Brevet FR2005672A1 — publié le 19691212

La présente invention concerne un dispositif de réglage de l'alimentation en combustible d'un moteur à tur"bine à gaz, et en particulier un agencement de réglage de combustible pour des moteurs à turMne à gaz du type, dans lequel l'alimentation en 5 combustible du moteur est réglée suivant la température de fonctionnement du moteur, l'agencement comprenant un moyen de détection de la température fournissant un signal dépendant de cette température, un moyen d'amplification du signal répondant à celui-ci en fournissant un signal de réglage de sortie qui 10 dépend de la température détectée, et un moyen de réglage du combustible servant à régler l'alimentation en com'busti'ble du moteur suivant le signal de réglage de sortie. Les agencements de ce type sont utilisés très largement pour les moteurs à turbine à gaz d'avions, et à ce point de vue, la température de 15 fonctionnement intéressée est couramment la température de la tuyère d'éjection ou la température de sortie du moteur. En conséquence, la présente invention a pour objet de fournir une extension simple des possibilités d'utilisation d'agencement de réglage de combustible du type indiqué dans le para-20 graphe précédent. Suivant la présente invention, un agencement de réglage du combustible du type indiqué est destiné à assurer un réglage de l'alimentation en combustible qui dépend à la fois de la température de fonctionnement et d'un autre paramètre de fonction-25 nement l'agencement comprenant à ce point de vue un moyen servant à fournir un signal dépendant de cet autre paramètre, et un moyen agencé de manière à injecter ce dernier signal dans le moyen d'amplification de telle sorte que le signal de réglage de sortie fourni par le moyen d'amplification dépend de cet 30 autre paramètre ainsi que de la température détectée. L'autre paramètre peut être une fonction des pressions fonctionnelles des gaz du moteur. Cette fonction peut être un rapport entre des pressions de gaz dans le moteur, et plus particulièrement, le rapport de la pression d'échappement à la pres-35 sion d'admission des gaz dijèioteur. Gomme Indiqué plus haut, la température intéressée est couramment la température à la tuyère d'éjection ou la température de sortie du moteur, mais il n'est pas essentiel qu'il en soit ainsi; cette température peut être en variante la tempé-40 rature d'admission ou la température d'un étage intemédiaire BAD ORIGINAL 69 10582 2 2005672 du moteur. Le moyen d'amplification peut comporter un premier circuit par exemple un réseau en pont,, servant à déterminer un niveau de seuil du signal et un second circuit servant" à fournir le signal 5 de réglage de sortie suivant la mesure dont le signal dépendant de la température dépasse le niveau de seuil du signal. Dans ce cas, le signal gui dépend de l'autre paramètre peut être appliqué au premier circuit pour modifier le niveau de seuil du signal dans une mesure dépendant de la valeur de cet autre paramètre. 10 D'autres avantages et caractéristiques ressortiront de la description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation conforme à l'invention. Sur ces dessins, 15 La figure 1 représente schématiquement l'agencement de ré glage du combustible selon l'invention; et La figure 2 est un schéma de circuit d'une partie d'un ensemble d'amplificateur électrique de l'agencement de la figure 1. 20 En se reportant à la figure 1, on voit que le.dispositif de réglage des gaz du moteur à turbine à gaz est réglé à la main au moyen d'un levier de commande 1 qui est relié par un ensemble différentiel à engrenage 2-au-régulateur 3 des gaz du moteur. Le réglage des gaz et par suite le débit de combustible vers le 25 moteur est également réglé par un dispositif de commande élec- -trique 4- qui est également relié au régulateur-3 par l'ensemble différentiel à engrenage 2 et qui est excité par un ensemble amplificateur électrique 5 suivant, la température de la tuyère d'éjection du moteur. Cette température est détectée par des 30 thermocouples 6 qui sont montés en|?arallèle l'un sur l'autre et qui émettent un signal électrique dépendant de la température détectée à l'ensemble amplificateur 5* Dans le cas où cette température est supérieure à une limite- supérieure prédéterminée, l'ensemble amplificateur 5 excite le dispositif de. commande 4-35 de façon à entraîner le. régulateur 3 par l'intermédiaire de l'ensemble 2 vers un réglage des gaz réduit d'une manière appropriée. La limite supérieure de la température, de la tuyère d'éjection est réglée à la main dans l'ensemble amplificateur au moyen d'une commande réglable -7, et lorsque la température 4-0 détectée diminue vers cette limite prédéterminée à la suite de ; • bad original 69 10582 3 2005672 la réduction du réglage des gaz, l'excitation du dispositif de commande 4 se réduit et tend vers zéro. Lorsque la température de la tuyère d'éjection continue à baisser en dessous'de cette limite, le dispositif de commande 4 est excité de manière à en-5 traîner le régulateur 3 dans le sens faisant rétablir le réglage des gaz qui correspond au réglage du levier de commande 1. L'ensemble amplificateur 5 comprend en plus d'un amplificateur électrique 8, un circuit électrique 9 servant à établir un niveau repère ou un niveau de seuil de tension qui dépend du 10 réglage de la commande 7* Pour chaque réglage de la commande 7j il existe deux niveaux de tension repères possibles, pouvant être appliqués au fonctionnement du moteur suivant le mode " à sec" et l'autre au fonctionnement du moteur suivant le mode "humide". Le niveau particulier de ces deux niveaux de tension qui est déter-15 miné par le circuit 9 dépend dans chaque cas du fait que les contacts de relais TOI et TO2 qui sont incorporés au circuit 9 et qui appartiennent à un relais WD sont tous les deux ouverts ou sont tous les deux fermés. Ceci dépend de celui des modes "humide" ou "sec" qui a été choisi pour le fonctionnement du 20 moteur, le relais WD étant excité ou non suivant le mode particulier choisi. Le niveau de tension repère déterminé de cette manière est utilisé à l'intérieur de l'ensemble 5 pour effectuer une comparaison avec lejsignal fourni par les thermocouples 6 et -pour obtenir de cette manière un signal en courant continu qui 25 correspond à la différence. Ce signal en courant continu est fourni du circuit 9& l'amplificateur 8. L'amplificateur 8 comprend un étage d'interrupteur périodique d'entrée (non représenté) qui transforme le signal en courant continu reçu du circuit 9 en un signal en un courant al-30 ternatif correspondant. Le signal de réglage de sortie fourni par l'amplificateur 8 qui représente une amplitude et une phase dépendant de la valeur et du sens du signal d'entrée en courant continu, est appliqué de manière à exciter le dispositif de commande 4. En particulier le signal de sortie de l'amplificateur 8 35 est appliqué pour exciter un servo-moteur 10 qui fait partie du dispositif de commande 4- et qui fournit à partir de celui-ci un entraînement de sortie. Le dispositif de commande 4 comprend également un tachymètre générateur 11 relié au moteur 10 de façon à émettre un signal qui est appliqué à l'amplificateur 8 pour 40 former une réaction négative. -» bad OfitWHAL 69 10582 4 2005672 Dans la mesure où le montage représenté sur la figure 1 a été décrit, il fonctionne de manière à assurer que la température de la tuyère d'éjection ne dépasse pas d'une manière appréciable la limite appropriée au réglage du seuil de la 5 commande 7 5 quel que soit le réglage des gaz demandé par le levier de commande 1. Si pour un réglage quelconque du levier de commande 1, la température de la tuyère d'éjection tend à s'élever a'y.-dessus de la limite de réglage, il se produit une excitation du dispositif de commande 4 et une modification 10 résultante du réglage du régulateur 3 s'opposant à cette élévation de température, le retour du régulateur 5 au réglage demandé par le levier de commande 1 ne s'effectuant ensuite que dans la mesure où cela est possible, sans que la température de la tuyère d'éjection dépasse la limite déterminée par la com-15 mande 7* Avec le montage représenté sur la figure 1, cependant il existe une facilité supplémentaire pour régler le réglage des gaz du moteur suivant un paramètre de fonctionnement du moteur autre que la température de la tuyère d'éjection.Le paramètre fonctionnel intéressé dans ce cas est le rapport Pg 20 de la pression à 1'échappement à la pression d'admission du gaz du moteur. Ce rapport de pression donne une mesure de la poussée du moteur et il est détecté par un transducteur 12. Le transducteur 12 est à peu près comme celui/décrit dans le brevet britannique ÎT° 774.047 et il est relié à l'aspiration du compresseur 25 et à la tuyère d'éjection des gaz du moteur par des canalisations de pression d'air 13 et 14, respectivement. Le transducteur 12 comprend un émetteur de commande synchrone 15 ( qui correspond au moteur synchrone 1368" du transducteur décrit dans le brevet britannique ÏT° 774.047) qui 30 émet des signaux électriques qui représentent ensemble le rapport de pressions détecté. Ces.signaux sont émis du transducteur 12 pour exciter le stator d'un récepteur 'à couple antagoniste synchrone 16 qui est agencé de manière à entraîner une aiguille 17 par rapport à une échelle indicatrice 18. L'indi-35 cateur 17 est entraîné par le récepteur à couple antagoniste 16 jusqu'à une position angulaire qui représente le rapport de pressions détecté, de façon à donner une indication du rapport, sur l'échelle i8, Uq-second émetteur de réglage synchrone 19 est incorporé t^40 dans le cas présent au transducteur 12, un accouplement mécani- BAD ORKStNAL 69 10582 5 2005672 que avec celui-ci étant réalisé à l'intérieur du transducteur 12 par un engrenage 20 abaisseur de rapport 2 en comparaison de l'accouplement avec l'émetteur de réglsge^. synchrone 15» Les signaux électriques fournis par l'émetteur de réglage synchrone 5 19 sont émis par le transducteur 12 pour exciter le stator d'un transformateur de réglage synchrone 21. Le rotor du transformateur 21 est couplé mécaniquement à une commande réglable 22 qui est réglée à la main suivant la valeur choisie pour le rapport des pressions du moteur. Cette valeur du rapport des pressions 10 est indiquée numériquement par un compteur 23 et également sur l'échelle indicatrice 18 au moyen d'un indice de repère 24, le compteur 23 et l'indice 24 étant couplés au rotor du récepteur de réglage synchrone 21 de façon à être réglés suivant le réglage manuel de la commande 22. 13 Le transformateur de réglage synchrone 21, suivant le ré glage de son rotor et l'excitation électrique de son stator, donne un signal électrique présentant une composante de modulation qui représente la mesure suivant laquelle le rapport des pressions réelles détecté diffère d'une valeur voulue réglée par 20 la commande 22. Un signal suivant la composante de modulation est tiré par ce signal par un démodulateur 25 et est injecté dans le circuit 9 de l'ensemble amplificateur 5 par un réseau conformateur 26 et un commutateur 27* Le signal injecté de cette manière dans l'ensemble 5 modifie le niveau de tension repère 25 déterminé dans le circuit 9 de telle sorte que ce niveau, tout en dépendant du réglage de la commande 7 et du mode de fonctionnement choisi pour le moteur dépend du rapport des pressions du lioteur. Plus particulièrement, la modification-dépend de la mesure suivant laquelle le rapport des pessions est supérieur 30 à la valeur voulue préréglée par la commande 22, le niveau de tension repère étant réduit suivant ceci de façon à faire exciter le dispositif de commande 4 et par suite agir sur le réglage des gaz d'une manière appropriée pour rétablir le rapport des pressions du moteur à la valeur prédéterminée. 35 La forme exacte nécessaire pour le réseau conf©çmateur 26 dépend dans une certaine mesure des caractéristiques de fonctionnement du moteur intéressé, mais pour la forme particulière représentée sur la figure 1, le réseau conformateur 26 comprend un amplificateur 28 et un condensateur 29 montés de manière à 40 former un intégrateur. Une diode Zéner 30 est montée en shunt sur BADORtQfNAt 69 10582 6 2005672 le condensateur 28 afin de limiter la valeur du signal intégré; cette limitation servant à limiter l'autorité du terme rapport des pressions de l'ensemble de l'agencement de réglage des gaz. Une diode classique 31 sert dans le réseau 26 à assurer que le 5 signal à la sortie de l'amplificateur intégrateur 28 n'est transmis au commutateur 27 que si son sens est approprié à la condition suivant laquelle le rapport des pressions détecté est, à long terme, supérieur .à la valeur prédéterminée par la commande 22. le signal transmis par la diode 31 est appliqué au commuta-10 teur 27 par une combinaison de résistances et de capacités 32 disposée à l'intérieur du réseau 26. Il est clair que l'ouverture du commutateur 27> qui peut être effectuée soit à la main soit par une commande automatique, sert à supprimer le terme qui dépend du rapport des pressions 15 du moteur de la commande exercée par l'ensemble 5 et le dispositif de commande 4-. On peut faire en sorte, par exemple, que le commutateur 27 soit fermé pour le décollage de l'avion, mais qu'il soit ouvert ensuite, de sorte qu'il y ait une limitation positive du rapport des pressions assuré par le montage unique-20 ment pendant la manoeuvre de décollage. Le circuit 9 de l'ensemble amplificateur 5 peut présenter la forme qu'on voit sur la figure 2. En se reportant à la figure >-2, on voit que le circuit 9 comprend un réseau en pont 4-0 qui est monté de manière à rece-25 voir le signal fourni par les thermocouples 6 et qui comprend uxl rhéostat 4-1 réglé par la commande 7» Une résistance 4-2 incorporée au réseau 4-0 présente une caractéristique de résistance à la température qui compense une erreur quelconque du signal reçu dû à une variation de la température effective de la jonction froide 30 des thermocouples 6. Une tension continue stabilisée est appliquée aux bornes du réseau 4-0 de façon à y établir le niveau de tension repère approprié destine à être comparé avec le signal reçu des thermocouples 6, ce niveau de tension dépendant du réglage du rhéostat 4-0 effectué par la commande 7 et également 35 du fait que les contacts de relais WD1 et WD2 sont tous les deux ouverts ou fermés. Le contact WD1 est associé à une résistance 4-3 qui est commutée en circuit en série avec une résistance 44-, montée aux bornes d'une résistance 4-5 uniquement lorsque le relais WD est excité et que le moteur fonctionne suivant le mode 4-0 sec. La résistance 4-5 est associée au réseau 4-0 de telle sorte - BAD ORfGîNAt 69 10582 7 2005672 que l'effet de shuntage des résistances montées en série 43 et 44 produise une modification du niveau de tension repère qui est appropriée au passage du mode de fonctionnement humide au mode de fonctionnement sec. 5 le signal fourni au circuit 9 par le commutateur 27 est appli qué aux bornes de la résistance 45 par l'intermédiaire de la résistance 44 qui est montée en série avec une résistance 47» I«es deux contacts WD1 et WD2 sont montés en série aux bornes de la résistance 47 de façon à court-circuiter celle-ci lorsque le relais WD est 10 excité. On peut voir pour ce montage qu'avec des valeurs de 4»2 ohms pour les deux résistances 44 et 45» la commande exercée par le signal fourni par l'intermédiaire du commutateur 27 est à peu près indépendante du fonctionnement du relais WD, à condition que la valeur de la résistance 47 soit de 8,4 ohms (Rq / Rq étant l'im-15 pédance de sortie du réseau 26 et la valeur de la résistance 43» Bien qu'avec l'agencement décrit ci-dessus, la régulation des gaz soit effectuée suivant le rapport des pressions à l'échappement et à l'admission des gaz du moteur, on.peut utiliser au lieu de ce rapport d'autres fonctions des pressions des gaz du moteur. 20 Par exemple, dans le cas d'un moteur à ventilateur, le transducteur 12 peut être agencé de manière à donner une mesure de l'une ou l'autre des fonctions de réglage suivantes : (k,ïj + (e1p3? + vb> " PI 25 où Pj, est la pression du gaz à la sortie du ventilateur ; Pj, est la pression du gaz à la tuyère d'éjection ou à la sortie du moteur ; Pj est la pression du gaz à l'admission du moteur ; et K.| et Kg sont des constantes. 30 Cependant, le paramètre de fonctionnement autre que la tem pérature de la tuyère d'éjection utilisée n'est pas nécessairement en rapport avec les pressions des gaz du moteur, et peut itre en variante la température d'admission du moteur, la vitesse du moteur5 la poussée du moteur elle-même, le nombre de Mach ou la température 35 de la peau de la cellule. Avec le montage représenté sur la figure 1g la régulation de l'alimentation en combustible du moteur est effectuée directement par l'intermédiaire du régulateur des gaz 3. Ceci n'est pas essentiel et la régulation appropriée, avec une autorité complète ou une nimautorité limitée suivant les besoins, peut être obtenue au contr^i- bad ofhg1nal 69 10582 8 2005672 re indépendamment du régulateur 3, par 1'intermédiaire, par exemple, d'une soupape de commande à solénoïde montée sur la canalisation d'alimentation^ en combustible du moteur,, De plus, dans l'agencement décrit, le signal injecté dans 5 l'ensemble amplificateur 5 par le commutateur 27 permet de réduire le niveau de tension repère qui est déterminé dans le circuit 9» suivant le réglage de la commande 7, mais en variante, il peut être injecté de façon à obtenir sensiblement le même effet en l'ajoutant au signal fourni par les thermocouples 6» 10 La possibilité de régler l'alimentation en combustible sui vant le rapport des pressions du moteur ou d'un autre paramètre fonctionnel peut être ajoutée très facilement à l'agencement de base de l'ensemble amplificateur 5 et du dispositif de commande 4 fonctionnant suivant la température seule. Cette possibilité peut, 15 en fait, être ajoutée très facilement à des installations existan- -, tes de l'agencement de base sans perturbation importante quelconque. Il va de soi que la présente invention a été décrite à titre d'exemple préférentiel explicatif, mais nullement limitatif, et que l'on pourra introduire toute équivalence dans ses éléments consti-20 tutifs sans sortir de son cadre défini par les revendications annexées. 69 10582 9 2005672 REVENDICATIONS 1 Agencement de réglage du combustible pour un moteur à turbine à gaz caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de détection de la température qui émet un signal dépendant de la tempéra-5 ture du moteur, un moyen d'amplification du signal répondant à ce signal en fournissant un signal de réglage de sortie dépendant de la température détectée, et un moyen de régulation du combustible réglant l'alimentation en combustible du moteur suivant le signal de réglage de sortie, l'agencement comprenant également un moyen 10 servant à émettre un signal dépendant d'un autre paramètre de fonctionnement, et un moyen agencé.de manière à injecter ce dernier signal dans le moyen d'amplification de telle sorte que le signal de réglage de sortie fourni par l'amplificateur dépend dudit autre paramètre ainsi que de la température détectée. 15 2.— Agencement de réglage de combustible suivant la revendi cation 1, caractérisé en ce que le moyen d'amplification comprend un premier circuit servant à déterminer un niveau de seuil du signal et un second circuit servant à émettre le signal de réglage de sortie suivant la mesure dont le signal fourni par le moyen de dé-20 tection de la température dépasse le niveau de seuil du signal. 3«~ Agencement de réglage de combustible suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le signal qui dépend de l'autre paramètre est appliqué au premier circuit pour modifier le niveau de seuil du signal dans une mesure qui dépend de la valeur de cet autre 25 paramètre. 4.- Agencement de réglage du combustible suivant la revendication 2 ou la revendication 3» caractérisé en ce que le premier circuit est un réseau en pont. 5'— Agencement de réglage du combustible suivant l'une quel-30 conque des revendications de 1 à 4 caractérisé en ce que le moyen servant à fournir le signal dépendant de l'autre paramètre comprend un moyen servant à définir une valeur voulue de cet autre paramètre et agencé de telle sorte que le signal injecté dans le moyen d'amplification dépend de la mesure suivant laquelle la valeur réelle 35 de l'autre paramètre diffère de ladite valeur voulue. 60- Agencement de réglage du combustible suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est agencé de telle sorte que le signal injecté dans le moyen d'amplification dépend d'une intégrale par rapport au temps de la différence entre la valeur réelle et la 40.valeur voulue. BAQ ORIQ"4*1 69 10582 10 2005672 g7»~ Agencement de réglage du combustible suivant la revendication/caractérisé en ce qu'il comprend un moyen servant à limiter la valeur de cette intégrale. 8»- Agencement de réglage du combustible suivant l'une quel-5 conque des revendications de 1 à 7, caractérisé en ce que le moyen qui est agencé pour injecter le signal dépendant de l'autre paramètre dans le moyen d'amplification comprend un commutateur pouvant être manoeuvré sélectivement, l'agencement étant tel que l'injection de ce signal dans le moyen d'amplification dépencj/du fait que 10 le commutateur est manoeuvré ou non. 9.- Agencement de réglage du combustible suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 8, caractérisé en ce que le moyen de régulation du combustible est un moyen servant à agir sur le réglage des gaz du moteur. 15 10.- Agencement de réglage du combustible suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 10, caractérisé en ce que l'autre paramètre est une fonction des pressions fonctionnelles du gaz du moteur. 11«- Agencement de réglage du combustible suivant la revendi-20 catioi/10, caractérisé en ce que ladite fonction est le rapport entre la pression d'échappement et la pression d'admission du gaz du moteur. 12»- Agencement de réglage du combustible suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 11, caractérisé en ce que la tem-25 pérature fonctionnelle est la température de la tuyère d'éjection du moteur. bad original