NOZZLE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un ensemble (4) pour une tuyère d'éjection (1) de turbomachine, comportant une virole annulaire radialement externe (5), destinée à délimiter une veine d'écoulement des gaz, une âme (6) comportant des alvéoles et montée radialement à l'intérieur de la virole (5), et une peau radialement interne (7) située radialement à l'intérieur de l'âme (6), caractérisé en ce que la peau radialement interne (7) est fixée par collage sur une surface radialement interne de l'âme (6), ladite peau (7) et/ou une surface radialement externe de l'âme (6) étant fixées par collage à la virole radialement externe (5).The invention relates to an assembly (4) for an exhaust nozzle (1) of a turbomachine, comprising a radially external annular shell (5), intended to delimit a gas flow stream, a core (6) comprising air cells and mounted radially inside the ferrule (5), and a radially internal skin (7) located radially inside the core (6), characterized in that the radially internal skin (7) is fixed by bonding to a radially internal surface of the core (6), said skin (7) and / or a radially external surface of the core (6) being fixed by bonding to the radially external ferrule (5).
Description
ENSEMBLE POUR UNE TUYERE D’EJECTION DE TURBOMACHINESET FOR A TURBOMACHINE EJECTION NOZZLE
DOMAINE [001] La présente invention concerne un ensemble pour une tuyère d’éjection de turbomachine, telle par exemple qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur d’avion.FIELD [001] The present invention relates to an assembly for a turbomachine ejection nozzle, such as for example a turbojet or an airplane turboprop.
CONTEXTE [002] Un turboréacteur, en particulier du type à double flux, comporte classiquement une soufflante en aval de laquelle s'étend :BACKGROUND [002] A turbojet engine, in particular of the double-flow type, conventionally comprises a fan downstream of which extends:
- une veine primaire dans laquelle s'écoule un flux primaire, ladite veine primaire traversant notamment, dans le sens d'écoulement du flux primaire, un compresseur basse-pression, un compresseur haute-pression, une chambre de combustion, une turbine haute-pression et une turbine bassepression,a primary stream in which a primary flow flows, said primary stream passing in particular, in the direction of flow of the primary flow, a low-pressure compressor, a high-pressure compressor, a combustion chamber, a high-pressure turbine pressure and a low pressure turbine,
- une veine secondaire, dans laquelle s'écoule un flux secondaire distinct du flux primaire.- a secondary vein, in which flows a secondary flow distinct from the primary flow.
[003] La veine secondaire est entourée par une nacelle formant un carénage pour la turbomachine.The secondary stream is surrounded by a nacelle forming a fairing for the turbomachine.
[004] La partie aval du turboréacteur comporte une tuyère d’éjection comportant une partie formant un cône d’éjection, les gaz issus de la veine primaire étant éjectés le long de ladite tuyère d’éjection.The downstream part of the turbojet engine comprises an ejection nozzle comprising a part forming an ejection cone, the gases coming from the primary stream being ejected along said ejection nozzle.
[005] Les termes amont et aval sont définis par rapport au sens de circulation des gaz au sein de la turbomachine.The terms upstream and downstream are defined with respect to the direction of gas flow within the turbomachine.
[006] La demande de brevet FR 2 949 820 divulgue un ensemble pour une tuyère d’éjection de turbomachine comportant une peau radialement externe, une peau radialement externe et une âme acoustique à structure alvéolaire montée radialement entre lesdites peaux, l’ensemble étant destiné à réduire le bruit en sortie de la turbomachine. Les peaux sont reliées l’une à l’autre par des organes de liaison.Patent application FR 2 949 820 discloses an assembly for a turbomachine ejection nozzle comprising a radially external skin, a radially external skin and an acoustic core with a honeycomb structure mounted radially between said skins, the assembly being intended to reduce the noise at the outlet of the turbomachine. The skins are connected to each other by connecting members.
[007] Un objectif de la présente invention est de réduire la complexité d’un tel ensemble, tout en maintenant de bonnes performances acoustiques et structurelles.An objective of the present invention is to reduce the complexity of such an assembly, while maintaining good acoustic and structural performance.
RESUME DE L’INVENTION [008] La présente invention concerne tout d’abord un ensemble pour une tuyère d’éjection de turbomachine, comportant une virole annulaire radialement externe, destinée à délimiter une veine d’écoulement des gaz, une âme comportant des alvéoles et montée radialement à l’intérieur de la virole, et une peau radialement interne située radialement à l’intérieur de l’âme, caractérisé en ce que la peau radialement interne est fixée par collage sur une surface radialement interne de l’âme, ladite peau et/ou une surface radialement externe de l’âme étant fixées par collage à la virole radialement externe.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates first of all to an assembly for a turbomachine ejection nozzle, comprising a radially external annular shell, intended to delimit a gas flow stream, a core comprising alveoli and mounted radially inside the ferrule, and a radially internal skin located radially inside the core, characterized in that the radially internal skin is fixed by bonding to a radially internal surface of the core, said skin and / or a radially external surface of the core being fixed by bonding to the radially external shell.
[009] La fixation par collage permet de simplifier la fabrication de l’ensemble tout en maintenant les spécifications souhaitées dudit ensemble.Fixing by bonding simplifies the manufacture of the assembly while maintaining the desired specifications of said assembly.
[010] La peau radialement interne est dépourvue de multi perforations et permet de refermer les cavités où les alvéoles de l’âme acoustique.[010] The radially internal skin is devoid of multi-perforations and makes it possible to close the cavities where the alveoli of the acoustic core.
[011] La virole peut comporter des multi-perforations, de manière à permettre une atténuation acoustique, en combinaison avec l’âme à structure alvéolaire.The ferrule may include multi-perforations, so as to allow acoustic attenuation, in combination with the core with honeycomb structure.
[012] La virole et/ou la peau peut comporter au moins une partie s’étendant radialement vers l’intérieur et apte à former un raidisseur.[012] The ferrule and / or the skin may comprise at least one part extending radially inwards and capable of forming a stiffener.
[013] Le raidisseur permet d’améliorer les caractéristiques structurelles de l’ensemble.The stiffener improves the structural characteristics of the assembly.
[014] La virole et/ou la peau peut comporter un raidisseur amont et un raidisseur aval.[014] The ferrule and / or the skin may include an upstream stiffener and a downstream stiffener.
[015] Chaque raidisseur peut être fixé par collage à la peau radialement interne ou respectivement à la virole radialement externe.Each stiffener can be fixed by bonding to the radially inner skin or respectively to the radially outer shell.
[016] L’âme peut être apte à former à un résonateur d’Helmholtz ou un module poreux.The core may be able to form a Helmholtz resonator or a porous module.
[017] L’ âme peut être sectorisée dans la direction circonférentielle. En d’autres termes, l’âme peut comporter plusieurs secteurs angulaires disposés de façon adjacente sur toute la circonférence, de manière à former une âme annulaire.[017] The core can be sectorized in the circumferential direction. In other words, the core can comprise several angular sectors arranged adjacent over the entire circumference, so as to form an annular core.
[018] L’invention concerne également une tuyère d’éjection pour une turbomachine, caractérisée en ce qu’elle comporte une partie amont, une partie aval et un ensemble du type précité, monté axialement entre les parties amont et aval.The invention also relates to an ejection nozzle for a turbomachine, characterized in that it comprises an upstream part, a downstream part and an assembly of the aforementioned type, mounted axially between the upstream and downstream parts.
[019] L’ensemble peut comporter une extrémité amont fixée par boulonnage à la partie amont de la tuyère et une extrémité aval fixée par boulonnage à la partie aval de la tuyère.[019] The assembly may include an upstream end fixed by bolting to the upstream part of the nozzle and a downstream end fixed by bolting to the downstream part of the nozzle.
[020] La surface externe de l’ensemble peut affleurer la surface externe de la partie amont et de la partie aval de la tuyère et peut être capable de supporter des températures supérieures à 600°C présentes dans la veine primaire.The external surface of the assembly can be flush with the external surface of the upstream part and the downstream part of the nozzle and may be able to withstand temperatures above 600 ° C present in the primary vein.
[021] La peau radialement interne, la virole radialement externe, l’âme, la partie amont de la tuyère et/ou la partie aval de la tuyère peuvent être réalisées, au moins partiellement, en matériau composite à matrice céramique.[021] The radially inner skin, the radially outer shell, the core, the upstream part of the nozzle and / or the downstream part of the nozzle can be made, at least partially, from a composite material with a ceramic matrix.
[022] L’utilisation d’un tel matériau permet de réduire la masse de l’ensemble et de la tuyère.[022] The use of such a material makes it possible to reduce the mass of the assembly and of the nozzle.
[023] L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif en référence aux dessins annexés.The invention will be better understood and other details, characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description given by way of non-limiting example with reference to the accompanying drawings.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES la figure 1 est une vue en perspective et en coupe partielle, d’une tuyère d’éjection selon une forme de réalisation de l’invention ;BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES FIG. 1 is a perspective view and in partial section, of an ejection nozzle according to an embodiment of the invention;
la figure 2 est une demie-vue en coupe axiale d’une partie amont de la tuyère ;Figure 2 is a half view in axial section of an upstream part of the nozzle;
la figure 3 est une demie-vue en coupe axiale d’une partie médiane de la tuyère ;Figure 3 is a half view in axial section of a middle portion of the nozzle;
la figure 4 est une vue correspondant à la figure 3, illustrant une variante de réalisation de l’invention ;Figure 4 is a view corresponding to Figure 3, illustrating an alternative embodiment of the invention;
la figure 5 est une demie-vue schématique, en coupe axiale, d’un ensemble selon l’invention.Figure 5 is a schematic half-view, in axial section, of an assembly according to the invention.
DESCRIPTION DETAILLEE [024] Les figures 1 à 3 illustrent une tuyère d’éjection 1 pour une turbomachine, selon une forme de réalisation de l’invention.DETAILED DESCRIPTION [024] Figures 1 to 3 illustrate an ejection nozzle 1 for a turbomachine, according to an embodiment of the invention.
[025] La tuyère 1 comporte une partie amont annulaire 2, une partie aval 3 formant un cône d’éjection, et un ensemble 4 monté axialement entre la partie amont 2 et la partie aval 3 de la tuyère 1.The nozzle 1 comprises an upstream annular part 2, a downstream part 3 forming an ejection cone, and an assembly 4 mounted axially between the upstream part 2 and the downstream part 3 of the nozzle 1.
[026] Comme cela est illustré schématiquement à la figure 5, l’ensemble 4 comporte une virole annulaire radialement externe 5, une âme 6 montée radialement à l’intérieur de la virole 5, et une peau radialement interne 7.[026] As illustrated diagrammatically in FIG. 5, the assembly 4 comprises a radially external annular ferrule 5, a core 6 mounted radially inside the ferrule 5, and a radially internal skin 7.
[027] La virole externe 5 comporte une partie médiane 8 destinée à délimiter une veine d’écoulement des gaz, une partie d’extrémité amont 9, visible à la figure 2, et une partie d’extrémité aval 10, visible à la figure 3. Chaque partie d’extrémité 9, 10 comporte une zone 11 destinée à la fixation à la partie amont 2 ou aval 3 correspondante de la tuyère 1 et une partie de liaison 12 s’étendant radialement et reliée à la partie médiane 8. Chaque partie de liaison 12 forme un raidisseur.[027] The outer shroud 5 has a middle part 8 intended to delimit a gas flow stream, an upstream end part 9, visible in FIG. 2, and a downstream end part 10, visible in FIG. 3. Each end part 9, 10 comprises a zone 11 intended for attachment to the corresponding upstream 2 or downstream 3 part of the nozzle 1 and a connecting part 12 extending radially and connected to the middle part 8. Each connecting part 12 forms a stiffener.
[028] La partie médiane 8 de la virole externe 5 comporte des multiperforations acoustiques. Le positionnement des perforations est réalisé selon un arrangement défini en fonction de l’atténuation acoustique recherchée. Les multi-perforations peuvent être réalisées par perçage laser, par perçage à l’aide d’un jet d’eau ou par perçage mécanique. Chaque perforation peut présenter un diamètre compris entre 0,2 mm et 3 mm.[028] The middle part 8 of the outer shell 5 comprises acoustic multi-perforations. The positioning of the perforations is carried out according to an arrangement defined according to the desired acoustic attenuation. Multi-perforations can be performed by laser drilling, by drilling using a water jet or by mechanical drilling. Each perforation can have a diameter between 0.2 mm and 3 mm.
[029] La peau interne 7 ne comporte pas de multi-perforations. La peau interne 7 comporte une partie axialement médiane 13, une partie d’extrémité amont 14 et une partie d’extrémité aval 15. Les parties d’extrémités 14, 15 de la peau interne 7 sont collées aux zones de fixation 11 amont et aval de la virole externe 5, lesdites parties 14, 15, 11 comportant en outre des trous servant au boulonnages desdites zones de fixation 14, 15, 11 sur les parties amont 2 et aval 3 de la tuyère 1. Lesdits boulons portent la référence 16 sur les figures 3 et 4.[029] The internal skin 7 does not have multi-perforations. The internal skin 7 has an axially middle part 13, an upstream end part 14 and a downstream end part 15. The end parts 14, 15 of the internal skin 7 are bonded to the fixing zones 11 upstream and downstream of the outer shell 5, said parts 14, 15, 11 further comprising holes used for the bolting of said fixing zones 14, 15, 11 on the upstream 2 and downstream 3 parts of the nozzle 1. Said bolts are marked with the reference 16 on Figures 3 and 4.
[030] Après fixation, la partie médiane 8 de la virole externe 5 s’étend dans le prolongement des surfaces radialement externe des parties amont 2 et aval 3 de la tuyère 1, de façon à assurer une continuité de surface facilitant l’écoulement des gaz.After fixing, the middle part 8 of the outer shell 5 extends in the extension of the radially outer surfaces of the upstream 2 and downstream 3 parts of the nozzle 1, so as to ensure surface continuity facilitating the flow of gas.
[031] L’ âme 6 est une structure acoustique alvéolaire et est montée radialement entre la partie médiane 8 de la virole externe 4 et la partie médiane 13 de la peau interne 7. Comme cela est mieux visible à la figure 5, la surface radialement interne de l’âme est fixée par un film de colle 17 à la peau interne 7. Par ailleurs, la surface radialement externe de l’âme 6 est également fixée par un film de colle 17 à la partie médiane 8 de la virole externe 5.[031] The core 6 is an alveolar acoustic structure and is mounted radially between the middle part 8 of the outer shell 4 and the middle part 13 of the inner skin 7. As is better visible in FIG. 5, the surface radially internal of the core is fixed by a film of adhesive 17 to the internal skin 7. Furthermore, the radially external surface of the core 6 is also fixed by a film of adhesive 17 to the middle part 8 of the external shell 5 .
[032] L’âme 6 est par exemple apte à former à un résonateur d’Helmholtz ou un module poreux.[032] The core 6 is for example able to form a Helmholtz resonator or a porous module.
[033] L’âme 6 peut être réalisée de façon monobloc ou elle peut être sectorisée dans la direction circonférentielle ou longitudinale. En d’autres termes, l’âme 6 peut comporter plusieurs secteurs angulaires disposés de façon adjacente sur toute la circonférence, de manière à former une âme annulaire.The core 6 can be made in one piece or it can be sectorized in the circumferential or longitudinal direction. In other words, the core 6 can comprise several angular sectors arranged adjacent over the entire circumference, so as to form an annular core.
[034] La peau interne 7, la virole externe 5 et l’âme 6 peuvent être réalisées, en tout ou partie, en matériau composite à matrice céramique (C.M.C.), ou, en variante, en alliage métallique tel par exemple qu’un alliage de titane.[034] The internal skin 7, the external shell 5 and the core 6 can be made, in whole or in part, of a ceramic matrix composite material (CMC), or, as a variant, of a metal alloy such as for example a titanium alloy.
[035] L’ensemble 4 peut être réalisé aisément, présente une masse faible 5 et offre de bonnes performances en termes d’atténuation acoustique.The assembly 4 can be produced easily, has a low mass 5 and offers good performance in terms of acoustic attenuation.
[036] La figure 4 illustre une variante de réalisation dans laquelle les parties d’extrémité 14, 15 de la peau interne sont décalées radialement de la partie médiane 13 de la peau interne 7 et sont reliées à ladite partie médiane 7 par des parties de liaison 18 s’étendant radialement. Dans ce cas, la virole 10 externe 5 peut être dépourvue de partie de liaison 12. On notera tout de même que les parties d’extrémité 9, 10 de la virole interne 5 sont légèrement décalées radialement par rapport à la partie médiane 8 de la virole externe 5 de manière à pouvoir réaliser la fixation de la partie amont 2 ou aval 3 (partie aval 3 à la figure 4) tout en conservant l’affleurement de la surface 15 externe de la partie médiane 8 de la virole 5 et de la surface externe de la partie amont 2 ou aval 3.[036] FIG. 4 illustrates an alternative embodiment in which the end parts 14, 15 of the internal skin are offset radially from the middle part 13 of the internal skin 7 and are connected to said middle part 7 by parts of link 18 extending radially. In this case, the outer shroud 10 can be devoid of a connecting portion 12. It will nonetheless be noted that the end portions 9, 10 of the inner shroud 5 are slightly offset radially relative to the middle portion 8 of the outer shell 5 so as to be able to fix the upstream 2 or downstream 3 part (downstream part 3 in FIG. 4) while retaining the outcrop of the external surface 15 of the middle part 8 of the ferrule 5 and the external surface of the upstream 2 or downstream 3 part.
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