Brevet FR2011546A1 — publié le 19700306

i 2011546 l*invention a pour objet an moteur de propulsion à réaction, à turbine à gaz. Un réacteur à tartine à gaz conforme à l'invention comprend des organes de compression, un équipement principal de combustion, 5 une ou plusieurs turbines, et une première tuyère, disposés en série, une seconde tuyère qui reçoit de l'air comprimé venant au moins en partie d'un organe de compression, par l'intermédiaire d*un conduit établi en dérivation par rapport à l'équipement priîi== eipal de combustion, et par rapport aux turbines, un équipement 10 auxiliaire de combustion servant à brûler du combustible dans ce dernier conduit, un circuit de combustible destiné à régler l'alimentation en combustible, ce circuit comprenant des moyens qui mesurent la pression dynamique dans le conduit, en amont de l'équipement auxiliaire de combustion, un moyen de réglage placé sous la 15 dépendance des moyens de mesure, et qui commande l'alimentation en combustible de l'équipement auxiliaire de combustion» les moyens de mesure peuvent également comprendre des moyens pour mesurer une pression qui est fonction de là pression dynamique qui règne dans la seconde tuyère, quand du combustible est 20 fourni à l'équipement auxiliaire de combustion* Ainsi, les moyens qui mesurent la pression fonction de l'autre, peuvent comprendre un étranglement, dont un côté est ouvert à l'atmosphère* lie moyen de réglage peut commander la quantité de combustible fournie à l'équipement auxiliaire de combustion, de façon à 25 maintenir un rapport substantiellement constant, entre la pression dynamique dans le conduit et la pression dans la seconde tuyère* 16 moyen de réglage peut comprendre un levier de renvoi coudé, monté sur un pivot, les deux bras de ee levier étant respect!-30 vement soumis, par le moyen de mesure, à des forces qui t endent à le faire tourner autour du pivot, dans des sens angulaires opposés* 0e levier peut déterminer le débit de refoulement d'une pompe destinée à fournir du combustible à l'équipement auxiliaire 35 de combustion* 69 20333 2 2011546 Le moyen à® réglage peut également être commandé par un moyen de mesure de la température dans le conduit. Ce moyen de masure d© la température peut comprendre un ca-aal destiné à recevoir de l'air venant du conduit, et ayant «ne 5 partie dans laquelle l'écoulement se fait à vitesse sonique, à toutes les vitesses, ou à la plupart des vitesses du moteur» un thermocouple au moins étant disposé dans cette partie* Il peut exister un dispositif d'avance de phase, qui accroît le déphasage d'un signal reçu du moyen de mesure de la températu-10 re en fonction de la vitesse de variation de cette température, ce dispositif d'avance de phase agissant sur le moyen de réglage * en concordance avec la valeur de ce signal déphasé en avant* De préférence, le degré de déphasage effectué par le dispositif, est déterminé en fonction du taux de variation de la vitesse du mo-15 teur* On donnera maintenant, uniquement à titre d'exemple, une description de deux modes de réalisation différents de l'invention* On se référera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue générale schématique et en coupe, 20 d'un réacteur de propulsion à turbine à gaz conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue analogue à la précédente, d'un autre réacteur également conforme à l'invention. Sur la figure 1, on peut voir un réacteur de propulsion à turbine à gaz 1, ayant une enveloppe 2, à l'intérieur de laquelle 25 sont montés, en série, un compresseur basse pression 3» un com- ! * presseur haute pression 4» un équipement principal de combustion 5» une turbine haute pression 6, qui entraîne le compresseur haute pression 4 par l'intermédiaire d'un arbre 7» une turbine basse pression §, qui entraine le compresseur basse pression 3 par l'in-30 termédiaire d'un arbre 10* L'air comprimé par 16 compresseur basse pression 3» pénètre dans une chambre générale 11, et une fraction de cet air sort de cette dernière, en empruntant des conduits 12, 13 (qui sont établis en dérivation par rapport à l'équipement principal de eombus-35 tion 5» et par rapport aux turbines 6, 9} pour arriver à deux BAD ORIGINAL 69 20333 3 2011546 tuyères avant 14, 15» diamétralement opposées, à section progressivement variable, qui sont commandées par le pilote ; ees tuyères 14» 15 peuvent pivoter de façon que ce dernier puisse faire varier la direction du jet qui en sort, afin de donner une direc-5 tion vectorielle à la poussée. L'équipement de combustion comprend des injecteurs de combustible 16, 17, qui sont disposés dans les conduits 12, 13, respectivement, pour que l'on puisse augmenter la poussée quand on le désire ; par exemple, on peut les utiliser peur effectuer un décollage vertical* 10 Les gaz d*échappement de la turbine empruntent des conduits ~ 20, 2l, pour parvenir à deux tuyères arrière 22, 23» diamétralement opposées, qui peuvent également pivoter, pour que l'on puisse faire varier la direction du jet qui en sort* Les injecteurs de combustible 16, 17, sont alimentés par des 15 tubulures 25» 26, à partir d'un répartiteur annulaire 27* 3e dernier est loi-même alimenté en combustible par un conduit 33» qui s+étend jusqu'au etté haute pression d'une pompe centrifuge 34 à neyam te vapeur* La pompe 34- * *n orifice d'admission de combustible 35» dont 20 la eeiuEiuaieation avec "l'oeil" de la pompe est réglée par un obturateur d'admission 36* Celui-ci est constitué par une douille dont l'intérieur peut (par des moyens non représentés) recevoir du combustible venant de l'orifice 35* Cet obturateur 36 est mebile et peut se rapprocher ou s'éloigner d'un siège 37» sous l'action 25 d'un piston 40 auquel il est raccordé par une tringlerie 41 « Le piston 40 est mobile dans un cylindre 42, et il a des faces opposées 43,44» exposées à la pression* Là surface 43 supporte la pression qui règne dans un conduit 45 s'étendant "jusqu'au répartiteur 27» et qui contient, par conséquent, du combustible à la 30 pression qui règne sur le côté haute pression de la pompe 34« La surface 44 du piston 40 est soumise à la pression qui existe dans un conduit 46 communiquant avec le conduit 45§ par l'intermédiaire d'un étrangLement 47* Le conduit 46 communique avec une chambre 50» à travers un 35 étranglement variable 51» dont l'ouverture dépend df la position 69 20333 4 2011546 dans le sens axial, d'une tige de réglage 52. La ehaabre 50 eat raccordée à un circuit de vidange par un orifice 50a. lia tige^ de réglage 52 est réunie, avec une possibilité de déplacement axial, à un bras 53 d'un levier de renvoi coudé 53* 54-» Cette mftme tige 5 52 porte une roue dentée 55, gui engrène arec un piston 56» entraîné par le moteur. La tige 52 est donc continuellement entraînée en rotation, ce gui empêché son adhérence, et fait qu'elle se déplace rapidement, à la suite d*un changement quelconque des fer-ces agissant sur le levier coudé 53» 54« 10 On remarquera que le mouvement du levier coudé 53» 54» dé termine la position de la tige de réglage 52 et, de ce fait» rè- * gle la pression dans le conduit 46, et, par conséquent, la pression qui agit sur la surface 40. Seci provoque un ajustement approprié de la position de l'obturateur d'admission 36, et fait 15 varier le débit de combustible envoyé aux injecteurs 16, 17* Le levier de renvoi coudé 53» 54» qui est réuni avec une possibilité de pivotement par une articulation 60 à la paroi d'une chambre 61, est mobile autour d'un pivot fixe constitué par un galet 62, monté à l'extrémité d'une tige 59. les bras 53, 54» du 20 levier sont soumis à deux forces, qui tendent à les faire tourner dans des directions angulaires opposées par rapport au galet 62 ; ces deux forces sont transmises au levier 53» 54» par des membranes 63» 64. La chambre 61 contient des cellules 65» 66, 67. Les cellules 25 65» 66, sont séparées l'une de l'autre par la membrane 63» et les cellules 66, 67» sont séparées l'une de l'autre par la membrane 64® Les cellules 65» 66 communiquent l'une avee l'autre par un étranglement 68« la cellule ' 65 est mise en ceamuHieation par un étranglement 30 69» ave© ma eonduit 7© e»i- cmverfc à l'atmosphère. Etant donné que du combustitl© est fourni aux injecteurs 16» 17s uniquement à la vitesse de peinte eu â son voisinage, les tuyères 14, 15, peuvent être étranglées à ce moment, et la pression dynamique ' fiii y règn© ©sts par ©esséçpent 9 une fraction constante 35 â© la p?©ssl®a. Es la pressios. agissant à o«. BAD ORIGINAL 69 20333 5 2011546 moment sur la membrane 63» est fonction de la pression dynamique aux injecteurs de combustible 16, 17» lia cellule 66 communique avec un conduit 73» qui est agencé pour recevoir la pression totale qui règne en un point 73% immé-5 diatement en amont de la région où. le combustible est brûlé aux injecteurs 16, 17, le débit massique en ce point 73* étant substantiellement le même qu'à travers les tuyères 14, 15* La cellule 67 communique avec une extrémité d'un conduit 74» dont l'extrémité opposée est placée eoncentriquement au conduit 10 73» et qui reçoit la pression statique qui règne en ce point 73'© La force qui agit sur la membrane 64» est, par conséquent, représentative de la pression dynamique au point 73*• On remarquera que, si le rapport entre la pression dynamique aux tuyères 14» 15» et la pression dynamique au point 73s» varie 15 par rapport au rapport qui équilibre le levier coudé 53 g 54» celui-ci effectue un mouvement par rapport au galet 62» ce qui provoque un déplacement axial de la tige de réglage 52* La pression dans le conduit 46 et» par suite, sur la surface 44 est modifiée, et il en résulte que l'obturateur d'admission 36 se déplace jusqu'à 20 une position dans laquelle le débit du combustible envoyé aux injecteurs 16, 17» est modifié de manière à tendre à ramener le levier 53» 54 ^ sa position initiale,, Ainsi» le débit de combustible envoyé aux injecteurs 16» 17» peut être tel qu'il maintient la courbe de travail du compresseur 25 basse pression 3 telle qu'elle est quand aucun combustible n'est fourni aux injecteurs 16» 17» ce résultat étant procuré par la variation de la surface utile des tuyères 14» 15, effectuée progressivement» en concordance avec le degré désiré de supplément de pousséeo 30 En variante, les tuyères 14» 15» pourraient avoir deux posi tions, plus exactement une position à surface utile œaximum, et une position à surface utile minimum,, qui seraient employées, respectivement» q.uand du combustible serait» ou ne'serait pas, envoyé aux injecteurs 16» 17• Dans ce cas, l'alimentation en com-35 bustible de ces derniers pourrait être réglée de f&çon tue la BAD ORIOINAL^ 69 20333 6 2011546 courbe de travail du compresseur basse pression 3 soit, sauf pour la poussée supplémentaire maximum, en-dessous de son niveau normal, c'est-à-dire en-dessous du niveau existant çtuand les imjee-teurs 16, 17, ne reçoivent pas de combustible» On pourrait arri-5 ver à ce résultat en déplaçant la tige 59 (et par suite le galet 62) au moyen d'une tringlerie qui la réunirait à un levier de commande (non représenté) mis à la disposition du pilote» Une autre possibilité est que les tuyères 14V l'5 puissent prendre ces deux positions possibles, sans que 1*on règle le débit 10 du combustible fourni aux injecteurs 16 et 17» pour maintenir la courbe normale de travail et du compresseur basse pression 3, le * réglage de la poussée se faisant par une variation progressive de la vitesse du moteur» Sans le cas de la réalisation de la figure 1, on remarquera 15 que, lorsque le galet 62 est fixe, le levier 53» 54» n'a pas besoin d'être coudé, il peut avoir une forme quelconque convenable* La figure 2 représente un réacteur de propulsion à turbine à gaz 101, ayant une enveloppe 102 à lfintérieur de laquelle sont montés, en série, un compresseur basse pression 103» un compres-20 seur haute pression 104» un équipement principal de combustion 105» une turbine haute pression 106, qui entraîne le compresseur hamte pression 104 par l'intermédiaire d'un arbre 107» une turbine basse pression 109» qui entraîne le compresseur basse pression 103 par l'intermédiaire d'un arbre 110o 25 L'air comprimé par le compresseur basse pression 103 arrive dans une chambre générale 111, et une fraction de cet air emprunte des conduits 112, 113 (qui sont établis en dérivation par rapport à 1 équipement principal de combustion 165» et par rapport aux turbines 106, 109) pour parvenir à deux tuyères avant 114, 115» 30 diamétralement opposées, à section utile progressivement variable^ qui sont placées sous la commande tu pilote ; les tuyères 114, 115» peuvent pivoter, pour que l9©n puisse faire varië^ïa direction du jet qui en sort, de manière à donner une direction vectorielle à la.pou3sée0 L'équipement de combustion comprend des injecteurs 35 116, 117» disposés respectivement dans les conduits 112, 115» afin BAD ORIGINAL 69 20333 7 2011546 que cette poussée puisse être accrue, quand on le désire, par exemple quand on veut effectuer un décollage vertical* liés gaz d*échappement de la turbine arrivent par des conduits 120, 121, à deux tuyères arrière 122, 123, diamétralement oppo-5 sées, qui peuvent également pivoter, afin que l'on puisse faire varier la direction du jet qui en sort» Une fraction de l'air comprimé par le compresseur basse pression 105, est également dirigée & travers une pluralité d'ouvertures de purge 124 (une seule est représentée). 10 Les injecteurs 116, 117, sont alimentés en combustible par des tubulures 125, 126, provenant d'un distributeur annulaire 127* Ge dernier est lui-même alimenté en combustible par l'inteimédi-alre &*un conduit 153» qui s'étend jusqu'au côté haute pression d'une pompe centrifuge 134 à noyau de vapeur* 15 La pompe 134 a 1111 orifice d'alimentation 133, dont la com munication avec •l'oeil" de la pompe, est commandée par un obturateur d'admission 156* 6e dernier est constitué par une douille, dont l'intérieur peur recevoir (par des moyens non représentés) du combustible provenant de l'orifice d'alimentation 135* L'obtu-20 rateur d'admission 156 est mobile et peut se rapprocher ou s'é-3ri.gner d'un siège 137, sous l'action d'un piston 140, auquel il est réuni par une tringlerie 141* Le piston 140 est mobile dans un cylindre 142 ; il a des surfaces opposées 143» 144, qui sont expesées à une pression* La surface 143 est soumise à la pression 25 qui règne dans un conduit 145 s'étendànt jusqu'au distributeur 127, et qui contient, par conséquent, du combustible à la pression qui règne du cité haute pression de la pompe 154. La surface 144 est soumise à la pression qui règne dans un conduit 146, mis en communication avec le conduit 145 par l'intermédiaire d'un 30 étranglement 147* Le conduit 146 communique avsc une chambre 150 au moyen d'un étranglement variàble 151, dont l'ouverture dépend de la position dans le sens axial, d'une tige de réglage 152* La chambre 150 est réunie & un eircuit de vidange grâce à un orifiee 150a. La tige 35 de réglage 152 est attelée à un bras 153 d'un- -levier dé renvoi 69 20333 8 2011546 coudé 153» 154» pour être déplacée dans le sens axial* Elle porte mie roue dentée 155, gui engrène avec un pignon 156, êntraîné par le aoteur* De cette façon, la tige 152 est continuellement entraînée en rotation, ce gui l'empêche d'adhérer, et permet qu'elle 5 se déplace rapidement à la suite de tout changement se produisant dans les forces gui agissent sur le levier coudé 153, 154* On remarguera que le déplacement du levier coudé 155» 154, détermine la position de la tige 152, et par conséquent, règle la pression dans le conduit 146 et, de ce fait, la pression gui agit 10 sur la surface 144* Ceci provoque un ajustement approprié àe la position de l'obturateur d'admission 136, ce gui modifie le débit de combustible envoyé aux injecteurs 116, U7« Le levier coudé de renvoi 153» 154, gui est réuni avec une possibilité de pivotement, par une liaison 160, à la paroi d'une 15 chambre 161, est mobile par rapport à un pivot déplaçable, constitué par un galet 162* Les bras 153» 154 de ce levier sont soumis à deux forces guitendent à le faire tourner dans deux sens angulaires opposés, par rapport au galet 162, ces deux forces étant transmises à ce levier à partir de membranes 163, 164* 20 La oh ambre 161 comprend des cellules 165» 166, 1$7* Lés cel lules 165f 166 sont séparées l'une de l'autre par la membrane 163» les cellules 166, 167 sont séparées l'une de l'autre par la membrane 164* Les cellules 165, 166 communiquent par l'intermédiaire d'un étranglement 163* 25 La cellule 165 communique, par l'intermédiaire d'un étrangle ment i69, avec un conduit 17© gui est ouvert à l'atmosphère. Eteint donné que du combustible n'est envoyé aux injecteurs 116, 117 qu'à la vitesse maximum ou à son voisinage, les tuyères 114» 115 peuvent Ôtre étranglées à ce moment, et la pression dy-30 namique gui y règne est par conséquent une fraction constante de la pression totale* En conséquence, la pression s*exerçant à ce moment sur la membrane 165» est fonctionnellement en rapport avec la pression dynamique aux injecteurs 116, 117* La cellule 166 communique avec un conduit 173» gui est desti-35 né à recevoir la pression totale régnant en un point 173' situé 69 20333 9 2011546 immédiatement en amont de la région où le combustible -est brûlé aux injecteurs 116, 117, le débit Massique au peint 173* étant substantiellement le même qu'à travers les injecteurs 114, 115. la cellule 167 communique avec une extrémité d8un conduit" 5 174» dont l,extrémité opposée est placée eoncentriquement au conduit 173» et reçoit la pression statique régnant en un point 173*• La force qui agit sur la Membrane 174 est, par conséquent, représentative de la pression dynamique au point 173 *a Chacune des ouvertures de vidange 124 présente uûe gorge 174, 10 à travers laquelle l'écoulement se fait à la vitesse sonique, à toutes les vitesses, ou à la plupart des vitesses du moteur* Un thermocouple au moins, 177, est disposé dans la gorge 176, et il est réuni électriquement par un câble 180, à un dispositif 181o Celui-ci reçoit des signaux qui représentent la température (T^) 15 au voisinage des extrémités intérieures des conduits 173» 174*-Le dispositif 181 comprend des moyens (non représentés), ainsi qu'il est connu en soi, capables de provoquer an© avance de la phase de tout signal reçu des tkermo couple s 177» en fonction du taux de changement de la température* Le degré d'avance de 20 phase effectué par le dispositif 181, peut être placé, en partie, sous la dépendance du taux de changement de la vitesse du moteur, oe dispositif étant réuni par un câble 182» à un dispositif 183 sensible à la vitesse* Le dispositif 181 est Muni d'une tige de poussée 134, dont 25 la position dépend de la valeur du signal à phase avancée» Cette tige pivote à une extrémité d'un levier 185, dont l'autre extrémité est articulée sur une tige de poussée 186, qui est elle-même réunie au galet 162* La tige de poussée 186 est pourvue de butées 187, 188, qui 30 limitent le degré d'action que les themoeouples 177 et le dispositif 181 peuvent exercer sur le levier coudé 153» 154, pendant l'accélération et la décélération, r@gipe©tivement, afin d'obtenir une commande de l'accélération et de la décélération indépendante de toute variable,, On peut encore obtenir cette commande indépen-35 dante de toute variable, saême quamd on supprime le dispositif 181, 69 20333 10 2011546 an prévoyant deux pirots fixes (non représentés), qui jouent aussi le rôle de butées pour le bras 154* à la place du galet 162« Le levier 185 est monté sur un pivot 190, qui est lui-même porté"par vm organe 191s pourvu d®une crémaillère 192. Cette ter-5 aièro ©Egrène avec ua pignon 195» monté sur un levier 194» mais à la disposition du pilote® Ce levier est monté pivotant en 195 et, quand il ©saille autour de son pivot, il fait déplacer le pivot 190j ce qui Modifie l'effet de bras de levier entre la tige 184 et la tige 186. On peut effectuer, de cette façon, un réglage de 10 la température de la flassme aux tuyères 114, 115* 0n reaarqûera que3 lorsque le rapport entre la pression dyaa— sique aux tuyères 114» 115» et celle qui règne au point 173» varie à partir de la valeur qui correspond à 1* équilibre du levier coudé 155» 154» il se produit un mouvement de ce dernier autour du ga-15 let 162, et il en résuit© un déplacement axial de la tige de réglage 152» la pression qui règne dans le conduit 146» et sur la surface 2449 est modifiée, ce qui a pour conséquence que l'obturateur d'admission 136 est déplacé jusqu'à une position dans laquelle 3.8 débit de combustible aux injecteurs 116, 117 est corrigé 20 dans le sens qui tend à remettre le levier 153» 154 à sa position initiale« L'alimentation en combustible des injecteurs 177 peut être telle que la température aux tuyères 114, 115 reste constante, quelle que soit la température ambiante. 25 . lien entendu, l'invention n'est pas limitée aux termes de la description qui précède, mais elle en comprend, au contraire, toutes les variantes à la portée d'un homme de métier. 69 20333 ii 2011546 UreiPIQAflQES Ie) Moteur de propulsion â réaction et à turbine à gaz, cou-prenant un organe de compression, un équipement principal de combustion, une ou plusieurs turbines, et une première tuyère, montés 5 en série, une seconde tuyère qui »çoit de l'air comprimé provenant pour une partie au moins, de l'organe de compression, par l'in-teimédiaire de moyens établis en dérivation par rapport à l'équipement principal de combustion et par rapport aux turbines, un équipement auxiliaire de combustion faisant brûler du combustible 10 dans ces conduits, caractérisé par un circuit de combustible réglant l'alimentation en combustible, ce eircuit comprenant des moyens qui mesurent la pression dynamique dans le conduit, en amont de l'équipement auxiliaire de combustion, des moyens de réglage qui sont asservis aux moyens de mesure, et qui contrôlent 15 l'alimentation en combustible envoyée & l'équipement auxiliaire de combustion. 2°) Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de mesure comprennent des moyens destinés à mesurer une pression qui est fonction de la pression dynamique à la se-20 conde tuyère, quand du combustible est envoyé à l'équipement auxiliaire de combustion» 3°) Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens destinés à mesurer la pression fonction de l'autre, comprennent un étranglement dont un côté est ouvert à l'atmospkè-25 re« 4°) Moteur selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les moyens de réglage déterminent 1'alimentation en combustible envoyé à l'équipement auxiliaire de combustion, de manière à maintenir un rapport substantiellement eonstant entre 30 la pression dynamique qui règne dans les conduits et la pression dynamique à la seconde tuyère* 5e) Moteur selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les moyens de réglage comprennent un levier coudé de renvoi monté sur un pivot, les deux bras de ce levier 35 étant respectivement soumis, par les moyens de mesure, à des for 69 20333 12 2011546 ces qui tendent à faire tourner ce levier dans des sens angulaires opposés, par rapport à son pivot* 6°) Moteur selon la revendication 5, caractérisée en c& que le levier règle le débit de refoulement d'une pompe destiné à 5 fournir du combustible à l'équipement auxiliaire de combustion, 7°) Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de réglage sont également placés sous la dépendance de moyens de mesure de la température dans les conduits* 10 8°) Moteur sèlon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de mesure de la température comprennent un canal, qui * est agencé pour recevoir de l'air provenant des conduits, ce canal ayant une partie dans laquelle l'écoulement se fait à la vitesse sonique, à toutes les vitesses, ou à la plupart des vitesses du 15 moteur, un thermocouple au moins étant disposé dans cette partie. 9*) Moteur selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce qu'il existe un dispositif d'avance de phase, qui avance la phase du signal reçu des moyens de mesure de la température, en fonction du taux de changement de cette température, ce disposi-20 tif d'avance de phase agissant sur les moyens de réglage en relation avec la valeur du signal à phase avancée. 10°) Moteur selon la revendication 9» caractérisé en ce que le degré de l'avance de phase effectuée par le dispositif d'avance de phase, est déterminé en relation avec le taux de changement 25 de la vitesse du moteur.