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SOCIETE f NATIONAIE D'ETUDE ET' DE CONSTRUCTION DE MOTEURS D" AuIATION ,résidant.à PARIS.
Les propulseurs à réaction actuellement connus se divisent en trois catégories: les réacteurs à compresseur d'air tournant, dénommés tur- bo-réacteurs ou moto-réacteurs selon que l'entraînement du compresseur se fait par une turbine ou par un moteur à piston, les stato-réacteurs, appe- lés également tuyères propulsives, qui font appel à un simple processus ther- mo-dynamique et dans lesquels l'air du vent relatif, recomprimé grâce à une--. forme judicieuse de la tubulure d'entrée, regoit un supplément d'énergie par combustion d'un combustible approprié pour être finalement éjecté à une vitesse plus grande que la vitesse d'entrée, enfin les pulso-réacteurs, qui comportent une chambre de combustion pulsatoire et une tuyère éjectant pério- diquement les gaz.
Les réacteurs de la première catégorie ont l'inconvénient d'être d'une construction compliquée et coûteuse et de s'user relativement vite.
Les stato-éacteurs, infiniment plus simples et moins coûteux, s'ils ont un bon rendement de propulsion aux vitesse élevées, ont, par con- tre, l'inconvénient de ne donner aucune poussée au point fixe et d'exiger, par conséquent, divers artifices pour le lancement de l'engin à propulser.
Enfin,les pulso-réaeteurs, qui sont également des appareils de construction simple et peu coûteuse, n'étaient guère utilisables jusqu'ici que pour des vitesses de vol relativement faibles.
La présente invention a pour objet une combinaison particulière d'un stato-réacteur et d'au moins un pulso-réacteur, qui permet d'obtenir, par le pulso-réacteur, une poussée importante au point-fixe et, par consé- quent, l'autonomie de démarrage de l'engin propulsé, tandis que l'on peut mettre à profit le rendement de propulsion du stato-réacteur aux vitesses élevées.
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Dans cette combinaison, le ou les pulso-réacteurs est ou sont disposés à l'intérieur du stato-réacteur, de manière que l'alimentation du ou des pulsos se fasse dans l'air ralenti qui a traversé l'ajutage d'entrée du stato-réacteur, ce qui offre l'avantage de moins faire reculer la combus- tion à l'intérieur du pulso-réacteur que dans le cas où ce dernier s'alimen- te directement dans le vent relatif. Les tubulures d'admission du ou des pulsos sont, de préférence, du type dit à clapet aérodynamique, c'est-à- dire librement ouvertes sans clapet mécanique.
En outre, la chambre de com- bustion du ou des pulso-réacteurs est tout entière située dans le stato- réacteur,dans la partie centrale de celui-ci (région où l'admission du combustible et la combustion se font dans les stato-ordinaires), de manière que la chaleur transmise à travers la paroi de la chambre de combustion du ou des pulso-réacteurs et qui est ordinairement perdue soit mise à profit pour chauffer l'air utilisé dans le cycle du stato-réacteur;
enfin, l'ori- fice de sortie des gaz du ou des pulso-réacteurs est disposé par rapport à l'orifice de sortie du stato-réacteur, de manière que ces gaz réagissent directement sur l'atmosphère extérieure, ou encore, ce qui est possible dans le cas où il existe plusieurs pulso-réacteurs, l'échappement de ceux-ci se fait sous le carénage du stato, un peu avant l'orifice de sortie de ce carénage.
On réalise ainsi un groupe propulseur complet et autonome ayant une poussée importante au point fixe et une bonne caractéristique de pous- sée en fonction de la vitesse.
Cette combinaison est, de préférence, assortie de diverses par- ticularités qui -développent au maximum ses avantages et l'effet technique que l'on peut en attendre.
Tout d'abord, il est avantageux de réaliser l'échappement des pulso-réacteurs à travers une tuyère de dilution prenant de l'air dans le carénage du stato-réacteur et aménagée pour que cet air reçoive une partie de la quantité de mouvement des gaz s'échappant de la chambre de combustion du ou des pulso-réacteurs. On augmente ainsi la poussée produite par ceux- ci et, par conséquent, on améliore l'autonomie du propulseur combiné. Cette disposition donne, en outre, dans la combinaison envisagée, ce résultat d'améliorer l'adaptation du ou des pulao-réacteurs aux grandes vitesses de vol et, par conséquent., de leur permettre d'ajouter longtemps leur effet à celui du stato-réacteur.
Le dispositif de dilution qui a été décrit dans la demande de brevet déposée le 13 mars 7.951 par la Demanderesse pour "Perfectionnement aux réacteurs à dilution pulsatoire" est, à cet égard, particulièrement intéressant puisqu'il permet de prendre l'air de dilution dans le sens d'é- coulement d'amont en aval et-d'éviter les inversions de vitesse qui se-pro- duisent lorsque l'air de dilution est introduit par l'orifice de sortie du pulso-réacteur.
Les essais effectués par la Demanderesse sur des pulso-réacteurs lui ont permis de constater que l'on peut soustraire extérieurement de la chaleur aux parois de la chambre de combustion de ces appareils sans alté- rer leur fonctionnement ni diminuer la poussée produite. On peut enlever ainsi 40 % et même 60 % de l'énergie calorifique totale dégagée par la combustion du combustible introduit dans le pulso-réacteur. Ce fait est mis à profit selon l'invention pour le chauffage de l'air qui traverse le stato-réacteur. Ce chauffage peut être amélioré en munissant d'ailettes les parois externes des pulso-réacteurs. L'alimentation des pulsos par clapets aérodynamiques sans clapet mécanique a son avantage propre qui est de sup- primer tout organe en mouvement alternatif.
Dans la combinaison visée, l'in- convénient que ces clapets aérodynamique présentent ordinairement, de lais- ser échapper une partie des gaz, disparait car il est possible d'utiliser, pour le chauffage de l'air du stato-réacteur, les caloriesemportées par ces gaz s'échappant à contre-sens. On peut placer, à l'avant de chaque tu- bulure d'admission de pulso, une tubulure coudée ramenant les gaz chauds dans le courant d'air du stato-réacteur.
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D'autres particularités ressortiront de la description qui va suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple, étant bien enten- du qu'aussi bien les particularités décrites que celles représentées au des- sin font partie de l'invention.
La fig. 1 est une vue en coupe axiale d'un mode de réalisation d'un propulseur combiné conforme à l'invention.
La fig. 2 en est une coupe transversale selon II-II.
Les fig. 3 et 4 sont des coupes transversales de deux varian- tes comportant respectivement trois pulso-réacteurs et un pulso-réacteur.
La fig. 5 est une coupe longitudinale d'une autre variante dans laquelle le stato-réacteur a une forme aplatie et contient plusieurs pulsos en ligne (axes des pulsos disposés dans un même plan).
La fig. 6 est une vue en coupe transversale d'un tel appareil.
La fig. 7 est une coupe des tuyères de sortie dans une variante;
Dans le mode de réalisation représenté sur les fige 1 et 2, le propulseur combiné comprend un carénage 1 de stato-réacteur, supposé dans cet exemple à section circulaire, ayant son orifice d'entrée d'air en 2 et son orifice de sortie en 3, ainsi que quatre pulso-réactéurs P1, P2, P3, P4 disposés côte à cote à l'intérieur de ce carénage.
Le maître-coupla et le nombre des pulsos-réacteurs sont convenablement choisis en fonction de la section du stato-réacteur, de manière que des intervalles existent entre les pulso-réacteurs, ainsi qu'entre ces appareils et la paroi interne du carénage 1 du stato pour permettre l'écoulement de l'air du stato tout au- tour des pulsos et bien répartir, en outre, au sein de l'air du stato, la chaleur transmise extérieurement par les pulsos.
Chacun des pulso-réacteurs comporte: - une tubulure d'entrée d'air 4 puisant l'air dans le stato- réacteur à l'endroit où cet air,qui entre en 2 à la vitesse du' -vent rela- tif, a été ralenti, c'est-à-dire après la partie divergente 5 du carénage 1 ; - une chambre de combustion 6, dans laquelle se fait la combus- tion pulsatoire d'un combustiblè introduit dans la partie antérieure de cette chambre ou, plus généralement, vers l'arrière de la tubulure 4. Ce combustible peut être, comme on le sait, admis d'une manière continue, la combustion pulsatoire se réglant d'elle-même à la fréquence du tuyau sonore que forme l'enveloppe du pulso-réacteur; - un tube 7 pour l'éjection et la mise en vitesse des gaz pro- duits à chaque combustion;
- une tuyère servant à la dilution et à l'échappement des gaz à l'atmosphère, ladite tuyère réalisée comme décrit dans la demande de bre- vet précitée, comprenant une partie divergente 8 faisant immédiatement suite au tube 7 mais séparée de lui par un orifice annulaire 9 avec entrée conver- gente, pour l'admission de l'air de dilution. Comas exposé dans ladite de- mande, cette tuyère se remplit d'air lors de la dépression qui suit chaque départ de gaz et cet air est poussé par les gaz du coup suivant qui lui transmettent une partie de leur quantité de mouvement en augmentant la poussée, le supplément de poussée étant supporté par la partie divergente 8.
L'air de dilution entrant par l'orifice annulaire 9 est ici pris à l'intérieur du stato-réacteur. L'orifice de sortie 10 des gaz et de l'air de dilution'se trouve un peu en arrière de l'orifice de sortie 3 du stato- réacteur, de sorte que l'échappement final des pulsos se fait directement à l'atmosphère.
On met ainsi à profit la propriété des pulso-réacteurs de pou- voir fonctionner au point fixe pour leur faire donner au décollage toute la poussée dont ils sont capables, sans risquer l'amortissement qui pourrait se produire si l'échappement des pulso-réacteurs se faisant à l'intérieur du carénage du stato-réacteur.
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La chambre de combustion 6 des pulso-réacteurs est située dans la partie du carénage 1 du stato-réacteur où se fait habituellement, dans les stato-réacteurs ordinaires, la pulvérisation et la combustion de com- bustible. De la sorte., la source de chaleur de 1'appareil combiné est con- stituée par la partie de la chaleur dégagée dans les chambres de combus- tion 6 des pulso-réacteurs, qui est transmise à travers les parois de ces chambres. Comme on l'a dit dans le préambule, cette chaleur transmise peut être très importante sans.nuire au fonctionnement des pulso-réacteurs.
On pourra améliorer son transfert à l'air circulant dans le stato-réacteur par des ailettes 11 (fig. 2) disposées à l'extérieur des chambres 6, cer- taines de ces ailettes 12, pouvant former des cloisons reliant les pulso- réacteurs entre eux et les fixant également à la paroi interne du caréna- ge 1.
Les tubulures d'entrée d'air 4 des pulso-réacteurs sont., de préférence,librement ouvertes, sans clapet mécanique et ont une disposi- tion intérieure leur donnant une bonne perméabilité dans le sens du remplis- sage des chambres 6 et une perméabilité moins grande en sens inverse. Il existe différents types de telles tubulures, désignées sous le nom de cla- pets aérodynamiques ou détecteurs. Comme de telles tubulures laissent tou- jours échapper une petite partie des gaz à haute température formés par chaque combustion dans la chambre 6y il est avantageux d'utiliser ces gaz pour le chauffage du stato-réacteur.
Pour cela, on pourra placer, à l'a- vant de chacune des tubulures 5, un tronçon de tube 13 coudé à 180 pour ramener ces gaz dans le courant du stato-réacteur. Ces tubes récupérateurs ont, en général, un diamètre plus petit que la tubulure d'entrée 4 et sont placés à une certaine distance de cette tubulure pour ne pas gêner l'ad- mission d'air à travers ladite tubulure.
L'appareil ainsi réalisé est un propulseur complet et autonome, d'une remarquable simplicité. Un avion muni d'un ou de plusieurs de ces appareils est capable de décoller par lui-même sans artifice de décollage.
En outre,, aux vitesses de vol élevées, la poussée importante du stato- réacteur est mise à profit, tandis que les pulso-réacteurs conservent une poussée importante grâce aux tuyères de dilution 8.
De nombreuses variantes des modes de réalisation décrits peuvent être imaginées.
En particulier, le nombre de pulso-réacteurs n'est en aucune ma- nière limité. Au lieu de quatre pulsos, comme sur les fig. 1 et 2, on peut placer un nombre plus grand de ces appareils ou un nombre plus petit. La fig. 3 représente un appareil à trois pulso-réacteurs, et la fig. 4 un au- tre appareil à un seul pulso-réacteur.
Pour un carénage de stato-réacteur donné, il est cependant plus avantageux d'avoir un grand nombre de petits pulso-réacteurs au lieu d'un seul pulso-réacteur de grand diamètre car, plus ce nombre est grand, pour un même encombrement de la batterie de pul- sos en section transversale, plus est grande la surface totale des chambres de combustion, ce qui est favorable à une bonne transmission de chaleur à l'air du stato-réacteur. 'L'utilisation de tubulures librement ouvertes ou clapets aérodynamiques sans clapet mécanique pour 1'alimentation des puises est, à cet égard., intéressante car elle favorise la réalisation de pulso- réacteurs de petite section.
La forme de la section du stato-réacteur peut également varier.
On peut utiliser, en particulier, une forme aplatie permettant de disposer les pulso-réacteurs selon une ou plusieurs lignes parallèles.
Les fig. 5 et 6 montrent le cas d'un stato-réacteur à carénage très plat contenant une batterie de pulso-réacteurs P1, P2, P3 ...... P7 disposés en ligne. Un tel stato-réacteur peut être incorporé à une aile d'avions son entrée d'air étant agencée sur le bord d'attaque de l'aile et sa sortie près du bord de fuite.
Les expériences de la demanderesse lui ont montré, d'autre part., que lorsqu'il existe plusieurs pulso-réacteurs dans le carénage du stato., -ces pulsos se couplent automatiquement en faisant succéder leurs explosions
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à intervalles réguliers.Par exemple, deux pulsas se couplent en opposition de phase, trois pulsos à 120 et 2p + 1 pulsos à 2 # (un nombre impair 2p + 1 de pulsos est préférable). L'utilisation de plusieurs pulso-réacteurs per- met donc d'obtenir un flux d'échappement quasi permanent quoique variable.
Il est alors possible de disposer 1-'orifice d'échappement de:ces pulsos sous le carénage du stato, un peu'ayant l'orifice de sortie de ce caréna- ge, sans gêner ni le fonctionnement des pulsos et l'obtention d'une pous- sée au point fixe, ni le fonctionnement du stato aux grandes vitesses.
Une réalisation de ce type est montrée fig. 7. L'orifice de sor- tie 3 du stato est dimensionné pour laisser passer à la fois le flux d'é- chappement composé des pulsas et le flux du stato.
Ce phénomène de couplage des pulsos est favorisé par la suppres- sion des clapets mécaniques et l'alimentation des pulsos par clapets aérody- namiques, les clapets aérodynamiques n'ayant pas les inconvénients de fré- quence propre des clapets mécaniques. Le couplage des pulsos s'effectue alors par composition des champs de pression variable aussi bien à l'aval qu'à l'amont de la machine.
Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'invention, on pour- rait disposer dans le stato-réacteur des moyens de chauffage supplémen- taire, par exemple des brûleurs à combustible. 'Ces moyens de chauffage sup- plémentaire pourront être mis en action momentanément pour obtenir, en cas de besoin.,un supplément de poussée aux grandes vitesses de vol. Ils pour- ront être utiles, en particulier, dans un avion militaire d'interception.
REVENDICATIONS.
1) Propulseur à réaction comportant la combinaison d'un stato- réacteur et d'au moins un pulso-réacteur, caractérisé en ce que le ou les pulso-réacteurs sont disposés à l'intérieur du stato-réacteur de manière que l'alimentation du ou des pulsos se fasse dans l'air ralenti après l'a- jutage d'entrée du stato-réacteur, la chambre de combustion du ou des pul- sos-réacteurs étant, en outre dans la partie centrale du stato-réacteur, de manière à chauffer l'air utilisé dans le cycle du stato-réacteur par la partie de la chaleur dégagée dans le ou les pulso-réacteurs qui est transmise à travers la paroi de la chambre de combustion de ces appareils.
2. ) Propulseur selon 1.) .dans lequel la chambre de combustion du ou des pulso-réacteurs est réalisée de manière qu'une fraction au moins égale à 40 % de la chaleur dégagée dans cette chambre soit' transmise, à travers sa paroi., à l'air utilisé dans le cycle du stato-réacteur qui lèche la paroi extérieure de ladite chambre.
3.) Propulseur selon 1.) ou 2.) dans lequel la paroi extérieure de la chambre de combustion du ou des pulso-réacteurs est munie d'ailettes en contact avec l'air utilisé dans le cycle du stato-réacteur.
4.) Propulseur selon l'une quelconque des revendications précé- dentes dans lequel l'échappement des pulso-réacteurs est réalisé à travers une tuyè(ec de dilution prenant l'air dans le carénage du stato-réacteur, en vue d'augmenter la poussée produite par le pulso-réacteur.
5. ) Propulseur selon l'une quelconque des revendications précé- dentes dans lequel l'admission de l'air dans le ou les pulso-réacteurs se fait à travers une tubulure librement ouverte,, sans clapet mécanique et les gaz de -combustion qui s'échappent à travers cette tubulure sont utilisés pair chauffer l'air du stato-réacteur.
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