Brevet FR2569233A1 — publié le 19860221

La présente invention concerne les groupes moteurs à turbine à gaz et, en particulier, ceux applicables aux aéronefs à d4collage et atterrissage vertical ou sur distance réduite On sait équiper ces aéronefs d'un moteur à turbine à gaz unique comportant une pluralité de tuyères d'échappement pivotantes permettant de aire varier la direction de la poussée produite par le moteur .L'aéronef peut, soit Qtra-propulsB vers l'avant en vol normal, les tuyères déchargeant vers l'arrière, soit rester en vol stationnaire ou s'élever, les tuyères déchargeant verticalement vers le bas . Les tuyères sont rdgla- bles de façon à produire à la fois un certain degré de sustentation verticale et de propulsion horizontale pour assurer la transition entre le vol progressif normal et le vol stationnaire Le mieux connu de ce genre de moteur comporte quatre tuyères dtdchappement pivotantes, dont les deux tuyères aval sont alimentes en gaz d'échappement chaud, et dont les deux tuyères amont sonyalimentées en air de dérivation relativement froid On a proposé de nombreuses solutions pour augmenter la poussée de cos moteurs, toutes présentant des inconvénients. . Ces moteurs possèdent un faible taux de dilution et l'on a db songer, soit à en augmenter les cotes à l'échelle, soit à augmenter leur taux de dilution . Dans les deux cas, les tuyères avant et leur tubulure doivent autre anormalement grandes pour recevoir l'augmentation d'air de dérivation à basse pression On a également proposé d'augmenter la poussde des deux tuyères avant en brûlant une quantité supplémentaire de carburant dans l'air de dérivation gagnant les tuyères (dispositif appelé communément dispositif de post-combustion ou à chambre de compres- sion) .Ce système présente deux inconvénients principaux Premièrement, la combustion du carburant dans l'air de dériration à pression assez basse est inefficace et aboutit à une consommation spécifique de carburant assez élevée Deuxièmement, l'augmentation du régime de poussée des tuyères antérieures soulève des problèmes dtiquilibre de poussée. Pour qu'un moteur de ce genre fonctionne de façon satisfaisante dans une cellule dtaéronef, on doit être assuré que la por de toutes les tuyeres tance ascentionnelle rdsultante/passe par le centre de gravité de l'ensemble moteur-cellule lorsque les tuyères sont dirigées vers le bas .L'équilibre de la poussée n'est donc pas maintenu si les tuyères avant ne profitent pas constamment de la post-combustion Une autre solution consiste à utiliser un groupe propulseur à turbine à gaz comprenant un moteur principal possédant une ou plusieurs tuyères propulsives et au moins un moteur auxiliaire alimenté en air provenant du moteur principal, ce moteur auxiliaire possédant également une ou plusieurs tuyères propulsives vectoriellement orientables L'inconvénient commun à tous Ces types de moteurs est leur trop grande surface frontale qui augmente notoirement la tratnée de l'aéronef .Un autre inconvénient commun es moteurs est, comme on l'a déjà mentionné, que le veeteur de poussée du moteur servant à la sustentation ou à l'ascention et à la descente verticales de l'aéronef doit se trouver aussi près que possible du centre de gravité de l'aéronef . I1 en résulte babituellement une augmentation de poids du nez ou de la queue de ltasion pour pouvoir réaliser l'équilibre nécessaire et, visiblement, toute augmentation inutile de poids est mal venue dans un aéronef La présente invention a pour objet de réaliser un groupe moteur à turbine à gaz applicable à un aéronef à décollage et atterrissage vertical ou sur distance réduite, pratiquement exempt des inconvénients. précités Le groupe moteur à turbine à gaz selon. la présente invention comprend un moteur à turbine à gaz central principal comportant unoe soufflante placée dans un canal de dérivation d'air, cette soufflante étant entrainée par le moteur principal mais disposée en amont et à distance de ce dernier, et au moins un moteur à turbine à gaz auxiliaire disposé en aval de la soufflante est approprié à recevoir, comme fluide moteur, de l'air provenant dudit canal de dérivation De préférencet le dispositif comportera deux moteurs à turbine à gaz auxiliaires disposés chacun en amont du moteur princi- au moins pal, les entrées d'air /desdits moteurs auxiliaires étant placées à l'intérieur du canal de dérivation d'air De préférence, chaque moteur auxiliaire possédera une tuyère d'échappement vectoriellement orientable et le moteur principal possèdera une tuyère propulsive comportant des inverseurs de poussé à godets L'invention est décrite ci-après en détail en se référant à un exemple préféré, non limitatif, de réalisation représenté sur les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique de côté d'un aéronef équipé d'un groupe moteur à turbine à gaz selon la présente invention, disposé en vue du décollage vertical t et - la figure 2 est une autre vue schématique de côté de l'aé- ronef de la figure 1, disposé pour le vol normal de croi sière L'aéronef 12, du type à décollage et atterrissage vertical, représenté à la figure 1 est équipé d'un groupe moteur unique à turbine à gaz selon la présente invention . Ce groupe moteur comporte une soufflante avant 13 disposée loin et en amont du moteur principal central à turbine à gaz 14 .Le moteur principal 14 peut être un moteur à turbine à gaz classique quelconque, à un, deux ou trois arbres, capable d'entraîner la soufflante par l'arbre 14a porté par des-paliers non représentés sur les dessins En aval de la soufflante se trouvent deux moteurs à turbine à gaz auxiliaires, disposés côte à côte, dont l'un 15 est visible sur les dessins . Les entrées d'air 16 de chaque moteur 15 communiquent avec le canal de soufflante d'où les deux moteurs auxiliaires 15 soutirent ltair pressurisé qui leur servira de fluide moteur Chaque moteur auxiliaire 15 se termine par une tuyère dtéchap- pement pivotante 17, le moteur principal étant équipé d'une tuyère à gaz chauds unique 18 pourvue de godets inverseurs de poussée 19 et 20 . Une- seconde tuyère 21 est disposée radialement et extérieurement par rapport à la tuyère à gaz chauds 18 et sert à éjecter le reliquat d'air pressurisé restant dans le canal de soufflante, non utilisé par les moteurs auxiliaires 15 La figure 1 montre l'aéronef en position de décollage ou d'atterrissage vertical, ou de vol stationnaire . Dans cette disposition, les tuyères 17 des moteurs auxiliaires sont dirigées verticalement vers love bas et les godets inverseurs de poussée 18 et 19 sont mis en position de poussée déviée de façon qu'une fraction du flux s'échappant du moteur principal 14 soit dirigée radialement vers le bas . Dans ce mode de fonctionnement, 70 % environ de l'air comprimé par la soufflante 13 sont consommés par les moteurs auxiliaires La figure 2 montre l'aéronef 12 en position de vol prugressif normal . Dans cette disposition, les tuyères 17 des moteurs auxiliaires sont disposées horizontalement et peuvent, pendant les conditions normales de croisière, s'escamoter dans le fuselage de l'aéronef pour réduire la trainée -. Dans ce mode de fonctionnement, la quasi totalité de l'air comprimé par la soufflante 13 est chassée par la tuyère 21 Par ailleurs, pour un vol à grande vitesse, les moteurs auxiliaires 15 pourront rester en marche, leurs tuyères respectives 17 étant dirigées horizontalement pour augmenter la poussée du moteur principal 14 . Dans cette condition, visiblement, une fraction importante de l'air comprimé par la soufflante sera consommée par les moteurs auxiliaires 15 et, en te cas, lew tuyères 17 ne pourront pas être escamotées dans le fuselage La transition entre le vol de décollage et datterrissage vertical et le vol progressif normal s'effectue par un changement graduel d'orientation des tuyères 17 et des godets inverseurs de poussée 18 et 19 jusqu'à ce que l'aéronef soit passé en mode de sustentation alaire REVENDICATIONS 1. Groupe moteur à turbine à gaz pour aéronef à décollage et atterrissage vertical ou sur distance réduite, caractérisé en ce qu'il comprend un moteur à turbine à gaz central principal comportant une soufflante placée dans un canal de dérivation d'air, ladite soufflante était entraînée par le moteur principal mais disposée en amont et à distance de ce dernier, et au moins un moteur à turbine à gaz auxi linaire disposé en aval de la soufflante et approprié à recevoir, comme fluide moteur, de l'air provenant dudit canal de dérivation 2. Groupe moteur à turbine à gaz selon la Revendication 1, caractérisé en ce quil comporte deux moteurs à turbine à gaz auxiliairaB disposés chacun en amont du moteur prin cipal, au moins les entrées d'air respectives desdits mo teurs auxiliaires étant placées à l'intérieur du canal de dérivation 3. Groupe moteur à turbine à gaz selon la Revendication 1, caractérisé en ce que chaque moteur auxiliaire possède une tuyère d'échappement vectoriellement orientable 4. Groupe moteur à turbine à gaz selon la Revendication 1, caractérisé en ce que le moteur principal possède une tuyère propulsive comportant des inverseurs de poussée à godets