Brevet FR2071999A1 — publié le 19710924

T a prîriveiTfcion a %■o'.ir ob^et un rul^ordocteur suscep— t.-î1:2g ** * O''"^ ÔT^Z* ^ ^ '"'Z ''" r* c.yi-j-e* j"*p"] r-*^3 *tr£V "^P"î"5"hs "hp"! P ""Ip ] 0o -r';~rXCTi.,~' ^ O rGCG'^l?! ""'"—S/TiTlPî '"* n l"i j_ 9 g g"f; Xgs ^*1!r 5 ^ '"re c~tr'e * '--ir, "e r-r-i?-;;!??, * '-r—- ■: ■" 'ir, ,1e et ion, "'une ehn^'-re r**hG:c" r*^ ■? '""ont 1'e::tr'~"it o2+''rie, Pour maintenir le processus, il faut que les ondes de pression sortant du tube ^e combustion soient réfléchies avec le si^ne 25inverse et avec une force suffisante. l'ois cela n'est possible aue si le tube de combustion n'est pas rétréci a son extrémité, c'est-^-dire s'il n'y a pas de tuyère. "D'autre part, l'existence d'une extrémité de tube ouverte a pour conséquence que le moteur ne peut fonctionner que 3'uscu'à des "^0vitesses subsoniques relativement basses. Ceci s'exnlioue par le fait que la pression ce refoulement en amont des volets monte en perrte r^i^e avec l'accroissement ^e la vitesse du vol, tandis que la pression à l'extreTité ouverte du tube reste toujours approximativement égale à la. pression ambiante. Par suite de l'accroissement du rapport 35entre les pressions, le volume de mélange asniré par période croît ,-jusqu'^ ce aue s. partir d'un nombre de *~ach donné le tube ne puisse plus fonctionner. ' •* BAD ORIGINAL 70 47616 2 2071999 Une méthode connue pour éviter cette linite -Te vitesse consiste à réduire la section d'entrée avec l'accroissement de la vitesse de vol, si "bien que le volume de mélange aspiré par période ne puisse dépasser sa valeur critique, rais on conçoit facilement 5 que ce4" étranglement de l'entrée est lié à une diminution simultanée de la poussée ; il en résulte que même pour des vitesses de vol très petites on atteint le point où la poussée devient égale à la résistance de la cellule, de sorte qu'il n'est pas possible d'accélérer davantage. 10 De plus il est connu d'équiper la sortie avec un orsane de réglage automatique que la pression de combustion ouvre et aue l'action d'un ou de plusieurs ressorts referme. Fais avec un tel orrane du réglage agit sur les ondes qui se propagent vers la sortie comme une extrémité de tube fermée ou comme une tuyère, si bien que ni le 15 processus d'aspiration ni celui de l'allumage peuvent se dérouler automatiquement et que le moteur ne peut fonctionner ni au sol ni en vol. Par conséquent les pulsoréacteurs ne sont jusqu'ici pas utilisables pour les vitesses relativement élevées et plus particulièrement pour celles des gammes transsonique et supersonique. 20 La présente invention se propose donc de réaliser un réacteur fonctionnant par pulsations,composé de manière conventionnelle d' une entrée de soupapes, d'un dispositif d'injection, d'une chambre de combustion et d'un tube de combustion, qui est capable de fonctionner à toutes les vitesses b partir du repos au sol jusau'aux 25 vitesses supersoniques, et dont la poussée nette augmente avec 1* augmentation du nombre de Kach. Selon l'invention ce but est atteint du fait nue l'extrémité du tube de combustion débouche dans une partie élargie , par exemple dans un tube à diamètre supérieur dont la section d'éjection du gaz 30 est variable. Pour éviter les inconvénients qui pourraient s'attacher quant au fonctionnement du tube rle combustion proprement dit, ^ un tel dispositif on prévoit selon une forme de réalisation perfectionnée de l'invention, une transition brusque du tube de combustion à la section élargie, la section de cette dernière étant ap-oroxima-35 tivement le double de la section du tube de combustion. C'est grâce à cette disposition que le pulsoréacteur reste utilisable dans la gamme des vitesses transsonique et supersonique BAD ORIGINAL 70 47616 3 2071999 L'inconvénient des pulsoréacteurs connus, qui consiste en ce que le moteur s'arrête automatiquement à une certaine vitesse de soufflage, est ainsi efficacenent supprimé. Un avantage particulier réside dans le fait qu'il n'est pas nécessaire d'apporter des modifications sup-5 plémentaires à la construction du pulsoréacteur proprement dit. L'invention sera expliquée ci-dessous avec plus de détails à l'aide du dessin annexé qui en illustre un exemple d'exécution. "Dans ce dessin montrent La fig. 1 un pulsoréacteur en coupe, 10 La fig. 2 un dispositif à tubes jumeaux, et Les figs 3 et 4 des coupes transversales selon les lignes A-B et C-D de la fig. 2. A la figure 1, le -pulsoréacteur est représenté en coupe longitudinale. L'entrée d'air 2 est disposée devant la chambre de combustion 1, 15 et entre cette dernière et l'entrée 2 se trouvent des soupapes, par exemple des clapets 4, qui assurent le fonctionnement par pulsations. Au milieu des clapets 4, qui sont ^e manière connue régulièrement répartis sur toute la section de l'entrée d'air 2, le dispositif d'injection 3 est placé. A un point qui n'est pas spécialement 20 inscrit sur le dessin, on peut prévoir un allumage 5 pour la mise en marche du moteur. A l'autre bout de la chambre de combustion 1, celle* ci se prolonge axialement sous forme d'un tube de combustion 6. Celui-ci se compose d'une partie de transition 6a, de la partie centrale 6b et de la partie de raccord 6c. La partie centrale 6b a un diamètre 25 un peu plus petit que la chambre de combustion 1. La partie de transition 6a fait la transition entrejLe diamètre de la chambre de combustion 1 et celui de la partie centrale 6b du tube de combustion. A la fin de cette dernière suit la partie de raccord 6c qui est réalisée sous forme de diffuseur et qui est pourvue d'une partie élar-30 gie 7 dont les dimensions sont adaptées au tube de combustion 6. A la sortie de la partie élargie 7 se trouve une tuyère 'éjection de gaz 8. Afin '-1e pouvoir varier la section l'ouverture/sortie de cette tuyère 8, un pointeau 9 est logé s> son centre ; ce pointeau est axialement déplaçable dans le guidage 12. La possibilité de 35 déplacer axialement le pointeau 9 permet ^e varier la section de sortie de la tuyère 8 au moment souhaité. L'extrémité du pointeau 9 est articulée sur un levier 11, relié par un organe d'accouplement avec le mécanisme de réglage 15.Pour remp- le dessin plus compréBAD ORIGINAL 70 47616 4 2071999 hensible ce mécanisme 15 a été représenté sur le dessin sous forme d'une espèce de cylindre de réglage hydraulique, fiais évidemment il est possible d'actionner l'organe d' accouplement à l'aide d'un autre mécanisme de réglage. TTn carénage 14 entoure le réacteur tout entier. 5 Au point de raccord entre la partie élargie 7 et la partie de raccord 6c du tube de combustion, il y a un brusque changement de section en 13, la partie élargie 7 présentant une section de passage équivalant approximativement au double de celle de la partie centrale 6d. Ce changement brusque de la section de passage a pour consé-10 quence que les ondes de pression sont réfléchies avec une force suffisante et avec le signe correct. Le dimensionnement de la longueur de la partie élargie 7 par rapport à la longueur du tube de combustion 6 a pour effet qué les ondes réfléchies par la tuyère 8 intensifient les processus qui se déroulent dprss le tube de combustion 15 6 et ceci du fait que, par exemple, une onde de dépression qui se propage à partir de la partie élargie 7 dans le tube 6, renforce 1* onde de choc réfléchie sous forme d'onde de dépression à la fin du tube 3e combustion, c'est-à-dire au point de l'élargissement brusque 13. On obtient cet effet grâce au fait que la longueur de la partie 20 élargie 7 correspond approximativement à un tiers de la longueur du tube de combustion 6. La fig. 2 illustre une forme de réalisation perfectionnée du pulsoréacteur selon l'invention. La représentation en coupe montre un pulsoréacteur à tubes jumeaux : deux chambres de combustion 1 sont 25 prévues, chacune équipée d'un dispositif d'injection 3 et de clapets 4, mais l'entrée d'air 2 est commune aux deux tubes de combustion 6. Disposées à l'extrémité de ces derniers, dont chacun comporte également une partie de transition 6a, une partie centrale 6b et une partie de raccord 6c, la partie élargie 7 est une chambre unique. Afin 30 d^maintenir d'une manière simple la face frontale du moteur aussi petite que possible, une section transversale elliptique a été donnée à l'entrée d'air 2 et à la partie élargie 7, et le carénage 14 est adapté à cette forme. Des constructions de ce genre, à tubes jumeaux, sont con-35 nues en elles-mSmes et présentent de manière générale l'avantage que les deux tubes fonctionnent automatiquement avec un déphasage Ae 180°, grâce à quoi le jet sortant de la tuyère devient presque BAD ORIGINM. 70 47616 5 2071999 continu, et par conséquent, le bruit d'échappement est sensiblement réduit. Tous les dispositifs connus ont ceci en commun que les extrémités des -"'eux tubes de combustion sont opposées l'une à l'autre de sorte que les gaz chauds doivent s'échapper par la fente annulaire 5 oui reste libre entre les deux extrémités des tubes pour entrer dans un collecteur afin d'y être détendus par l'intermédiaire d'une roue de turbine ou d'une tuyère. Cette disposition est prévue pour empêcher un effet de réaction provenant de la tuyère qui perturberait le fonctionnement des tubes de combustion. Evidemment le courant des 10 gaz à partir des tubes de combustion s travers la fente annulaire et dans le collecteur entraîne des pertes considérables. la construction illustrée par la fig. 2 ne présente pas cet inconvénient, les extrémités des deux tubes de combustion se trouvant dans ce cas côte à côte. La longueur et la configuration des sur-15 faces délimitant la partie élargie 7 sont calculées de manière -• exclure toute réaction causée par la tuyère commune sur les deux tubes. Ces réactions sont utiles dans le cas drunréacteur conforme à la fig. 1 si la partie élargie est dimensionnée ^e manière appropriée. Mais pour une construction à double tube elles sont en prin-2C cipe nuisibles au fonctionnement d'un des deux tubes, à cause du déphasage de 180°. Car, si par exemple, une onde de compression est réfléchie ppr la tuyère commune 8, elle atteint les extrémités des tubes de combustion V un moment où, dans l'un des tubes, une onde de compression est réfléchie tandis que, dans l'autre tube, cfest une 25 onde de dépression qui est réfléchie, si bien que la première onde est bien renforcée mais que l'autre est affaiblie sinon complètement supprimée. On évite cet inconvénient en donnant à la surface de la tuyère 8 dans la partie élargie 7 une forme qui se rapproche d'une zone sphérique. TiC Les figs 3 et 4 monKtnt des coupes des tubes jumeaux dans les plans suivant les lignes A-B et C-D de la figure 2. Ces figures ne servent qu'à rontrer l'écart entre les tubes de combustion 6 et la forme du carénage 14. Entre les ^enx tubes de combustion 6 se trouve le mécanisme -5 de réglage 15 qui est logé dans la forme de réalisation selon fig. 1 dans le bas du moteur. Dans la forme de réalisation selon fig. 2 il est inutile de prévoir pour ce mécanisme de réglage la transmission » BAD ORIGINE- ' 70 47616 6 2071999 par 1*intermédiaire du levier 11, vu que le pointeau 9 de la tuyère est en contact direct avec le mécanisme de réglage. La transmission des forces du mécanisme de réglage 15 au pointeau 9 se trouve ainsi simplifiée. 5 Lorsqu'on installe un pulsoréacteur de ce genre sur un avion ou sur un engin, comme on l'a dit ci-dessus, la pression de refoulement en amont des clapets et par conséquent le débit massique augmente avec l'accroisserrent fle la vitesse de vol ce qui fait, h son tour, qu'une pression plus grande s'accumule ^evant la tuyère tandis 10 que, dans la section âe passage la plus petite de la tuyère, ne règne d'abord que la pression ambiante. "Par conséquent le rapport des pressions de la tuyère augmente jusqu'au moment où le nombre de Ma ch. de l'écoulement dans la section transversale la plus étranglée atteint la valeur 1. Lorsqu'on fait abstraction des faibles variations dues 15 au fait que les chaleurs spécifiques» dépendent de la température, le rapport des pressions de la -tuyère reste à partir de ce moment constant, de sorte que la pression dans la partie élargie varie avec la pression de refoulement due au vol, si bien que le fonctionnement des tubes combustion proprement dits est indépendant de la 20 vitesse de vol. Compte tenu du fait qu'au début la poussée des pulsoréacteurs connus s'accroit intensément à cause de 1'augmentation du volume de mélange avec la vitesse de vol, pour baisser ensuite brusquement après avoir atteint la valeur critique, on variera la surface de la 25 tuyère de préférence de sorte qu'au moment où l'écoulement par la tuyère devient critique, le volume de mélange ait atteint sa valeur maximum possible. Lorsque la vitesse de vol croît, on variera de préférence la surface de la tuyère en fonction ^es conditions de vol et '-"'e la quan-30 tité de carburant injecté, de sorte que le volume de mélange aspiré par période conserve sa valeur optimale. BAD ORIGINAL 70 47616 7 2071999 HBYEITDI CATIONS 1. Pulsoréacteur susceptible d'accélérer les engins volants relativement petits tels que les petits avions de reconnaissance sans équipage, lss cibles et les engins perdus, à partir du repos à une vitesse supersonique, composé d'une entrée d'air, de soupapes, 5 d'organe d'injection, d'une chambre de combustion et d'un tube de combustion,caractérisé en ce que l'extrémité du tube de combustion -(6) débouche dans une partie élargie (7), par exemple dans un tube à diamètre supérieur dont la section d'éjection du gaz est variable. 10 2. Pulsoréacteur selon la revendication 1, caractérisé par la transition brusque (13) du tube de combustion (6) à la partie élargie (7), la section de la partie, élargie (7) équivalant armroximati-vement au double de la section de passage du tube de combustion £ ) 3. Pulsoréacteur selon la revendication 1 ou la revendication 2, 15 caractérisé en ce que la longueur de la partie élargie (7) correspond approximativement à un tiers de la longueur du tube de combustion (6). 4. Pulsoréacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par l'utilisation d'une construction à tubes 20 jumeaux avec untentrée d'air (2) commune, les parties de transition (6c) des deux tubes, disposées approximativement en parallèle débouchant dans une partie élargie (7) qui leur est commune. 5. Pulsoréacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qi'un pointeau (9) axialement déplaçable est dis- 25 posé dans la tuyère d'éjection (8) pour varier la section de 1' orifice d'éjection Au eaz. 6. Pulsoréacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce mie le r> oint eau (9) de la tuyère est réglable en fonction des conditions ^e vol et de la quantité de 30 carburant éjectée. 7. Pulsoréacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce aue la configuration de la paroi de la tuyère (8) de la partie élargie (7) correspond approximativement à une zone sphérique. 35 8. Pulsoréacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie élargie (7) de l'entrée orignal 70 47616 8 2071999 d'air (2) présentent une section transversale elliptique. 9. Pulsoréacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par la présence d'une seule entrée d'air (2) et d'une seule tuyère d'éjection (8) commune aux tubes rle combustion. 5 10.Pulsoréacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mécanisme de réglage (15) est disposé entre les deux tubes de combustion (6) du réacteur à tubes de combustion jumeaux. 11.Pulsoréacteur selon l'une quelconque des revendiestions précé-10 dentes, caractérisé en ce que le mécanisme de réglage (15) est disposé entre le tube de combustion (6) et le carénage (14). BAD ORIGINAL