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La présente invention se rapporte aux groupes turbo-moteurs à combustion comprenant un ensemble turbine-compresseur et une turbine dite libre", c'est-à-dire un ensemble composé d'un compresseur d'air alimentant d'air une ou plusieurs chambres de combustion, les produits de combustion de ces chambres alimentant une turbine dont le rotor est relié au rotor du compresseur d'air pour entraîner celui-ci et former avec lui l'ensemble turbine-compresseur, et une seconde turbine (habituellement appelas turbine 'libre ) qui est aussi alimentée par les produits de combustion et à laquel- le est prise la force motrice.
L'invention concerne les groupes turbo-moteurs à combustion de ce genre dont la turbine "libre" est destinée à entraîner une hélice de propul- sion aérienne et/ ou une voilure tournante.
Le dispositif de commande d'un groupe turbo-moteur de ce genre comprend normalement un dispositif pour commander le pas de 'l'hélice de pro- pulsion et/,ou le réglage de la voilure tournante, associé à un dispositif pour commander la puissance développée par le groupe en variant l'alimenta- tion de combustible de façon que pour chaque réglage du dispositif de com- mande, l'alimentation de combustible et par conséquent la vitesse de l'en- semble turbine-compresseur et la vitesse de la turbine "libre" soient appro- ximativement appareillées de façon que, quelles que soient les conditions de service, la turbine "libre" tourne à la vitesse appropriée et développe la puissance nécessaire,
un dispositif de commande du réglage de l'alimen- tation de combustible permettant au pilote de régler l'alimentation de com- bustible dans la mesure voulue pour obtenir en substance le rapport précis requis entre la puissance développée par la turbine "libre" et le pas régla- ble de l'hélice ou de la voilure tournante dans n'importe quelles conditions de service.
Dans le cas d'un hélicoptère où la turbine "libre" entraîne une voilure tournante, le dispositif de commande comprend un dispositif pour ré- gler l'angle d'incidence de la voilure en même temps que l'alimentation de combustible, tandis que dans le cas d'une hélice le dispositif est conçu pour que la vitesse de rotation de l'hélice varie approximativement avec les va- riations de la puissance développée.
Dans les deux cas, pour des groupes moteurs existants, la vitesse de rotation de l'hélice ou de la voilure tour- nante en vol à puissance réduite ou au "ralenti", par exemple quand l'appa- reil descend, approche de la vitesse de rotation de l'hélice ou de la voilu- re tournante quand elles absorbent une puissance notable, alors que dans ces conditions de "ralenti" ou de puissance réduite, l'alimentation de combus- tible est réduite et l'ensemble turbine-compresseur tourne relativement len- tement ou au "ralenti".
L'invention a pour but de procurer un dispositif diminuant ou sup- primant le risque d'accident quand, le moteur tournant au ralenti en vol, par exemple pour atterrir, ..ne peut fournir immédiatement la puissance élevée néces- saire à une ressource.
Suivant la présente invention, un groupe.,turbo-moteur à combustion comprenant un ensemble turbine-compresseur et une turbine libre dont le ro- tor entraîne une hélice et/ou une voilure tournante, comprend un dispositif de commande (appelé ci-après dispositif auxiliaire de commande) comportant un dispositif qui est sensible aux vitesses relatives des rotors respectifs de l'ensemble turbine-compresseur et de la turbine "libre" et commande auto-' matiquement l'alimentation de combustible du groupe moteur quand l'hélice ou la voilure tournante n'absorbe que peu ou pas de puissance pour tourner à la vitesse appropriée,
de telle façon que la vitesse du rotor de l'ensemble turbine-compresseur soit alors maintenue presque à la vitesse à laquelle il tourne normalement en vol en palier ou dans d'autres conditions exigeant de la turbine le développement d'une puissance notableo
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Si à. l'atterrissage, quand l'hélice ou la voilure tournanten'ab- sorbe que peu ou pas de puissance, on a brusquement besoin de puissance, par exemple à cause d'une erreur commise par le pilote ou pour une autre rai- son l'ensemble turbine-compresseur tourne déjà à une vitesse appropriée au développement de la puissance dont on peut, si on le désire, disposer immé- diatement en injectant du combustible dans la mesure appropriée,
sans qu'il y ait un retard comme s'il fallait d'abord accélérer l'ensemble turbine- compresseur pour atteindre le régime de puissance approprié aux circonstan- ces.
Dans le cas d'un groupe moteur du genre décrit ci-dessus entrai- nant une voilure tournante d'un hélicoptère, le dispositif auxiliaire de com- mande peut être conçu pour maintenir la vitesse du rotor de l'ensemble turbine-compresseur, quand il ne développe que peu ou pas de puissance, à une vitesse proche de la vitesse à laquelle il tourne normalement en vol en palier, ou si on le désire, proche de la vitesse à laquelle il tourne dans des conditions nécessitant notablement plus de puissance que celle simple- ment requise pour le vol en palier.
On comprendra que la consommation supplémentaire de combustible due au dispositif de l'invention par rapport à la consommation d'un disposi- tif normal est minime puisqu'elle ne représente que ce qu'il faut pour entre- tenir la vitesse du rotor de l'ensemble turbine-compresseur à un régime plus élevé sans qu'il y ait pratiquement de charge
La réalisation et la disposition du dispositif sensible aux vites- ses relatives des rotors d'un ensemble turbine-compresseur et d'une turbine libre d'un groupe moteur suivant l'invention peuvent prendre des formes va- riées ; une forme d'exécution suivant l'invention est représentée schémati- quement sur le dessin annexé, dans l'application à un groupe moteur dont l'ar- bre de sortie de la turbine libre entraine une hélice.
Sur le dessin, le groupe moteur comprend un compresseur d'air A à rotor A , prévu pour alimenter d'air une chambre de combustion ou une série de chambres de combustion B dont les produits de combustion passent dans un dispositif de turbine qui comprend un rotor de turbine 0 entrainant le rotor A1 du compresseur A, et une turbine libre dont le rotor D entraîne une héli- ce E par l'intermédiaire d'engrenages E1, E2. Deux pompes centrifuges F et G entraînées respectivement par les rotors A1, C et D font office de généra- teurs de pression de liquide, dont les cotés pression sont reliés par les conduits F' et G' à un dispositif sensible à la pression, désigné dans son ensemble par la lettre H.
Le dispositif H comprend un boîtier qui comporte à une extrémité une ohambre J en travers de laquelle est tendu un diaphragmen flexible Jdont une face est reliée en son milieu à une tige de commande de valve J qui sort d'un côté de la chambre J, tandis que sur son autre face agit une extrémité d'un ressort R3 prenant appui à l'autre extrémité sur le fond de la chambre J. Les conduits F1 et G1 débouchent dans la chambre J de part et d'autre du diaphragme J1 afin que celui-ci soit soumis à la différence des pressions régnant dans les conduits F' et G' qui dépend à son tour de la différence des vitesses des pompes F et Go La tige J2 attaque une face du tiroir distributeur K d'un servo-moteur dont l'autre face est attaquée par un ressort K qui sert à maintenir le tiroir K en
contact permanent avec l'extrémité de la tige J20 Le tiroir distributeur K est de type connu et sert à commander 1 en- trée et la sortie du liquide de commande aux deux extrémités du cylindre du servo-moteur M dont le piston M1 est attaqué dans un sens par un ressort M2 et relié par un tige de piston M3 et une biellette M4 à une extrémité d'un levier flottant N qui sera décrit plus loin.
Le disposition est telle qu'un déplacement du tiroir K vers la gau-
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che de sa position neutre dans laquelle il est montré, admet du liquide sous pression dans l'extrémité droite du cylindre M et laisse échapper du liquide de l'extrémité gauche du cylindre, tandis qu'un déplacement du tiroir K vers la droite de sa position neutre admet. du liquide sous pression dans l'extré- mité gauche du cylindre M et laisse échapper du liquide de l'extrémité droi- te du cylindre, de façon qu'un déplacement du tiroir K dans un sens ou dans l'autre à partir de la position représentée fasse coulisser le piston M' dans le sens appropriéo
Le levier;
N est articulé en un point intermédiaire N1de sa lon- gueur au levier de commande 0 d'une pompe à combustible 01 qui alimente de combustible les chambres de combustion B du groupe moteur, pour régler la vitesse et/ ou la puissance développée par le groupe moteur, tandis que l'au- tre extrémité du levier N est reliée à un tringle de commande à main P qui oommande aussi un régulateur de pas d'hélice Q de type connu dont le régla- ge détermine la vitesse à laquelle l'hélice E doit maintenir la turbine li- bre Do Une manoeuvre de la tige de commande P, par exemple à la main, change donc non seulement le réglage du régulateur Q mais aussi du levier de oomman- de 0 de la pompe à combustible.
Une tige R sort de l'extrémité droite de la chambre J et est ac- tionnée par un levier Ri commandé par une tringle de commande R2 de façon que la tige de commande R vienne appuyer au centre du diaphragme: J1 pour neutraliser l'effet de la différence des pressions sur les faces du diaphrag- me et pousser le tiroir distributeur K dans le sens voulu pour déplacer le piston M1 à fond vers la gauche, c'est-à-dire, dans le sens voulu pour dépla- cer le levier 0 pour réduire l'alimentation de combustible des chambres de combustion B.
1 En fonctionnement, et en supposant que la commande de neutralisation R, R et R2 n'agisse pas, on voit que, si pour une vitesse donnéede la turbine libre D et par conséquent de l'hélice E, la vitesse de l'ensemble comprenant les rotors A et C du compresseur et de la turbine tombe sous une valeur comparable appropriée, la pression du côté droit du diaphragme J tom- be par rapport à celle régnant du côté gauche du diaphragme et le tiroir K se déplace vers la droite sous l'action du ressort K1, de sorte que du liquide sous pression est alors admis à l'extrémité gauche du cylindre M, ce qui déplace le piston M1 vers la droiteavec le levier 0 et augmente l'alimenta- tion de combustible en empêchant ainsi une nouvelle chute de vitesse du groupe A1, C.
La mise en action de cette commande automatique de l'alimentation de combustible par le dispositif H sensible à la pression dépend des vites- ses relatives du rotor D de la turbine libre et des rotors A1, C plutôt que des vitesses individuelles de chacun d'eux, quelle que soit la position du piston M1 à n'importe quel moment. .
Quoique dans la forme d'exécution représentée?la commande de neu- tralisation R, Ri et R2 agisse par l'intermédiaire du dispositif sensible à la pression H, il va de soi que d'autres systèmes peuvent être utilisés pour neutraliser le dispositf de commande auxiliaire comportant le dispositif sensible à la pression H quand on le désire, par exemple pour la mise en mar- che ou l'arrêt du groupe moteur ou encore quand il tourne au ralenti au sol, par exemple un système électrique de commande du piston M1 relié au levier N et un dispositif pour couper ce système électrique.
Le pilote peut mettre le groupe moteur en marche de 2 façon normale après avoir actionné la commande de neutralisation R, Ri et R , neutralisant ainsi le dispositif de commande auxiliaire H, et une fois que 'le groupe mo- teur fonctionne normalement, il peut, en rappelant la commande.de neutralisation R, R1 et R , remettre le dispositif de commande auxiliaire en circuit
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à n'importe quel moment désiré, par exemple au sol avant de décollera en vol avant d'atterrir ou à n'importe quel autre moment.
En réglant les tares respectives des ressorts R3 et K1, on peut faire varier la différence des pressions agissant sur les deux faces du dia- phragme J1 et par conséquent la différence de vitesse des rotors A1, C et D à laquelle le tiroir K entre en action pour déplacer le piston M1,
Bien que, pour la simplicité on ait représenté la turbine libre D entrainant une hélice E, il est clair que cette turbine peut aussi bien entraîner une voilure tournante d'un hélicoptère.