FR2971553A1 - Method for reducing noise of propulsion jet reactor of aircraft, involves ejecting shear flows at trailing edge of nacelles of reactor with ejection velocity in range between velocities of flows at inner and outer sides of nacelles - Google Patents
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Abstract
Description
Procédé pour réduire la signature acoustique d'un réacteur de propulsion et réacteur à signature acoustique réduite Method for reducing the acoustic signature of a propulsion reactor and reduced acoustic signature reactor
La présente invention appartient au domaine de la propulsion des aéronefs. Plus particulièrement l'invention concerne un moteur de propulsion par réaction ou réacteur pour lequel la poussée produite est obtenue par l'éjection de 5 gaz dont la vitesse est supérieure à la vitesse d'avancement dans l'air. The present invention belongs to the field of aircraft propulsion. More particularly, the invention relates to a jet propulsion engine or reactor for which the thrust produced is obtained by the ejection of gases whose speed is greater than the rate of advance in the air.
La propulsion par réacteur, en particulier par turboréacteur est bien connue pour la propulsion des aéronefs et notamment des avions civils de transport. 10 Un des inconvénients de ce type de propulsion est lié au bruit, en particulier à basse altitude, qui est généré par les réacteurs et qui affecte l'environnement des aéroports. Dans un réacteur conventionnel, les sources de bruit sont diverses, principalement les bruits de soufflante vers l'avant qui sont rayonnés par l'entrée 15 d'air du réacteur et les bruits de jets vers l'arrière qui sont rayonnés par les tuyères du réacteur, et l'importance relative de chacune des sources est fonction des conditions de vol de l'avion : vitesse, altitude, attitude et régime du moteur. Reactor propulsion, in particular by turbojet engine, is well known for the propulsion of aircraft and especially civil transport aircraft. One of the disadvantages of this type of propulsion is related to the noise, especially at low altitude, which is generated by the reactors and which affects the environment of the airports. In a conventional reactor, the sources of noise are diverse, mainly the forward fan noises radiated by the reactor air inlet and the backward jet noises radiated by the jet nozzles. reactor, and the relative importance of each of the sources depends on the flight conditions of the aircraft: speed, altitude, attitude and engine speed.
Pour réduire le bruit des réacteurs de nombreux efforts ont été réalisés. 20 La génération des turboréacteurs à double flux en augmentant le débit moyen de gaz accéléré au détriment de la vitesse d'éjection a permis de réduire de manière importante le bruit de ces réacteurs compte tenu de l'influence de la vitesse d'éjection sur le bruit qui évolue comme la puissance huit de la dite vitesse. 25 Le traitement acoustique des parois des réacteurs, en particulier des entrées d'air et de certaines parties des tuyères, a également permis de réduire la signature sonore des réacteurs. To reduce the noise of the reactors many efforts have been made. The generation of turbofan engines by increasing the average accelerated gas flow at the expense of the ejection speed made it possible to significantly reduce the noise of these reactors given the influence of the ejection speed on the engine. noise that evolves as the power eight of the said speed. The acoustic treatment of the reactor walls, in particular the air inlets and certain parts of the nozzles, has also made it possible to reduce the sound signature of the reactors.
Toutefois il apparaît encore nécessaire de diminuer le niveau de bruit généré par les réacteurs de propulsion des aéronefs, ce qui s'avère d'autant plus difficile que le niveau atteint actuellement est déjà relativement bas sur le plan technique. However, it still appears necessary to reduce the noise level generated by aircraft propulsion reactors, which proves all the more difficult as the level currently reached is already relatively low technically.
La vitesse d'éjection des gaz accélérés est une source importante de bruits trouvant son origine dans les variations de champ de pression importantes régnant dans l'écoulement aérodynamique au niveau de l'interface entre les différents flux aérodynamiques circulant à l'extérieur du réacteur et dans les différentes zones du réacteur, le flux primaire et le flux secondaire sur un réacteur double flux conventionnel. Il a été proposé d'agir sur la vitesse moyenne d'éjection des gaz accélérés en favorisant le mélange, au niveau des sorties de tuyères, des gaz des différents flux de vitesses différentes de sorte à diminuer la vitesse moyenne du flux ayant la plus grande vitesse, ce principe pouvant être appliqué soit entre le flux primaire et le flux secondaire du réacteur, soit entre le flux secondaire du réacteur et l'écoulement aérodynamique externe. Différentes formes de tuyères ont ainsi été imaginées pour faciliter ce mélange, en particulier les tuyères présentant un bord de fuite en dents de scie ou en chevron comme dans le brevet US 6 360 528 et les tuyères dont la jupe forme des replis de sorte à augmenter les surfaces de contact entre deux flux et à faciliter le mélange des flux comme dans le brevet US 5 884 472. Ce type de solution est appliqué par exemple entre le flux primaire et le flux secondaire d'un réacteur à double flux afin d'agir sur le flux primaire dont la vitesse d'éjection est la plus élevée. The accelerated gas ejection velocity is a major source of noise originating from the large pressure field variations prevailing in the aerodynamic flow at the interface between the different aerodynamic flows circulating outside the reactor and in the different zones of the reactor, the primary flow and the secondary flow on a conventional double flow reactor. It has been proposed to act on the average accelerated gas ejection speed by favoring the mixing, at the nozzle outlets, of the gases of the different flows of different speeds so as to decrease the average speed of the flow having the greatest This principle can be applied either between the primary flow and the secondary flow of the reactor, or between the secondary reactor flow and the external aerodynamic flow. Various forms of nozzles have thus been devised to facilitate this mixing, in particular the nozzles having a sawtooth or chevron trailing edge, as in US Pat. No. 6,360,528, and the nozzles whose skirt folds so as to increase the contact surfaces between two streams and to facilitate the mixing of flows as in US Pat. No. 5,884,472. This type of solution is applied for example between the primary flow and the secondary flow of a double-flow reactor in order to act. on the primary flow with the highest ejection speed.
Cependant ces solutions, outre le fait qu'elle peuvent être défavorable au rendement propulsif du réacteur et peuvent s'avérer pénalisantes en masse, présentent l'inconvénient pour diminuer la vitesse moyenne d'une partie de l'écoulement de jet de générer par le mélange de deux flux un niveau de turbulences important qui en matière de bruit détruit une partie des bénéfices apportés par la diminution de la vitesse moyenne d'éjection du flux le plus rapide. However, these solutions, besides the fact that they may be unfavorable to the propulsive efficiency of the reactor and may be penalizing in weight, have the disadvantage of reducing the average speed of a portion of the jet flow to be generated by the reactor. mixing two streams a significant level of noise turbulence destroys some of the benefits of decreasing the average speed of ejection of the fastest flow.
La présente invention propose un procédé et un dispositif qui agit sans rechercher à mélanger les flux du réacteur mais par l'interposition entre deux flux du réacteur adjacents de flux de cisaillement intermédiaire dont les vitesses intermédiaires entres les vitesses des flux assurent une transition de vitesse contrôlée dans l'écoulement avec une génération minimal de turbulences. Suivant le procédé de réduction du bruit de jet d'un réacteur de propulsion, au moins un flux de cisaillement est éjecté au niveau d'au moins une partie d'un bord de fuite d'une nacelle du réacteur avec une vitesse d'éjection, d'un gaz du flux de cisaillement éjecté, intermédiaire entre la vitesse du flux du réacteur sur le côté intérieur de la nacelle considérée et une vitesse du flux du réacteur ou du flux extérieur sur le côté extérieur de la nacelle. En diminuant ainsi les gradients de vitesses dans l'écoulement entre les différents flux du réacteur, le bruit de jet est réduit. Avantageusement le champ des vitesses dans l'écoulement d'un flux de cisaillement est sensiblement constant et orienté dans la direction moyenne des vitesses dans les écoulements des flux du réacteur sur les côtés intérieur et extérieur de la nacelle. Pour augmenter encore l'effet de réduction du bruit de jet, deux ou plus flux de cisaillement sont éjectés simultanément au niveau d'une même partie d'un même bord de fuite d'une nacelle, de sorte à former en arrière du bord de fuite, suivant le sens de l'écoulement aérodynamique, des couches empilées entre le flux du réacteur sur le côté intérieur de la nacelle et le flux du réacteur sur le côté extérieur de la nacelle, et ceci avec des vitesses d'éjection différentes et telles que lesdites vitesses d'éjection soient toujours croissantes depuis le flux du réacteur sur le côté, extérieur ou intérieur, de la nacelle ayant la plus faible vitesse et le flux du réacteur, sur le côté intérieur ou extérieur, de la nacelle ayant la plus grande vitesse. Le procédé s'applique en fonction des architectures moteur considérées à un ou plusieurs bords de fuite de nacelles d'un réacteur qui peut comporter une nacelle core et une ou plusieurs nacelles fan. Ainsi la nacelle peut être une nacelle core d'un générateur de gaz du réacteur dont le flux sur le côté intérieur est un flux primaire du réacteur éjecté par le générateur de gaz et dont le flux sur le côté extérieur est un flux secondaire du réacteur, par exemple un flux de la soufflante, ou un écoulement aérodynamique externe au réacteur. La nacelle peut également être une nacelle fan d'une soufflante dont le flux sur le côté intérieur est un flux secondaire de la soufflante et dont le flux sur le côté extérieur est un autre flux secondaire du réacteur ou un écoulement aérodynamique externe au réacteur. Enfin pour des raisons principalement d'économie, le flux ou les flux de cisaillement, ou encore une partie des flux de cisaillement, sont interrompus dans des conditions de vol pour lesquels une réduction de puissance acoustique du jet n'est pas recherchée et sont activés dans des conditions de vol pour lesquels une réduction de la puissance acoustique du jet est recherchée. Dans le réacteur de propulsion de l'invention, au moins un flux est éjecté à l'arrière du réacteur au niveau d'une sortie de tuyère, le réacteur comportant au moins une nacelle dont la structure de nacelle sépare deux flux du réacteur entre un côté intérieur et un côté extérieur de la nacelle et comporte un bord de fuite au niveau de la sortie de tuyère. En outre, dans le réacteur de l'invention, afin de mettre en oeuvre le procédé de l'invention et d'en produire les avantages, : - le bord de fuite est pourvu d'une ouverture de bord de fuite continue sur 20 tout ou partie substantielle dudit bord de fuite ; - le réacteur comporte des moyens de distribution d'un gaz comprimé au niveau de l'ouverture, des caractéristiques géométrique de ladite ouverture d'une part et des caractéristiques débit et pression du gaz d'autre part étant choisi pour éjecter au niveau dudit bord de fuite un flux de cisaillement 25 ayant des caractéristiques d'écoulement homogènes ; - une vitesse d'éjection, caractéristique de l'écoulement du flux de cisaillement, étant comprise entre les vitesses des flux du réacteur sur les côtés intérieur et extérieur de la nacelle. Dans une forme améliorée de réalisation pour améliorer les conditions 30 aérodynamiques de transition entre des flux adjacents du réacteur, tout ou partie substantielle du bord de fuite d'une nacelle au moins comporte au moins deux ouvertures agencées parallèlement au bord de fuite et parallèlement entre elles de sorte à éjecter deux flux de cisaillement indépendants dans la partie du bord de fuite de nacelle concerné. Lorsque le réacteur est un réacteur comportant au moins deux flux distincts, un flux primaire et un flux secondaire, comportant un générateur de gaz pourvu d'une nacelle core et générant le flux primaire, comportant une soufflante pourvue d'une nacelle fan et générant le flux secondaire, la nacelle core et ou la nacelle fan sont pourvues d'au moins une ouverture de bord de fuite annulaire sur au moins une partie substantielle du périmètre du bord de fuite de ladite nacelle core et ou de ladite nacelle fan. The present invention provides a method and a device which acts without seeking to mix the reactor streams but by the interposition between two adjacent reactor streams of intermediate shear flow whose intermediate velocities between the flow velocities provide a controlled rate transition in the flow with a minimal generation of turbulence. According to the method of reducing the jet noise of a propulsion reactor, at least one shear flow is ejected at at least a portion of a trailing edge of a nacelle of the reactor with an ejection speed , a gas ejected shear flow, intermediate between the speed of the reactor flow on the inner side of the nacelle and a flow rate of the reactor or the external flow on the outside of the nacelle. By thus reducing the flow gradients in the flow between the different flows of the reactor, the jet noise is reduced. Advantageously, the field of velocities in the flow of a shear flow is substantially constant and oriented in the mean direction of the velocities in the flows of the reactor flows on the inner and outer sides of the nacelle. To further increase the jet noise reduction effect, two or more shear flows are ejected simultaneously at the same part of the same trailing edge of a nacelle, so as to form behind the edge of the nacelle. leakage, according to the direction of the aerodynamic flow, of the layers stacked between the reactor flow on the inner side of the nacelle and the flow of the reactor on the outside of the nacelle, and this with different ejection speeds and such said ejection velocities are always increasing from the reactor flow on the side, outside or inside, of the nacelle having the lowest speed and the flow of the reactor, on the inside or outside, of the nacelle having the largest speed. The method is applicable depending on the engine architectures considered one or more trailing edges of nacelles of a reactor which may include a core nacelle and one or more fan nacelles. Thus the nacelle can be a nacelle core of a reactor gas generator whose flow on the inner side is a primary flow of the reactor ejected by the gas generator and whose flow on the outer side is a secondary flow of the reactor, for example a flow of the fan, or an aerodynamic flow external to the reactor. The nacelle can also be a fan nacelle of a fan whose flow on the inner side is a secondary flow of the fan and whose flow on the outer side is another secondary flow of the reactor or an aerodynamic flow external to the reactor. Finally, mainly for reasons of economy, the flow or the shear flows, or a part of the shear flows, are interrupted under flight conditions for which a reduction in acoustic power of the jet is not desired and are activated. in flight conditions for which a reduction of the acoustic power of the jet is sought. In the propulsion reactor of the invention, at least one flow is ejected at the rear of the reactor at a nozzle outlet, the reactor comprising at least one nacelle whose nacelle structure separates two flows of the reactor between a inner side and an outer side of the nacelle and has a trailing edge at the nozzle outlet. Furthermore, in the reactor of the invention, in order to carry out the process of the invention and to produce the advantages thereof: the trailing edge is provided with a continuous trailing edge opening on all or substantial part of said trailing edge; the reactor comprises means for dispensing a compressed gas at the opening, the geometric characteristics of said opening on the one hand and flow and pressure characteristics of the gas on the other hand being chosen to eject at said edge; leakage a shear flow having uniform flow characteristics; - An ejection rate, characteristic of the flow of the shear flow, being between the flow rates of the reactor on the inner and outer sides of the nacelle. In an improved embodiment for improving the aerodynamic transition conditions between adjacent flows of the reactor, all or a substantial part of the trailing edge of at least one nacelle comprises at least two openings arranged parallel to the trailing edge and parallel to each other. so as to eject two independent shear flows in the part of the nacelle trailing edge concerned. When the reactor is a reactor comprising at least two separate streams, a primary stream and a secondary stream, comprising a gas generator provided with a core nacelle and generating the primary stream, comprising a fan provided with a fan nacelle and generating the secondary stream, the nacelle core and or the nacelle fan are provided with at least one annular trailing edge opening on at least a substantial part of the perimeter of the trailing edge of said nacelle core and or said nacelle fan.
Pour limiter les impacts sur la conception et la réalisation des nacelles, de préférence une ou des ouvertures de bords de fuite de nacelles sont limitées suivant le périmètre défini par le bord de fuite de sorte à correspondre à au moins un quart environ dudit périmètre. L'invention s'adresse aussi à un avion propulsé par au moins un réacteur conforme à l'invention, un tel avion tirant de nombreux avantages opérationnels de la réduction de bruit obtenue comme par exemple de pouvoir décoller de terrains ayant des exigences de bruits réduits, au moins pendant certains créneaux horaires, ou pratiquant une taxation des avions bruyants. In order to limit the impacts on the design and construction of the nacelles, preferably one or more nacelle trailing edge openings are limited according to the perimeter defined by the trailing edge so as to correspond to at least about one quarter of said perimeter. The invention is also directed to an aircraft propelled by at least one reactor according to the invention, such an aircraft obtaining many operational advantages of the noise reduction obtained such as for example being able to take off from terrain having reduced noise requirements. , at least during certain time slots, or practicing a taxation of noisy planes.
La description d'un turbocompresseur suivant l'invention est faite en référence aux figures qui représentent l'invention de manière schématique et non limitative : Figure 1 : suivant une section partielle un réacteur double flux à grand taux de dilution ; Figures 2 : en perspective vue de l'arrière un détail d'un réacteur double flux au niveau des tuyères de sortie et illustre les différents écoulements ; The description of a turbocharger according to the invention is made with reference to the figures which show the invention in a schematic and nonlimiting manner: FIG. 1: according to a partial section, a double-flow reactor with a high dilution ratio; Figures 2: in perspective from the rear a detail of a double flow reactor at the outlet nozzles and illustrates the different flows;
La figure 1 représente en section partielle un turboréacteur 10 présentant une architecture conventionnelle de réacteur à double flux à grand taux de dilution similaire en cela aux modèles de réacteurs exploités sur la plupart des avions de transport civils actuels. FIG. 1 shows in partial section a turbojet engine 10 having a conventional architecture of a double-flow reactor with a high dilution ratio similar to the reactor models used on most current civil transport aircraft.
Un tel réacteur 10 comporte notamment un générateur de gaz 11, ou core, dont le détail n'est pas représenté sur la figure 1, qui est traversé par un flux primaire 31 éjecté à l'arrière du réacteur au niveau d'une sortie de tuyère primaire 21, dans une zone proche d'un axe 15 du réacteur qui correspond à l'axe de rotation des parties tournantes du réacteur. Le réacteur 10 comporte également une soufflante 12, ou fan, qui est entraînée en rotation par le générateur de gaz 11 de sorte à créer un flux secondaire 32 qui est éjecté au niveau d'une sortie de tuyère secondaire 22. Dans un fonctionnement ordinaire du réacteur 10, par exemple en phase propulsée d'un avion et en particulier au décollage, en montée ou en croisière, la vitesse de l'écoulement dans le flux primaire 31 est supérieure à la vitesse de l'écoulement dans le flux secondaire 32 qui est elle-même supérieure à la vitesse du flux extérieur 33 , extérieur au réacteur, correspondant à la vitesse de déplacement de l'avion, et donc du réacteur, par rapport à l'air ambiant. Such a reactor 10 comprises in particular a gas generator 11, or core, the detail of which is not shown in FIG. 1, which is traversed by a primary flow 31 ejected at the rear of the reactor at an outlet of primary nozzle 21, in an area close to an axis 15 of the reactor which corresponds to the axis of rotation of the rotating parts of the reactor. The reactor 10 also comprises a fan 12, or fan, which is rotated by the gas generator 11 so as to create a secondary flow 32 which is ejected at a secondary nozzle outlet 22. In ordinary operation of the reactor 10, for example in the propelled phase of an aircraft and in particular at takeoff, uphill or cruising, the speed of the flow in the primary flow 31 is greater than the flow velocity in the secondary flow 32 which is itself greater than the speed of the external flow 33 outside the reactor, corresponding to the speed of movement of the aircraft, and therefore the reactor, relative to the ambient air.
Bien que les vitesses de l'écoulement soient susceptibles de variations importantes d'un modèle de réacteur à un autre ainsi que du régime de fonctionnement et de la vitesse de déplacement pour un même réacteur, il peut être considéré à titre d'exemple que, pour un réacteur à double flux à grand taux de dilution d'un avion et fonctionnant à un régime proche du régime maximum autorisé, régime de décollage ou régime de montée, la vitesse d'éjection du flux primaire 31 est de l'ordre de 400m/s et la vitesse du flux secondaire 32 est de l'ordre de 200m/s, valeurs à comparer à une vitesse de vol de l'ordre de 100m/s correspondant à la vitesse du flux extérieur 33. Pour assurer un fonctionnement aérodynamique interne et externe correcte du réacteur, les éléments fonctionnels, non représentés, du réacteur sont enveloppés par des structures de nacelles, dans le cas illustré une nacelle core 41 autour du générateur de gaz 11 et une nacelle fan 42 autour de la soufflante 12. Le réacteur 10 comporte en outre au niveau de bords de fuite de structures de nacelles 41, 42 des ouvertures 43, 44 par lesquelles sont entretenus des flux de cisaillement 51, 52, c'est à dire des débits de gaz éjectés vers l'arrière, le gaz étant dans sa forme la plus pratique de l'air. Although the flow velocities are susceptible to significant variations from one reactor model to another as well as the operating speed and the displacement velocity for the same reactor, it can be considered as an example that, for a double-flow reactor with a high dilution ratio of an aircraft and operating at a speed close to the maximum allowed speed, take-off speed or climb rate, the ejection speed of the primary flow 31 is of the order of 400m / s and the speed of the secondary flow 32 is of the order of 200m / s, values to be compared to a flight speed of the order of 100m / s corresponding to the speed of the external flow 33. To ensure internal aerodynamic operation and correct external reactor, the functional elements, not shown, of the reactor are enveloped by nacelle structures, in the case shown a core nacelle 41 around the gas generator 11 and a nacelle fan 42 around the blower 12. The reactor 10 further comprises at the trailing edges of nacelle structures 41, 42 openings 43, 44 through which are maintained shear flows 51, 52, ie ejected gas flow rates backwards, the gas being in its most convenient form of air.
En pratique, et en fonction des résultats recherchés, le bord de fuite de la structure de nacelle 41 du générateur de gaz est pourvu d'une ouverture de bord de fuite core 43 et ou le bord de fuite de la structure de nacelle 42 de la soufflante 12 est pourvue d'une ouverture de bord de fuite fan 44. In practice, and depending on the desired results, the trailing edge of the nacelle structure 41 of the gas generator is provided with a core trailing edge opening 43 and or the trailing edge of the nacelle structure 42 of the blower 12 is provided with a fan trailing edge opening 44.
De telles ouvertures de bord de fuite core ou fan sont des ouvertures longeant le bord de fuite à la périphérie de la tuyère concernée, annulaires dans le cas illustré. L'ouverture 43, 44 sur un bord de fuite est sensiblement continue ou doit se comporter aérodynamiquement comme une ouverture continue, c'est à dire qu'en terme de flux de cisaillement 51, 52 généré les caractéristiques aérodynamiques, en particulier le débit et le champ de vitesses dans l'écoulement de ce flux de cisaillement, est homogène, et ceci même si pour des raisons de fabrication des nacelles, l'ouverture de bord de fuite est réalisée en plusieurs segments. Such core or fan trailing edge openings are openings along the trailing edge at the periphery of the nozzle concerned, annular in the illustrated case. The opening 43, 44 on a trailing edge is substantially continuous or must behave aerodynamically as a continuous opening, that is to say that in terms of shear flow 51, 52 generated aerodynamic characteristics, in particular the flow and the velocity field in the flow of this shear flow is homogeneous, and this even if, for reasons of manufacture of the nacelles, the trailing edge opening is made in several segments.
Par homogène il faut comprendre que les caractéristiques d'un flux de cisaillement sont relativement constantes en débit et en vitesse, au sens vectoriel du terme, tout le long de l'ouverture annulaire, même si dans le cas présent il n'est pas requis une extrême précision des valeurs de ces paramètres pour lesquels des écarts de l'ordre de 10 ou 20% voire plus s'avère d'une précision suffisante pour atteindre le résultat recherché. Des moyens non représentés, pouvant consister en des générateurs de gaz comprimé ou en des prélèvements sur des étages de compression du réacteur lui-même, produise un gaz comprimé, a priori de l'air, qui est amené jusqu'aux ouvertures annulaires 43, 44 pour y être distribué avec une pression et un débit contrôlés de sorte que pour chaque bord de fuite core et ou fan un flux de cisaillement est éjecté vers l'arrière du bord de fuite de la nacelle correspondante, 41, respectivement 42. Comme illustré sur la figure 2, un flux de cisaillement 51, 52 se trouve à la séparation de deux flux caractéristiques du réacteur 10 lors de son 30 fonctionnement. Ainsi le flux de cisaillement 51 issu du bord de fuite de la nacelle core 41 est éjecté entre le flux primaire 31 éjecté par le générateur de gaz 11 et le flux secondaire 32 éjecté par le fan 12. Ainsi le flux de cisaillement 52 issu du bord de fuite de la nacelle fan 42 est éjecté entre le flux secondaire 12 éjecté par le fan 12 et le flux extérieur 33 de l'air autour du réacteur. By homogeneous it should be understood that the characteristics of a shear flow are relatively constant in flow and speed, in the vector sense of the term, all along the annular opening, although in this case it is not required extreme accuracy of the values of these parameters for which deviations of the order of 10 or 20% or more is of sufficient accuracy to achieve the desired result. Unrepresented means, which may consist of compressed gas generators or sampling on compression stages of the reactor itself, produces a compressed gas, a priori air, which is fed to the annular openings 43, 44 to be dispensed with controlled pressure and flow so that for each trailing edge core and or fan a shear flow is ejected to the rear of the trailing edge of the corresponding nacelle, 41, respectively 42. As illustrated in FIG. 2, a shear flow 51, 52 is at the separation of two characteristic flows of the reactor 10 during its operation. Thus the shear flow 51 from the trailing edge of the core nacelle 41 is ejected between the primary flow 31 ejected by the gas generator 11 and the secondary flow 32 ejected by the fan 12. Thus the shear flow 52 from the edge leakage of the nacelle fan 42 is ejected between the secondary flow 12 ejected by the fan 12 and the external flow 33 of the air around the reactor.
En outre les paramètres : géométrie et section des ouvertures de bord de fuite 43, 44, pression et débit de gaz comprimé amené aux dites ouvertures de bord de fuite, sont choisis de sorte que pour chaque ouverture de bord de fuite 43, 44, la vitesse d'éjection de l'air soit comprise entre les vitesses des écoulements se trouvant de chaque côté du bord de fuite considéré. In addition, the parameters: geometry and section of the trailing edge openings 43, 44, pressure and flow rate of compressed gas supplied to said trailing edge openings, are chosen so that for each trailing edge opening 43, 44, the rate of air ejection is between the flow velocities on each side of the trailing edge considered.
Pour lutter contre la création de turbulences, et maintenir un flux de cisaillement avec des caractéristiques aussi stables et constantes que possible, avantageusement les ouvertures 43, 44 se présentent sous la forme d'une fente ouverte entre un côté interne 411, 421 et un côté externe 412, 422 de la nacelle 41, 42 considérée dont des lèvres de ladite fente sont maintenues en écartement par des éléments de jonction en forme de profils aérodynamiques régulièrement répartis le long de l'ouverture, les dits éléments en forme de profils aérodynamiques stabilisant la direction dans laquelle le flux de cisaillement est orienté lorsqu'il est éjecté vers l'arrière. Suivant le dispositif de l'invention, l'éjection d'un flux de cisaillement entre deux flux adjacents du réacteur de vitesses différentes dans la zone où ces deux flux de vitesses différentes se retrouvent tangents permet, par le choix d'une vitesse d'éjection intermédiaire pour le flux de cisaillement de diminuer les écarts de vitesse tangentielles relatives dans l'écoulement aux interfaces entre les différents flux, flux du réacteur et flux de cisaillement. To combat the creation of turbulence, and maintain a shear flow with characteristics as stable and constant as possible, advantageously the openings 43, 44 are in the form of an open slot between an inner side 411, 421 and a side external 412, 422 of the nacelle 41, 42 considered whose lips of said slot are maintained in spacing by junction elements in the form of aerodynamic profiles evenly distributed along the opening, said elements in the form of aerodynamic profiles stabilizing the direction in which the shear flow is oriented when ejected backward. According to the device of the invention, the ejection of a shear flow between two adjacent flows of the reactor of different speeds in the zone where these two different flow velocities are found tangents allows, by the choice of a speed of intermediate ejection for the shear flow to decrease relative tangential velocity differences in the flow at the interfaces between different flows, reactor flow and shear flow.
En diminuant ainsi les écarts de vitesses aux interfaces, les turbulences dans l'écoulement s'en trouvent également réduites avec un effet bénéfique sur le bruit de jet. By thus reducing the differences in speeds at the interfaces, the turbulence in the flow is also reduced with a beneficial effect on the jet noise.
Dans la mesure où les avantages apportés par le dispositif de l'invention ne sont pas nécessaires en permanence pendant le fonctionnement du réacteur, de préférence le dispositif est placé dans un mode arrêté dans lequel il n'est plus produit de flux de cisaillement, ou dans un mode veille dans lequel le flux de cisaillement est réduit, lorsque la réduction de bruit n'est pas recherchée. Par exemple pour un avion au décollage et en montée à basse altitude, dans une situation où la trace acoustique au sol est critique, le dispositif sera en fonctionnement et au-dessus d'une certaine altitude ou en croisière le dispositif sera avantageusement arrêté ou mis en veille. Insofar as the advantages provided by the device of the invention are not necessary during operation of the reactor, preferably the device is placed in a stopped mode in which shear flow is no longer produced, or in a standby mode in which the shear flow is reduced, when the noise reduction is not sought. For example for a plane taking off and climbing at low altitude, in a situation where the ground acoustic trace is critical, the device will be in operation and above a certain altitude or cruising the device will be advantageously stopped or put Standby.
L'invention est susceptible de variantes à la portée de l'homme du métier sans se démarquer des principes décrits dans le mode détaillé précédent. En particulier, l'invention peut être mise en oeuvre dans le cas d'un réacteur ne comportant qu'un seul flux, le flux primaire, ou dans le cas d'un générateur de gaz actionnant une hélice, un tel générateur de gaz étant assimilable à un réacteur, ou encore dans le cas de réacteur comportant plus de deux flux. En particulier il est possible, sur un réacteur comportant plusieurs bords de fuite de nacelles, de ne générer un flux de cisaillement qu'au niveau d'un seul bord de fuite de nacelle correspondant à la séparation d'un seul des flux du réacteur avec un autre flux. Un tel choix est par exemple motivé par des raisons de simplicité du dispositif, simplicité ayant nécessairement un impact sur les coûts de réalisation et de maintenance, sur la masse ..., et dans ce cas il sera préféré de mettre en oeuvre le dispositif entre le flux ayant la vitesse d'éjection la plus élevée et le flux qui lui est voisin. Il est également possible de mettre en oeuvre un dispositif perfectionné dans lequel au niveau d'un même bord de fuite de nacelle deux ou plus ouvertures sont agencées de manière concentriques de sorte à éjecter à des vitesses différentes autant de flux de cisaillement entre les deux flux situés de chaque côté de la nacelle. Dans ce cas les vitesses de chaque flux de cisaillement seront choisies de sorte que les vitesses dans l'écoulement évoluent aussi régulièrement que possible entre les vitesses des deux flux situés de chaque côté de la nacelle fan ou core considérée, créant un gradient régulier du champ des vitesses pour limiter les turbulences dans l'écoulement. Il est également possible que seule une partie, au moins un quart du périmètre de la tuyère, du bord de fuite d'une nacelle soit pourvue du dispositif. Ainsi, il est préférentiellement traité une zone de la nacelle pour éviter un rayonnement du bruit dans une direction privilégiée, par exemple en direction du sol lors des phases de décollage et de montée initiale d'un avion lorsque les moteurs développent la poussée maximale. Bien qu'illustrée pour un réacteur pourvu d'une nacelle conventionnelle sensiblement de révolution, l'invention peut être aussi bien mise en oeuvre pour des nacelles dont les tuyères ont des sections de sorties qui ne soient pas sensiblement circulaires, par exemple des nacelles présentant des sections de sortie rectangulaire, exemple non illustré, pour lesquelles le choix des parties de bord de fuite de nacelle mettant en oeuvre le procédé correspond avantageusement à un ou des côtés entiers du bord de fuite de section rectangulaire. The invention is capable of variants within the reach of those skilled in the art without departing from the principles described in the detailed mode above. In particular, the invention can be implemented in the case of a reactor having only one flow, the primary flow, or in the case of a gas generator operating a propeller, such a gas generator being similar to a reactor, or in the case of reactor having more than two streams. In particular, it is possible, on a reactor comprising several trailing edges of nacelles, to generate a shear flow only at a single trailing edge of nacelle corresponding to the separation of only one of the reactor streams with another stream. Such a choice is for example motivated by reasons of simplicity of the device, simplicity necessarily having an impact on the costs of implementation and maintenance, on the mass ..., and in this case it will be preferred to implement the device between the flow having the highest ejection speed and the flow that is close to it. It is also possible to implement an improved device in which two or more openings are concentrically arranged at the same nacelle trailing edge so as to eject, at different speeds, as many shear flows between the two flows. located on each side of the nacelle. In this case the velocities of each shear flow will be chosen so that the velocities in the flow evolve as smoothly as possible between the velocities of the two flows located on each side of the fan or core pod considered, creating a regular gradient of the field. speeds to limit turbulence in the flow. It is also possible that only a portion, at least a quarter of the perimeter of the nozzle, of the trailing edge of a nacelle is provided with the device. Thus, it is preferentially treated an area of the nacelle to avoid noise radiation in a preferred direction, for example in the direction of the ground during the takeoff and initial climb phases of an aircraft when the engines develop the maximum thrust. Although illustrated for a reactor provided with a conventional nacelle substantially of revolution, the invention can be implemented for nacelles whose nozzles have outlet sections that are not substantially circular, for example nacelles having rectangular outlet sections, not shown, for which the choice of nacelle trailing edge parts implementing the method advantageously corresponds to one or more entire sides of the rectangular section trailing edge.
L'invention concerne également un procédé dans lequel au moins un flux de cisaillement 51, 52 d'un gaz, a priori de l'air, est éjecté vers l'arrière au niveau de tout ou partie d'un bord de fuite d'une nacelle, core 41 ou fan 42, d'un réacteur 10 de propulsion entre deux flux 31, 32, respectivement 32, 33, ayant des vitesses différentes dans la zone du bord de fuite où ces deux flux de vitesses différentes se retrouvent tangents, et tel que la vitesse d'éjection du flux de cisaillement 51, 52 est une vitesse intermédiaire entre les vitesses des deux flux situés de chaque côté de la nacelle 41, respectivement 42, dont le bord de fuite est considéré. Le flux de cisaillement 51, 52 est éjecté de sorte à former un flux s'intercalant de manière uniforme entre les flux du réacteur et à présenter des caractéristiques de débit et un champ de vitesses sensiblement constant orienté dans la direction moyenne des vitesses des flux du réacteur. La vitesse d'éjection du flux de cisaillement 51, 52 est par exemple la vitesse moyenne entre les vitesses des deux flux 31, 32, respectivement 32, 33, 30 entre lesquels le flux de cisaillement est éjecté. Dans une forme générale d'application du procédé, deux ou plus flux de cisaillement sont éjectés au niveau d'un même bord de fuite de nacelle avec des vitesses différentes intermédiaires entre la vitesse du flux du côté intérieur de la nacelle considérée et la vitesse du flux du côté extérieur de la nacelle considérée, les vitesses d'éjection des flux de cisaillement étant croissant depuis le flux, extérieur ou intérieur, du réacteur ayant la vitesse la plus faible vers le flux, intérieur ou extérieur, du réacteur ayant la vitesse la plus élevée. Les deux ou plus flux de cisaillement ainsi éjectés forment un empilage de flux de cisaillement qui s'intercale entre les deux flux du réacteur et assure une transition progressive et contrôlée des vitesses dans l'écoulement aérodynamique. The invention also relates to a method in which at least one shear flow 51, 52 of a gas, a priori air, is ejected towards the rear at all or part of a trailing edge of a nacelle, core 41 or fan 42, of a propulsion reactor 10 between two streams 31, 32, respectively 32, 33, having different speeds in the region of the trailing edge where these two different flow rates are found tangent, and such that the speed of ejection of the shear flow 51, 52 is an intermediate speed between the speeds of the two flows located on each side of the nacelle 41, respectively 42, whose trailing edge is considered. The shear flow 51, 52 is ejected so as to form a flow which is uniformly interposed between the reactor flows and has flow characteristics and a substantially constant velocity field oriented in the mean direction of the velocities of the flows of the reactor. reactor. The speed of ejection of the shear flow 51, 52 is for example the average speed between the speeds of the two streams 31, 32, respectively 32, 33, 30 between which the shear flow is ejected. In a general form of application of the method, two or more shear flows are ejected at the same nacelle trailing edge with different speeds intermediate between the speed of the flow on the inner side of the nacelle considered and the speed of the flow from the outside of the nacelle considered, the shear flow ejection velocities being increased from the flow, outside or inside, of the reactor having the lowest speed towards the flow, inside or outside, of the reactor having the velocity higher. The two or more shear flows thus ejected form a stack of shear flows which is inserted between the two flows of the reactor and ensures a gradual and controlled transition of the velocities in the aerodynamic flow.
Avantageusement, le procédé est mis en oeuvre sur un réacteur dans les seules périodes de l'utilisation du réacteur pendant lesquelles une réduction du bruit est recherchée. Advantageously, the process is carried out on a reactor in the only periods of use of the reactor during which noise reduction is desired.
Le procédé de l'invention et le dispositif de l'invention mettant en oeuvre le procédé permettent ainsi de réduire le niveau de bruit d'un réacteur pour la partie générée par les jets en sortie des tuyères et contribuent ainsi à l'amélioration globale de la réduction du bruit des réacteurs, en particulier des réacteurs d'avion. The method of the invention and the device of the invention implementing the method thus make it possible to reduce the noise level of a reactor for the part generated by the jets at the outlet of the nozzles and thus contribute to the overall improvement of the reduction of the noise of the reactors, in particular the jet engines.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103569373A (en) * | 2013-11-13 | 2014-02-12 | 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 | Method for calculating tail jet-flow velocity field of turboprop plane in stationary state |
FR3009027A1 (en) * | 2013-07-26 | 2015-01-30 | Airbus Operations Sas | AIRCRAFT TURBOMACHINE ASSEMBLY WITH ATTENUATED JET NOISE. |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1157063A (en) * | 1956-07-30 | 1958-05-27 | Bertin & Cie | Mufflers for engines, in particular for jet engines |
US3599749A (en) * | 1969-07-28 | 1971-08-17 | Rohr Corp | Jet noise control system |
WO2005001247A2 (en) * | 2003-02-26 | 2005-01-06 | The Nordam Group, Inc. | Confluent exhaust nozzle |
EP1936172A2 (en) * | 2006-12-06 | 2008-06-25 | The Boeing Company | Systems and methods for passively directing aircraft engine nozzle flows |
-
2011
- 2011-02-10 FR FR1151066A patent/FR2971553B1/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1157063A (en) * | 1956-07-30 | 1958-05-27 | Bertin & Cie | Mufflers for engines, in particular for jet engines |
US3599749A (en) * | 1969-07-28 | 1971-08-17 | Rohr Corp | Jet noise control system |
WO2005001247A2 (en) * | 2003-02-26 | 2005-01-06 | The Nordam Group, Inc. | Confluent exhaust nozzle |
EP1936172A2 (en) * | 2006-12-06 | 2008-06-25 | The Boeing Company | Systems and methods for passively directing aircraft engine nozzle flows |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3009027A1 (en) * | 2013-07-26 | 2015-01-30 | Airbus Operations Sas | AIRCRAFT TURBOMACHINE ASSEMBLY WITH ATTENUATED JET NOISE. |
CN103569373A (en) * | 2013-11-13 | 2014-02-12 | 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 | Method for calculating tail jet-flow velocity field of turboprop plane in stationary state |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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