Brevet FR2535394A1 — publié le 19840504

La présente invention se rapporte aux moteurs à turbine à gaz et, plus particulièrement, à un moteur à tur- bine à gaz nouveau et perfectionné qui comporte une turbine de travail munie de rotors tournant en sens inverse qui ser- vent à développer une puissance sur un arbre de sortie à des vitesses relativements basses. Bien qu'elle ne soit pas limitée à une telle ap- plication, la présente invention est plus particulièrement applicable à des moteurs à turbine à gaz, tels que ceux uti- lisés pour la propulsions des avions. Plusieurs types de moteurs à turbine à gaz sont actuellement disponibles pour propulser les avions La tur- bosoufflante et le turbopropulseur en sont deux exemples La turbosoufflante comporte une partie centrale motrice, c'est-à-dire un générateur de gaz, pour entraîner une souf- flante tandis qu'un turbopropulseur comporte un générateur de gaz pour entraîner une hélice Etant donné que ces mo- teurs entraînent des hélices ou des soufflantes pour engen- drer une poussée, ils assurent classiquement un meilleur rendement du combustible aux vitesses subsoniques que les- turboréacteurs lesquels n'engendrent de poussée qu'au moyen de leurs jets d'éjection. Les avions de transport de dimensions intermédiai- res, par exemple, les transporteurs de 100 à -180 passagers, utilisent classiquement des turbosoufflantes pour leur pro- pulsion Les turbosoufflantes fournissent la poussée 2 - relativement importante requise pour propulser ces avions à des altitudes relativement élevées et à des vitesses de croisière d'environ Mach 0,6 à environ Mach 0,8 Dans le cas des avions conçus pour les vitesses de croisière inférieu- res, les turbopropulseurs classiques sont classiquement uti- lisés étant donné qu'ils peuvent produire une performance et un rendement supérieurs Par exemple, des réductions impor- tantes en combustible brûlé, c'est-à-dire la quantité de combustible consommée par kilomètre passager, peuvent être obtenues grâce à l'emploi du turbopropulseur, plus efficace aérodynamiquement que la turbosoufflante. Par conséquent, il serait souhaitable de combiner les avantages de la turbosoufflante avec ceux du turbopro- jecteur de façon à obtenir un moteur composé ayant un rende- ment amélioré à des vitesses de croisière d'avion classiques de l'avion propulsé par des turbosoufflantes. Cependant, une simple version agrandie à l'échelle d'un turbopropulseur classique approprié pour propulser un avion de transport de dimensions intermédiaires aux vitesses et altitudes de croisière typiques des avions propulsés par des turbosoufflantes nécessiterait l'emploi d'une unique hé- lice ayant un diamètre de près de 5 mètres Elle nécessite- rait également la capacité d'engendrer environ 15 000 che- vaux ( 11 190 k W) sur l'arbre, ce qui est égal à plusieurs fois la puissance développée par les turbopropulseurs clas- siques. Un turbopropulseur classique construit pour répon- dre à ces exigences nécessiterait également la réalisation d'une boîte d'engrenage de réduction relativement grande et d'un poids élevé indésirable pour transmettre la puissance et le couple nécessaires, à une vitesse relativement basse, à l'hélice La vitesse de rotation de l'hélice de grand dia- mètre est un facteur limite qui intervient du fait qu'il est nécessaire de maintenir la vitesse hélicoïdale des extrémi- tés de l'hélice, c'est-à-dire la vitesse de l'avion plus la vitesse tangentielle des extrémités de l'hélice, à des vi- tesses inférieures aux vitesses supersoniques Ceci est sou- haitable étant donné qu'une extrémité d'hélice qui tourne à des vitesses supersoniques engendre une quantité importante de bruit indésirable et provoque une perte de rendement aé- rodynamique. On connaît déjà dans la technique antérieure des moteurs à turbine à gaz capables d'entraîner des hélices ou des soufflantes sans l'emploi d'une boîte d'engrenage de ré- duction Ces moteurs comprennent, typiquement des rotors de turbine tournant en sens inverse à des vitesses relativement basses, ayant un nombre d'étages de grilles d'aubes relati- vement limité qui entraînent deux soufflantes ou hélices tournant en sens inverse Ces moteurs comprennent divers mo- des de réalisation qui utilisent les soufflantes ou hélices simplement pour augmenter la puissance engendrée par le jet d'éjection. Cependant, pour propulser un avion moderne de di- mensions intermédiaires, qui nécessite une puissance deve- loppée relativement importante, on aurait besoin d'un moteur d'une nouvelle génération, pratique et assurant un rendement relativement élevé du combustible, présentant des améliora- tions de performances importantes par rapport aux turbosouf- flantes et aux turbopropulseurs classiques et également par rapport à ces moteurs à rotors de turbine tournant en sens inverse. Par conséquent, la présente invention a notamment pour buts: de réaliser un moteur à turbine à gaz nouveau et perfectionné; de réaliser un moteur à turbine à gaz nouveau et perfectionné qui comporte une turbine de travail ayant des rotors qui tournent en sens inverse; de réaliser un moteur à turbine à gaz nouveau et perfectionné qui comporte une turbine de -travail ayant -4plusieurs étages de grilles d'aubes de turbine qui tournent en sens inverse, dans lequel la quasi-totalité de la puis- sance développée soit produite par la détente des gaz de combustion dans les étages et dans lequel il ne subsiste que peu de puissance dans les gaz éjectés qui quittent le moteur de réaliser un moteur à turbine à gaz nouveau et perfectionné dans lequel la puissance développée puisse être obtenue sans l'emploi d'une boîte d'engrenage de réduction; de réaliser un moteur à turbine à gaz nouveau et perfectionné comprenant un générateur de gaz et une turbine de travail ayant des rotors qui tournent en sens inverse, la turbine de travail étant rigidement portée à l'arrière du générateur de gaz; de réaliser un moteur à turbine à gaz nouveau et perfectionné capable d'entraîner des éléments à surface por- tante tournant en sens inverse, tels que des hélices et des pales de soufflante. Par conséquent, la présente invention a pour objet un moteur à turbine à gaz nouveau et perfectionné qui com- porte un générateur de gaz et une turbine de travail La turbine de travail comprend un premier rotor et une série de premières grilles d'aubes de turbine s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de ce premier rotor et un second rotor et une série de secondes grilles d'aubes de rotor s'é- tendant radialement vers l'intérieur à partir de ce second rotor La turbine de travail est portée à l'arrière du géné- rateur de gaz et de façon à recevoir les gaz de combustion de ce dernier et à détendre ces gaz à travers les premières et secondes grilles d'aubes de turbine pour en extraire la quasi-totalité de la puissance de sortie qu'ils contiennent afin d'entraîner les premier et second rotors dans des sens opposés. Dans divers modes de réalisation de l'invention, la turbine ce travail sert à entraîner des soufflantes ou -5- des hélices tournant en sens inverse disposées soit à l'ex- trémité avant, soit à l'extrémité arrière du moteur. La suite de la description se réfère aux figures annéxées qui représentent, respectivement: Figure 1: une vue en coupe d'un moteur à turbine à gaz selon un mode de réalisation de la présente invention, ce moteur comportant une turbine de travail ayant des rotors tournant en sens inverse qui servent à entraîner des hélices tournant en sens inverse-montées à l'arrière; Figure 2: un avion comportant deux moteurs à tur- bine à gaz du type représenté figure 1, montés à l'arrière de l'avion; Figure 3: une vue montrant un autre agencement utilisable pour monter un moteur à turbine à gaz du type re- présenté figure 1, sur une aile d'un avion; Figure 4: une vue en coupe d'un moteur à turbine à gaz selon un autre mode de réalisation de la présente in- vention comprenant une turbine de travail servant à entraî- ner des soufflantes tournant en sens inverse montées à l'ar- rière; Figure 5: une vue en coupe d'un moteur à turbine à gaz selon un autre mode de rélisation de la présente in- vention comprenant une turbine de travail servant à entra - ner des soufflantes tournant en sens inverse montées à l'avant; Figure 6: une vue en coupe d'un moteur à turbine à gaz selon encore un autre mode de réalisation de la pré- sente invention dans lequel un compresseur de gavage ou -de suralimentation et une turbine à pression intermédiaire uti- lisent un arbre d'entraînement commun avec une soufflante montée à l'avant et un rotor d'une turbine de travail; Figure 7: une vue en coupe d'un moteur à turbine à gaz selon encore un autre mode de réalisation de la pré- sente invention comprenant une turbine de travail servant à entraîner des hélices tournant en sens inverse montées à 6 - l'avant, dans lequel un générateur de gaz annulaire est dis- posé parallèlement à l'axe longitudinal du moteur et espacé de cet axe. Sur la figure 1, on a représenté un moteur 10 à turbine à gaz selon un mode de réalisation de la présente invention Le moteur 10 comporte également un générateur de gaz classique 16 lequel, par exemple, peut comporter un com- presseur de gavage 18, un compresseur 20, une chambre de combustion 22, une turbine haute pression (HP) 24 et une turbine à pression intermédiaire (PI) 26, tous ces éléments étant disposés coaxialement autour de l'axe longitudinal 12 du moteur 10 dans une disposition relative en série à écou- lement axial Un premier arbre d'entraînement annulaire 28 relie rigidement le compresseur 20 à la turbine HP 24 Un second arbre d'entraînement annulaire 30 relie rigidement le compresseur de gavage 18 à la turbine Pl 26. En fonctionnement, le générateur de gaz 16 sert à fournir de l'air comprimé provenant du compresseur de gavage 18 et du compresseur 20 à la chambre de combustion 22 dans laquelle il est mélangé à un combustible et allumé d'une ma- nière appropriée pour engendrer des gaz de combsution Les gaz de combustion entraînent la turbine HP 24 et la turbine Pl 26 lesquelles, à leur tour, entraînent respectivement le compresseur 20 et le compresseur de gavage 18 Les gaz de combustion sont évacués du générateur de gaz 16 à travers la turbine Pl 26 p à un rayon d'évacuation moyen Rl de l'axe longitudinal 12. Un organe de support annulaire 30 est fixé à l'ex- trémité la plus arrière de l'enveloppe 14 et à l'arrière du générateur de gaz 16 L'organe support 30 s'étend radiale- ment vers l'intérieur et vers l'arrière à partir de l'extré- mité arrière de l'enveloppe 14 L'organe support 30 comporte une série de piliers 32 répartis en cercle et un moyeu annu- laire 34 rigidement fixé aux extrémités radialement inté- rieures des piliers 32 et s'étendant vers l'arrière Les pi- -7- -liers 32 servent à porter le moyeu 34 et à canaliser les gaz de combustion provenant du générateur de gaz 16 jusqu'à la turbine de travail 36 construite conformément à la présente invention La turbine de travail 36, ou simplement la turbi- ne basse pression (BP) 36, est montée à rotation sur le moyeu 34. La turbine BP 36 comporte un premier rotor en tam- bour annulaire 38 monté à rotation à l'aide de roulements appropriés 40 sur le moyeu 34 aux extrémités avant et arriè- re 42 et 44 de ce dernier La premier rotor 38 comporte une série de premières grilles d'aubes 46 de turbine qui s'éten- dent radialement vers l'extérieur à partir du rotor sur le- quel elles sont axialement espacées les unes des autres. La turbine BP 36 comporte également un second ro- tor en tambour annulaire 48 disposé radialement à l'exté- rieur du premier rotor 38 et des premières grilles d'aubes 46 Le second rotor 48 comporte une série de secondes gril- les d'aubes 50 de turbine qui s'étendent radialement vers l'intérieur à partir du rotor sur lequel elles sont axiale- ment espacées les unes des autres Le second rotor 48 est monté à rotation sur le moyeu 34 à l'aide de roulements ap- propriés 52 disposés aux extrémités radialement intérieures de la grille d'aubes la-plus avant 50 a de la série de secon- des grilles d'aubes 50 et aux extrémités radialement inté- rieures de la grille d'aubes la plus arrière 50 b, laquelle est portée à rotation sur le premier rotor 38 monté sur le moyeu 34. Chacune des premières et secondes grilles d'aubes de turbine, 46 et 50, comprend une série d'aubes de turbine réparties circulairement, les premières grilles d'aubes 46 alternant avec les secondes grilles d'aubes respectives 50. Les gaz de combustion qui s'écoulent à travers les grilles d'aubes 46 et 50 suivent un rayon de trajet d'écoulement moyen R 2 qui, par définition, représente le rayon d'aube au- quel on admet que les charges de travail résultantes de la -8- turbine BP 36 sont concentrées Par exemple, le rayon R 2 peut être défini comme le rayon du cercle primitif moyen de toutes les grilles d'aubes de la turbine BP 34. Les gaz de combustion qui sont déchargés du géné- rateur de gaz 16 au rayon de trajet d'écoulement moyen Rl sont canalisés entre les piliers 32 jusqu'à la turbine BP 36 La turbine BP 36 sert à détendre les gaz de combustion à travers les premières et secondes grilles d'aubes 46 et 50 suivant le rayon de trajet d'écoulement moyen R 2 afin d'ex- traire pratiquement toute -la puissance de sortie des gaz pour entraîner les premiers et seconds rotors 38 et 40 en rotation dans des sens opposés à des vitesses de rotation relativement inférieures à celle du premier arbre d'entraî- nement 28. Le générateur de gaz 16 et la turbine BP 36 dispo- sés de la manière ci-dessus décrite permettent de réaliser un nouveau moteur à turbine à gaz perfectionné ayant des ro- tors tournant-en sens inverse pour développer une puissance sur l'arbre de sortie à des vitesses de rotation relative- ment basses L'une des caractéristiques importantes de la présente invention concerne la disposition complémentaire des éléments du moteur Plus spécifiquement, la turbine HP 24 est disposée à l'arrière de la chambre de combustion 22 pour recevoir en premier les gaz de combustion, à une pres- sion relativement élevée, qui sont déchargés hors de la chambre de combustion La turbine HP 24 présente le meilleur rendement lorsqu'elle est conçue ainsi que le premier arbre d'entraînement 28 pour tourner à des vitesses d'environ 10.000 à 15 000 tr/mn dans un moteur produisant 15 000 che- vaux ( 11 190 k W) de manière à utiliser le plus efficacement possible les gaz de combustion à haute pression qui sortent de la chambre de combustion 22. Les gaz de combustion après avoir traversé la tur- bine HP 24 sont à une pression intermédiaire réduite Les -gaz à pression intermédiaire s'écoulent alors à travers la 9- turbine Pl 26 qui réduit à nouveau la pression des gaz à une pression relativement basse tout en en extrayant le plus ef- ficacement possible la puissance pour faire tourner le se- cond arbre d'entraînement 30 et le compresseur de gavage 18 à des vitesses relativement inférieures à celles de la tur- bine HP 24. Enfin, les gaz de combustion à basse pression sont canalisés jusqu'à la turbine BP 36 dans laquelle ils se dé- tendent à nouveau et dans laquelle la quasi-totalité de leur énergie restante est extraite pour faire tourner les premier et second rotors 38 et 48 afin de fournir la puissance de sortie disponible sur l'arbre Il reste peu d'énergie et cette énergie este, par conséquent, utilisée moins efficace- ment dans le jet d'éjection qui sort de la turbine BP 36 En outre, étant donné que la turbine BP 36 est le dernier élé- ment du moteur 10, elle est soumise aux gaz de combustion à la plus basse température et, par conséquent, les contrain- tes induites thermiquement sont réduites, ce qui permet la réalisation d'une turbine BP 36 moins complexe. Pour extraire plus efficacement l'énergie des gaz de combustion dans la turbine BP 36, il est préférable que son rayon de trajet d'écoulement moyen R 2 soit supérieur au rayon de décharge moyen Rl du générateur de gaz 150 Dans le mode de réalisation représenté sur la Figure 1, le rayon de trajet d'écoulement moyen R 2 est environ égal au double du rayon de décharge moyen Ri Cet agencement sert à placer les grilles d'aubes 46 et 50 de turbine à un rayon accru de l'axe longitudinal 12 afin d'accroître les vitesses tangen- tielles relatives de ces grilles de manière à extraire plus efficacement la puissance des gaz qui s'écoulent sur elles. Etant donné que la turbine BP 36 est une turbine de travail qui sert à produire la quasi-totalité de la puis- sance développée par l'intermédiaire des rotors 38 et 48 et qu'elle est, de préférence, disposée à l'arrière du généra- teur de gaz 16, il est nécessaire qu'un système de montage - approprié et efficace soit prévu L'organe support 30 qui s'étend à partir de l'extrémité arrière de l'enveloppe 14, comme décrit ci-dessus, constitue, de ce fait également une caractéristique importante de la présente invention. Dans le mode de réalisation représenté à titre d'exemple sur la Figure 1, la turbine BP 36 sert à entraîner des hélices avant 54 et arrière 56 à pas opposés qui tour- nent en sens inverse Plus spécifiquement, une grille d'au- bes arrière 46 a s'étendant à partir de l'extrémité arrière du premier rotor 38 s'étend radialement vers l'extérieur jusqu'au voisinage de la position radiale du second rotor 48 Un enveloppe annulaire ou virole 58 est fixée aux extré- mités radialement extérieures de la grille d'aubes arrière 46 a Les pales de l'hélice arrière 56 sont montées d'une ma- nière appropriée sur la virole 58 De même, les pales de l'hélice avant 54 sont montées d'une manière appropriée sur l'extrémité avant du second rotor 48 Des moyens de change- ment de pas appropriés 60 sont prévus pour permettre de com- mander indépendamment le pas de l'hélice avant 54 et celui de l'hélice arrière 56. Une caractéristique très importante de la présente invention réside en ce qu'elle a réalisé un moteur 10 à tur- bine à gaz qui comporte une turbine BP 36 qui sert à déve- lopper une puissance de sortie et un couple relativement élevés à des vitesses de rotation relativement basses sans utiliser une boîte d'engrenage de réduction Une boîte d'en- grenages de réduction et les accessoires correspondants ac- croîtraient considérablement le poids et la complexité d'un moteur capable d'engendrer la poussée relativement importan- te nécessaire pour propulser un avion de transport, tel qu'un avion pouvant transporter 150 passagers; Une réduction de vitesse est nécessaire lorsqu'un moteur à turbine à gaz est utilisé pour entraîner des élé- ments aérodynamiques, tels que des hélices ou des soufflan- tes Une turbine basse pression classique (non représentée) il - comporte un rotor unique qui tourne classiquement à des vi- tesse de l'ordre de 10 000 à 15 000 tr/mn Ces vitesses de rotation doivent être réduites à des vitesses relativement basses, d'environ 1000 à 2000 tr/mn pour entraîner les élé- ments aérodynamiques Les hélices et les soufflantes sont conçues pour déplacer les quantités d'air relativement im- portantes à des vitesses axiales relativement lentes pour engendrer une poussée et elles fonctionnent plus efficace- ment aux vitesses de rotation relativement basses En outre, les basses vitesses de rotation sont nécessaires pour limi- ter la vitesse hélicoïdale en bout de pales des hélices à des valeurs -inférieures aux vitesses supersoniques Confor- mément à la présente invention, en permettant au second ro- tor 48 de la turbine BP 36 de la figure 1 de tourner en sens inverse du premier rotor 38, on réalise ainsi deux arbres de sortie, un premier rotor 38 et un second rotor 48, qui tour- nent environ au quart de la vitesse d'une turbine BP classi- que à un seul rotor analogue, ce qui assure ainsi la réduc- tion de vitesse. En outre, on obtient une réduction de vitesse sup- plémentaire en accroissant le nombre des premières et secon- des grilles d'aubes 46 et 50 de turbine, c'est-à-dire le nombre des étages Ceci est dû au fait qu'aux plus basses vitesses de rotation des rotors 38 et 48, on peut extraire moins d'énergie des gaz de combustion à chaque étage de la turbine BP 36 Pour obtenir les vitesses réduites désirées et extraire pratiquement toute l'énergie restante des gaz de combustion, un nombre accru d'étages serait nécessaire. Cependant, on pourrait utiliser un plus petit nombre d'étages pour atteindre cet objectif, en utilisant des valeurs accrues du rapport R 2/Rl pour fournir des gaz de combustion à la turbine BP 36 à un plus grand rayon de tra- jet d'écoulement moyen R 2 L'emploi d'un trop grand nombre d'étages est indésirable du fait de leur complexité, de leurs dimensions et de leur poids accrus et l'emploi d'une 12 - turbine BP 36 ayant un petit nombre d'étages et un rapport R 2/Rl relativement élevé est indésirable du fait de la sur- face frontale accrue et du poids accru qui en découlent. Comme décrit ci-dessus et conformément à la présente inven- tion,,on a déterminé qu'un rapport R 2/Rl d'environ 2,0 était préférable. En outre, dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, on préfère utiliser une turbine BP 36 ser- vant à entraîner les hélices 54 et 56 tournant en sens in- verse qui a environ 14 étages pour obtenir des vitesses des arbres de sortie des premier et second xotors 38 et 48, d'environ 1200 tr/mn Cette vitesse est bien inférieure aux vitesses de rotation des premier et second arbres d'entraî- *nement 28 et 30. Dans le mode de réalisation représenté sur la fi- gure 1, les hélices 54 et 56 tournant en sens inverse sont montées à l'arrière du moteur 10, radialement à l'extérieur à la fois du premier rotor 38 et du second rotor 48 Ces hé- lices ont un rayon au moyeu R 3 et un rayon en bout de pale R 4 par rapport à l'axe longitudinal 12 Dans le mode de réa- lisation du moteur 10 qui comporte une turbine BP 36 qui en- traîne des hélices et qui comprend environ 14 étages, on considère également préférable que les rapports Rl/R 4, R 2/R 4 et R 3/R 4 soient respectivement égaux à 0,18, 0,35 et 0,45. Cependant, le nombre des étages de la turbine BP 36 peut être compris entre environ 10 et 18 et les rapports Rl/R 4, R 2/R 4 et R 3/R 4 peuvent être respectivement compris entre en- viron 0,2 et 0,16, entre environ 0,4 et 0,3 et entre environ 0,5 et 0,4 On préfère utiliser ces rapports pour obtenir un moteur 10 approprié pour entraîner de la manière la plus ef- ficace possible les hélices 54 et 56 tournant en sens inver- se, à des vitesses de rotation d'environ 1200 tr/mn. La réduction de vitesse des rotors 38 et 48 de la turbine BP 36 se traduit par une réduction du second ordre des contraintes engendrées par la force centrifuge Par 13 - exemple, une réduction d'un quart de la vitesse se traduit par une réduction d'un seizième des contraintes engendrées par la force centrifuge Ceci est important du fait que la turbine BP 36 a besoin de moins de matière pour résister aux contraintes centrifuges, de sorte que la turbine BP 36 est plus légère L'effet global qui résulte de l'emploi d'une turbine BP 36 à contre-rotation est une réduction importante du poids du moteur par rapport à un moteur comportant une turbine BP classique et une boîte d'engrenage de réduction. Le mode de réalisation du moteur 10 représenté sur la Figure 1 offre des avantages supplémentaires Par exem- ple, du fait que les hélices 54 et 56 sont montées à l'ex- trémité arrière du moteur 10, la région d'entrée 62 du mo- teur 10 est relativement exempte d'obstructions entravant l'écoulement Par exemple, la région d'entrée 62 et une na- celle annulaire 64 qui entoure le moteur 10 peuvent être conçues de manière appropriée pour obtenir une performance aérodynamique accrue de l'air qui entre dans le moteur 10 ainsi que de celui qui s'écoule sur lui. L'utilisation de deux hélices à la place d'une unique hélice permet d'utiliser des hélices d'un plus petit diamètre, par exemple, d'environ 3, 65 m, c'est-à-dire que R 4 = 1,83 m, par rapport à environ 5 m, pour engendrer une quantité équivalentes de poussée à des vitesses de rotation d'environ 1200 tr/mn et d'environ 900 tr/mn respectivement, et à des vitesses de croisière de l'avion comprises entre Mach 0,7 et Mach 0,8 Le diamètre réduit se traduit par une vitesse réduite en bout de pale des hélices et par une ré- duction du bruit qu'elles produisent. Le montage des hélices 54 et 56 radialement à l'extérieur du second rotor 48 accroît le rapport entre le rayon au moyeu et le rayon en bout de pale R 3/R 4 des hélices ce qui apporte un perfectionnement à leurs performances aé- rodynamiques En outre, les hélices n'entravent pas l'écou- lement des gaz de combustion évacués par la turbine BP 36 ce 14 - qui, sinon, réduirait les performances du moteur et nécessi- terait l'emploi de systèmes de refroidissement pour empêcher que les hélices 54 et 56 subissent des dommages thermiques. qir 1 fi gtira 9 nn m renrc:ené lin av Jn 66 qui comporte deux moteurs 10 entraînant des hélices tournant en sens inverse, semblables à celui représenté sur la figure 1, montés à l'extrémité arrière-de l'avion Des moteurs 10 à hélice tournant en sens inverse montés à l'arrière selon la présente invention permettent de réaliser un avion 66 ayant des performances accrues et une consommation de combustible amélioré En outre, les moteurs 10 ont un poids réduit par rapport aux turbopropulseurs classiques dimensionnés pour produire une poussée identique On peut obtenir un bruit ré- duit de l'hélice, ce qui permet de réduire l'importance des modifications d'atténuation du bruit apportées à l'avion et réduit ainsi encore le poids total de l'avion. Sur la figure 3, on a représenté un autre agence- ment utilisable pour monter des moteurs 10 à hélices tour- nant en sens inverse, tel que celui représenté sur la figure 1, sur uneaile 68 d'un avion (non représenté) Dans ce mode de réalisation, le moyeu 34 du moteur 10 est prolongé vers l'arrière et convenablement monté sur l'aile 68 Un conduit d'éjection annulaire stationnaire 70 est convenablement fixé au moyeu 34 pour canaliser les gaz éjectés du moteur 10, par exemple au-dessous de l'aile 68 Le mode de réalisation du moteur 10 représenté sur la figure 3 montre clairement l'a- vantage important que présente l'organe support 30 du moteur Plus spécifiquement, l'organe support 30 ne sert pas seulement à monter la turbine BP 36 dans le moteur 10 mais il sert également à monter l'ensemble du moteur 10 sur une aile 68 d'un avion. On a représenté sur la figure 4 un moteur 72 à turbine à gaz selon un autre mode de réalisation de la pré- sente invention Le moteur 72 comporte un générateur de gaz 16 qui est à peu près identique au générateur de gaz 16 du - moteur 10 de la Figure 1 Dans ce mode de réalisation, cependant, une turbine BP 74 entraîne des soufflantes avant et arrière 76 et 78, respectivement, tournant en sens inver- se, montées à l'extrémité arrière du moteur 72 Les souf- flantes 76 et 78 comprennent une série d'aubes de soufflan- tes réparties circulairement Un conduit de soufflante annu- laire 80 est disposé radialement à l'extérieur des soufflan- tes 76 et 78 et est convenablement fixé à l'aide d'une série de piliers 82 à l'enveloppe 14 et à la nacelle 64 du moteur 72 Des moyens d'inversion de poussée (non représentés) peu- vent être montés sur le moyeu -34 et à l'arrière de la souf- flante 78. Etant donné que les pales de soufflante fonction- nent d'une manière différente de celle des pales d'hélice, la turbine BP 74, bien que fondamentalement semblable à la turbine BP 36 est, de préférence, conçue spécialement pour entraîner des pales de soufflante Plus précisément, le nom- bre total des étages des premières et secondes grilles d'au- bes de turbine est compris entre environ 6 étages et 12 éta- ges, environ 8 étages (comme représenté sur la Figure 4) étant le nombre recommandé D'une manière correspondante, les rapports R 1/54 et R 2/R 4 ont, de préférence, des valeurs comprises respectivement entre environ 0, 35 et 0,25 et entre environ 0,65 et 0,45 Cependant, dans le cas du moteur à 8 étages, on préfère des valeurs de Rl/R 4 d'environ 0,3 et d'environ 0,58, respectivement Comme dans le mode de réali- sation représenté sur la Figure 1, il est préférable que le rayon R 2 ait une plus grande valeur que le rayon Rl et, de préférence, une valeur double. On a représenté sur la Figure 5 un moteur 84 à turbine à gaz selon un autre mode de réalisation de la pré- sente invention Le moteur 84 comporte un générateur de gaz 16 qui est à peu près semblable à celui représenté sur la Figure 1 Le moteur 84 comporte également une turbine BP 86 qui est à peu près semblable à la turbine BP 74 représentée 16 - sur la Figure 4 Cependant, dans le mode de réalisation, la turbine BP 86 comprend, de préférence, une grille d'aubes arrière supplémentaire 50 c, ayant ainsi au total 9 étages, étages qui sont agencés pour entraîner des soufflantes avant et arrière 88 et 90, respectivement tournant en sens inverse qui sont montées à l'extrémité avant du moteur 84 Un con- duit de soufflantes annulaire 92, fixé à l'aide de piliers 94 au moteur 84, est disposé radialement à l'extérieur des soufflantes 88 et 90. Par contraste avec la turbine BP 74 représentée sur la Figure 4, l'extrémité arrière 96 du premier rotor 38 s'étend radialement vers l'intérieur par rapport au moyeu 34 et est rigidement fixée à un troisième arbre d'entraînement annulaire 98 qui s'étend jusqu'à l'extrémité avant du moteur 84 o il est accouplé d'une manière appropriée à la souf- flante arrière 90 La grille d'aubes la plus arrière 50 c s'étend radialement vers l'intérieur par rapport au second rotor 48 Les extrémités radialement intérieures 100 de la grille d'aube arrière 50 c sont rigidement fixées à un qua- trième arbre d'entraînement 102 qui s'étend jusqu'à l'extré- mité avant du moteur 84 o il est accouplé rigidement à la soufflante avant 88 Le moteur 84 comprend ainsi quatre ar- bres d'entraînement montés coaxialement 28, 30, 98, 102, la turbine BP 86 servant à entraîner les soufflantes avant et arrière 88 et 90, respectivement, dans des sens inverses Le moteur résultant 84 peut avoir des taux de dilution extrême- ment élevés qui peuvent être supérieurs à 6:1. Sur la Figure 6, on a représenté un moteur 104 à turbine à gaz selon un autre mode de réalisation de la pré- sente invention Dans ce mode de réalisation, qui est très proche du mode de réalisation représenté sur la Figure 5, la soufflante arrière 90 est rigidement fixée au compresseur de gavage 18, ces deux organes étant entraînés par un arbre d'entraînement commun, le troisième arbre d'entraînement 98, qui est rigidement fixé au premier rotor 38 de la turbine BP 17 - 86 et au disque de rotor de la turbine Pl 26. Sur la Figure 7 on a représenté un moteur 106 à turbine à gaz selon un autre mode de réalisation de la pré- sente invention Ce mode de réalisation comprend une turbine BP 108 qui est très semblable à la turbine BP 36 de la Figu- re 1 qui comporte 14 étages Cependant, la turbine BP 108 est agencé de la même manière que la turbine BP 86 de la Fi- gure 5 et comporte la grille d'aubes supplémentaire 50 c de sorte qu'elle a 15 étages au total ainsi que les troisième et quatrième arbres d'entraînement 98 et 102 Les arbres d'entraînement 98 et 102 servent à entraîner des hélices a- vant et arrière 110 et 112, respectivement, à pas variable tournant en sens inverse, montées à rotation à l'extrémité avant du moteur 106. Dans ce mode de réalisation, un ou plusieurs géné- rateurs de gaz 114 sont prévus pour entraîner la turbine BP 108 Le générateur de gaz 114 est très semblable au géné- rateur de gaz 16 de la Figure 1 et il a un axe central lon- gitudinal 11 Cependant, par contraste avec le générateur représenté sur la Figure 1, le générateur de gaz 114 est monté de telle sorte que son axe longitudinal 116 est paral- lèle à l'axe longitudinal 12 du moteur 106 et espacé de cet axe Un conduit annulaire approprié 118 relie le générateur de gaz 114 à la turbine BP 108 pour fournir à cette dernière les gaz de combustion Dans ce mode de réalisation, un ou plusieurs générateurs de gaz 114 peuvent être montés circu- lairement autour de l'axe longitudinal 12 du moteur 106, pa- rallèlement à cet axe, pour alimenter en gaz de combustion la turbine BP 108 qui sert à entraîner les hélices 110 et 112 tournant en sens inverseô Bien qu'on ait décrit et représenté ici ce qu'on considère comme les modes de réalisation recommandés de la présente invention, d'autres modes de réalisation viendront à l'esprit des spécialistes de la technique à la lecture de la présente description. 18 - Par exemple, le générateur de gaz 16 de la Figure 1 sans le compresseur de gavage 18 ni la turbine Pl 26 peut être également utilisé pour engendrer des gaz de combustion. En outre, étant donné que la turbine BP à contre-rotation 36 sert à produire une puissance et un couple de sortie relativement grands à des basses vitesses, les moteurs à turbine à gaz qui comportent de telles turbines BP peuvent être utilisés pour propulser des navires, des génératrices électriques et des grosses pompes, par exemple, qui peuvent être conçus de façon à avoir des arbres d'entrée tournant en sens inverse convenablement accouplés aux premier et second rotors 38 et 48 de la turbine BP 36. En outre, bien qu'on ait décrit et représenté l'invention telle qu'appliquée à un moteur ayant une puis- sance de 15 000 chevaux ( 11 190 k W) sur l'arbre, elle peut être dimensionnée pour d'autres classes de moteurs Par exemple, dans un moteur plus petit de 1500 chevaux ( 1119 k W) entraînant des hélices 54 et 56 plus petites, la turbine HP 24 serait conçue pour fonctionner à environ 30 000 tr/mn Le premier rotor 38 et le second rotor 48 de la turbine BP 36 de la Figure 1 seraient conçus de façon à fonctionner avec une réduction de vitesse d'approximativement 10 à 1, c'est-à-dire à environ 3000 tr/mn Les hélices 54 et 56, bien que fonctionnant à environ 3000 tr/mn auraient des rayons en bout de pale R 4 réduits et, par conséquent, les vitesses hélicoïdales en bout de pale seraient maintenues inférieures aux vitesses supersoniques. 19 - REVENDICATIONS 1 Moteur à turbine à gaz, caractérisé en ce qu'il comprend: un générateur de gaz ( 16; 114) servant à en- gendrer-des gaz de combustion; et une turbine de travail ( 36; 74; 86; 108) com- prenant un premier rotor ( 38) qui porte une série de premiè- res grilles d'aubes ( 46) de turbine s'étendant radialement vers l'extérieur à partir dudit premier rotor et un second rotor ( 48) qui porte une série de secondes grilles d'aubes ( 50) de turbine s'étendant radialement vers l'intérieur à partir du second rotor; la turbine de travail étant agencée de façon à recevoir les gaz de combustion et à en extraire la qua- si-totalité de la puissance de sortie pour entraîner les premier et second rotors en rotation dans des sens opposés. 2 Moteur à turbine à gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre: une enveloppe annulaire ( 14) disposée circon- férentiellement autour du générateur de gaz ( 16; 114); et un organe support annulaire ( 30) s'étendant radialement vers l'intérieur et vers l'arrière à partir d'une extrémité arrière de l'enveloppe; les premier et second rotors ( 38, 48) de la turbine de travail ( 36; 74; 86; 108) étant portés à rotation à leurs extrémités radialement intérieures sur ledit organe support. 3 Moteur à turbine à gaz ayant un axe longitudi- nal ( 12), caractérisé en ce qu'il comporte: une enveloppe annulaire ( 14) disposée coaxia- lement autour dudit axe; un organe annulaire ( 30) s'étendant radiale- ment vers l'intérieur et vers l'arrière à partir de l'extré- mité arrière de l'enveloppe; - un générateur de gaz ( 16; 114) disposé dans l'enveloppe et comprenant un compresseur ( 20), une chambre de combustion ( 22) et une turbine haute pression ( 24) dispo- sés dans une relation d'écoulement en série, la turbine hau- te pression étant agencée de façon à recevoir en premier les gaz de combustion de la chambre de combustion afin d'entra - ner le compresseur par l'intermédiaire d'un arbre d'entraî- nement ( 28) rigidement fixé à ce dernier, le générateur de gaz étant agencé de façon à éjecter les gaz de combustion approximativement à un rayon de décharge moyen (R 1) de l'axe longitudinal ( 12) et vers l'arrière; et une turbine de travail ( 36; 74; 86; 108) dis- posée coaxialement autout dudit axe longitudinal, cette tur- bine comportant un premier rotor ( 38) en tambour monté à rotation sur l'organe support; une série de premières grilles d'aubes ( 46) de turbine s'étendant radialement vers l'extérieur à partir du premier rotor et espacées axialement les unes des autres sur ce rotor; un second rotor ( 48) en tambour monté à ro- tation sur l'organe support et disposé ra- dialement à l'extérieur du premier rotor et des premières grilles d'aubes de turbines; et une série de secondes grilles d'aubes ( 50) de turbine s'étendant radialement vers l'intérieur à partir du second rotor et al- ternant avec les grilles respectives de la série de premières grilles d'aubes de tur- bine; la turbine de travail étant agencée de façon à recevoir les gaz de combustion du générateur de gaz et à 21 - détendre les gaz à travers les première et seconde grilles d'aubes suivant un rayon de trajet d'écoulement moyen (R 2) afin d'extraire pratiquement toute la puissance de sortie de ces gaz pour entraîner en rotation les premier et second ro- tors ( 38, 48) -en sens inverse à des vitesses relativement -inférieures à celle de l'arbre d'entraînement ( 28). 4 Moteur à turbine à gaz -selon la revendication 3, caractérisé en ce que le rayon de trajet d'écoulement moyen (R 2) de la turbine de travail ( 36; 74; 86; 108) est supérieur au rayon de trajet de décharge moyen (Ri) du géné- rateur de gaz ( 14). Moteur à turbine à gaz selon la revendication 4, caractérisé en ce que le rayon de trajet d'écoulement moyen (R 2) a une grandeur égale environ au double de la grandeur du rayon de décharge moyen (Ri). 6 Moteur à turbine à gaz selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe support ( 30) comprend plu- sieurs piliers ( 32) répartis circulairement qui s'étendent radialement vers l'intérieur à partir de l'extrémité arrière de l'enveloppe ( 14) et un moyeu annulaire ( 34) rigidement fixé aux extrémités radialement intérieures des piliers et s'étendant vers l'arrière, ces piliers servant à supporter le moyeu et à canaliser les gaz de combustion provenant du générateur de gaz vers la turbine de travail, le moyeu ser- vant à porter les premier et second rotors de la turbine de travail. 7 Moteur à turbine à gaz selon la revendication 3, caractérisé en ce que le second rotor ( 48) en tambour est monté en rotation sur l'organe support ( 30) aux extrémités radiales intérieures d'une grille d'aubes avant ( 50 a) de la série de secondes grilles d'aubes et aux extrémités radiale- ment intérieures d'une grille d'aubes arrière ( 50 b) de la série de secondes grilles d'aubes, la grille d'aubes arrière étant montée en rotation sur le premier rotor ( 38) en tam- bour, lequel est monté sur l'organe support ( 30). 22 - 8 Moteur à turbine à gaz selon la revendication 3, caractérisé en ce que le générateur de gaz ( 16) est dis- posé coaxialement avec l'axe longitudinal ( 12) et avec la turbine de travail. 9 Moteur à turbine à gaz selon la revendication 3, caractérisé en ce que le générateur de gaz ( 114) a un axe longitudinal central ( 116) qui est disposé parallèlement à l'axe longitudinal ( 12) du moteur ( 106) à turbine à gaz et est espacé de cet axe. 10 Moteur à turbine à gaz selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier rotor ( 38) et le second rotor ( 48) servent à entraîner des premier et second éléments aérodynamiques ( 54; 56; 76, 78; 88, 90; 110, 112) tournant en sens inverse. 11 Moteur à turbine à gaz selon la revendication , caractérisé en ce que les éléments aérodynamiques sont des hélices ( 54, 56; 110, 112). 12 Moteur à turbine à gaz selon la revendication , caractérisé en ce que les éléments aérodynamiques sont des soufflantes ( 76, 78; 88, 90). 13 Moteur à turbine à gaz selon la revendication , caractérisé en ce que les éléments aérodynamiques ( 88, ; 110, 112) sont disposés à une extrémité avant du moteur ( 84, 106) à turbine à gaz et à l'avant du générateur de gaz ( 16) dudit moteur. 14 Moteur à turbine à gaz selon la revendication , caractérisé en ce que les éléments aérodynamiques ( 54, 56; 76, 78) sont disposés à une extrémité arrière du moteur à turbine à gaz et adjacents à la turbine de travail ( 36, 74). Moteur à turbine à gaz selon la revendication 3, caractérisé en ce que les premier et second rotors ( 38, ) de la turbine de travail ( 36; 108) servent à entraîner des première et seconde hélices ( 54, 56; 110, 112) tournant en sens inverse et en ce que le nombre total des premières 23 - et secondes grilles d'aubes de turbine est inférieur à envi- ron 18 et supérieur à environ 10. 16 Moteur à turbine à gaz selon la' revendication 3, caractérisé en ce que les premier et second rotors ( 38, 48) de la turbine de travail ( 36; 108) servent à entraîner des première et seconde hélices ( 54, 56; 110, 112) tournant en sens inverses, ces hélices ayant un rayon en bout de pale (R 4) et un rayon au moyeu (R 3); et en ce que le rayon de dé- charge moyen (Rl) du générateur de gaz, le rayon de trajet d'écoulement moyen (R 2) de la turbine de travail et le rayon au moyeu (R 3) des hélices ont des grandeurs par rapport au rayon en bout de pale (R 4) comprises respectivement entre environ 0,2 et 0,16, entre environ 0,4 et 0,3 et entre envi- ron 0,5 et 0,4, ces grandeurs relatives correspondant à un nombre total des premières et secondes grilles d'aubes supé- rieur à environ 10 et inférieur à environ 18. 17 Moteur à turbine à gaz selon la revendication 3, caractérisé en ce que les premier et second rotors ( 38, 48) de la turbine de travail ( 74, 86) servent à entraîner des première et seconde soufflantes ( 76, 78; 88, 90) tour- nant en sens inverse, et en ce que le nombre total des pre- mières et secondes grilles d'aubes est inférieur à environ 12 et supérieur à environ 6. 18 Moteur à turbine 'à gaz selon la revendication 3, caractérisé en ce que les premier et second rotors ( 38, 48) de la turbine de travail ( 74; 86) servent a entraîner des première et seconde soufflantes ( 76, 78; 88, 90) tour- nant en sens inverse, les soufflantes ayant un rayon en bout de pale (R 4) , et en ce que le rayon de décharge moyen (Rl) du générateur de gaz ( 16) et le rayon de trajet d'écoulement moyen (R 2) de la turbine de travail ( 74; 76) ont des gran- deurs par rapport au rayon en bout de pale (R 4) des souf- flantes respectivement comprises entre environ 0,35 et 0,25 et entre environ 0,65 et 0,45, ces grandeurs relatives cor- respondant à un nombre total des premières et secondes gril- 24 - les d'aubes de turbine supérieur à environ 6 grilles et in- férieur à environ 12 grilles. 19 Moteur à turbine à gaz selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre: plusieurs éléments aérodynamiques avant qui sont fixés à une partie avant du second rotor ( 48) à partir de laquelle ils s'étendent radialement vers l'extérieur; plusieurs éléments aérodynamiques arrière qui sont fixés à une virole annulaire ( 58) fixée aux extrémités extérieures d'une grille d'aubes arrière ( 46 a) de la série de premières grilles d'aubes de turbine et qui s'étendent radialement vers l'extérieur à partir de la virole; la turbine de travail ( 36) servant à entraîner les éléments aérodynamiques en rotation dans des sens inver- ses pour -leur faire engendrer une poussée, les gaz de com- bustion reçus par la turbine de travail pouvant être éjectés hors de cette dernière vers l'arrière et radialement à l'in- térieur par rapport aux éléments aérodynamiques avant et ar- rière. 20 Moteur à turbine à gaz selon la revendication 19, caractérisé en ce que les éléments aérodynamiques sont des hélices ( 54, 56; 110, 112). 21 Moteur à turbine à gaz selon la revendication 19, caractérisé en ce que les éléments aérodynamiques sont des soufflantes ( 76, 78; 88, 90). 22 Moteur à turbine à gaz selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une grille d'aubes arrière ( 50 c) de la série de secondes grilles d'aubes de turbine constitue la grille d'aubes arrière de la turbine de travail ( 86) et a ses extrémités radialement intérieures ( 100) fixées à un troisième rotor ( 102), ce troisième rotor étant disposé ra- dialement à l'intérieur de l'arbre d'entraînement ( 28) et servant à entraîner une soufflante avant ( 88) disposée en amont du générateur de gaz ( 16); et en ce que le premier ro- tor ( 38) sert à entraîner une soufflante arrière ( 90) dispo- - sée entre la première soufflante et le générateur de gaz. 23 Moteur à turbine à gaz selon la revendication 3, caractérisé en ce que le générateur de gaz ( 16) comprend, en outre, un compresseur de gavage ( 18) disposé à l'avant du compresseur ( 20) et une turbine ( 26) à pression intermédiai- re disposée en aval de la turbine haute pression ( 24), la turbine à pression intermédiaire étant agencée pour recevoir les gaz de combustion de la turbine haute pression et pour entraîner le compresseur de gavage afin de fournir de Vlair comprimé au compresseur. 24 Moteur ( 10) à turbine à gaz ayant un axe lon- gitudinal ( 12), caractérisé en ce qu'il comporte - une enveloppe annulaire ( 14) disposée coaxiale- ment autour dudit axe; un organe support annulaire ( 30) s'étendant ra- dialement vers l'intérieur et vers l'arrière à -partir de l'extrémité arrière de l'enveloppe; un générateur de gaz ( 16) disposé dans l'enve- loppe et comprenant un compresseur ( 20), une chambre de com- bustion ( 22) et une turbine haute pression ( 24) disposés dans une relation d'écoulement en série, la turbine haute pression étant agencée de façon à recevoir en premier les gaz de combustion de la chambre de combustion afin d'entraî- ner le compresseur par l'intermédiaire d'un arbre d'entrai- nement ( 28) rigidement fixé à ce dernier, le générateur de gaz étant agencé de façon a éjecter les gaz de combustion approximativement à un rayon de décharge moyen (RI) de l'axe longitudinal ( 12) et vers l'arrière; et une turbine de travail ( 36; 74; 86; 108) dispo- sée coaxialement autour dudit axe longitudinal, cette turbi- ne comportant: un premier rotor ( 38) en tambour monté à ro- tation sur l'organe support; une série de premières grilles d'aubes ( 46) de turbine s'étendant radialément vers l'ex- 26 - térieur à partir du premier rotor et espacées axialement les unes des autres sur ce rotor, la grille d'aubes arrière ( 46 a) de la série de premières grilles d'aubes constituant la grille d'aubes arrière de la turbine de travail; un second rotor ( 48) en tambour monté à rota- tion sur l'organe support et disposé radiale- ment à l'extérieur du premier rotor et des premières grilles d'aubes de turbine; une série de secondes grilles d'aubes ( 50) de turbine s'étendant radialement vers l'inté- rieur à partir de ce second rotor et alter- nant avec les grilles respectives de la série de premières grilles d'aubes de turbine; plusieurs pales d'hélice avant ( 54) qui sont fixées à la partie avant du second rotor à partir de laquelle elles s'étendent radiale- ment vers l'extérieur; et plusieurs pales d'hélices arrière ( 56) qui sont fixées à une virole annulaire ( 58) fixée aux extrémités radialement extérieures de la- dite grille d'aubes arrière ( 46 a) et qui s'étendent radialement vers l'extérieur à partir de cette virole; la turbine de travail ( 36) étant disposée coaxia- lement autour de l'axe longitudinal ( 12) du moteur ( 10) à turbine à gaz et étant agencée de façon à recevoir les gaz de combustion du générateur de gaz et à détendre les gaz à travers les premières et secondes grilles d'aubes sui- vant un rayon-de trajet d'écoulement moyen (R 2) afin d'ext- raire pratiquement toute la puissance de sortie de ces gaz pour entraîner en rotation les premier et second rotors ( 38, 48) en sens inverse à des vitesses relativement infé- rieures à celle de l'arbre d'entraînement ( 28) afin d'engen- 27 - drer une poussée, les gaz de combustion reçus par la turbine de travail pouvant être éjectés vers l'arrière et radiale- ment à l'intérieur par rapport aux hélices avant et arrière.