Brevet FR2090250A1 — publié le 19720114

La présente invention concerne le perfectionnement des moteurs à turbines à gaz comportant les dispositifs de postcombustion pour augmenter l'énergie du courant de gaz chauds éjectés à travers la tuyère de propulsion. 5 Dans les dispositifs de postcombustion, le carburant est injecté dans le courant des gaz chauds pour augmenter son énergie. Des stabilisateurs de flammes sont montés immé diatement en aval des injecteurs pour établir un front de flamme stable ou une zone de combustion localisée pour le carburant augmentateur de poussée. 10 Des éléments en gouttières en V formés de métal en feuille ont été trouvés assez efficaces comme stabilisateurs de flammes. Ces stabilisateurs de flammes doivent fonctionner dans une zone à une température extrêmement élevée à laquelle la résistance du métal des gouttières est assez faible. En raison de la faible épaisseur des pièces 15 métalliques qui est nécessaire pour limiter le poids et, pour d'autres raisons, les stabilisateurs de flammes sous la forme de gouttières sont soumis à des effets de flexion et de torsion entraînant la déformation des gouttières en un temps relativement court. Il a été proposé de diriger de l'air de refroidissement sur 20 les gouttières des stabilisateurs de flammes pour réduire la température du métal afin d'augmenter la résistance. Cette solution nécessite le prélèvement d'air sous pression du moteur, ce qui réduit son rendement global. Cela complique aussi la fabrication du système stabilisateur de flammes. 25 L'invention a pour objet d'éviter la flexion, la torsion et les autres déformations des gouttières des stabilisateurs de flammes d'une façon simple et efficace afin d'augmenter sensiblement leur vie utile. L'objet de l'invention est atteint au moyen d'un système de montage qui, lorsque le dispositif de postcombustion fonctionne à l'état 30 chaud aligne la bissectrice de la gouttière en V et les axes de pivotement des bielles de montage sur la direction d'écoulement ducourânt de gaz chauds vers la gouttière. Les bielles sont, de préférence, montées sur des bras articulés au carter dè la section de postcombustion du moteur, ces bras étant articulé; à'des bielles couplant leurs extrémités intérieures 35 au carter central du moteur. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante^ donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels : 71 06351 2 2090250 - la figure 1 représente schématiquement en coupe un moteur à turbine à gaz avec un dispositif de postcombustion pour la propulsion supersonique ; - la figure 2 est une coupe longitudinale montrant le 5 dispositif de postcombustion plus en détail à l'état chaud ; - la figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2 ; - la figure 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 2 ; et 10 - la figure 5 représente le dispositif stabilisateur de flammes en position à l'état froid. La figure 1 représente schématiquement un moteur à turbine à gaz du type -utilisé pour le vol supersonique. L'air pénètre par une entrée comportant un élément central en fuseau 10, et il est comprimé par un 15 compresseur à écoulement axial 12. Cet air comprimé assure la combustion du carburant dans la chambre de combustion 14 pour la production d'un courant de gaz chauds. Le courant de gaz chauds entraîne la turbine 16 qui, à son tour, entraîne, par l'intermédiaire d'un arbre 18,1e rotor du compresseur 12. L'énergie du courant de gaz chauds est, par suite, augmentée 20 par combustion de carburant supplémentaire dans le dispositif de postcombustion ou augmentateur de poussée 20. Le courant de gaz dont l'énergie a été augmentée échappe ensuite à travers une tuyère convergente-divergente à section variable 22 pour produire la poussée nécessaire pour le vol supersonique. Pendant le vol subsonique, l'énergie du courant de gaz 25 chauds peut être augmentée ou non dans le dispositif de postcombustion et la tuyère peut être réglée pour qu'elle ait une forme autre que la forme représentée convergente-divergente. Il sera noté,d'après les figures 1 et 2, que le courant de gaz chauds pénètre dans le dispositif de postcombustion sous la forme 30 d'un courant annulaire. Ce courant annulaire est défini par le capot 24 du moteur et un corps central profilé 26 qui est supporté sur une structure de bâti appropriée (non représentée). Le dispositif de pa s t combustion comporte des injecteurs de carburant 30 (figures 2 et 4) et des stabilisateurs de flammes sous la 35 forme de gouttières annulaires à profil en V 32. Les injecteurs peuvent être formés par des faisceaux de tubes montés dans des positions espacées régulièrement par rapport au bâti 24. Le carburant est pulvérisé à travers 71 06351 3 2090250 des orifices des tubes dans le courant de gaz chauds et un front de flammes stabilisée? ou zone de combustion est maintenu par les gouttières 32. Le dispositif de postcombustion de ce type est connu en lui-même. Les gouttières 32 sont, de préférence , en métal en 5 feuille avec des ouvertures 36 au fond des gouttières pour la fixation dé pattes de montage (figure 3). Les pattes de montage 38 traversent les ouvertures 36 et comportent des têtes incurvées 40 de forme correspondant à celle des gouttières. Ces têtes sont fixées aux gouttières, par exemple par des brasures. Des bielles 42 sont articulées sur les côtés 10 de chaque patte 38 par une broche 44. L'extrémité opposée de chaque paire de bielles 42 est articulée par une broche 46 à un bras de montage 48 qui est espacé angulairement autour de l'intérieur du capot 24. Ainsi qu'il apparaît sur les figures 2 et 4, il existe une connexion par bielle entre chaque bras de montage et chaque gouttière. 15 Chaque bras 48 est articulé à son extrémité extérieure au capot 24 par une broche 50 et une chape ou un élément équivalent 52 fixé au capot. Une bieDe 54 est articulée par une broche 56 à chaque bras 48 près de l'extrémité intérieure du bras. Chaque bielle 54 est inclinée dans la direction amont vers le corps central profilé 26 auquel 20 il est articulé par une broche 58 et une chape 60 ou un élément équivalent. Les gouttières 32 fonctionnent dans un milieu environnant extrêmement chaud d'où il résulte une réduction considérable de la résistance aux charges de la matière des gouttières, par comparaison à sa résistance dans le milieu environnant à température plus basse. Le système 25 de montage décrit est particulièrement adapté pour minimiser les contraintes dans les gouttières quand le courant de gaz chauds est à la température maximale et que la résistance du métal est minimale. Il sera d'abord noté que des augmentations différentielles des dimensions radialement et axialement ont lieu entre le capot 24 et le 30 corps central profilé 26. Les bras 48 et les bielles 54 permettent facilement cette variation tout enr positionnant positivement les extrémités amont des bielles 42 dans leurs positions pour l'état chaud correspondant à la résistance minimale He la matière, sans imposer aux gouttières de contraintes risquant' de les déformer par torsion. Les bielles 42 permettent 35 des dilatations des gouttières 32 différentes des dilatations du mécanisme à bras de façon indépendante, sans que les gouttières subissent des contraintes de torsion quand elles sont dans la position pour l'état chaud. 71 06351 2090250 Les gouttières et le système support global pour les gouttières ont des dimensions pouvant être facilement déterminées, telles que pour la condition de fonctionnement normal à l'état le plus chaud, la bissectriqe x de la gouttière (figure 2) passe par les axes de broches 5 d'articulation associées 44 et 46 et, par suite, que la bissectrice soit alignée avec la direction d'écoulement indiquée par les flèches A des gaz chauds vers la gouttière. De cette façon, les gouttières ne sont pas soumises à des forces de torsion et les contraintes supportées par les gouttières sont réduites à la valeur minimale du fait de la pression des 10 gaz chauds dans la direction d'écoulement. La figure 5 représente l'ensemble de montage des gouttières en position à l'état froid, la position à l'état chaud étant représentée en tirets pour permettre la comparaison. Il ressort de la figure 5 que, quand l'alignement décrit ci-dessus des bissectrices x n'est pas maintenu, 15 il existe un moment de torsion soit par rapport à la gouttière, soit par rapport à l'axe de la broche 46, soit par rapport aux deux. De toute façon, il se produit sur la gouttière un effet de torsion qui impose à celle-ci des contraintes supérieures aux contraintes minimales considérées dans le cas de la figure 2. Cependant, ces contraintes supérieures peuvent 20 être supportées à l'état froid en raison de l'augmentation de la résistance de la matière des gouttières aux températures réduites, bien que ces températures réduites puissent dépasser 650°C. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres 25 variantes sans que l'on sorte de son cadre. 71 06351 2090250 REVENDICATIONS 1. Moteur à turbine à gaz, caractérisé par un turbocompresseur et une chambre de combustion pour engendrer un courant de gaz chauds, 5 une tuyère de propulsion pour l'éjection du courant de gaz chauds et un dispositif de postcombustion pour augmenter l'énergie du courant des gaz chauds immédiatement avant son échappement à travers la tuyère de propulsion, le dispositif de postcombustion comprenant un capot extérieur, des injecteurs de carburant à l'intérieur du capot, un dispositif 10 stabilisateur de flammes, sous la forme d'une gouttière circulaire en V ayante le sommet dans la direction amont vers les injecteurs de carburant, des hielles connectées à leurs extrémités aval au sommet de la gouttière, ces bielles étant espacées circulairement le long de la gouttière, et des éléments de montage articulés aux extrémités amont des bielles de façon que 15 la bissectrice de la gouttière passe par les axes d'articulation des bielles et soit alignée par rapport à la direction d'écoulement des gaz chauds quand le dispositilf de postcombustion est à l'état chaud de façon à supprimer toute tendance à la torsion de la gouttière quand la résistance de la matière formant la gouttière est la plus faible. 20 2. Moteur à turbine à gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif stabilisateur de flammes comprend plusieurs gouttières concentriques à profil en V, formées de la même façon que la première gouttière en V et montées sur les éléments de montage par des bielles de la même façon que la première gouttière. 25 "3. Moteur à turbine à gaz selon la revendication 2, caractérisé en ce que "les éléments de montage sont constitués par des bras articulés au capot et espacés angulairement du capot, 4. Moteur à turbine à gaz selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de postcombustion comporte un corps central profilé 30 et les dispositifs de montage comportent des bielles■inclinées à partir de points voisins des extrémités des bras dans la direction amont vers le' corps central profilé, ces bielles étant articulées à leurs extrémités opposées aux bras et .au corps central profilé. 5. Moteur à turbine à gaz selon la revendication 3, caractérisé 35 par des pattes de montage fixées aux gouttières, ces pattes s'étendant dans la direction amont et étant alignées sur les bissectrices des gouttières, les extrémités aval des bielles étant articulées à ces pattes.