Brevet FR2682719A1 — publié le 19930423

DESCRIPTION La présente invention concerne un moteur pour véhicule hypersonique. Pour la propulsion de véhicules atteignant des vitesses hypersoniques, il est connu d'utiliser des moteurs de type aérobie susceptibles de fonctionner en mode turboréacteur jusqu'à des vitesses avoisinant Mach 4 puis en mode statoréacteur jusqu'aux vitesses Mach 7 ou 8 par exemple Ces gammes d'utilisation peuvent par conséquent faire appel à une propulsion par moteur combiné turbo-statoréacteur. Dans ces applications, il est connu notamment d'alimenter en air le turboréacteur par un canal central et le statoréacteur par un canal annulaire entourant le canal central Des exemples de telles réalisations sont donnés par FR-A- 1.552 118 ou FR-A 2 615 906. La publication IAF-90-256 du 4 lème Congrès de l'International Astronautical Federation à DRESDE (ALLEMAGNE) du 6 au 12 Octobre 1990 décrit également des moteurs de ce type. Par rapport à ces solutions antérieures connues, l'invention vise à améliorer le fonctionnement des entrées d'air, notamment en aménageant des parties communes au turboréacteur et au statoréacteur associé, à faciliter les accès à l'extérieur du moteur et notamment aux différentes parties du turboréacteur. L'invention vise également à réduire la masse du conduit de veine fluide du statoréacteur ainsi qu'à alléger et simplifier les systèmes de commande en utilisant des éléments35 communs lors du passage du mode de fonctionnement en turboréacteur au mode de fonctionnement en statoréacteur. Ces résultats sont obtenus, conformément à l'invention, par un moteur pour véhicule hypersonique du type précité caractérisé en ce que le conduit de veine fluide du statoréacteur est disposé en position centrale diamétralement, à l'intérieur du turboréacteur, en ce que les 5 entrées d'air du statoréacteur sont constituées par des ouvertures périphériquement réparties, ménagées sur un cône avant d'entrée du turboréacteur et susceptibles de coopérer avec des ouvertures correspondantes ménagées sur une virole positionnée sur ledit cône d'entrée et liée à des moyens de10 déplacement en rotation de ladite virole. Avantageusement, lesdits moyens de rotation de la virole sont reliés à des axes autour desquels pivotent des volets amont disposés à l'entrée du turboréacteur.15 Avantageusement en outre, la partie arrière du moteur comporte une tuyère d'éjection à aiguille, le déplacement suivant une direction longitudinale de la partie de tuyère formant aiguille étant susceptible de découvrir une ouverture20 annulaire formant un passage entre le conduit amont de veine fluide du statoréacteur et un canal annulaire aval de réchauffe. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale par un plan passant par l'axe de rotation d'un moteur pour véhicule hypersonique conforme à l'invention, présenté dans une configuration de fonctionnement en mode turboréacteur, la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1 du moteur représenté sur la figure 1, dans une configuration de fonctionnement en mode statoréacteur. Le moteur pour véhicule hypersonique du type aérobie représenté sur la figure 1 dans un mode de fonctionnement en turboréacteur et conforme à l'invention comporte d'avant en arrière ou d'amont en aval suivant le sens normal de circulation des fluides de propulsion, d'une manière connue en soi pour un turboréacteur d'un type à simple corps et à simple flux: une cône central d'entrée 1, une couronne de volets d'entrée 2 à inclinaison variable, un carter d'entrée 3 comportant des bras radiaux structuraux, un compresseur axial 4 qui, dans l'exemple représenté, comporte cinq étages d'aubes mobiles 4 a, 4 b, 4 c, 4 d et 4 e, une chambre annulaire de combustion 5 qui, de manière connue en soi, est notamment alimentée en hydrogène, une turbine 6 qui, dans l'exemple représenté, comporte un étage unique d'aubes mobiles 6 a, un canal de réchauffe 7, notamment équipé d'un système 8 connu en soi d'alimentation en hydrogène, une tuyère d'éjection 9 à section réglable. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, des moyens particuliers ont été prévus pour le refroidissement de la turbine 6 En effet, selon des dispositions décrites par25 EP-A-0 435 770 déposé au nom de la demanderesse, un compresseur auxiliaire 10 assure une recompression de l'air de refroidissement acheminé vers ladite turbine 6. Par ailleurs, le réglage de la section de la tuyère d'éjection 9 est assuré par le déplacement suivant une direction longitudinale d'un élément central encore appelé aiguille 11 Dans l'exemple représenté, le déplacement de ladite aiguille 11 est assuré au moyen d'un système de bielles 12 manoeuvrées par un vérin 13 fixé sur la structure35 fixe interne 14 du moteur par des moyens de fixation 15 comportant notamment une biellette 16. Une configuration du moteur du genre représenté sur la figure 1 et qui vient d'être brièvement décrite est utilisée lorsque ledit moteur fonctionne suivant un mode turboréacteur jusqu'à des vitesses avoisinant Mach 4, par exemple Les volets d'entrée 2 sont positionnés dans le prolongement du carter 5 d'entrée et des bras radiaux 3 de manière à guider l'entrée d'air dans le turboréacteur L'aiguille 11 de tuyère est en position amont par rapport à la sortie de la tuyère d'éjection 9. Au-delà des vitesses de l'ordre de Mach 4, un fonctionnement du moteur suivant un mode statoréacteur doit être prévu. C'est ce que permet la configuration du moteur représentée sur la figure 2 Les volets d'entrée 2 du turboréacteur sont associés à des axes de pivotement 17 actionnés par des moyens connus en soi tels que des vérins Dans cette configuration de statoréacteur, lesdits volets 2 ferment l'entrée du turboréacteur Des ouvertures 18 périphériquement réparties sont ménagées sur ledit cône d'entrée 1 Une virole 19 est positionnée sur le cône d'entrée 1 et comporte également des20 ouvertures 20 périphériquement réparties Ladite virole 19 est reliée par un système de biellettes 21 aux axes 17 La rotation des axes 17 vers la position de fermeture des volets 2 entraîne de cette manière la rotation de ladite virole 19 de manière à faire coïncider les ouvertures 18 et 20, ménageant ainsi une entrée d'air Ladite entrée d'air alimente un conduit central 22 d'une veine fluide, disposé à l'intérieur du turboréacteur et constituant ainsi le conduit ou canal du statoréacteur. La disposition avantageuse et préférée qui vient d'être décrite prévoit un système de commande commun pour l'obturation de l'entrée de la veine fluide du compresseur du turboréacteur et pour l'ouverture de l'entrée du canal de statoréacteur Un dispositif d'entraînement de la virole 1935 par des moyens connus en soi peut toutefois être prévu en variante de réalisation, indépendamment des moyens de commande de position des volets 2. Pour le fonctionnement du moteur en mode statoréacteur et comme indiqué par la configuration représentée sur la figure 2, l'élément mobile de tuyère ou aiguille il est déplacé vers l'arrière, dégageant du côté amont une ouverture annulaire 23 qui alimente le canal de réchauffe 7, en amont du système d'alimentation en hydrogène 8 Sur la figure 2, le circuit de circulation de la veine fluide du statoréacteur est symbolisé par les flèches 24 a, 24 b, 24 c et 24 d entre entrée et éjection. Aux avantages précédemment relevés de l'invention, on ajoutera que par rapport à diverses solutions connues, l'invention permet d'éviter que le turboréacteur soit traversé par l'air d'alimentation du statoréacteur dont la température avoisine 21000 K Elle permet également de prévoir un conduit de veine fluide de statoréacteur de petit diamètre avec une forte pression d'alimentation, ce qui entraîne une masse minimisée. REVENDICATIONS 1 Moteur pour véhicule hypersonique de type aérobie susceptible de fonctionner successivement suivant un mode turboréacteur et suivant un mode statoréacteur caractérisé en ce que le conduit ( 22) de veine fluide du statoréacteur est disposé en position centrale, diamétralement, à l'intérieur du turboréacteur, en ce que les entrées d'air du statoréacteur sont constituées par des ouvertures ( 18) périphériquement réparties, ménagées sur un cône avant d'entrée ( 1) du turboréacteur et susceptibles de coopérer avec des ouvertures ( 20) correspondantes ménagées sur une virole ( 19) positionnée sur ledit cône d'entrée ( 1) et liée à des moyens ( 17- 21) de déplacement en rotation de ladite virole ( 19). 2 Moteur pour véhicule hypersonique selon la revendication 1 dans lequel des volets ( 2) à inclinaison réglable entre une position ouverte et une position fermée sont disposés à l'entrée du turboréacteur et pivotent autour d'axes ( 17) qui sont reliés à ladite virole ( 19) par une liaison à biellettes ( 21) pour assurer le déplacement en rotation de ladite virole ( 19). 3 Moteur pour véhicule hypersonique selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel la partie arrière du moteur comporte une tuyère d'éjection ( 9) à aiguille ( 11), le déplacement suivant une direction longitudinale de ladite partie de tuyère formant aiguille ( 11) étant susceptible de découvrir une ouverture annulaire ( 23) à son extrémité amont de manière à former un passage entre le conduit amont ( 22) de veine fluide du statoréacteur et un canal ( 7) annulaire aval de réchauffe.