Brevet FR2098252A1 — publié le 19720310

La présente invention se rapporte à des groupes moto-propulseurs pour les avions. Selon la présente invention, un groupe moto-propulseur pour avion supersonique comprend un premier conduit d'air et, pla-5 cé à l'intérieur, un moteur du type à turbine à gaz à hélice conduite comportant une partie pour la production de gaz et une hélice située vers l'arrière de cette partie, des moyens de réduction de la vitesse de i'air à ou près de l'extrémité avant du conduit pour réduire l'air qui se trouve à l'intérieur de celui-ci, à une 10 vitesse subsonique, et un second conduit d'air menant uniquement au générateur de gaz du moteur, l'embouchure du second conduit étant à l'intérieur mais espacée des parois du premier conduit et située vers l'avant de la face avant du générateur de gaz mais vers l'arrière des moyens de réduction de vitesse de l'air, cette embou-15 chure étant conçue sous forme d'une zone de section transversale plus petite que celle de cette face avant, de telle sorte que le flux d'air relativement uniforme en direction du milieu du premier conduit soit capturé par cette embouchure et ait une vitesse encore un peu plus réduite et soit délivré au générateur de gaz sur une 20 distance relativement courte, le flux d'air relativement turbulent en direction du bord extérieur du premier conduit étant délivré à l'hélice sur une distance relativement plus grande. De préférence, le premier conduit à l'arrière de l'embouchure du second conduit est formé pour augmenter la vitesse de 25 l'air qui le traverse jusau'à ce que le plan de la face avant du générateur de gaz soit atteint et ensuite, à l'arrière de ce plan, le premier conduit est formé de manière à diminuer la vitesse de l'air pour le délivrer à l'hélice. De préférence, les moyens de réduction de la vitesse de J>0 l'air du premier conduit comprennent un étranglement de production d'onde de choc, de surface variable. La face avant du générateur de gaz est cette face qui se trouve dans le plan du premier étage du stator ou des pales du compresseur dans cette partie du moteur. 35 Un groupe moto-propulseur préféré est décrit en se réfé rant à la figure ci-jointe qui est une vue schématique en élévation latérale et en coupe suivant son axe longitudinal. Il peut exister deux ou plus de ces groupes moteurs montés côte à.côte. Un moteur à turbo-hélice 1 (c'est-à-dire une turbine à 40 gaz à hélice conduite) comporte un générateur de gaz 2 vers l'ar- COPY 71 25070 2098252 rière duquel est montée une hélice 3. Le génératetïr de gaz comprend un compresseur 4 entraîné, au moyen d'un arbre 5, par une turbine 6. L'hélice 3 est concentrique à et entraînée par la turbine 6. 5 La face avant du générateur de gaz se trouve dans le plan 7-7. Le moteur 1 est monté dans une nacelle 8 fixée sur le côté inférieur d'une aile d'avion représentée schématiquement en 9. La nacelle 8 comprend une admission principale 10 qui est en rela-10 tion d'écoulement avec un conduit 11 (le premier conduit). Ce conduit 11 a un étranglement 12 de surface variable, la surface étant variée d'une façon connue au moyen d'un volet 13 monté sur charnière à son bord avant 14 à la nacelle 8 et un volet 15 monté sur charnière à son bord arrière 16 également à la structure de nacel-15 le. Le bord arrière 16 du volet 15 s'étend dans un plan transversal 17-17. La position angulaire des volets 13 et 15 est réglée au moyen de vérins 18 et 19 respectivement. L'admission 10 et cette partie du conduit 11 en avant du plan 17-17 ont une section transversale généralement rectangulaire pour faciliter la concep-20 tion de l'étranglement 12 de surface variable. A l'emplacement du plan 17-17, le conduit 11 se continue par un conduit lia qui alimente l'hélice 3 tandis qu'un autre conduit (le second conduit) indiqué par la référence 11b est prévu à l'intérieur du conduit lia pour alimenter seulement le générateur 25 de gaz 12. A l'arrière de l'étranglement 12, les parois communes 20 des conduits 11 et lia divergent vers l'arrière vers une partie 21 du conduit lia de section transversale circulaire sensiblement constante à l'arrière du plan 7-7. Cette partie à parois parallèles 21 30 a un diamètre tel qu'elle contient juste l'hélice 3. Puisque la partie 21 a une section transversale circulaire, le conduit 11 passe d'une section transversale rectangulaire à une section transversale circulaire entre les plans 17-17 et 7-7. Cette transformation est rendue aussi progressive et aussi uniforme que possible. Le 35 générateur de gaz 2 comporte une enveloppe extérieure 22 qui forme la limite intérieure de la partie de conduit 21 à parois parallèles. Cette enveloppe 22 est représentée comme une chemise extérieure continue du générateur de gaz 2 lui-même mais, elle peut également être une gaine au-dessus du générateur de gaz 2. En tout 40 cas, elle a une forme généralement tronconique dont la conicité dé- * 71 25070 3 2098252 bute depuis un diamètre maximum dans le plan 7-7 jusqu'à un diamètre minimum à l'emplacement de l'hélice 3. Cette partie 21 du conduit lia délimitée extérieurement par les parois parallèles et intérieurement par l'enveloppe extérieure 22 du générateur de gaz 2 5 a une forme annulaire et sa surface augmente vers l'arrière. En conséquence, un diffuseur est ainsi formé, dans lequel l'air pour l'hélice 3 est décéléré relativement progressivement. En avant du plan 7-7, l'enveloppe extérieure 22 du générateur de gaz 2 se prolonge par des parois 23 pour former le con-10 duit 11b qui se termine dans et est en relation d'écoulement avec une embouchure d'admission 24. Cette admission 24 s'étend dans le plan 17-17 et a une section transversale généralement rectangulaire. A l'intérieur, les parois 23 divergent vers l'arrière pour former un diffuseur à travers lequel l'air est décéléré relative-15 ment rapidement avant qu'il soit délivré à la face avant du générateur de gaz 2. A l'extérieur, les parois 23 du conduit 11b forment la limite intérieure de la partie du conduit lia s'étendant entre les plans 17-17 et 7-7 et qui conduit dans la partie 21 à parois parallèles. Bien que la limite extérieure de cette partie du conduit 20 lia formée par les parois 20 diverge vers l'arrière, la limite intérieure formée par les parois 23 est conçue de manière à étrangler cette partie du conduit lia et ainsi accélérer le flux d'air à travers elle, Les parois 23 passent progressivement et de manière continue depuis la forme rectangulaire de l'admission 24 jusqu'à la 25 face avant circulaire du générateur de gaz dans le plan 7-7. L'admission 24 est située suffisamment en avant du plan 7-7, c'est-à-dire de la face avant du générateur de gaz 2, pour obtenir un effet de diffusion efficace à l'intérieur du conduit 11b mais suffisamment en arrière de l'étranglement 12 pour assurer que 30 l'air qu'elle reçoit est à une vitesse subsonique. L'admission 24 comporte des lèvres bien arrondies pour assurer une prise d'air uniforme dans toutes les conditions d'écoulement. Pendant le fonctionnement, on supposera qu'il s'agit d'un vol supersonique, l'air à vitesse supersonique entrant dans l'admis-35 sion principale 10 est décéléré au moyen des ondes de choc provoquées par l'étranglement 12. L'air continu ensuite à être décéléré par la partie divergente du conduit 11 jusqu'à ce qu'il atteigne le plan 17-17 où une fraction est capturée par l'embouchure d'admission 24. Cette fraction est ensuite décélérée par le conduit diver-40 gent 11b avant d'être délivrée à la face avant du générateur de 71 25070 n 2098252 gaz 2. L'air non capturé par l'admission 24 passe dans la partie convergente du conduit lia formée entre les parois extérieures 20 et les parois intérieures 23 et est accéléré jusqu'à une vites-5 se subsonique élevée pendant le temps qu'il met pour atteindre le plan 7-7 de la face avant du générateur de gaz. Il est ensuite décéléré de manière importante de façon relativement progressive et il passe à travers la partie divergente du conduit 21 formée à l'extérieur de l'enveloppe 22 et est délivré à l'hélice 3. 10 Le groupe moteur décrit précédemment fournit une instal lation de moteur à hélice arrière pour un avion supersonique sans augmenter de manière importante la longueur de l'installation comparée à celle nécessaire pour un moteur à réaction sans hélice, propulsé de la même façon. Ceci est du comme on l'a précédemment 15 dit, au fait que le flux d'air relativement uniforme dans le centre du conduit principal 11 capturé par l'embouchure d'admission 24 est diffusé relativement rapidement dans le conduit 11b avant de se présenter à la face avant du générateur de gaz sans déranger sérieusement l'uniformité du flux qui est essentielle au fonctionnement ef-20 ficace du générateur de gaz 2, tandis que le flux d'air relativement turbulent accepté par le conduit lia peut être rendu plus uniforme durant son passage à travers la distance comparativement longue vers l'hélice 3. Le conduit comparativement long lia permet aussi à la 25 surface transversale de la nacelle 8 d'être maintenue seulement légèrement supérieure à celle pour une autre installation de moteur à réaction sans hélice par ailleurs semblable puisque l'air de l'hélice est rapidement accéléré pour être admis seulement dans une surface de conduit moindre dans le plan 7-7 de la face avant du gé-30 nérateur de gaz, et sensiblement décéléré pour être délivré à l'hélice 3- Dans un exemple de réalisation, de l'air à vitesse supersonique admis par l'admission principale 10 est décéléré par "onde de choc" jusqu'à Mach 0,65 à l'emplacement de l'étranglement 12 et 35 est ensuite décéléré jusqu'à Mach 0,57 dans le plan 17-17. La fraction entrant dans le conduit 11b est ensuite décélérée jusqu'à Mach 0,40 à la face avant du générateur de gaz tandis que la fraction passant dans le conduit lia est accélérée jusqu'à Mach 0,90 dans le plan 7-7 et ensuite décélérée jusqu'à Mach 0,50 pour être délivrée 40 à l'hélice 3. J 71 25070 5 2098252 La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 71 25070 6 2098252 REVENDICATIONS 1 - Groupe moto-propulseur pour avions supersoniques, oaractérisé en ce qu'il comprend un premier conduit d'air et, placé à l'intérieur, un moteur du type à turbine à gaz à hélice con- 5 duite comportant une partie de générateur de gaz et une hélice située vers l'arrière de cette partie, des moyens pour la réduction de la vitesse de l'air à ou près de l'extrémité avant du premier conduit pour réduire l'air se trouvant à l'intérieur du conduit jusqu'à une vitesse subsonique, et un second conduit menant uni-10 quement vers la partie de générateur de gaz du moteur, l'embouchure du second conduit étant à l'intérieur mais espacée des parois du premier conduit et située vers l'avant de la face avant de la partie de générateur de gaz mais vers l'arrière des moyens de réduction de la vitesse de l'air, cette embouchure ayant une zone de 15 section transversale plus petite que celle de la face avant de telle sorte que le flux d'air relativement uniforme vers le milieu du premier conduit est capturé par cette embouchure et est encore réduit en vitesse et délivré au générateur de gaz sur une distance relativement courte, le flux d'air relativement turbulent en di-20 rection du bord extérieur du premier conduit étant délivré à l'hélice sur une distance relativement plus longue. 2 - Groupe moto-propulseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier conduit à l'arrière de l'embouchure du second conduit a une forme conçue pour augmenter la vitesse 25 de l'air passant à travers lui jusqu'à ce qu'il atteigne le plan de la face avant du générateur de gaz et ensuite, à l'arrière de ce plan, le premier conduit a une forme conçue pour diminuer la vitesse de l'air pour le délivrer à l'hélice. 3 - Groupe moto-propulseur selon la revendication 2, ca-30 ractérisé en ce que, à l'arrière du plan de la face avant du générateur de gaz, les parois extérieures du premier conduit sont de section transversale circulaire sensiblement constante et sont conçues de manière à enfermer juste l'hélice, le générateur de gaz du moteur étant conique vers l'arrière jusqu'à avoir une dimension 35 transversale minimum à l'emplacement de l'hélice. 4 - Groupe moto-propulseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de réduction de la vitesse de l'air du premier conduit comprennent un étranglement de section variable. 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