Brevet FR2581127A1 — publié le 19861031

-2 5 8 1 1 2 7 La présente invention concerne un moteur à turbine à gaz et, plus spécialement, les moteurs à turbine à détente gazeuse du type convenant à la propulsion des projectiles. La propulsion des projectiles par moteur du type stato-réacteur, pulsoréacteur, ou fusée à combustible solide ou liquide, est bien connue. Tous ces types de moteurs présentent des incoav4- nients. Dans le cas du pulso-réacteur, comme dans celui du stato-réacteur, on doit propulser le projectile par d'autres moyens tels que, par exemple, un moteur-fusée auxiliaire, ou O en l'attachant à un aéronef, pour qu'il puisse atteindre la vitesse opératoire nécessaire pour pressuriser le stato-réac--- teur ou le pulso-réacteur avant qu'il ne fonctionne. Ceci est évidemment un inconvénient du fait que des moteurs auxiliaires augmentent simultanément le poids et le prix du projectile Le moteur-fusée à combustible solide ou liquide ne souffre pas de ces inconvénients, maisces moteurs n'aspirent pas l'air et le poids du projectile complet devient excessif du fait des quantités nécessairement importantes de combustible qu'il doit porter même pour des opérations de faible portée. Cette inca- O pacité fondamentale ne permet pas d'envisager pratiquement ce type de moteur pour des missions à longue portée dans l'atmos- phère. La présente invention a pour objet de réaliser une unité pro- pulsive pour projectile, éliminant substantiellement les pro- blèmes précités. Le propulseur de projectile selon la présente invention com* prend un moteur à turbine à gaz comportant un arbre moteur principal unique portant, près de son extrémité amont, un rotor de compresseur et, près de son extréimité aval, un rotor de turbine, ledit arbre étant porté, à son extrémité amont, dans un palier dépendant d'un organe annulaire fixé à la par- tie radialement la plus interne des aubes de guidage de sortie du compresseur et, à son extrémité aval, dans un palier dépen- dant de deux autres organes annulaires dont l'un est fixé a la partie radialement la plus interne des autes de guidage de sor- tie du compresseur et dont l'autre--es fixé a la partie radia- lement la plus interne des aubks-de g'iage 4'entrée de la turbine. - Le moteur à turbine à gaz pourra. crapprter un carter en matière relativement mince fixé coaxialemnent, et avec espacement, dans un second carter substantiellement plus résistant que celui du moteur. 1C Pendant le fonctionnement du moteur, une alimentation dLair surcomprimé est maintenue entre les deux carters de façon que 1e carter externe, plus résistant, procure-u&'c-ertain soutien au carter du moteur de section relativement mince. Dans un mode de réalisation de l'invention, le moteur est porté en un point amont,i depuis le carter externe très résistant, par trois boulons de montage fixés aux aubes de guidage de sortie du compresseur, et les extrémités aval du carter du moteur com- me du carter externe très-résistant comportent une pluralité d'amortisseurs pouvant prendre'contact les uns avec les autres danscertaines conditions de fonctionnement. Cependant, dans la. plupart des conditions de fonctionnement, la partie aval du moteur est entièrement portée par l'air pressurisé maintenu entre les deux carters. De préférence, le carte-r4sistant forme l'enveloppe d'un projectile. De préférence, l'arbre moteur principal est conçu de façon qu'au moins une partie de cet arbre soit remplie d'une charge chimique inflammable de façon que l'énergie qui en est libérée soit apte à entraîner une turbine auxiliaire facilitant le dé- marrage du moteur. Pour sa meilleure compréhension, l'invention et décrite ci- après en détail en se référant à un exemple préféré, non limi- tatif, de réalisation représenté sur les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une coupe axiale d'une partie d'un moteur à turbine à gaz selon l'invention; et - la figure 2 est une coupe radiale, selon la ligne 2-2 de la figure 1, d'une partie dudit moteur. La figure 1 montre une partie d'un moteur a turbine à gaz 10 comprenant, dans le sens d'écoulement des gaz, un rotor de compresseur 12 portant trois étages d'aubes de compresseur 13, 14 et 15. DeUx étages d'aubes fixes 16 et 17 sont insérés entre les étages mobiles 13, 14 et 14, 15 respectivement, et la partie compresseur du moteur se termine par un étage d'au- bes de guidage de sortie de compresseur 18. En outre, un col- lecteur annulaire de piquage d'air, non représenté sur les dessins, est disposé à l'intérieur du carter du compresseur pour fournir de l'air comprimé destiné a entraîner la pompe à carburant du moteur. En aval des aubes de guidage de sortie de compresseur 18 se trouve la partie "combustion" du--moteur, comprenant une cham- bre de combustion annulaire 19 avec ses brûleurs et autres organes, non représentés. En aval de la chambre de combustion 19 est disposéun étage d'aubes de guidage d'entrée de turbine servant à diriger les produits de la combustion de la cham- bre de combustion 19 à la turbine à étage unique 21. Les pro- duits de la combustion s'échappent ensuite par la tuyère d'é- jection 22. Le-rotor de compresseur 12 et la turbiiie 21 sont tous deux fixés à un arbre moteur principal commun 23 monté rotatif dans des paliers 24 et 25. Le palier 24 est fixé à un organe almu- laire fixe 26 joint aux aubes de guidage de sortie de compres- seur 18 ou faisant partie de celles-ci. Le palier 25 est 258 1 127 fixé à deux organes annulaires dont l'un prend la forme d'un corps allongé essentiellement cylindrique 27 fixé aux aubes'de guidage de sortie de compresseur 18. Le second organe annu- laire 28 fixant le palier 25 est joint aux aubes de guidage d'entrée de turbine 20 ou fait partie de celles-ci. Tous ces éléments dont la -réunion forme la structure fondamen- tale du moteur sont disposés dans un carter de moteur prenant la forme d'un élément à parois assez minces 29, lui-même entou- ré dtun second carter de plus grande résistance mécanique 30 formant, dans l'exemple représenté, une partie de l'enveloppe du projectile Pendant le fonctionnement normal du moteur, le carter mince de moteur 29 ne serait pas suffisamment résistant par lui-même pour résister aux pressions engendrées par le moteur. C'est pourquoi de l'air comprimé est insufflé entre le carter 29 et le second carter 30, ce dernier pouvant ainsi exercer une con- trainte sur le carter mince 29 et compenser la charge exercée sur lui par la pression des gaz à l'intérieur du moteur. Le-moteur est fixé dans le carter externe 30 par trois boulons de montage dont l'un 31 est représenté. Chaque boulon sert à fixer la partie amont du moteur concentriquement avec le carter externe 30. Ces boulons de montage sont disposés de façon à être fixés à une partie des aubes de guidage de sortie de com- presseur 18. Le seul autre support prévu pour le moteur comporte une plura- lité d'organes amortisseurs correspondants 32 et 33 disposés sur la face radialement la plus interne du carter externe 30 et sur la face radialement la plus externe du carter mince de moteur 29. Pendant le fonctionnement normal du moteur, un jeu est défini entre les organes amortisseurs 32 et 33 du fait que les carters 29 et 30 sont maintenus concentriques par les bou- lons de montage placés en amont. Mais si un déséquilibre se 258 1 127 produit dans le moteur, les organes amortisseurs 32 et 33 pour- ront entrer en contact. La figure 2 montre, à plus grande é- chelle, le détail des organes amortisseurs 32 et 33 À L'invention envisage également que le moteur comporte son pro- pre dispositif de démarrage et, dans ce cas, une partie au moins de l'arbre principal 23 est remplie d'un mélange chimique in- flammable électriquement ou autrement. Les gaz libérés par ce mélange chimique se détendent ensuite dans une turbine auxili- aire disposée dans, ou prés de l'extrémité aval de l'arbre. Cette turbine auxiliaire (non représentée sur les dessins) entraîne l'arbre 23 jusqu'-, une vitesse de régime telle que le compresseur 12 et la turbine 21 du moteur puissent entrer en action et produire les gaz de combustion servant à la pro- pulsion du moteur. REVENDICATIONS 1. Propulseur de projectile caractérisé en ce qu'il comprend un moteur à turbine à gaz comportant un arbre moteur prin- cipal unique portant, près de son extrémité amont, un rotor de compresseur et, près de son extrémité aval, un rotor de , turbine, ledit arbre étant porté, à son extrémité amont, dans un palier dépendant d'un organe annulaire fixé à la partie radialement la plus interne des aubes de guidage de sortie du compresseur et, à son extrémité aval, dans un palier dépendant de deux autres organes annulaires dont l'un est fixé à la partie radialement la plus interne des aubes de guidage de sortie du compresseur et dont l'autre est fixé à la partie radialement la plus interne des aubes de guidage d'entrée de la turbine. 2. Propulseur de projectile selon la Revendication 1, caracté- risé en ce que le moteur à turbine à gaz comporte un carter en matière relativement mince fixé coaxialement, et avec espacement, dans un second carter substantiellement plus résistant que celui du moteur. 3. Propulseur de projectile selon la Revendication 2, caracté- risé en ce que, pendant le fonctionnement du moteur, une alimentation d'air surcomprimé est maintenue entre les deux carters de façon que le carter externe, plus résistant, pro- cure un certain soutien au carter du moteur de section rela- tivement mince. 4. Propulseur de projectile selon la Revendication 2, caracté- risé en ce que le moteur est porté en un point amont, depuis le carter externe très résistant, par trois boulons de mon- tage fixés aux aubes de guidage de sortie du compresseur, et en ce que les extrémités aval du carter du moteur comme du carter externe très résistant comportent une pluralité d'amortisseurs pouvant prendre contact les uns avec les autres dans certaines conditions de fonctionnement bien que, dans laplupart des conditions de fonctionnement, la partie aval du moteur soit entièrement portée par l'air pressurisé maintenu entre les deux carters. 5. Propulseur de projectile selon une quelconque des ReVendi- cations 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que le carter le plus résistant forme l'enveloppe d'un projectile. 6 Propulseur de projectile selon la Revendication 1, caracté- r4sé en ce que l'arbre moteur principal comporte une partie pouvant être remplie d'une charge chimique inflammable de façon que l'énergie qui en est libérée puisse entraîner une turbine auxiliaire facilitant le démarrage du moteur.