Brevet FR2572136A1 — publié le 19860425

L'invention concerne de manière générale les mo- teurs à turbine à gaz et plus particulièrement les turbo- soufflantes à flux mélangé. Les moteurs à turbosoufflante comportent typique- ment un générateur de gaz pour créer un flux gazeux. Le gé- nérateur de gaz est entouré par une conduite de dérivation annulaire généralement concentrique. Une soufflante est si- tuée à l'intérieur de la conduite et comprime un courant d'air créant ainsi un flux d'air de soufflante dans la con- duite de dérivation dans un but de propulsion. Généralement, le flux d'air de soufflante et le flux gazeux du générateur de gaz sont éjectés par des tuyères concentriques séparées pour créer deux composantes additionnelles de poussée de propulsion. Dans certains moteurs de technologie avancée, on a proposé de mélanger ensemble les deux flux pour les éjec- ter à travers une seule conduite ou de mélanger partielle- ment les flux en dérivant une partie seulement du flux d'air de soufflante qui doit être mélangé et éjecté avec le flux gazeux du générateur de gaz. Le brevet des E.U. n 4 142 365 décrit un exemple d'un moteur à turbosoufflante à flux par- tiellement mélangé. Bien que l'on puisse améliorer le rendement tant dans les moteurs à turbosoufflante à flux totalement mélangé que dans les moteurs à flux partiellement mélangé, il demeu- re cependant des problèmes non résolus qui ont limité l'amé- -2 lioration du rendement qui autrement aurait été réalisable. Par exemple, alors que des améliorations significatives du rendement peuvent être atteintes dans des conditions de croisière ou de puissance maximum, on ne peut atteindre qu'un gain faible ou nul pour des réglages de puissance fai- bles. Ces pertes à faible puissance combinées avec le coût accru de l'équipement, la complexité et le poids générale- ment associés aux moteurs à flux mélangé ont dans le passé été suffisants pour l'emporter sur les améliorations de ren- dement que l'on aurait pu autrement obtenir. Le présente invention a pour objet de réaliser un moteur à turbosoufflante à flux mélangé perfectionné. La présente invention a aussi pour but de réali- ser un nouveau moteur à turbosoufflante à flux mélangé per- fectionné ayant un rendement amélioré pendant toute sa gamme de fonctionnement. Le moteur à turbosoufflante perfectionné selon la présente invention comporte un générateur de gaz pour créer un flux gazeux, une nacelle annulaire écartée radialement vers l'extérieur du générateur de gaz et une soufflante à l'intérieur de la nacelle pour créer un flux d'air de souf- flante. Le moteur comporte aussi un séparateur de flux annu- laire situé radialement vers l'extérieur du générateur de gaz et généralement à l'arrière de la soufflante. Le sépara- teur a pour effet de recevoir une partie du flux d'air de soufflante. Le moteur comporte en outre un mélangeur qui mé- lange la partie du flux d'air de soufflante reçu par le sé- parateur avec le flux gazeux pour réaliser un flux mélangé. Le moteur comporte en outre un moyen de décharge pour éjec- ter le flux mélangé et un moyen de modification pour modi- fier la section d'éjection du moyen de décharge. La description qui va suivre se réfère à la figure unique qui représente une vue schématique d'un moteur à tur- bosoufflante selon la présente invention. La figure représente un moteur à turbosoufflante -3- comportant un générateur de gaz 12 pour créer un flux ga- zeux 14. Le générateur de gaz 12 comprend une conduite d'entrée de générateur 16 pour recevoir une partie de l'air 18 pénétrant à l'extrémité avant 20 du moteur 10. Une nacelle annulaire 22 est située radialement vers l'extérieur du générateur de gaz 12 définissant ainsi une conduite de dérivation 24. Une soufflante 26 à l'inté- rieur de la nacelle 22 est située à l'avant de la conduite d'entrée 16 du générateur. La soufflante 26 comprime l'air d'entrée et crée un flux d'air de soufflante 28. Une partie de ce flux d'air de soufflante 28 pénètre dans la conduite d'entrée 16 du générateur de gaz et une partie du flux d'air de soufflante 28 s'écoule vers l'arrière- dans la conduite de dérivation de soufflante 24. Le moteur à turbosoufflante 10 selon la présente invention peut aussi comporter un compresseur de gavage 30 situé à l'arrière de la soufflante 26 et à l'avant de la conduite d'entrée 16 du générateur de gaz. Un premier sépa- rateur de flux annulaire 32 enferme le compresseur de gavage 30 et s'étend dans la conduite de dérivation de soufflante 24. Le compresseur de gavage 30 permet d'augmenter la pres- sion de l'air pénétrant dans la conduite d'entrée 16 du gé- nérateur de gaz ainsi que d'augmenter en partie la pression du flux d'air de soufflante 28. Le moteur à turbosoufflante 10 comporte en outre un deuxième séparateur de flux annulaire 34 situé radiale- ment vers l'extérieur du générateur de gaz 12. Il est situé généralement à l'arrière de la soufflante 26 et peut rece- voir une partie 36 du flux d'air de soufflante 28. Une ex- trémité avant 38 du séparateur de flux 34 est située à l'in- térieur de la nacelle 22. Cependant selon un autre mode de réalisation, elle peut être situé axialement à l'arrière de la nacelle 22. Le séparateur de flux 34 délimite en partie une conduite annulaire 40. Un mélangeur 42 est situé en aval du générateur de -4- gaz 12 et de la conduite annulaire 40. Le mélangeur 42 peut être un mélangeur à lobe classique ou comporter des conduits annulaires qui mélange la partie 36 du flux d'air de souf- flante 28 avec le flux gazeux 14 pour réaliser un flux mé- langé 44. Le flux mélangé 44 est éjecté du moteur 10 par un moyen de décharge tel qu'une tuyère d'éjection 46. Une caractéristique significative de la présente invention est constituée par le noyau 48.-Le noyau 48 peut se déplacer axialement en translation entre une position ar- rière représentée par la ligne en traits continus 50 et une position avant représentée par la ligne en traits disconti- nus 50a. La section d'éjection est définie comme étant la section droite minimum d'un plan perpendiculaire au noyau 48 et mesurée entre la tuyère d'éjection 46 et le noyau 48. Lorsque le noyau 48 est dans la position arrière 50, la sec- tion d'éjection est minimum. Lorsque le noyau 48 est dans la position avant 50a, la section d'éjection est maximum. Ainsi an translatant le noyau 48, on peut modifier la section d'éjection de la tuyère 46. En régime de croisière, le noyau 48 sera en posi- tion 50a, présentant ainsi la section d'éjection maximum. A mesure que l'on diminue la puissance comme pendant le régime ralenti, on translatera le noyau 48 vers la position 50 pour diminuer la section d'éjection. Cette "fermeture" de la sec- tion d'éjection tend à comprimer en sens inverse le flux d'air de soufflante 28 augmentant ainsi la pression ou le rapport de pression de la soufflante 26. Un rapport de pres- sion accru augmente la poussée. Par conséequent, pour mainte- nir la même poussée, on doit diminuer la vitesse de la souf- flante 26. Ceci à son tour, ralentit le compresseur de gava- ge ce qui diminue la pression de l'air pénétrant dans le gé- nerateur de gaz 12. Ainsi, le génerateur de gaz 12 voit sa vitesse augmenter et devient plus efficace. De plus, la "fermeture" de la section de tuyère d'éjeection augmente le rendement de la soufflante. En outre, le rapport de pression - 5- d'éjection du générateur de gaz augmente ce qui améliore le rendement général de propulsion pour les faibles puissances. On a ainsi un moteur qui peut fonctionner avec un rendement amélioré pour chacun des régime suivants, puissance maximum, croisière et ralenti. Il apparaîtra de manière évident à l'homme de l'art que la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation spécifique décrit et représenté ici, pas plus que l'invention n'est limitée aux moteurs à turbosoufflante avec des noyaux translatables axialement. Elle s'applique également à tous moyens de modification de la section de tuyère d'éjection. Par exemple, on peut utiliser différents agencements de volets. -6- REVENDICATIONS 1. Moteur à turbosoufflante perfectionné caracté- risé en ce qu'il comprend: - un générateur de gaz (12) pour créer un flux gazeux; - une nacelle annulaire (22) située radialement vers l'extérieur du générateur de gaz (12); - une soufflante (26) à l'intérieur de la nacelle (22) pour créer un flux d'air de soufflante (2B); - un séparateur de flux (34) annulaire situé ra- dialement à l'extérieur du générateur de gaz 112) et généra- lement à l'arrière de la soufflante (26), le séparateur (34) pouvant recevoir une partie (36) du flux d'air de soufflante; - un mélangeur (42) qui mélange la partie (36) du flux d'air de soufflante avec le flux gazeux 114) pour four- nir un flux mélangé (44) - un moyen de décharge (46) pour éjecter ce flux mélangé; et - un moyen de modification pour modifier la sec- tion d'éjection du moyen.de décharge. 2. Moteur à turbosoufflante selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de décharge est constitué par une tuyère d'éjection (46). 3. Moteur à turbosoufflante selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de variation constitué par un noyau translatable axialement. 4. Moteur à turbosoufflante selon la revendication 3, caractérisé en ce que le noyau (48) est situé radialement à l'intérieur de la tuyère (46); la section d'éjection est délimitée comme étant la section droite axiale minimum entre la tuyère (46) et le noyau (48); et cette section peut être diminuée par la translaction axialement vers l'arrière du noyau (48). 5. Moteur a turbosoufflante perfectionné caracté- risé en ce qu'il comporte: -7- - un générateur de gaz (12) pour créer un flux gazeux (14) qui comprend une conduite d'entrée (16) de géné- rateur; - une nacelle annulaire (22) située radialement vers l'extérieur du générateur (12) et définissant une con- duite de dérivation (24); - une soufflante (26) à l'intérieur de la nacelle (22) et située à l'avant de la conduite d'entrée (16) du gé- nérateur de gaz pour créer un flux d'air de soufflante (28), dans laquelle une première partie de ce flux d'air de souf- flante pénètre dans la conduite d'entrée (16) du générateur de gaz et une deuxième partie du flux d'air de soufflante s'écoule vers l'arrière dans la conduite de dérivation (24); - un séparateur de flux annulaire (34) situé ra- dialement vers l'extérieur du générateur de gaz (12) et gé- néralement à l'arrière de la soufflante. (26), le séparateur pouvant recevoir une troisième partie (36) du flux d'air de soufflante; - un mélangeur (42) qui mélange cette troisième partie (36) du flux d'air de soufflante avec le flux gazeux (14) pour fournir un flux mélangé; - un moyen de décharge (46) pour éjecter ce flux mélangé; et - un moyen de modification (48) pour modifier la section d'éjection du moyen de décharge. 6. Moteur à turbosoufflante selon la revendication S, caractérisé en ce qu'il comprend: - un compresseur de gavage (30) situé à l'arrière de la soufflante (26) et à l'avant de la conduite d'entrée (16) du générateur de gaz pour augmenter la pression des première et deuxième parties de flux de soufflante.