INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
est une autre vue en coupe transversale partielle du moteur de la ;
est une représentation schématique d'un système de propulsion pour un aéronef comprenant le moteur de la ; et
, et montrent des procédés de fonctionnement d'un moteur à turbine à gaz par rapport à des paramètres de carburant comportant le pouvoir calorifique, la teneur en composés aromatiques et la viscosité lors de l'entrée dans la chambre de combustion aux conditions de croisière.
La illustre un moteur à turbine à gaz 10 ayant un axe de rotation principal 9. Le moteur 10 comprend une admission d'air 12 et une soufflante de propulsion 23 qui génère deux flux d'air : un flux d'air de cœur A et un flux d'air de contournement B. Le moteur à turbine à gaz 10 comprend un cœur 11 qui reçoit le flux d'air A. Le cœur de moteur 11 comprend, en série de flux axial, un compresseur basse pression 14, un compresseur haute pression 15, un équipement de combustion 16, une turbine haute pression 17, une turbine basse pression 19 et une tuyère d'échappement de cœur 20. Une nacelle 21 entoure le moteur à turbine à gaz 10 et définit un conduit de contournement 22 et une tuyère d'échappement de contournement 18. Le flux d'air de contournement B s'écoule à travers le conduit de contournement 22. La soufflante 23 est fixée à, et entraînée par, la turbine basse pression 19 par l'intermédiaire d'un arbre 26 et d'un réducteur épicycloïdal 30.
En cours d'utilisation, le flux d'air de cœur A est accéléré et comprimé par le compresseur basse pression 14 et dirigé dans le compresseur haute pression 15 où une compression supplémentaire a lieu. L'air comprimé évacué du compresseur haute pression 15 est dirigé dans l'équipement de combustion 16 où il est mélangé à du carburant F et le mélange est brûlé. L'équipement de combustion 16 peut être dénommé chambre de combustion 16, les termes « équipement de combustion 16 » et « chambre de combustion 16 » étant utilisés de manière interchangeable ici. Les produits de combustion chauds résultants se dilatent alors, et entraînent de ce fait, les turbines haute pression et basse pression 17, 19 avant d'être évacués à travers la tuyère 20 pour fournir une certaine poussée de propulsion. La turbine haute pression 17 entraîne le compresseur haute pression 15 par un arbre d'interconnexion approprié 27. La soufflante 23 agit généralement pour communiquer une augmentation de pression au flux d'air de contournement B s'écoulant à travers le conduit de contournement 22, de telle sorte que le flux d'air de contournement B est évacué à travers la tuyère d'échappement de contournement 18 pour fournir généralement la majorité de la poussée de propulsion. Le réducteur épicycloïdal 30 est une boîte de réduction.
Un agencement donné à titre d'exemple pour un moteur à turbine à gaz à soufflante à engrenages 10 est montré sur la . La turbine basse pression 19 (voir ) entraîne l'arbre 26, qui est couplé à une roue solaire, ou engrenage solaire, 28 de l'agencement d'engrenage épicycloïdal 30. Radialement vers l'extérieur de l'engrenage solaire 28 et s'engrenant avec celui-ci, il y a une pluralité d'engrenages satellites 32 qui sont couplés ensemble par un porte-satellites 34. Le porte-satellites 34 force les engrenages satellites 32 à changer d'orientation autour de l'engrenage solaire 28 en synchronisme tout en permettant à chaque engrenage satellite 32 de tourner autour de son propre axe. Le porte-satellites 34 est couplé par l'intermédiaire de liaisons 36 à la soufflante 23 afin d'entraîner sa rotation autour de l'axe de moteur 9. Radialement vers l'extérieur des engrenages satellites 32 et s'engrenant avec ceux-ci, il y a un anneau ou une couronne dentée 38 qui est accouplé, par l'intermédiaire de liaisons 40, à une structure de support stationnaire 24.
Il convient de noter que les termes « turbine basse pression » et « compresseur basse pression » tels qu'ils sont utilisés ici peuvent être pris pour indiquer les étages de turbine de plus basse pression et les étages de compresseur de plus basse pression (c'est-à-dire ne comportant pas la soufflante 23) respectivement et/ou les étages de turbine et de compresseur qui sont reliés ensemble par l'arbre d'interconnexion 26 avec la vitesse de rotation la plus basse dans le moteur (c'est-à-dire ne comportant pas l'arbre de sortie de réducteur qui entraîne la soufflante 23). Dans une certaine littérature, la « turbine basse pression » et le « compresseur basse pression » auxquels il est fait référence ici peuvent en variante être connus sous le nom de « turbine à pression intermédiaire » et « compresseur à pression intermédiaire ». Lorsqu'une telle nomenclature alternative est utilisée, la soufflante 23 peut être désignée premier étage de compression ou étage de compression de plus basse pression.
La partie B de la schématise la coopération de la biellette 24 et du barillet 23.
En position de repos, les pênes engagés dans les gâches 4 ou aussi en position ouverte du volet, qui sont celles du module 1 avec ses pênes 11 déployés, la rainure 2311 du barillet 23 est en position R1 et la biellette 24 en position B1.
Une poussée P sur la biellette 24 la fait pivoter et passer de sa position B1 à sa position B2 ; ce mouvement entraîne la rainure 2311 de sa position R1 à sa position R2.
Les deux câbles 3 enroulés dans le même sens autour du barillet 23 et solidaires de celui-ci sont alors enroulés de la longueur ΔL qui correspond au mouvement de retrait appliqué à chaque pêne 11.
Lorsque la poussée P disparaît, à la fin de la manœuvre, les ressorts 113 des modules de pêne 1 rappellent leur pêne 11 de nouveau en position de fin de course.
Les positions B1, B2 de la biellette 24 sont des positions de pivotement limite ou positions de butée de fin de course de la biellette 24. A ces positions, B1, B2, la came est encore nettement engagée dans la rainure 2311 de sorte qu’à aucun moment la came 243 ne peut s’échapper de sa rainure 2311.
La course de la came 243 est un arc de cercle C1 centré sur l’axe YY aussi la profondeur radiale (par rapport au centre Y1Y1) de la rainure 2311 doit-elle est suffisante pour passer la ligne (YY-Y1Y1). La rainure 2311 constitue un bras de manivelle de longueur variable. Cette dénomination et cette « liaison par came » décrit la liaison mobile entre la bielle et la rainure, le chemin de came étant la rainure..
En résumé, le mouvement de la poignée 21 constituant un poussoir appliqué à la biellette 24 se traduit par un enroulement de longueur ΔL des deux câbles 3 des modules de pêne 1.
Le bloc de guidage 242 est un segment torique de section rectangulaire centré sur l’axe YY. Ce segment torique déborde du corps de la biellette à l’avant et à l’arrière sur les côtés pour coopérer avec les deux surfaces ou bandes de guidage 223 en arc de cercle, centrées sur l’axe YY de la biellette 24.
Le bloc de guidage 242 rallongé du côté de la poignée 21 et raccourci de l’autre côté y porte la poignée 21 ayant une partie 210 en équerre, munie de la patte 211 ; cette partie 210 a la même section rectangulaire que le bloc 242 dont elle constitue le prolongement lorsque la poignée 21 est fixée au bloc de guidage 242.
Le bloc de guidage 242, en position de repos de la biellette (par exemple ) est allongé du côté de la poignée 21 et dépasse de la coque 22a à travers une découpe rectangulaire 228 correspondant à la moitié de la section du bloc de guidage 242 dans la paroi latérale de la coque 22a ; comme une coque 22a est utilisée en position retournée pour former le coffre 22 par l’assemblage de deux coques identiques 22a, elle a nécessairement une telle découpe 228 dans ses deux côtés.
La découpe 52 du profilé ( ) a une section rectangulaire permettant le passage libre de ce côté allongé du bloc 242 pour éviter que le plan d’assemblage entre la partie 210 de la poignée 21 et le bloc 242 ne formant, à cause d’un éventuel décalage, une arête périphérique d’accrochage qui bloquerait la poignée 21 et ne lui permettrait pas de pousser la biellette 24. Ce dépassement du bloc 242 hors du profilé 5 est nettement visible à la .
Enfin, il convient de remarquer qu’en position de repos, la biellette 24 n’est pas alignée sur l’axe XX, mais est du côté de la poignée 21 comme le montre la partie B de la .
Cette partie B de la montre les positions B1 et B2 symétriques par rapport à l’axe XX qui est aussi la direction de la droite reliant les centres YY et Y1Y1 parce que ces positions sont limitées par les côtés du coffre 22 comme le montage de la biellette 24 dans le coffre et qui correspond à la longueur d’un enroulement ΔL maximum mais qui n’est pas obligatoirement la course nécessaire aux pênes 11 pour s’escamoter.
La en vue éclatée montre la mise en place du barillet 23 et de la biellette 24 dans une coque 22a.
La poignée 21 est présentée, mais elle ne peut pas être fixée au bloc 242 avant la mise en place du module de manœuvre 2 dans les deux coques 22a réunies dans le profilé 5.
D'autres moteurs à turbine à gaz auxquels la présente description peut être appliquée peuvent avoir des configurations alternatives. Par exemple, de tels moteurs peuvent avoir un autre nombre de compresseurs et/ou de turbines et/ou un autre nombre d'arbres d'interconnexion. À titre d'exemple supplémentaire, le moteur à turbine à gaz montré sur la a une tuyère à flux divisé 18, 20 ce qui signifie que le flux à travers le conduit de contournement 22 a sa propre tuyère 18 qui est indépendante de, et radialement à l'extérieur de, la tuyère de moteur de cœur 20. Cependant, ceci n'est pas limitant, et n'importe quel aspect de la présente description peut également s'appliquer à des moteurs dans lesquels le flux à travers le conduit de contournement 22 et le flux à travers le cœur 11 sont mélangés, ou combinés, avant (ou en amont de) une tuyère unique, qui peut être dénommée tuyère à flux mélangé. L'une et/ou l'autre des tuyères (qu'elles soient à flux mélangé ou divisé) peuvent avoir une aire fixe ou variable.
Alors que l'exemple décrit se rapporte à un turboréacteur à double flux, la description peut s'appliquer, par exemple, à n'importe quel type de moteur à turbine à gaz, tel qu'un rotor ouvert (dans lequel l'étage de soufflante n'est pas entouré par une nacelle) ou un turbopropulseur, par exemple. Dans certains agencements, le moteur à turbine à gaz 10 peut ne pas comprendre un réducteur 30.
Le carburant F fourni à l'équipement de combustion 16 peut comprendre carburant hydrocarboné d'origine fossile, tel que du kérosène. Ainsi, le carburant F peut comprendre des molécules provenant d'une ou plusieurs des familles chimiques des n-alcanes, iso-alcanes, cycloalcanes, et composés aromatiques. En plus ou en variante, le carburant F peut comprendre des hydrocarbures renouvelables produits à partir de ressources biologiques ou non biologiques, autrement connus sous le nom de carburant aéronautique durable (SAF). Dans chacun des exemples fournis, le carburant F peut comprendre un ou plusieurs éléments à l'état de trace comportant, par exemple, du soufre, de l’azote, de l’oxygène, des composés inorganiques, et des métaux.
La performance fonctionnelle d'une composition, ou d'un mélange, donné de carburant pour utilisation dans une mission donnée, peut être définie, au moins en partie, par la capacité du carburant à alimenter le cycle de Brayton du moteur à turbine à gaz 10. Des paramètres définissant la performance fonctionnelle peuvent comporter, par exemple, l'énergie spécifique ; la densité énergétique ; la stabilité thermique ; et, les émissions y compris les particules. Une énergie spécifique (c'est-à-dire l'énergie par masse unitaire) relativement plus élevée, exprimée en MJ/kg, peut au moins partiellement réduire le poids au décollage, ce qui fournit potentiellement une amélioration relative de rendement énergétique. Une densité énergétique (c'est-à-dire l'énergie par volume unitaire) relativement plus élevée, exprimée en MJ/L, peut au moins partiellement réduire le volume de carburant au décollage, ce qui peut être particulièrement important pour des missions à volume limité ou des opérations militaires impliquant un ravitaillement en carburant. Une stabilité thermique (c'est-à-dire une inhibition de dégradation du carburant ou de formation de calamine sous contrainte thermique) relativement plus élevée peut permettre au carburant de supporter des températures élevées dans le moteur et les injecteurs de carburant, fournissant ainsi potentiellement des améliorations relatives d'efficacité de combustion. Des émissions réduites, notamment de matières particulaires, peuvent permettre de réduire la formation de traînée de condensation, tout en réduisant l'impact environnemental d'une mission donnée. D'autres propriétés du carburant peuvent également être essentielles à la performance fonctionnelle. Par exemple, un point de congélation (°C) relativement plus bas peut permettre aux missions de longue distance d'optimiser les profils de vol ; des concentrations minimales en composés aromatiques (%) peuvent assurer un gonflement suffisant de certains matériaux utilisés dans la construction de joints toriques et de joints d'étanchéité qui ont été précédemment exposés à des carburants à forte teneur en composés aromatiques ; et, une tension superficielle maximale (mN/m) peut assurer une rupture de pulvérisation et une atomisation suffisantes du carburant.
Le rapport du nombre d'atomes d'hydrogène au nombre d'atomes de carbone dans une molécule peut influencer l'énergie spécifique d'une composition donnée, ou d'un mélange de carburant. Des carburants ayant des rapports plus élevés des atomes d'hydrogène aux atomes de carbone peuvent avoir des énergies spécifiques plus élevées en l'absence de contrainte de liaison. Par exemple, des carburants hydrocarbonés d'origine fossile peuvent comprendre des molécules avec approximativement 7 à 18 carbones, une part importante d'une composition donnée provenant de molécules avec 9 à 15 carbones, avec une moyenne de 12 carbones.
Un certain nombre de mélanges de carburants aéronautiques durables ont été approuvés pour utilisation. Par exemple, certains mélanges approuvés comprennent des rapports de mélange allant jusqu'à 10 % de carburant aéronautique durable, tandis que d'autres mélanges approuvés comprennent des rapports de mélange compris entre 10 % et 50 % de carburant aéronautique durable (le reste comprenant un ou plusieurs carburants hydrocarbonés d'origine fossile, tels que du kérosène), d'autres compositions étant en attente d'approbation. Cependant, il est anticipé dans l'industrie aéronautique que des mélanges de carburants aéronautiques durables comprenant jusqu'à (et y compris) 100 % de carburant aéronautique durable (SAF) soient éventuellement approuvés pour utilisation.
Des carburants aéronautiques durables peuvent comprendre un ou plusieurs parmi n-alcanes, iso-alcanes, cyclo--alcanes, et composés aromatiques, et peuvent être produits, par exemple, à partir d'un ou plusieurs parmi des gaz de synthèse (syngaz) ; des lipides (par exemple matières grasses, huiles et graisses) ; des sucres ; et des alcools. Ainsi, des carburants aéronautiques durables peuvent comprendre l'une ou/et l'autre parmi une teneur plus basse en composés aromatiques et en soufre, par rapport aux carburants hydrocarbonés d'origine fossile. En plus ou en variante, des carburants aéronautiques durables peuvent comprendre l'un ou/et l'autre parmi une teneur plus élevée en iso-alcane et en cyclo-alcane, par rapport aux carburants hydrocarbonés d'origine fossile. Ainsi, dans certains exemples, des carburants aéronautiques durables peuvent comprendre l'un ou/et l'autre parmi une masse volumique comprise entre 90 % et 98 % de celle du kérosène et un pouvoir calorifique compris entre 101 % et 105 % de celui du kérosène.
En raison au moins en partie de la structure moléculaire des carburants aéronautiques durables, des carburants aéronautiques durables peuvent fournir des bénéfices comportant, par exemple, un ou plusieurs parmi une énergie spécifique plus élevée (malgré, dans certains exemples, une densité énergétique plus basse) ; une capacité thermique spécifique plus élevée ; une stabilité thermique plus élevée ; un pouvoir lubrifiant plus élevé ; une viscosité plus basse ; une tension superficielle plus basse ; un point de congélation plus bas ; des émissions de suie plus basses ; et, des émissions de CO 2 plus basses, par rapport aux carburants hydrocarbonés d'origine fossile (par exemple lorsqu'ils sont brûlés dans l'équipement de combustion 16). Ainsi, par rapport à des carburants hydrocarbonés d'origine fossile, tels que du kérosène, des carburants aéronautiques durables peuvent entraîner l'un ou/et l'autre parmi une diminution relative de consommation spécifique de carburant, et une diminution relative des coûts d'entretien.
La montre une coupe à travers la chambre de combustion 16 du moteur 10 de la dans un plan normal à l'axe de rotation principal 9 du moteur 10. La chambre de combustion 16 comprend une chambre de combustion annulaire 401, définie par une chemise 402. Des configurations alternatives de chambre de combustion peuvent être utilisées dans d'autres exemples, par exemple canulaires, en boîte, etc. La chambre de combustion 16 comprend une pluralité de buses de pulvérisation de carburant 403, 404 agencées autour de la circonférence de la chambre de combustion 16. Chaque buse de pulvérisation de carburant 403, 404 comprend un ou plusieurs injecteurs de carburant agencés pour injecter du carburant dans la chambre de combustion 401. Dans cet exemple, la chambre de combustion 16 comprend 16 buses de pulvérisation de carburant 403, 404. Dans d'autres exemples, la chambre de combustion 16 peut comprendre n'importe quel nombre approprié de buses de pulvérisation de carburant 403, 404, par exemple un nombre de buses de pulvérisation de carburant dans la plage de 14 à 22. Dans certains exemples, le nombre de buses de pulvérisation de carburant 403, 404 peut être entre 16 et 20. Dans d'autres exemples encore, le nombre de buses de pulvérisation de carburant peut être de 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, ou un nombre au sein d'une plage définie entre deux quelconques des valeurs de cette phrase.
La taille de cœur définit la taille du cœur 11 du moteur 10. La taille de cœur de moteur peut être définie comme :
Le manchon du tendeur 13 a une extrémité 131 de plus grand diamètre permettant de le tenir pour le visser dans le taraudage 115 et régler la tension du câble 3. Un contre-écrou 132 s’appuie contre le dessous du pêne 11 et bloque le réglage du tendeur 13.
Le module de pêne 1 ainsi préparé est fixé dans le profilé 5 par des vis 16 traversant des trous oblongs 14 de la cage 12. Le dessus du profilé 5 est fermé par une plaquette 51 munie d’une découpe 511 pour le passage du pêne 11.
La partie C de la montre, par comparaison, la position rétractée du pêne 11 pour se libérer de la gâche 4. Le pêne 11 est rétracté par la traction exercée par le câble 3 qui tire le pêne 11 contre l’action du ressort de rappel 113. Cette position du pêne dans la partie C peut également être une position réglée du pêne en fonction de la gâche 4. La position rétractée est alors celle du pêne enfoncé complètement dans la gâche 4 sans en dépasser.
Selon les figures 5 et 6 le module de manœuvre 2 se compose d’un boîtier ou coffre 22 en deux parties 22a recevant un barillet 23 monté à rotation dans le coffre 22 ; les extrémités des deux câbles 3 des modules de pêne 1 sont fixées à ce barillet 23 et enroulées en partie autour de celui-ci dans le même sens.
Les deux câbles 3 des modules de pêne 1 sont ainsi tirés par la rotation d’une fraction de tour (pivotement) du barillet 23 autour de son axe Y1Y1 pour rentrer en position escamotée.
La rotation (pivotement du barillet 23) est commandée par une biellette 24 dont l’extrémité coopère avec le barillet 23 pour le pivoter contre la traction exercée sur les deux câbles 3 par les ressorts 113 des modules 1.
La biellette 24 est actionnée par la poignée 21 qui la pousse.
De façon plus détaillée, selon la vue éclatée de la , le module de manœuvre 2 se compose du boîtier 22 formé par la réunion de deux coques identiques 22a, montées face à face. Le coffre 22, ou plus exactement ses deux coques 22a comportent chacune les deux paliers 221, 222 pour recevoir, l’un la tête 241 de la biellette 24 et l’autre, le barillet 23 ; la coque 22a est également munie d’une surface de guidage 223, double, courbe, centrée sur l’axe YY du palier 221 de la biellette 24 pour recevoir son extrémité en forme de bloc de guidage 242 auquel est fixé la poignée 21.
Les deux coques 22a s’assemblent sur la biellette 24 et sur le barillet 23 en étant vissées l’une à l’autre par des vis 226. Tenant compte de la symétrie axiale (axe XX) du coffre 22 et de la stricte identité de forme des deux coques 22a, chaque coque 22a a des cheminées d’assemblage 224a, 224b pour les vis 226.
Les cheminées 224a sont lisses avec une entrée fraisée pour la tête de la vis 226. Les autres cheminées 224b ont des taraudages et ne sont pas débouchantes. La réunion des deux coques identiques 22a met en concordance les paires de cheminées 224a, 244b pour les trois vis 226 vissées à partir de chaque face du coffre 22. Le coffre 22 est ensuite fixé dans le profilé 5 par deux autres vis auto-taraudeuses venant dans les cheminées lisses 227 de chaque coque.
Après l’installation du coffre 2, fermé, dans le profilé 5, on peut fixer la poignée 21 au bloc de guidage 242 à l’extrémité de la biellette 24 en faisant passer sa patte de fixation 211 dans la découpe 252 du profilé 5 pour l’engager dans le logement 2421 du bloc de guidage 242 et la fixer par la vis 2423 dans l’orifice 2422 à travers la fenêtre 225 de la coque 22a.
Selon les figures 5 et 6, la biellette 24 a une tête 241 en forme d’anneau avec des surfaces annulaires 2411 pour pivoter dans le paliers hauts 221 du coffre 22 autour de son axe YY.
Le prolongement 2424 du bloc de guidage 242 se termine par une came 243 en forme de traverse cylindrique de section circulaire ; cette came 243 perpendiculaire au plan médian de la biellette 24 qui est aussi le plan médian du coffre 22, coopère avec le barillet 23.
Le barillet 23 est une pièce cylindrique ou s’en approchant par sa forme bombée en tonneau avec des surfaces de guidage annulaires 232 symétriques par rapport à son plan médian pour coopérer avec les surfaces annulaires étagées des paliers 222 du coffre 22 et être bien tenue dans cette position grâce à la forme bombée du barillet 23 et de la forme associée des surfaces des paliers 222.
La surface périphérique 232 du barillet 23 comporte dans son plan médian, une cavité ouverte 231 pour recevoir la came 243.
Selon la dans sa partie A, la cavité 231 est composée de deux rainures 2311 ouvertes vers le plan médian et d’un évidement médian évasé 2312. La came 243 est reliée à la biellette par un prolongement 2421 sous le bloc 242. Les deux rainures 2311 symétriques reçoivent les deux extrémités de la came cylindrique 243 et l’évidement médian 2312 reçoit le prolongement 2424.
Selon un deuxième aspect, il est proposé un aéronef comprenant au moins un système propulsif selon le premier aspect, fixé à l’aéronef par l’intermédiaire d’un mât.