Brevet FR2713749A1 — publié le 19950616

L'invention est relative à la constitution de la chambre de post-combustion d'une turbine à gaz. Certains turboréacteurs, plus généralement Servant à la propulsion d'avions militaires, sont munis de dispositifs de post-combustion par lesquels une pot supplémentaire peut être donnée dans certaines circonstances particuliems, par exemple au décollage de l'avion ou en combat aérien. De manière classique, ces turboréaeteurs comportent un dispositif de postcombustion comprenant deux veines concentriques, un flux d'air primaire chaud s'écoulant dans la veine interne et un flux d'air secondaire froid s'écoulant dans la veine externe, des bras radiaux, munis ou non d'injecteurs de carburant, s'étendant au travers de la veine interne et comportant un anneau accroche-flammes dispose dans la veine externe. La chambre de post-combustion est protégée du rayonnement thermique par une paroi inteme située, de manière coaxiale, à une certaine distance de la paroi externe. Entre les deux parois, circule de l'air froid provenant de la veine externe. La présente invention propose un dispositif automatique pour optimiser la ventilation de l'air dans tout le domaine de vol. L'invention est donc relative à une chambre dc post-combustion comportant une paroi interne et une paroi externe mutuellement espacées, chacune d'elles étant sensiblement symétriques par rapport à un axe, qui délimitent entre elles un premier canal de réfrigération de la paroi inteme possédant une ouverture amont disposée en regard d'un deuxième canal de comburant secondaire de réfrigération, cependant qu'un dispositif de volets d'obturation sélective est placé en travers du premier canal et est apte à régler la valeur dc la section de passage du comburant de réfrigération à l'intérieur dudit premier canal, en étant à cet effet attelé à un dispositif de réglage de sa position. Selon l'invention, ladite paroi interne est munie d'au moins un capteur de mesure d'au moins une grandeur physique relative à son état, ledit capteur étant relié à un dispositif de régulation qui est lui-même relié audit dispositif dc réglage de la position du dispositif de volets d'obturation sélective et qui est apte à comparer la grandeur physique mesurée par chaque capteur de mesure dont est munie la paroi interne avec une valeur maximale prédéterminée de cette grandeur physique et à commander ledit dispositif de réglage de position, de manière à ne commander l'augmentation de ladite section de passage du premier canal que dans le cas où la grandeur physique mesurée par ledit capteur est supérieure à ladite valeur maximale prédéterminée. Les avantageuses dispositions suivantes sont en outre de préférence adoptées: - la grandeur physique mesurée est la température de la paroi interne, la valeur maximale prédéterminée de cette température étant une température maximale que ne doit pas dépasser la température dc la paroi interne; - la grandeur physique mesurée est la contrainte du matériau constitutif de la paroi inteme, la valeur maximale prédéterminée de cette contrainte étant une contrainte maximale que ne doit pas dépasser la contrainte du matériau de la paroi inteme; - la chambre de post-combustion comporte au moins deux capteurs de mesure de chacune desdites grandeurs physiques; - ladite paroi externe est également munie d'au moins un capteur de mesure d'au moins une grandeur physique relative à son état, ledit capteur étant relié audit dispositif de régulation qui est apte à comparer la grandeur physique mesurée par chaque capteur de mesure dont est munie la paroi externe avec une valeur maximale prédéterminée de cette grandeur physique et à commander ledit dispositif de réglage de position de manière à ne commander l'augmentation de ladite section de passage du premier canal que dans le cas où la grandeur physique mesurée par ledit capteur est supérieure à ladite valeur maximale prédéterminée; - la grandeur physique mesurée est la température de la paroi externe, la valeur maximale prédéterminée de cette température étant une température maximale que ne doit pas dépasser la température dc la paroi externe. L'avantage principal des chambres de post-combustion conformes à l'invention réside dans la prise en compte des paramètres les plus importants de leur fonctionnement et dans la mise en place de régulations assurant le choix du fonctionnement le plus efficace, bien entendu tant en restant sûr. L'adoption des dispositions conformes à l'invention coopèrc de ce fait à l'obtention du rendement le plus élevé de ladite chambre de post-combustion. L'invention sera mieux comprise, et des caractéristiques secondaires et leurs avantages apparaitront au cours de la description d'une réalisation donnée cidessous à titre d'exemple. n est entendu que la description et le dessin ne sont donnes qu'à titrc indicatif et non limitatif. ll sera fait référence au dessin annexé, dans lequel la figure unique est une demi-coupe axiale d'une chambre de combustion conforme à l'invention. La figure représente la partie d'un turboréacteur située en aval de l'ensemble 1 constitué par le compresseur de comburant, généralement d'air, la chambre de combustion annulaire, et les turbines proprement dites. Cet ensemble possède un axe 2 de sensible symétrie de révolution et comporte, notamment, une première paroi interne 3 symétrique, d'axe 2, qui délimite un passage central 4 d'échappement (flèche F) des gaz hors des aubages des turbines, et, une première paroi externe 5, symétrique, d'axe 2, disposée audelà de la première paroi interne 3 par rapport à l'axe 2. Un canal 6 est ainsi délimité entre les premières parois externe S et interne 3, et véhicule (flèche G) le comburant comprimé provenant du compresseur dc ltensemble 1. La première paroi externe 5 possède, s'étendant vers l'aval 7, un prolongement constitué par une deuxième paroi externe 8, également symétrique, d'axe 2. Ecartée de cette deuxième paroi externe 8, disposée entre elle et l'axe 2, est placée une deuxième paroi interne 9, symétrique, d'axe 2, délimitant une chambre de post-combustion 10. Un canal 11 de réfrigération dc la deuxième paroi interne 9 est ménagé entre les parois inteme 9 et externe 8. Des volets 12 d'obturation sélective de l'ouverture amont 11A du canal dc réfrigération 11 sont articulés (14) sur ltextrémité amont 9A de la deuxième paroi interne 9. il y a lieu de noter que le canal Il a son extrémité amont 11A entièrement disposée en regard de l'extrémité aval 6A du canal 6, l'extrémité 6A étant en outre partiellement en communication directe permanente avec la chambre dc post-combustion 10. Les volets d'obturation 12 sont attelés à un dispositif 13 de réglage de leurs positions, comprenant par exemple des vérins dc réglage, apte à établir une communication de la totalité dc la section dc passage du canal dc réfrigération 11 avec le canal 6, ou au contraire à obturer partiellement, ou, totalement ladite section de passage du canal de réfrigération 11. Dans la zone de raccordement des parois externes 5 et 8, des bras 15 s'étendent en étoile, sensiblement radialement par rapport à l'axe 2, depuis la paroi externe 5 vers l'axe 2, et supportent un anneau 16, ayant une section transversale droite en V, la pointe du V étant orientée vers l'amont. Entrc les branches du V est disposé un conduit annulaire 17 dc carburant relié à un conduit d'alimentation 18, muni dc trous d'injection de carburant 19. L'anneau 16 et le conduit 17 sont plaids cn regard du canal 6 et débouchent dans la chambre de post-combustion 10. Les bras 15 et l'anneau 16 font partie du dispositif accroche-flammes associé à la chambre de post-combustion 10, destiné à régulariser la combustion du carburant à l'intérieur de cette chambre de post-combustion. Des capteurs de températures Cri et CI;! sont placés sur la face de la deuxième paroi interne 9 délimitant le canal de réfrigération 11, dans la zone intermédiaire entre l'amont et l'aval, et, dans la zone aval de cette paroi 9, respectivement. De même, d'autres capteurs de températures Cl-3 et Cr4 sont placés sur la face de la deuxième paroi externe 8 qui délimite le canal de réfrigération 11, dans les zones intermédiaire et aval de ladite paroi 8, respectivement. Enfin, des jauges de contraintes G1 et G2 sont placées sur la face de la deuxième paroi inteme 9 délimitant le canal de réfrigération 11, à pmximité des capteurs CI 1 et CT2, respectivement. Les capteurs CI1, a2, CI3, CT4, et les jauges de contraintes G1 et G2 sont reliés, par des liaisons 20, à un dispositif de régulation 21, auquel est par ailleurs raccordé par des liaisons 22 le dispositif 13 de réglage des positions des volets d'obturation 12. Le dispositif de régulation 21 compare les températures T1, T2, T3, T4 et les contraintes CG1, CG2 mesurées par les capteurs Cl, CI2, CI3, CI4 et par les jauges de contraintes G1, G2 à des valeurs maximales TM1, TM2, TM3, TM4, CGM1, CGM2 qui ne doivent pas être dépassées, afin de préserver l'intégrité et de ne pas compromettre la durée de vie des parois 8 et 9, respectivement. Tant que les grandeurs mesurées par les capteurs de températures et par les jauges de contraintes restent inférieures ou égales aux valeurs maximales prédéterminées, le dispositif de régulation 21 commande le dispositif 13 de réglage des positions des volets d'obturation 12 de manière que la section de passage du canal de réfrigération 11 soit minimale et que la plus grande partie du comburant véhiculé dans le canal 6 soit dirigée directement dans la chambre de postcombustion 10. Par contre, dès que l'une ou plusieurs des grandeurs mesurées T1, T2, T3, T4, CG1, CG2, dépassent la valeur maximale prédéterminée, TM1, TRI2, TM3, TM4, CGM1, CGM2, respectivement, le dispositif de régulation 21 commande le dispositif 13 de réglage des positions des volets d'obturation 12 de manière à augmenter le débit du comburant de réfrigération véhiculé dans le canal 11, provenant du canal 6, jusqu'à ce que les valeurs T1, T2, T3, T4, CG1, CG2 redeviennent égales, ou légèrement inférieures aux valeurs maximales prédéterminées. Ce mode de régulation permet ainsi d'approcher en permanence les limites de températures, de contraintes, ou autres de fonctionncmtnt des parties de la chambre de post-combustion 10 particulièrement exposées (tarons interne 9 et externe 8), sans mettre en péril l'intégrité de ces parties exposées. La conséquence de cette régulation est de ne réserver à la réfrigération des parois 8 et 9 que la seule partie du débit de comburant véhiculé dans le canal 6 qui est nécessaire à cette réfrigération et d'utiliser la plus grande partie (et le reste) du débit véhiculé dans le canal 6 à la réalisation de la combustion dans la chambre de post-combustion, c'est-à-dire aussi à l'obtention de la meilleure post-combustion possible et du meilleur rendement du turboréacteur. L'invention n'est pas limitée à la réalisation décrite et représentée, mais en couvre au contraire toutes les variantes qui pourrait lui être apportées sans sortir de son cadre, ni de son esprit. REVENDICATIONS 1. Chambre de post-combustion comportant une paroi interne (9) et une paroi externe (8) mutuellement espacées, chacune d'elles étant sensiblement symétriques par rapport à un axe (2), qui délimitent entre elles un premier canal (11) de réfrigération de la paroi inteme (9) possédant une ouverture amont (11A) disposée en regard d'un deuxième canal (6) de comburant secondaire de réfrigération, cependant qu'un dispositif de volets (12) d'obturation sélective est placé en travers du premier canal (11) et est apte à régler la valeur de la section de passage du comburant de réfrigération à l'intérieur dudit premier canal, en étant à cet effet attelé (14) à un dispositif (13) de réglage de sa position, caractérisée en ce que ladite paroi interne (9) est munie d'au moins un capteur de mesure (cl', Cri2, G1, G2) d'au moins une grandeur physique (n, T2, CG1, CG2) relative à son état, ledit capteur étant relié (20) à un dispositif de régulation qui est lui-même relié (22) audit dispositif (13) de réglage de position du dispositif de volets (12) d'obturation sélective et qui est apte à comparer la grandeur physique mesurée (Ti, T2, CG1, CG2) par chaque capteur de mesure dont est munie la paroi interne (9) avec une valeur maximale (M1, TM2, COMA, Cor2) prédéterminée de cette grandeur physique et à commander ledit dispositif (13) de réglage de position, de manière à ne commander l'augmentation de ladite section de passage du premier canal (11) que dans le cas où la grandeur physique mesurée par ledit capteur est supérieure à ladite valeur maximale prédéterininée. 2. Chambre de post-combustion selon la revendication 1, caractérisée en ce que la grandeur physique mesurée est la température (n, T2) de la paroi interne (9), la valeur maximale prédéterminée de cette température étant une température maximale (Ni, TM2) que ne doit pas dépasser la température de la paroi interne (9). 3. Chambre de post-combustion selon l'une quelconque des revendications 1 et2, caractérisée en ce que la grandeur physique mesurée est la contrainte (CG1, CG2) du matériau constitutif de la paroi interne (9), la valeur maximale prédéterminée de cette contrainte étant une contrainte maximale (CGM1, COR2) que ne doit pas dépasser la contrainte du matériau de la paroi interne (9). 4. Chambre de post-combustion selon l'une quelconque des revendications 1 à3, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins deux capteurs de mesure (Cri, Cl2, G1, G2) de chacune desdites grandeurs physiques. 5. Chambre de post-combustion selon l'une quelconque des revendications 1 à4, caractérisée en ce que ladite paroi externe (8) est également munie d'au moins un capteur de mesure (CT3, Cr4) d'au moins une grandeur physique 3, T4) relative à son état, ledit capteur étant relié (20) audit dispositif de régulation (21) qui est apte à comparer la grandeur physique mesurée 3, T4) par chaque capteur de mesure dont est munie la paroi externe avec une valeur maximale prédéterminée (1M3, TM4) de cette grandeur physique et à commander ledit dispositif (13) de réglage de position, de manière à ne commander l'augmentation de ladite section de passage du premier canal (11) que dans le cas où la grandeur physique mesurée (T3, T4) par ledit capteur est supérieure à ladite valeur maximale prédéterminée (TM3, TM4). 6. Chambre de post-combustion selon la revendication 5, caractérisée en ce que la grandeur physique mesurée est la température 3, T4) de la paroi externe (8), la valeur maximale prédéterminée de cette température étant une température maximale (1M3, TM4) que ne doit pas dépr la température de la paroi externe (8).