Brevet FR2149313A1 — publié le 19730330

L'invention concerne les chambres à combustion pulsatoire du type couramment appelé pulso-réacteur, comprenant une prise d'air qui débouche dans une capacité pourvue de moyens d'injection de carburant et d'une tuyère d'éjection. Un dispositif d'allumage, généralement une bougie,-permet d'amorcer la combustion, qui se poursuit de façon périodique. A chaque période de combustion, il se produit dans la capacité une masse de gaz chauds en surpression qui s'échappent par la tuyère, et aussi un peu par la prise d'air. Par effet d'inertie, il se produit alors dans la capacité une dépression- qui provoque par aspiration une entrée d'air frais par la prise d'air, ainsi que le retour dans la capacité d'une partie des gaz chauds incomplètement évacués par la tuyère, provoquant ainsi une nouvelle période de combustion par effet d'auto-allumage, et ainsi de suite. Ces pulso-réacteurs sont utilisables notamment pour la propulsion des avions. Ils sont utilisables aussi comme chambres i combustion pulsatoire dans divers appareils (appa- reils de chauffage, engins de lutte contre le brouillard, chauffe-eau, etc.). On a proposé aussi de les employer comme chambres de combustion alimentant des turbines à gaz. Dans toutes ces applications, et notamment dans la dernière, l'écoulement pulsatoire des gaz chauds dans la tuyère peut présenter des inoonvénients. En particulier les turbines, et plus encore les compresseurs qu'elles entraient et qui fournissent l'air comburant sous pression, s'accomcdent mal de l'écoulement discontinu.Ces inconvénients sont encore aggravés si l'on agrandit une chambre pulsatoire pour obtenir une plus grande puissance, car on diminue du mee coup la fréquence de la combustion pulsatoire, qui est fonction des dimensions de la chambre. On a donc cherché à grouper plusieurs pulso-réacteurs, et on a constaté qu'ils exercent entre eux une interaction s'ils sont placés au voisinage les uns des autres. S'il n'y en a que deux, ils fonctionnent en opposition de phase; stil y en a trois, ils sont déphasés à 2 Cependant, on a constaté aussi que lorsque des pulsoréacteurs sont ainsi groupés, la puissance développée par chacun d'eux se trouve réduite dans de fortes proportions. La présente invention a pour objet un perfectionnement évitant que l'interaction entre les pulso-réacteurs groupés n'obère dans une trop large mesure les performances de chacun d'eus, et permettant par conséquent d'utiliser pleinement l'avantage mentionné plus haut. Belon l'invention chacun des pulso-réacteurs groupés, qui communiquent avec une arrivée d'air commune et avec une sortie de gaz commune, est isolé par des parois qui s'étendent suffisamment en amont de l'orifice d'entrée de sa prise d'air pour éviter que celle-ci n'aspire, au lieu d'air frais, les gaz blés rejetés par la ou les prises d'air adjacentes. Pour réaliser un groupement de pulso-réacteurs dont les performances spécifiques soient comparables aux performances spécifiques de chacun d1eux, il suffit donc, selon l'invention, de prévoir : - soit une enceinte séparée pour chaque pulso-réacteur, chaque enceinte communiquant avec l'entrée d'air et la sortie de gaz communes, - soit un carénage unique entourant le groupement et comportant des cloisons de séparation entre chaque prise d'air et la ou les prises d'air adjacentes. les enceintes ou les cloisons peuvent s'étendre sur toute la longueur des pulso-réacteurs ou sur une partie seulement de cette longueur, l'essentiel étant qu'elles séparent les orifices d'entrée des prises d'air. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, représentant diverses variantes de ce dernier mode d'exécution, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être réalises, toute particularité qui ressort tant du texte que des figures rentrant, bien entendu, dans le cadre de ladite invention. La figure 1 représente un groupement de pulso-réacteurs selon l'invention, vu en demi-coupe axiale selon la ligne I-I de la figure 2. a figure 2 est une vue en coupe transversale selon la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 est une vue analogue à la figure 1, montrant une variante. La figure 4 est une vue analogue aux figures i et 3, montrant une autre variante. Sur les figures 1 et 2, un certain nombre de pulsoréacteurs 1 (sis dans le mode de réalisation représenté), sont disposés en couronne autour de l'axe XX' d'un propulseur d'un avion (non représenté), entre un carénage intérieur 2 et un carénage extérieur 3 coaxiaux qui définissent entre eux un conduit annulaire formant à l'avant une manche d'entrée d 'air 4 et à l'arrière une tuyère propulsive 5. Chaque pulso-réacteur 1 comprend, de façon bien connue, une capacité 6 pourvue à l'avant d'une prise d'air 7 dont l'orifice d'entrée 8 est di rigé vers la manche d'entrée 4 et à l'arrière d'une tuyère d'éjection 9 dont la sortie 10 est dirigée vers la tuyère propulsive 5. Chaque capacité est pourvue d'un dispositif d'injec- tion de carburant et d'un dispositif d'allumage non représentés. Le fonctionnement est bien connu et a été rappelé succinc- tement dans l'introduction de la présente description. Chaque pulso-réacteur est le siège d'une combustion pulsatoire déphasée dans le temps par rapport à la combustion pulsatoire des pulso-réacteurs adjacents. On a représenté schématiquement par une flèche 11 la bouffée de gaz chauds émise vers l'arrière par la tuyère 9 à chaque période de combustion, et par une flèche 12 la petite quantité de gaz sortant en même temps par l'orifice d'entrée 8 de la prise d'air 7. Chaque pulso-réacteur est isolé des pulso-réacteurs adjacents par une cloison de séparation 13, disposée radialement entre les carénages 2 et 3. Les bords antérieurs 14 de ces cloisons sont situés largement en amont des orifices d'entrée 8 des prises d'air 7, et leurs bords postérieurs 15 sont situés un peu en aval des sorties 10 des tuyères d'éjection a Chaque pulso-réacteur 1 est aussi isolé des pulso accents 9. Chaque pulso-réacteur 1 est ainsi isolé des pulso-réacteurs dans un canal 16 en forme de secteur, de sorte que la petite quantité d'air brûlé 12 sortant de l'orifice d'entrée 8 de ce pulso-réacteur à la fin de sa période de combustion est entras née vers l'arrière dans le canal 16 par le courant d'air venant de la manche d'entrée 4.Cette petite quantité d'air 12 ne risque donc pas autre aspirée par la prise d'air 7 du pulsoréacteur adjacent qui commence à ce moment là sa période d'aspiration. La figure 3, sur laquelle les éléments jouant le méme r3le que sur la figure 1 sont désignés par les mêmes références affectées de l'indice a, montre une variante dans laquelle les orifices d'entrée 8a des pulso-réacteurs la sont dirigés vers ltaval. les tuyères d'éjection 9a partent de l'avant de ces capacités 6a et font un coude à 1800 en 17 pour se diriger vers l'arrière. Dans cette variante, les bords avant t4a des cloisons de séparation 13a sont encore situés en amont des orifices d'entrée 8a mais, du fait que ceux-ci se trouvent en arrière des capacités 6a, les bords avant 14a des cloisons se trouvent au niveau des capacités 6a. Sur la figure 4, les éléments jouant le même rôle que sur les figures 1 et 3 sont désignés par les mêmes références affectées de l'indice b. Cette figure 4 montre une autre variante dans laquelle les orifices d'entrée 8b des prises d'air sont encore dirigés vers l'aval mais les prises d'air 7b sont annulaires et entourent coaxialement les tuyères d'éjection 9b, les orifices d'entrée 8b étant situés en amont des orifices de sortie lOb des tuyères. tes bords avant 14b des cloisons de séparation 13b sont, ici encore, situés en amont des orifices d'entrée 8b. tes dispositions des figures 3 et 4, dans lesquelles les orifices d'entrée des prises d'air sont dirigés vers l'aval, présentent le double avantage de faire coopérer l'énergie des gaz chauds sortant en 12a ou 12b avec celle des gaz chauds sortant en lla ou lîb des tuyères d'éjection, et de minimiser encore le risque d'aspiration de ces gaz chauds 12a ou 12b dans les pulso-réacteurs voisins. Bien qu'on n'ait décrit en détail que des groupements de pulso-réacteurs destinés à la propulsion d'avions, les gens de métier comprendront aisément que les modes de réalisation décrits peuvent facilement s'adapter à d'autres applications. En particulier, la tuyère propulsive 5, 5a ou 5b peut étre remplacée par un distributeur de turbine à gaz et la manche d'entrée d'air 4, 4a ou 4b par le conduit de refoulement d'un compresseur entraîné par cette turbine, de façon que le groupement de pulso-réacteurs forme un dispositif à combustion pulsatoire pour le groupe de turbine à gaz. Il va d'ailleurs de soi que les modes de réalisation décrits ne sont que des exemples et qu'on pourrait les modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Groupement de pulso-réacteurs (ou chambres à combustion pulsatoires) communiquant avec une arrivée d'air commune et avec une sortie de gaz commune, caractérisé en ce que chaque pulso-réacteur est isolé par des parois qui stéten- dent suffisamment en amont de l'orifice d'entrée de sa prise d'air pour éviter que celle-ci n'aspire, au lieu d'air frais, les gaz brûlés rejetés par la ou les prises d'air adjacentes. 2. Groupement selon la revendication 1, caractérisé par une enceinte séparée pour chaque pulso-réacteur, chaque enceinte communiquant avec ltentrée d'air et la sortie de gaz communes. 3. Groupement selon la revendication 1, caractérisé par un carénage unique contenant le groupement et comportant des cloisons de séparation entre chaque prise d'air et la ou les prises d'air adjacentes. 4. Groupement selon la revendication 3, caractérisé en ce que le carénage unique comprend deux parois coaxiales définissant un conduit annulaire qui est divisé par des cloisons radiales en un certain nombre de canaux contenant chacun un pulso-réacteur. 5. Groupement selon une quelconque des revendications précédentes, caractérise en ce que les orifices d'entrée des prises d'air et les sorties des tuyères sont dirigés vers l'aval d'un écoulement d'air s'écoulant de l'arrivée d'air vers la sortie de gaz, et que les bords amont des cloisons sont situés en amont desdits orifices d'entrée.