GROUPE PROPULSEUR ATA 70 – 80. Partie 6

Après une longue interruption voici la suite de cette série importante d’articles sur le groupe propulseur du 02.

Continuons maintenant avec la partie arrière de la nacelle :

Le propulseur de Concorde est équipé d'un ensemble de tuyères convergentes-divergentes, constitué par la tuyère primaire et la tuyère secondaire.

Cet ensemble permet de diriger et canaliser les gaz d'échappements afin d'obtenir les performances optimales pour chaque configuration de vol.

La tuyère primaire, grâce à sa section variable, a pour rôle principal de réguler le régime N1.

La tuyère secondaire améliore le rendement du réacteur, de plus elle permet l'inversion de la poussée au sol et en vol.

- La tuyère primaire.

- La tuyère secondaire.

- L’inverseur de poussée.

Maintenant on peut parler des tuyères :

Comment ça marche :

Comme nous avons expliqué précédemment, en condition de croisière, le taux d'expansion à travers le flux d’air est élevé et l'expansion des gaz d'échappement se poursuit en aval de la tuyère primaire.

L'une des exigences de la tuyère sera de convertir l'énergie potentielle contenue dans le flux d’air en poussée vers l'avant et de la transmettre à l'avion.

A l’inverse, à faible vitesse de l’avion, le taux d’expansion des flux d’air est faible. Cela crée un anneau de basse pression autour du flux et donc une traînée de base qui est minimisée en réduisant la surface de la tuyère.

Lors des accélérations transsoniques, la surface des tuyères doit être augmentée en fonction du nombre de Mach afin d'optimiser les performances du système propulsif.

La tuyère primaire remplit ainsi la fonction de tuyère secondaire variable, elle est :

-       Convergente en mode décollage,

-       Divergente en mode supersonique

-       Dans une position intermédiaire lors de l'accélération transsonique.

Cela augmente la pression dans l'espace annulaire autour du flux d’air et réduit encore davantage la traînée de base. Les ouvertures se ferment progressivement lors de l’accélération transsonique et sont entièrement fermées en mode supersonique. Si une poussée inverse est nécessaire, le flux d’air est dirigé vers l'avant en réduisant la zone du col de la tuyère à zéro, c'est-à-dire en faisant converger complètement la tuyère en ouvrant les ouvertures.

Le propulseur est équipé d'un ensemble de tuyères convergentes-divergentes, constitué par la tuyère primaire et la tuyère secondaire.

Pour établir la vitesse de rotation du compresseur B.P. (N1) en référence à la vitesse de rotation du compresseur H.P. (N2), la surface de la tuyère primaire doit être contrôlée.

La vitesse de rotation du compresseur BP (N1) est fonction du taux d'expansion à travers la turbine BP. À cette fin, le taux d'expansion est déterminé en détectant le rapport de pression à travers la turbine B.P. La surface de la tuyère primaire est ajustée pour maintenir la relation de référence P 3 : P 7 et donc le N1 souhaité.

EJECTION DES GAZ

L'ensemble éjection se compose de deux tuyères à section variable (tuyère primaire et tuyère secondaire/inverseur de poussée à paupières) et d'un silencieux à pelles. La tuyère primaire est manœuvrée par des vérins pneumatiques, la tuyère secondaire et les pelles de silencieux sont manœuvrées par des vérins à vis à commande pneumatique.

TUYERE PRIMAIRE

 La tuyère primaire est régulée automatiquement de façon a maintenir le rapport N1/N2, adéquat. La section de la tuyère est fonction de la position de la manette de gaz et de la loi E. Lors de l'utilisation de la réchauffe, la section s'accroît et maintient la pression dans le canal d'éjection et par conséquent le rapport N1/N2 aux valeurs correctes.

TUYERE SECONDAIRE / INVERSEUR DE POUSSEE A PAUPIERES

La tuyère secondaire est constituée par les paupières d'inversion de poussée qui sont manœuvrées par leurs vérins de manière à obtenir la section optimale assurant un rendement propulsif maximum dans toute la gamme de fonctionnement. Aux basses vitesses, jusqu'a Mach 0.9 les paupières sont fixe. A des vitesses de Mach plus élevées, les paupières sont actionnées automatiquement en fonction du rapport des pressions ambiante/gaz d'échappement.

En poussée inverse, les paupières se déplacent vers l'arrière et sont complètement déployées pour dévier les gaz d'échappement par l'ouverture créée à leurs bords avant. Un déplacement des paupières dû à une panne du système aussi bien en poussée avant qu'en poussée inversée, provoque une réduction automatique au régime de ralenti du réacteur. Dans certaines limites, le recours à la poussée inversée en vol est permis; la puissance est limitée, dans ces conditions, au ralenti d'inversion.

Il y a des commandes et des signalisations de tuyère secondaire, qui permettent un choix soit en auto, soit en subsonique. La position subsonique est choisie pour une diminution maximale du bruit au décollage (angle paupières : 10°).

Cet ensemble permet de diriger et canaliser les gaz d'échappements afin d'obtenir la performance optimum pour chaque configuration de vol.

SILENCIEUX D’EJECTION

Se compose d'un nombre de pelles, situées dans le col de de tuyère conv./div., faisant saillie dans l'écoulement pour atténuer le bruit au décollage.

TUYERE PRIMAIRE

La disposition de base de l’actionnement et du contrôle de la tuyère primaire, est une extension du tube d’éjection qui précède l'ensemble de tuyère secondaire.

La tuyère primaire comprend une série de pétales, actionnées par des vérins de commande d'air, de manière à modifier la zone de sortie de la buse convergente selon les besoins.

La position finale des pétales de la tuyère primaire, et donc la surface de la tuyère primaire, est fonction de la relation entre la pression de la tuyère et la pression de l'air dans les vérins de commande.

- La tuyère primaire, grâce à sa section variable, a pour rôle principal de réguler le régime N1.

TUYERE SECONDAIRE

Dans le but de réduire la traînée, une refonte complète des tuyères secondaires est engagée. Celles installées sur les prototypes, réalisées dans une construction traditionnelle et lourde sont remplacées par des versions allégées n’ayant plus une sortie de tuyère circulaire comme le moteur mais de forme arrondie. Cette modification permet de réaliser un important gain de masse.

La tuyère secondaire améliore le rendement du réacteur, de plus, elle permet l'inversion de la poussée au sol et en vol.

Cette tuyère a pour but d'atteindre le meilleur rendement de détente des gaz avec une traînée aussi faible que possible et de procurer l'inversion de poussée.

En altitude, pendant la croisière à M 2,02, la tuyère secondaire canalise les gaz d'échappement et, ainsi, évite l'expansion inutile de ceux-ci dans l'atmosphère. Ceci a pour effet de gagner de la poussée.

La tuyère secondaire est utilisée suivant quatre configurations principales de vol, qui sont :

   - le décollage avec position des paupières constante à 21° jusqu'à M = 0,55.

   - le vol subsonique et jusqu'à M 1,1 avec les paupières régulées automatiquement de 21° à 0°.

   - le vol supersonique avec les paupières complétement ouvertes à 0°.

   - le freinage avec la fermeture totale des paupières.

Les principaux éléments qui composent la tuyère secondaire sont :

- la structure de base fixe qui englobe les deux réacteurs.     

- une paire de paupières mobiles de O à 73° .

- un système mécanique de commande des paupières .

- un ensemble électronique de contrôle et régulation.

La manœuvre des paupières est réalisée par un mécanisme pneumatique logé dans la structure.

La commande et le contrôle des paupières sont effectués par un ensemble électronique.

La courbe représente trois phases distinctes :

 -  jusqu'à M = 0,55, les paupières sont partiellement fermées à 21°

-  de M = 0,55 à M = 1,0, les paupières s'ouvrent lentement, puis

-  de M = 1,0 à M = 1,1, l'ouverture des paupières est plus rapide jusqu'à l'ouverture totale (0°)

C'est dans cette phase que le convergent-divergent est amorcé, les phases précédentes permettant la diminution de traînées ; ceci grâce à la pénétration dans la tuyère secondaire de l'air tertiaire qui agit comme coussin d’air aérodynamique.

INVERSEUR DE POUSSEE

La commande manuelle de la Tuyère secondaire pour l'inversion de poussée est réalisée par une manette d'inversion classique, installée sur la manette de poussée avant.

Chaque manette est équipée d'un dispositif de verrouillage électromécanique qui évite les manœuvres intempestives telles que :

-           actions sur la manette d'inversion avant que la manette de poussée avant ne soit sur ralenti - affichage de la puissance reverse avant que les paupières n'aient atteint la position reverse

-           affichage en poussée avant, alors que les paupières ne sont pas revenues en position normale.

A la sélection de reverse, la tuyère primaire va d'abord s'ouvrir pour faciliter le "transit" des paupières en réduisant la vitesse du jet.

Ensuite, la tuyère primaire se fermera pour augmenter la vitesse du jet pour augmenter l'efficacité de la reverse.

De plus, un dispositif de sécurité séparé, appelé "WIND-DOWN" ramène le moteur au ralenti dans le cas où les paupières quittent la position ouvertes ou fermées, lorsque les manettes de gaz ne sont pas sur la position ralentie.

 La signalisation de la tuyère secondaire comprend un indicateur situé au panneau mécanicien, et les voyants de puissance "REV" et "CON" situés sur la planche pilote. 

L'aiguille de l'indicateur indique la position des paupières de 0 à 37°.

Le voyant bleu "REV" clignote quand les paupières se déplacent entre 27° et la position reverse ; avec les paupières en position reverse, le voyant bleu est allumé et reste fixe.

Le voyant "CON" s'allume si les paupières ne sont pas positionnées correctement en fonction de la position des manettes.

La reverse peut être activé en vol sur les deux réacteurs symétriques 2 et 3.

Dans ce cas, la pression d'air P3 nécessaire au déplacement des paupières n'est pas suffisante car le réacteur tourne au ralenti au moment de la mise en reverse.

Pour remédier à cet inconvénient, un prélèvement d'air sur le réacteur adjacent est effectué par un dispositif comprenant une vanne d'interconnexion commandée par un bouton poussoir "FLIGHT-REVERSE-ARM" au panneau mécanicien.

L'ouverture de la vanne est indiquée par le voyant bleu "OPEN" qui est disposé à côté de l'inverseur. Le régime du moteur adjacent sera augmenté pendant la période de transit des· paupières aussi bien lorsqu'elles s'ouvrent que lorsqu'elles se ferment.

Les voyants de contrôle de la poussée :

Voyant Vert « AREA »

ALLUME : Indique que les coquilles de tuyère secondaire sont situées dans les limites, que le voyant « CON" est éteint, que les valeurs d'index pré affichées sur les indicateurs P7 et FUEL FLOW ont été atteintes et, que pour le réacteur 4 l'interrupteur ENG 4 T/0 N1 LIMITER est revenu sur la position NORMAL.

Le voyant ambre "CON"

'allume si les paupières ne sont pas positionnées correctement en fonction de la position des manettes.

Voyant Bleu « REV » (Reverse)

ALLUME FIXE : Indique que les coquilles sont fermées.

ALLUME CLIGNOTANT : Indique que les coquilles sont en transit.

ETEINT : Indique que les coquilles sont dans la plage de poussée positive.

Pour terminer cette série d’articles consacrés au groupe propulseurs il nous restera le plus important le réacteur « BRISTOL » qui deviendra « ROLL ROYCE » et qui sera notre prochain article.

A suivre…