Brevet FR2636093A1 — publié le 19900309

La presente invention concerne les moteurs propulseurs a réaction fonctionnant au gaz propane comprenant un ensemble turbine compresseur permettant d'obtenir une poussée calibrée par une tuyère d'échappement. Dans les dispositifs connus de ce genre, l'ensemble caréné, composé d'une entrée d'air,d'un compresseur, d'une chambre de combustion et d'une tuyère d'éjection est relativement important et volumineux. De tels dispositifs sont donc d'un usage spécifique du fait de leur encombrement. De plus ces moteurs å turbines connaissent des problèmes de lubrification continue des arbres en rotation ce qui nécessite l'installation de réservoirs importants de lubrifiants, des pompes å injection et des échangeurs huile-carburant pour refroidir le lubrifiant et le réinjecter dans le circuit occasionnant une consommation élevée d'huile. Le dispositif suivant l'invention permet d'éviter ces inconvénients. Dans celui-ci, il est en effet possible d'obtenir une poussée satisfaisante de l'ordre de 15 daN à partir d'un micro-réacteur constitué d'un ensemble turbine compresseur de faible volume comprenant un élément associé à la chambre de combustion et un moyen assurant une lubrification continuelle des paliers supportant les arbres en rotation des turbines par autorégulation, ne dépendant d'aucune liaison mécanique et assurant une consommation réduite de produit lubrifiant. Le dispositif objet de l'invention comporte en première partie un réacteur de petite taille lequel est constitué d'une entrée d'air, d'un compresseur centrifuge radial, d'une chambre de combustion annulaire et d'une turbine axiale entraînant le compresseur, la poussée résultante est calibrée par une tuyère d'échappement convergente. L'architecture dudit réacteur du fait de sa petite taille permet de concevoir un ensemble simple comportant peu d'eléments dont la partie essentielle est le support de palier composé de trois pieces assemblées entre elles par boulonnage. Ce support de paliers est rattaché au carter extérieur par quatre bras équidistants angulairement situés en aval du diffuseur axial et non attenants å ce dernier. Ces bras en dehors des fonctions structurelles possèdent des fonctions bien precises dans l'acheminement des servitudes internes. Du fait de la courte distance entre le compresseur et la turbine le modèle permet d'avoir l'ensemble tournant en porte-å-faux par rapport au palier avant.Ce porte-8-faux de la turbine compris entre les paliers avant et arrière, demande une maîtrise parfaite des jeux en fontionnement en sommet d' aubages. Un système de lubrification par brouillard d'huile, permanent et concernant en même temps l'ensemble des paliers, donne à l'ensemble une grande fiabilité. L'huile contenue dans un réservoir extérieur au moteur est poussée goutte à goutte vers une chambre pressurisée par la pression délivrée par le compresseur, la régulation est assurée par un gicleur réglable. Le mélange airhuile pressurisé ainsi créé se transforme en brouillard qui chemine dans le palier avant et ensuite dans le palier arrière du moteur avant d'être brûlé dans la turbine. Le cheminement du mélange se fait par les niveaux de pression installés dans les veines d'air constituées en amont par la pression sortie du compresseur et en aval par la pression sortie du distributeur sans intervention d'une quelconque liaison mécanique, ceci permet une autorégulation, plus le moteur tourne vite et plus la pression génératrice est importante et la quantité d'huile injectée est plus importante, et une économie de consommation en produit lubrifiant. Le dispositif objet de l'invention comporte en deuxieme partie un moyen associé à la chambre de combustion de faible volume, assurant un maître couple limité guidé par l'utilisation du réacteur et la concurrence, à forte charge aérodynamique permettant des temps de séjour faibles des particules aircarburant. Ces deux paramètres hors des limites acceptables pour le bon fonctionnement de la combustion nécessitent un moyen permettant une préoxydation des gaz avant inflammation permettant de diminuer fortement la vitesse du carburant en sortie d'injecteur et apporte une turbulence supplémentaire favorisant un bon mélange.Selon une réalisation de l'invention ce moyen est une chambre de tranquilisation consistant en un accroche flamme, placé par coincement dans la zone d'injection du carburant et constitué d'une tôle emboutie annulaire percée de plusieurs rangées de trous parfaitement calibrés. A leur sortie les gaz préalablement oxydés dans la chambre de tranquilisation s'enflamment, le foyer principal est maintenu en fond de chambre par mono-circulation induite par des orifices sur la couronne extérieure de dilution primaire. Tous les trous de dilution secondaire de différents diamètres calibrent le profil radial des températures à la sortie de la chambre. Selon une autre réalisation de l'invention, l'utilisation de carburant autres que le gaz propane est possible. Les dessins annexés illustrent a titre d'exemples non limitatifs un mode de dispositif conforme à la présente invention. La figure 1 représente succintement en coupe le schéma de principe du réacteur. La figure 2 représente partiellement en coupe l'architecture de l'ensemble turbine compresseur. La figure 3 représente en coupe la chambre de combustion. La figure 4 représente partiellement en coupe le dispositif assurant la lubrification. Tel qutil est représenté, le dispositif comporte un réacteur 1 de petite taille contenu dans un carter 2 et composé d'une entrée d'air 3, d'un compresseur centrifuge radial 4, d'une chambre de combustion 5 annulaire, d'une turbine axiale 6 entraînant le compresseur 4, et d'une tuyère d'échappement 7. L'ensemble turbine compresseur de faible volume tel qu'il est représenté (FIG.2) est composé d'un support 8 de paliers 9 et 10 fixé au carter 2 extérieur par quatre bras 11 équidistants situés en aval du diffuseur axial 29 permettant d'avoir l'ensemble tournant 35 en porte à faux par rapport au palier avant 9. Ledit support 8 de paliers comporte trois pièces 12, 13 et 14 assemblées entre elles par boulonnage 31 ou tout autre moyen. L'ensemble très court entre le compresseur 4 et la turbine 6 comporte en outre une chambre de combustion 5 de faible volume à forte charge aérodynamique composé d'un accroche flamme 15 percé de plusieurs rangées de trous 20 parfaitement calibrés dans la zone d'injection 16 du carburant 17 constituant une chambre de tranquilisation 18 permettant de diminuer la vitesse du carburant en sortie d'injecteur 19. D'autre part, au fond de la chambre de combustion 5, est maintenu le foyer principal 21 par une monocirculation induite par des orifices 22 et des injecteurs 33 de dilution primaire sur la couronne 23 extérieure. Les trous 24 de differents diamètres et des injecteurs 34 de dilution secondaire sur la couronne 23 extérieure calibrent le profil radial des temperatures. Quand un réacteur de petite taille sur lequel le dispositif est appliqué est mis en mouvement, les arbres 30 en rotation sont lubrifiés en même temps que les paliers 9 et 10. L'huile 25, contenue dans un réservoir extérieur au moteur et dont le débit est assuré par un gicleur réglable, est poussée goutte à goutte par une canalisation 32 vers une chambre 26 pressurisée par une conduite 27 par la pression délivrée par le compresseur 4. Le mélange air-huile pressurisé se transforme en brouillard qui chemine, par des niveaux de pression installés dans les veines 28 d'air, dans les paliers avant 9 et arrière 10 du moteur avant d'être brûlé dans la turbine. Le dispositif objet de l'invention , peut être utilisé dans tous les cas où une propulsion doit être obtenue a partir d'un ensemble turbine compresseur fonctionnant au gaz propane et plus particulièrement lorsque les impératifs du montage nécessitent un moteur de faibles dimensions. Il peut être utilisé en laboratoire dans le domaine mécanique, dans l'industrie. Des applications particulièrement intéressantes peuvent être dans l'industrie aéronautique pour la propulsion d'aéronefs peu volumineux et plus particulièrement les avions cibles ou cibles d'avions de guerre. REVENDICATIONS 1. Dispositif permettant d'obtenir une propulsion a partir d'un microréacteur (1) contenu dans un carter (2) d'une architecture d'ensemble turbine compresseur de faibles dimensions fonctionnant au gaz propane, comportant une entrée d'air (3), un compresseur (4) centrifuge radial, une chambre de combustion (5) de faible volume et a forte charge aérodynamique-, une turbine (6) axiale entraînant le compresseur (4), la poussée résultante est calibrée par une tuyère (7) d'échappement convergente, caractérisé par le fait que ledit réacteur (1) comprend un support (8) de paliers (9) avant et (10) arrière, l'ensemble tournant (35) en porte à faux, un moyen de lubrification constitué par un dispositif de graissage continu des paliers (9) et (10) supportant les arbres (30) en rotation eux mêmes lubrifiés, un élément associé à la chambre de combustion (5), destiné à diminuer la vitesse du carburant (17) en sortie d'injecteur (19) et a apporter une turbulence supplémentaire favorisant un bon mélange et une préoxydation des gaz avant inflammation. 2. Réacteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le support (8) de paliers '9) et (10) est composé de trois pieces (12), (13) et (14) assemblées entre elles par boulonnage (31) lequel support de paliers est rattaché au carter (2) extérieur par quatre bras (11) équidistants situés en aval du diffuseur axial (29) et non attenants à celui-ci. 3. Réacteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'ensemble tournant (35) est en porte à faux par rapport au palier (9) avant. 4. Réacteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen de lubrification continue des paliers (9) et (10) et des arbres (30) en rotation est un dispositif de graissage par un-mélange air-huile pressurisé constituant un brouillard d'huile. 5. Réacteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'huile (25), contenue dans un réservoir extérieur et dont le débit est assuré par un gicleur réglable, est poussée goutte å goutte par une canalisation (32) vers une chambre (26) pressurisée par une conduite (27) par la pression délivrée par le compresseur (4). Le mélange air-huile, transformé en brouillard, chemine par les niveaux de pression, installés dans les veines (28) d'air, dans les paliers (9) et (10) avant d'être brûlé dans la turbine (6). 6. Réacteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément associé à la chambre de combustion (5) destiné å diminuer la vitesse du carburant en sortie d'injecteur (19) et à apporter une turbulence supplémentaire est une chambre de tranquilisation (18) consistant en un accroche flamme (15) placé par coincement dans la zone d'injection (16) du carburant (17) et constitué d'une tôle emboutie annulaire percée de plusieurs rangées de trous (20) parfaitement calibrés. 7. Réacteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la chambre de combustion (5) comporte le foyer principal (21) maintenu en fond de ladite chambre par monocirculation induite par des orifices (22) et des injecteurs (33), sur la couronne (23) extérieure, de dilution primaire. Tous les trous (24) et injecteurs (34), sur la couronne extérieure (23), de dilution secondaire calibrent le profil radial des températures à la sortie de ladite chamtre.