Brevet FR2008127A1 — publié le 19700116

La présente invention est relative aux groupes propulseurs *K turbine à gaz pour avions .Dans certains types d'auions, en particulier dans les avions à décollage et atterrissage court ou vertical et les avions comportant des ailes à flèche variable qui peuvent entre déplacées à partir d'une position relativement déployée pour le vol de croisière subsonique jusqu'à une position complètement repliée pour le vol supersonique , il est nécessaire que le groupe moteur fonctionne avec un bon rendement pour des puissances de sortie très différentes .Par exemple, la poussée nécessaire pour un avion du type ci-dessus- pour son décollage peut être plus de quatre fois supérieure à la poussée nécessaire pour le vol de croisière .Les moteurs classiques à turbine à gaz fonctionnent seulement avec un rendement maximal dans une gamme étroite de puissances de sortie.Si l'on augmente le nombre de moteurs montés dans l'avion, un ou plusieurs moteurs peuvent être coupés lorsque leur fonctionnement n'est pas nécessaire.Ceci augmente la souplesse de l'installation et le facteur de sécurité mais augmente également considérablement le prix de revient L'un des buts de l'invention est de réaliser un groupe moteur qui présente dans une grande mesure la souplesse d'utilisation et le facteur de sécurité élevé dtun dispositif à plusieurs moteurs, pour un prix de revient moindre Suivant l'invention, le groupe propulseur à turbine à gaz r pour avion est caractérisé en ce qu'il comprend une soufflante ayant des pales à pas réglable, ddsposée dans une conduite de dérivation, plusieurs générateurs de gaz disposés à peu près parallèlement autour de l'axe de la soufflante , et au moins une turbine adaptée pour être entraînée par la sortie des générateurs de gaz et pour entraîner la soufflante .Cet entraînement de la soufflante peut être effectué par les turbines de puissance des générateurs de gaz par l'intermédiaire de dispositifs respectifs à roue libre et d'un train réducteur à engrenages , ou encore il peut être réalise au moyen d'une seule turbine de grand diamètre qui reçoit la sortie provenant de tous les générateurs de gaz et qui est montée sur un prolongement arrière de l'arbre de la soufflante Grâce à cet agencement, la demande de différentes puissances de sortie peut être satisfaite efficacement, tout d'abord en mo 3-fiant le nombre de générateurs de gaz en fonctionnement et ensuite en modifiant le pas des pales de la soufflante de façon à modifier le rapport-de dérivation et 1'accroissement de-pression dans la soufflanté, dans le but de maintenir la température d'entrée à la turbine des générateurs de~gaz en fonctionnement à - la valeur nominale maximale D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre faite en se repérant au dessin annexé donné uniquement à titre-'exempîe et dans lequel:: la Fig.-l est une vue schématique en coupe longitudinale d'un groupe moteur pour avion à décollage et atterrissage court ou vertical la Fig.2 est une vue en-coupe transversale suivant la ligne Il-Il d-e la Fig.l la Fig.3 est une vue-en bout de la partie arrière de la Fig.l -Le groupe moteur-représenté au dessin comprend une soufflante avant 10 à pas variable montée dans un carter 11 qui forme la paroi externe d'une conduite 12 de dérivation .Les pales 14 de la soufflante -sont montées sur des supports 15 fixés à rota tion dans un moyeu rotatif 16.Les extrémit-és internes des supports 15 portent des doigts lT décalés pénétrant dans des ouvertures respectives d'un élément 18 en forme de coupelle qui peut être déplacé axialement au moyen d'-un vérin hydraulique 19 pour modifier le pas des pales 14.L'élément 18 en forme de coupelle comporte une queue tubulaire 20 qui coulisse dans l'alésage d'un arbre tubulaire court 21 qui porte le moyeu 16 de la soufflante à son extrémité avant et un pignon 22 à son extrémité arrière .L'arbre 21 de la soufflante tourillonne dans des paliers 23 d'une partie fixe 24 qui est soutenue dans le carter 11.Des aubes de stator 25 sont disposées dans la conduite 12 de dérivation en aval des pales 14 de la soufflante Trois générateurs de gaz 26 à turbine à gaz sont disposés en aval de la soufflante 10 suivant un agencement parallèle autour de son axe, l'une ces générateurs de gaz étant représenté en coupe schématique à la Fig.l. Chaque générateur de gaz 26 comprend un compresseur 27 de basse pression entraîné par l1in- termédiaire d'un arbre 28 par une turbine 29 à basse pression et un compresseur 30 à-haute pression-entraSné par l'intermédiaire dun arbre coaxial 5-1 par une turbine 32 à haute pression. -Des ohambres de combustion sont-indiquées en 33. Un arbre 34 s'étend vers l'avant à part-ir du compre-sseur -de basse pression 27 et est relié par -son extrémité avant, par l'intermédiaite d'un dispositif 55 à roue libre-du type connu à galets de ser rage à un pignon. 56 qui engrène avec le pignon 22 porté par l'arbre 21 de la soufflante .Les pignons 36 et 22 sont enfermés dans une boite à engrenages 57 qui est disposée dans un carénage D8 contenant des éléments d'ossature ( non représentés) soutenant les extrémités avant des générateurs de gaz 26. -Lorsqu tun générateur de gaz 26 fonctionne, sa turbine 29 entraîne son compresseur 27 à basse pression et également par l'intermédiaire de l'arbre 54, le dispositif à roue libre 35 et les engrenages réduc teurs 36,22, entraînent la soufflante 10.Lorsque le générateur de gaz ne fonctionne pas, spndispositif respectif 35 à roue libre lui permet de rester ;tnaif sans provoquer de trainée appréciable sur l'arbre 21 de la soufflante La sortie des turbines 29 des générateurs de -gaz 26 passe dans des tuyères de sortie incurvées 39 conduisant à des tuyères alignées 40 (Fig.l) disposées dans la tuyère de sortie 41 à section variable de la conduite de dérivation l2.Les tuyères 40 sont supprimées à la Fig.) dans un but de clarté .La section de la tuyère 41 peut être modifiée au moyen de deux volets articulés (npn représentés), un volet étant prévu à chacune de ses extrémités, pour adapter l'écoulement massique dans le groupe La partie inférieure de la conduite de dérivation 12 compo0- te un prolongement 42 s'étendant vers le bas, qui est normalement fermé par deux volets 45 montés sur des charnières longitudinales .ku-dessus des volets 45, le carter 11 comporte trois volets 44 (Fig. 1 et )) qui s'étendent autour de lui et sont montés sur des charnières transversales par leurs-extrémités avant .Les volets 44 sont normalement ouverts comme représenté en traits pleins à la Fig.l afin de permettre à l'air de dériVation provenant de la soufflante 10 de passer dans la tuyère 41 de la conduite de dérivation 12 pour obtenir une poussée vers l'avant. Les volets 44 peuvent être ramenés vers l'intérieur dans la position représentée en 44' (Fig.l) dans laquelle leurs-extrémités arrière s'appliquent de façon étanche contre une couronne 45 afin de fermer l'arrière de la conduite de dérivation 12. En mime temps, les volets 43 sont ouverts de telle sorte que l'air de dérivation est dirigé vers le bas afin de fournir une poussée ;;scensionnelle, pour1e décollage et l'.atterrissagevertical ou court,ou pour le vol stationnaire . Lorsque le groupe est ainsi utilisé pour fournir une poussée ascensionnelle,les trois générateurs de gaz 26 sont habituellement en fonctionnement.CependantJ en vol de croisière normale vers l'avant, le groupe fournissant la poussée vers l'avant une puissance moindre est nécessaire et un ou plusieurs générateurs de gaz 26 peuvent être coupés .De plus le réglage de la puissance produite et des conditions de fonctionnement peut être effectué par une variation du pas des pales 14 de la soufflante, le but étant de maintenir la température d'entrée à la turbine des générateurs de gaz 26 qui fonctionnent à la valeur maximale nominale en modifiant le rapport de dérivation et 17'ac- croissement de la pression à la soufflante 10. Si on le désire, des chambres de réchauffage ( non représentées) d'un type connu peuvent entre disposées dans la conduite de dérivation 12 entre les générateurs de gaz 26 pour fournir une nouvelle modification de la poussée produite Au lieu d'8tre entratnée à partir des turbines 29 des générateurs de gaz 26, la soufflante 10 peut entre entraînée par une turbine supplémentaire de grand diamètre ( non représentée) disposée en aval des générateurs de gaz sur un prolongement arrière de l'arbre 21 de la soufflante REVENDICATIONS - l-Groupe propulseur à turbine à gaz pour avion, caractérisé en ce qu'il comprend une soufflante ayant des pales à pas variable dispo-sées dans une conduite de dérivation, plusieurs générateurs de gaz disposés suivant un agencement à peu près parallèle autour de l'axe de la soufflante, et au moins une turbine agencée pour entre entraînée par la sortie des générateurs de gaz et pour entraîner la soufflante 2-Groupe propulseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que I'entranement de la soufflante est réalisé par les turbines des générateurs de gaz par l'intermédiaire de dispositifs respectifs à roue libre et d'un train réducteur à engrenages 5-Groupe propulseur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la turbine de chaque générateur de gaz entraîne le compresseur de basse pression de celui-ci, et un arbre 6'étendant vers l'avant à partir du compresseur à basse pression porte par l'intermédiaire d'un dispositif à roue libre, un pignon engrenant avec un pignon plus grand porté sur l'arbre de la soufflante 4-Groupe propulseur suivant ltune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif à roue libre est du type à galets de serrage 5-Groupe propulseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ltentraSnement de-la soufflante est effectué au moyen d'une seule turbine de grand diamètre qui reçoit la sortie de tous les générateurs de gaz et est montée sur un prolongement arrière de l'arbre de la soufflante . 6-Groupe propulseur suivant l'une quelconqpe des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pales de la souf flxnte sont fixés sur des supports portant des doigts décalés pénétrant dans des ouvertures respectives d'un organe en forme de coupelle qui peut être déplacé axtàlement au moyen d'un vérin hydraulique pour modifier le pas des pales 7-Groupe propulseur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, pour avion à décollage ou atterrissage vertical ou court, caractérisé en ce que des volets s'ouvrant vers le bas sont prévus dans la partie inférieure de la conduite de dérivation et des volets articulés sont prévus pour fermer la partie arrière de la conduite de dérivation