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BREVET D'INVENTION. "Perfectionnements apportés aux carénages des moteurs d'aéro- nefs, notamment des moteurs en étoile
L'invention est relative aux carènages des moteurs d'aéronefs, et elle concerne plus particulièrement (parce que cest en leur cas que son application paratt devoir offrir le plus d'intérêt), mais non exclusivement, parmi ces carénages, ceux pour moteurs en étoile.
Elle a pour but, surtout, de diminuer la résistance à l'avancement des carénages du genre en question et d'accroître leur efficacité du point de vue refroidissement.
Elle consiste, principalement -- et en même temps qu'à faire comporter à ces carénages une Enveloppe présentant vers l'avant au moins une ouverture pour l'entrée de l'air devant refroidir des éléments radiants disposés en arrière de cette ouverture à agencer de manière telle, lesdits carènages, que
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l'air ayant pénétré par la susdite ouverture soit canalisé par un diffuseur radial lui-même tel que se produise avec un bon rendement la transformation en pression de la vitesse présentée par ledit air à l'entrée.
Elle consiste, mise à part cette disposition principale, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après.
Elle vise plus particulièrement un certain mode d'application, ainsi que certains modes de réalisation, desdites dispositions; et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les carénages du genre en question comportant application desdites dispositions, les éléments spéciaux propres à leur établissement, ainsi que les aéronefs munis de tels carénages.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication.
La fig. l, de ces dessins, montre, en coupe verticale axiale, un carénage, pour moteur en étoile, établi conformément à l'invention.
La fig. 2 est un schéma montrant à plus petite échelle, en coupe, un capotage d'un type courant.
Les fig. 3 à 5 montrent, en coupe verticale axiale, des carénages pour moteurs en étoile, établis-conformément à des modes de réalisation de l'invention différents de celui faisant l'objet de la fig . 1.
Les fig. 6 à 9 sont des schémas explicatifs auxquels il est fait référence au cours de la description.
La fig. 10, enfin, est un schéma montrant, on vue on bout, un carénage, établi conformément à une variante de l'invention, pour un ensemble moteur à refroidissement par eau-radiateur, pour avion.
Selon l'invention et plus particulièrement selon celui de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant, par exemple, d'établir un carénage
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pour un moteur en étoile devant être supporté à l'avant d'un fuselage d'avion, on s'y prend comme suit, ou de façon analogue.
Jusqu'à présent on constituait de tels carénages, ainsi que représenté sur le schéma de la fig. 2, en leur faisant comporter essentiellement une enveloppe disposée autour du moteur et constituée elle-même par un profilage avant 1 prolongé par une jupe 2.
Entre les bords antérieurs de ce profilage avant et le nez du moteur ou la casserole d'hélice, subsistait un espace annulaire 3 pour l'entrée de l'air, tandis que, entre les bords arrière de la jupe 2 et le fuselage, subsistait un espace annulaire 4 pour la sortie de cet air.
L'air circulait donc entre les cylindres et autour des culasses du moteur, canalisé entre la paroi interne de l'enveloppe et le carter du moteur ou bien un carénage entourant ce carter; une paroi évasée, prolongeant vers l'avant le fuselage et constituant une sorte d'épaule 5, assurait, à la sortie le guidage de l'air vers l'espace annulaire 4.
Des déflecteurs transversaux 6 étaient en général diaposés entre les cylindres pour forcer la majeure partie de l'air à venir lécher les culasses.,
Ainsi, avant de parvenir aux cylindres, l'air avait à traverser une chambre annulaire de forme irrégulière et de section variable, plus grande immédiatement en avant des cylindres qu'au droit de l'espace annulaire d'entrée 3, espace où, en conséquence, la vitesse de cet air diminuait brusquement, d'où forte perte d'énergie par suite du mauvais guidage des filets d'air,
Conformément à l'invention, on donne à cet espace annulaire la forme d'un diffuseur radial afin de transformer avec le meilleur rendement possible en augmentation de pression la diminution de vitesse que l'air doit subir en traversant ledit espace.
On sait qu'un diffuseur radial est essentiellement constitué, en principe, par une cloison avant annulaire se rac-
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cordant à l'ouverture d'entrée et par une cloison arrière main- tenue à une certaine distancé de la cloison avant.
Cette dernière devra, de préférence, présenter un contour se raccordant par une courbe continue avec la direction des filets d'air à l'entrée.
Quant à la face arrière, elle pourra, soit être plane (fig. 6), soit et mieux, présenter une forme conique, par exemple à génératrices concaves,telle que celle représentée sur la fig. 7, afin que la section droite s1 de la veine, pour un diamètre moyen Dx1, soit voisine de la section droite S2 pour un diamètre moyen Dx2, multipliée par le rapport Dx1, le meilleur rendement
Dx2 étant toutefois atteint lorsque S2 est égal ou légèrement supérieur à S1 X Dx1
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Dx2
On s'efforcera, bien entendu, en établissant le tracé du diffuseur radial du carénage, d'obtenir le meilleur rendement, donc de s'en tenir à cette dernière formule, toutefois, on pourra, si cela est nécessaire par suite de questions d'encombre- ment de divers organes du moteur, s'écarter dans une certaine mesure des tracés théoriques,
à condition toutefois que le parcours soit nettement radial, et adopter, par exemple, des tracés tels que ceux des fig. 8 et 9 où les génératrices de la face arrière du déflecteur deviennent, au fur et à mesure qu'on s'écarte de la. pointe, respectivement rectilignes et convexes, et on pourra également limiter le diffuseur radial à un diamètre inférieur à celui du carénage.
De toute façon, on aura intérêt à donner à l'ouverture centrale du profilage avant 1 un diamètre aussi petit que possible afin que le maître couple (de forme annulaire) de ce profilage ait la valeur la plus élevée compatible avec un refroidissement suffisant du moteur.
On sait en effet que, sur la face externe dudit profilage règne une certaine dépression tandis que sa face interne est
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soumise à une surpression d'où il résulte que l'on a, bien entendu, intérêt, d'une part, à adopter des profils tels que cette dépression et cette pression soient aussi fortes que possible, et, d'autre'part, à ce que la surface du profilage 1, projetée selon l'axe général de l'ensemble, soit aussi grande que possible.
A cet effet, on adoptera avantageusement, pour le contour extérieur du profilage 1, un profil d'extrados analogue à celui d'une aile d'avion à bord d'attaque épais.
En ce qui concerne maintenant la face arrière du diffuseur radial, on la constituera avantageusement par un écran annulaire 7 tel qu'il se raccprde à l'avant avec une casserole 8 entourant le moyeu de l'hélice 9, et qu'il aille en s'évasant progressivement vers l'arrière pour atteindre un diamètre par exemple très voisin du diamètre de l'orifice ménagé dans le profilage avant 1.
L'angle fait avec l'axe longitudinal de l'ensemble par la tangente à la génératrice dudit écran peut, soit crottre progressivement à partir d'une valeur donnée, à l'avant, jusqu'à une valeur de l'ordre de 45 , à l'arrière, comme représenté fig. 1 et 3, soit demeurer substantiellement constant, comme représenté fig. 4, soit même décrottre progressivement comme représenté fig.
5, cette dernière disposition pouvant notamment être adoptée lorsque l'écran doit contribuer à guider des filets d'air vers un radiateur disposé sous le moteur, ledit écran étant, de toute façon, avantageusement fait tel que le prolongement vers l'arrière de ses génératrices rencontre la culasse des cylindres à refroidir et qu'il comporte, à sa partie arrière, une sorte de bourrelet 71 présentant un bord arrière arrondi, par exemple de quelques centimètres de rayon, bourrelet propre à amorcer une certaine dispersion des filets d'air.
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Afin d'obtenir, avec un tel écran, un diffuseur radial correct, on peut être conduit à donner au profilage 1 une certaine épaisseur dans sa partie avant en lui faisant comporter un bord avant arrondi et une face interne, soit concave (fig. 1 et 5), soit convexe (fig. 3 et fige l, profil en trait mixte) soit rectiligne (fig. 4), se raccordant vers l'arrière avec la paroi dudit profilage.
On pourra, par ailleurs, réaliser à l'arrière du carénage un guidage des filets d'air propre 4 canaliser le mieux possible l'air se dirigeant vers l'espace annulaire 4.
A cet effet, on donnera avantageusement à l'épaule 5 du fuselage un profil à double courbure tel que celui indiqué sur la fig. 1 et on disposera, à l'intérieur de la jupe 2, vers son bord arrière, un bourrelet 10 présentant une face interne à courbure continue en regard de l'épaule 5.
On pourra enfin, avantageusement, établir de manière telle, la casserole 8, qu'ellecontribue à diriger les filets d'air vers l'orifice 3, ce pourquoi,de préférence, on s'efforcera de lui attri- buer une forme aussi effilée que possible, compte tenu des dimensions qu'timpose l'encombrement des mécanismes recouverts par la susdite casse-4 a role. C'est ainsi que l'on peut être conduit à attribuer a ladite casse- role une forme conique, ou bien à génératrices convexes, comme représen- té fig. 1 et 5, ou bien, avantageusement, à génératrices rectilignes (fig. 3 et 4),ou même à génératrices concaves.
En suite de quoi, on obtient un carénage présentant, entre autres avantages, en outre de ceux déjà explicités, celui de permettre l'obtention, en amont des éléments à refroidir, donc en avant des déflecteurs transversaux 6, s'il en existe, d'une pression plus élevée qu'avec les dispositifs jusqu'ici utilisés.
On sait. qu'en pratique, pour qu'un bon refroidissement des culasses soit assuré, il faut qu'il règne une certaine différence de pression minimum entre la face avant et la face arrière des susdits déflecteurs transversaux 6 qu'il est d'usage de disposer entre les cylindres.
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Si cette condition est en général bien remplie aux fortes vitesses, il n'en est pas de mêne aux faibles vitesses ou la susdite différence de pression diminue fortement au mo- ment même ou le refroidissement devrait être le plus intense.
Or cet inconvénient est en partie au moins évité grâce au diffuseur radial venant d'être décrit, puisque ce diffuseur réalise, dans une proportion bien meilleure que jusqu9à présent, la transformation de la vitesse que présente l'air à l'entrée en pression à l'avant des déflecteurs.
On peut, en outre, profitant de l'existence d'un certain espace annulaire entre l'écran 7 et le nez du moteur, disposer dans cet espace un radiateur annulaire 11, par exemple un radiateur d'huile.
En raison de l'intervalle subsistant entre le bord de l'écran 7 et le bord arrière de la casserole 8 , il se produira un violent appel d'air de l'intérieur vers l'extérieur par cet inter... valle, cet air traversant le radiateur 11 d'arrière en avant en suivant le trajet indiqué par les flèches sur la fige 1.
On pourrait dailleurs également,pour assurer une circu- lation d'air de refroidissement au travers du susdit radiateur 11, ménagerdans le nez de la casserole 8, des évents 12 (fig. 3),par lesquels peut passer un courant d'air qui vient traverser les éléments du radiateur 11, mais cette fois en sens inverse de ce qui se passe dans le cas précédent.
Comme il va de soi, et comme il ressort d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes duplication, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant plus spécialement été indiqués; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment t celles où l'ensemble radiant à refroidir ne serait pas cons-titué par des ailettes portées directement par les cylindres du moteur, mais serait de tout autre nature, par exemple consisterait en un radiateur pour liquide de refroidissement, et celles où l'espace d'entrée, au lieu d'âtre annulaire, ne correspondrait qu'à un arc de cercle inférieur à 360 ,
l'air
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étant alors canalisé par exemple vers au moins un radiateur 13 encerclant partiellement le moteur ainsi'que représenté sur la fig. 7.
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PATENT. "Improvements made to aircraft engine fairings, in particular star engines
The invention relates to the fairings of aircraft engines, and it relates more particularly (because it is in their case that its application seems to have to offer the most interest), but not exclusively, among these fairings, those for engines in star.
Its main purpose is to reduce the resistance to advancement of fairings of the type in question and to increase their efficiency from the cooling point of view.
It consists, mainly - and at the same time in making these fairings comprise a casing presenting towards the front at least one opening for the entry of the air to cool radiant elements arranged behind this opening to be arranged. in such a way, said fairings, that
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the air which has entered through the aforesaid opening is channeled by a radial diffuser itself such that the transformation into pressure of the speed presented by said air at the inlet takes place with good efficiency.
It consists, apart from this main provision, of certain other provisions which are preferably used at the same time and which will be discussed more explicitly below.
It relates more particularly to a certain mode of application, as well as certain embodiments, of said provisions; and it relates more particularly still, and this as new industrial products, to fairings of the type in question comprising application of said provisions, to special elements specific to their establishment, as well as to aircraft fitted with such fairings.
And it can, in any event, be clearly understood with the aid of the additional description which follows, as well as the appended drawings, which supplement and drawings are, of course, given above all by way of indication.
Fig. 1 of these drawings shows, in axial vertical section, a fairing, for a star engine, established in accordance with the invention.
Fig. 2 is a diagram showing on a smaller scale, in section, a cowling of a common type.
Figs. 3 to 5 show, in axial vertical section, fairings for star engines, established in accordance with embodiments of the invention different from that forming the subject of FIG. 1.
Figs. 6 to 9 are explanatory diagrams to which reference is made during the description.
Fig. 10, finally, is a diagram showing, one end view, a fairing, established in accordance with a variant of the invention, for a water-cooled engine-radiator assembly for an airplane.
According to the invention and more particularly according to that of its modes of application, as well as those of the embodiments of its various parts, to which it seems that preference should be given, proposing, for example, to 'establish a fairing
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for a star engine to be supported at the front of an airplane fuselage, the procedure is as follows, or analogously.
Until now, such fairings were formed, as shown in the diagram of FIG. 2, by making them essentially comprise a casing arranged around the engine and itself constituted by a front profiling 1 extended by a skirt 2.
Between the front edges of this front profiling and the nose of the engine or the propeller pan, there was an annular space 3 for the entry of air, while, between the rear edges of the skirt 2 and the fuselage, there was still an annular space 4 for the exit of this air.
The air therefore circulated between the cylinders and around the cylinder heads of the engine, channeled between the internal wall of the casing and the engine casing or else a fairing surrounding this casing; a flared wall, extending the fuselage forward and constituting a sort of shoulder 5, guiding the air towards the annular space 4 at the outlet.
Transverse deflectors 6 were generally slid between the cylinders to force most of the air to come and lick the cylinder heads.,
Thus, before reaching the cylinders, the air had to pass through an annular chamber of irregular shape and variable section, larger immediately in front of the cylinders than at the right of the inlet annular space 3, a space where, in Consequently, the speed of this air suddenly decreased, resulting in a large loss of energy due to the poor guidance of the air streams,
In accordance with the invention, this annular space is given the shape of a radial diffuser in order to transform with the best possible efficiency in pressure increase the reduction in speed that the air must undergo when passing through said space.
It is known that a radial diffuser is essentially constituted, in principle, by an annular front partition which is connected.
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corded to the entry opening and by a rear bulkhead kept at a certain distance from the front bulkhead.
The latter should preferably have a contour connecting by a continuous curve with the direction of the air streams at the inlet.
As for the rear face, it could either be flat (FIG. 6), or better still, have a conical shape, for example with concave generatrices, such as that shown in FIG. 7, so that the cross section s1 of the vein, for an average diameter Dx1, is close to the straight section S2 for an average diameter Dx2, multiplied by the ratio Dx1, the best efficiency
Dx2 being however reached when S2 is equal to or slightly greater than S1 X Dx1
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Dx2
We will of course strive, by establishing the route of the radial diffuser of the fairing, to obtain the best performance, so to stick to this last formula, however, we can, if necessary following questions of 'encumbrance of various engine components, deviate to a certain extent from the theoretical plots,
provided however that the course is clearly radial, and adopt, for example, lines such as those of FIGS. 8 and 9 where the generatrices of the rear face of the deflector become, as one moves away from the. point, respectively rectilinear and convex, and it is also possible to limit the radial diffuser to a diameter smaller than that of the fairing.
In any case, it will be advantageous to give the central opening of the front profiling 1 a diameter as small as possible so that the master torque (of annular shape) of this profiling has the highest value compatible with sufficient cooling of the engine. .
It is in fact known that, on the external face of said profiling there is a certain depression while its internal face is
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subjected to an overpressure from which it results that one has, of course, interest, on the one hand, to adopt profiles such as this depression and this pressure are as strong as possible, and, on the other hand, that the surface of the profiling 1, projected along the general axis of the assembly, is as large as possible.
For this purpose, an upper profile similar to that of an airplane wing with a thick leading edge will be adopted for the outer contour of the profiling 1.
As regards the rear face of the radial diffuser, it will advantageously be constituted by an annular screen 7 such that it is connected to the front with a pan 8 surrounding the hub of the propeller 9, and that it goes in gradually widening towards the rear to reach a diameter for example very close to the diameter of the orifice made in the front profiling 1.
The angle made with the longitudinal axis of the assembly by the tangent to the generatrix of said screen may either increase progressively from a given value, at the front, to a value of the order of 45 , at the rear, as shown in fig. 1 and 3, or remain substantially constant, as shown in fig. 4, or even decrease gradually as shown in FIG.
5, this last arrangement being able in particular to be adopted when the screen must help to guide air streams towards a radiator arranged under the engine, said screen being, in any case, advantageously made such that the rearward extension of its generators meet the cylinder head of the cylinders to be cooled and that it comprises, at its rear part, a kind of bead 71 having a rounded rear edge, for example of a few centimeters in radius, bead suitable for initiating a certain dispersion of the air streams .
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In order to obtain, with such a screen, a correct radial diffuser, it may be necessary to give the profiling 1 a certain thickness in its front part by making it include a rounded front edge and an internal face, that is to say concave (fig. 1 and 5), either convex (fig. 3 and freezes the profile in phantom) or rectilinear (fig. 4), connecting towards the rear with the wall of said profiling.
It is also possible, at the rear of the fairing, to provide a guide for the clean air streams 4 to channel the air moving towards the annular space 4 as best as possible.
To this end, the shoulder 5 of the fuselage will advantageously be given a profile with double curvature such as that indicated in FIG. 1 and there will be placed, inside the skirt 2, towards its rear edge, a bead 10 having an internal face with continuous curvature facing the shoulder 5.
Finally, advantageously, the pan 8 can be set up in such a way that it contributes to directing the air streams towards the orifice 3, which is why, preferably, efforts will be made to give it such a tapered shape. as possible, taking into account the dimensions imposed by the size of the mechanisms covered by the aforementioned break-4 role. It is thus that we can be led to attribute to said breaker a conical shape, or else to convex generatrices, as shown in fig. 1 and 5, or else, advantageously, with rectilinear generatrices (fig. 3 and 4), or even with concave generatrices.
As a result, a fairing is obtained having, among other advantages, in addition to those already explained, that of making it possible to obtain, upstream of the elements to be cooled, therefore in front of the transverse deflectors 6, if there are any, higher pressure than with the devices so far used.
We know. that in practice, for good cooling of the cylinder heads to be ensured, there must be a certain minimum pressure difference between the front face and the rear face of the aforesaid transverse deflectors 6 which it is customary to have between the cylinders.
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If this condition is generally well fulfilled at high speeds, it is not the same at low speeds where the aforesaid pressure difference decreases sharply at the very moment when the cooling should be most intense.
However, this drawback is at least in part avoided thanks to the radial diffuser just described, since this diffuser achieves, in a much better proportion than hitherto, the transformation of the speed which the air presents at the inlet pressure to the front of the deflectors.
It is also possible, taking advantage of the existence of a certain annular space between the screen 7 and the nose of the engine, to arrange in this space an annular radiator 11, for example an oil radiator.
Due to the gap remaining between the edge of the screen 7 and the rear edge of the pan 8, there will be a violent inrush of air from the inside to the outside through this gap, this air passing through the radiator 11 from back to front, following the path indicated by the arrows in fig 1.
Moreover, in order to ensure circulation of cooling air through the aforesaid radiator 11, it would also be possible to arrange in the nose of the pan 8, vents 12 (fig. 3), through which a current of air can pass which can pass. comes through the elements of the radiator 11, but this time in the opposite direction to what happens in the previous case.
As goes without saying, and as is moreover already apparent from the foregoing, the invention is in no way limited to that of its modes of duplication, nor to those of the embodiments of its various parts, having more specially indicated; it embraces, on the contrary, all the variants thereof, in particular those where the radiant assembly to be cooled would not be constituted by fins carried directly by the cylinders of the engine, but would be of any other nature, for example would consist of a radiator for coolant, and those where the inlet space, instead of annular hearth, would only correspond to an arc of a circle less than 360,
the air
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then being channeled for example to at least one radiator 13 partially encircling the engine as well as shown in FIG. 7.