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D'autre part, sur la figure 2 des dessins annexés, il y a lieu de désigner certains éléments par les chiffres de référence : 80, 7 82 et d'indiquer un double passage dans la partie inférieure à droite sur cette figure, comme lisible sur le dessin rectificatif.
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La présente invention se rapporte aux mécanismes de commande de groupes moteurs d'appareils d'aviation du genre comprenant un moteur à turbine à gaz relié mécaniquement à une hélice ou un système de voilure tournante ayant une notable inertie.
Normalement les groupes moteur à turbine et hélice comprennent un mécanimse automatique commandé par un régulateur pour régler le pas des pales de l'hélice de manière à maintenir une certaine vitesse du moteur, choisie par le pilote. Le mécanisme sélecteur de vitesse du pilote est, de plus, normalement relié au mécanisme de commande du débit de combustible au moteur et par conséquent de la puissance développée. Une telle disposition en conjonction normalement avec des dispositifs de fin dosage de combustible, sensibles par exemple à la pression ambiante, ou des dispositifs de sécurité tels que des commandes empêchant une vitesse exagérée du moteur ou une surchauffe, fonctionne de façon satisfaisante dans des conditions normales de vol étant donné que des caractéristiques de puissance et de vitesse du moteur ont une relation prédéterminée.
Dans certaines installations cependant, par exemple dans des hélicoptères où l'inertie du rotor est grande, le pilote a également besoin d'une commande manuelle indépendante pour modifier le pas des pales du rotor, étant donné que ce n'est que par un rapide changement du pas que des changements rapides d'ascension peuvent être obtenus. Ainsi l'inertie d'un rotor de grand diamètre tend à empêcher un changement soudain de la vitesse du moteur, et amène un retard appréciable avant qu'un changement déterminé de puissance produise un changement correspondant d'ascension du rotor.
Toutefois, si le pilote dispose d'une commande manuelle du pas du rotor, le rapport normalement établi entre la vitesse et la puissance développée du moteur peut être dérangé. De plus l'inertie du rotor de grand diamètre, et le retard de l'accélération ou de la décélération qui s'ensuit, ont tendance à déranger le rapport vitesse-puissance, et il y a risque de surchauffe ou d'engorgement si le pilote passe soudainement à la pleine puissance ou augmente rapidement le pas des pales du rotor.
La présente invention a pour but de procurer un mécanisme de commande perfectionné pour un groupe moteur du genre décrit, qui permette au pilote de disposer d'une commande manuelle du pas des pales d'hélice, sans déranger le rapport vitesse-puissance du moteur au delà de certaines limites de sécurité, et assurer aussi une accélération rapide de l'hélice à forte inertie lorsque c'est nécessaire.
Suivant l'invention, le mécanisme de commande d'un groupe moteur d'appareil d'aviation comprenant un moteur à turbine à gaz ayant une turbine reliée mécaniquement à une hélice ou voilure tournante d'hélicoptère à grande inertie (appelée ci-après pour la facilité d'une hélice) comprend un système de pompe à combustible capable d'établir un taux de débit variable, un orifice réglable de dosage dans le conduit de débit du système de pompe, cet orifice étant commandé par au moins un organe d'étranglement réglable, un générateur de signal hydraulique de pression-vitesse, propre à donner un signal de pression provoqué par les variations de vitesse du moteur, un régulateur de pompe actionné par ce signal de pression, et propre à commander ou limiter le taux volumétrique de débit de la pompe,
un mécanisme actionné par un dispositif sensible aux variations de la vitesse du moteur et propre à commander la position de l'organe étrangleur dans un sens augmentant la section de l'orifice aux vitesses croissantes du moteur, et vice versa, et un dispositif pour régler le taux de débit volumétrique de la pompe indépendamment du signal de pression-vitesse.
Il est clair que la turbine peut être une turbine libre, ou accouplée à un compresseur.
La pompe elle-même est de préférence d'un type à débit variable, tel qu'une pompe à plateau inclinable , la position de ce plateau étant commandée par
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un piston soumis d'un côté µ la pression de débit de la pompe et de l'autre c8té à une pression de commande qui peut être une combinaison des pressions d'un fluide et d'un ressort.
Suivant une caractéristique préférée de l'invention, la pompe est entraînée à une vitesse proportionnelle à la vitesse du moteur, et agit comme génératrice de signal de pression.
Le système de commande comporte également de préférence un dispositif sensible à la chute de pression dans l'orifice de dosage, et propre à réduire le débit du système de pompe si cette chute de pression dépasse une valeur choisie qui peut être automatiquement réglée suivant d'autres facteurs variables tels que la température et la pression d'air.
Etant donné que l'organe étrangleur se déplace pour fermer l'orifice lorsque la vitesse du moteur tombe, des difficultés peuvent surgir au démarrage, et le système de commande peut également comporter un dispositif de décrochage pour régler la position de l'organe d'étranglement et ouvrir l'orifice jusqu'à un certain point lors du démarrage du moteur.
L'invention peut être réalisée de différentes façons et une forme de réalisation sera décrite ci-après, à titre d'exemple, appliquée à un moteur à turbine à gaz relié mécaniquement à un rotor d'hélicoptère par l'intermédiaire d'un embrayage hydraulique et d'un dispositif à roue libre permettant au rotor de tourner plus vite que le moteur. Dans les dessins annexés :
Fig. 1 est une représentation schématique, partiellement en coupe, d'un moteur à turbine à gaz et du rotor d'un hélicoptère, ét
Fig. 2 est une représentation schématique d'un système de commande de combustible.
Sur la fig. 1, le moteur comprend un compresseur 1 relié à une turbine à gaz d'échappement 2, une entrée d'air 3, un conduit d'échappement 4, et des chambres de combustion 5 comportant des brûleurs de combustible 6. L'arbre du turbocompresseur 7 est relié par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse 8, d'un accouplement hydraulique 9, et d'un dispositif à roue libre 10, au rotor 11 de l'hélicoptère. Chaque pale du rotor comporte un mécanisme de commande du pas 12 d'un genre connu qui ne sera pas décrit davantage. Le pas des pales du rotor peut être réglé manuellement au moyen d'un levier à main de commande de pas manoeuvré par le pilote (non représenté).
Le système de commande de combustible représenté sur la Fig. 2 comprend une pompe à combustible à pression 15 à plaque oscillante et à débit variable. La pompe comprend un rotor de pompe 13 entraîné par un arbre 14 qui est relié par engrenages à l'arbre du moteur turbocompresseur, et un plateau inclinable 16 qui agit sur des plongeurs 17. L'inclinaison du plateau, et par conséquent le débit de la pompe, sont commandés par un piston hydraulique 18 soumis d'un coté à la pression de débit de la pompe régnant dans un conduit de débit 19, et, du coté opposé 20, à un fluide hydraulique dont la pression est appelée ci-après la pression régulatrice.
Un ressort de compression 21 agit également sur la seconde face du piston, et la @ règle automatiquement son débit pour maintenir une pression de sortie qui est déterminée par la valeur instantanée de la pression régulatrice. La chambre 20 du deuxième c8té du piston est reliée à la chambre 22 du premier coté par un orifice étranglé 23.
L'intérieur du carter de la pompe 15, c'est-à-dire la partie qui renferme le plateau inclinable et qui est hydrauliquement séparée.du circuit d'actionnement de la pompe, est remplie de fluide hydraul-ique, et un conduit de signal de pression 2,5,est relié à la partie extérieure du carter. Etant donné que la pompe est entraînée directement par le moteur, la pression engendrée dans le carter par action centrifuge, qui est donc la pression hydraulique régnant dans le conduit de signal 25, dépend directement de la vitesse du moteur. Cette pression sera ap-
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pelée pour la clarté la pression de vitesse.
Le conduit de signal de pression mène à une chambre contenant un diaphragme flexible 30, qui est soumis d'un coté à la pression de vitesse régnant dans le conduit 25, et de l'autre côté, par un forage 31, à une faible pression relativement constante régnant dans le conduit d'admission 32 de la pompe. Le diaphragme est relié par un culbuteur 33 à une valve de fuite 34 permettant à la pression de fluide de s'échapper de la chambre 20 contenant le fluide à la pression régulatrice. Cette valve de fuite s'ouvre à l'encontre d'un ressort 35, de manière à commander la pression régulatrice, en réponse au déplacement du diaphragme 30 causé par une augmentation de la pression de vitesse.
Un ressort 36 agit également sur le diaphragme, en sens opposé à la pression de vitesse, l'extrémité extérieure de ce ressort étant fixée à une butée mobile 37, qui peut être commandée manuellement par le pilote au moyen d'un levier sélecteur de vitesse 38. Par ce levier, le pilote peut choisir la pression de vitesse de référence, et par conséquent la vitesse particulière du moteur à laquelle l'orifice de purge 34 s'ouvre pour limiter la course de la pompe, en d'autres mots le taux de débit volumétrique de la pompe.
Le conduit de débit 19 de la pompe mène à un dispositif de dosage réglable 40, et de là au brûleur 6 dans les chambres de combustion du moteur via une valve de vidange 41.Le dispositif de dosage 40 comprend un boîtier cylindrique 42 dans lequel est monté un manchon creux 43 qui forme l'organe d'étranglement réglable décrit ci-dessus, et comporte une fente diminuant progressivement de largeur 44. Une paire de manchons creux de fin dosage 45, 46, sont montés dans le manchon 43, dont chacun peut être réglé longitudinalement, de manière à déterminer la largeur d'un espace annulaire 47 entre leurs extrémités adjacentes. La fente 44 du manchon 43 coopère avec cet espace annulaire 47 pour définir l'orifice de dosage, et le combustible passe de la pompe vers l'intérieur des manchons et sort par un orifice 48 de la paroi latérale du boîtier.
Le fonctionnement et la fonction des manchons de fin dosage 45, 46 ne font pas partie de la présente invention, et on ne les décrira pas davantage.
Le manchon creux 43 d'autre part constitue une partie essentielle de la présente invention et sa position longitudinale est commandée par un servo-mécanisme hydraulique 50 qui est actionné par des changements du signal de pression-vitesse dans le conduit 25. Le servo-mécanisme comprend une chambre 51 contenant un diaphragme 52, dont un côté est soumis à la pression-vitesse communiquée par le courant 25 via un conduit 53, tandis que l'autre c8té du diaphragme est soumis à la même pression, relativement faible, qu'à l'admission 32 de la pompe, qui règne également d'un c8té du diaphragme flexible associé à la commande manuelle de vitesse du pilote.
Le diaphragme 52 agit par l'intermédiaire d'un poussoir 54 et à l'encontre d'un ressort de compression centralisateur 55 sur une servo-valve de renversement 56, propre à relier sélectivement un côté d'un piston servo-hydraulique 57 à une source de servo-fluide haute pression 58, et l'autre coté de ce piston à l'atmosphère 59. Le piston est relié mécaniquement à une butée mobile 60 agissant sur le,ressort centralisateur 55, de manière à augmenter la force du ressort pour compenser l'augmentation de pression-vitesse agissant sur le diaphragme 52, et par conséquent ramener la servo-valve 56 dans sa position neutre.
Le piston 57 est relié également par une tringlerie mécanique 61 à un levier flottant 62 dont le point médian est attaché au manchon creux de dosage 45, et est disposé de manière que des déplacements du piston dus à une augmentation de pression-vitesse déplacent le manchon 45 dans un sens propre à augmenter la dimension de l'orifice de dosage. Le servo-mécanisme commande ainsi la position du manchon de dosage 45, donnant un réglage unique du manchon pour n'importe quelle vitesse instantanée du moteur.
La chute de pression dans l'orifice de dosage 44, 47 est palpée par les conduits de pression 70, 71 en amont et en aval de celui-ci, qui mènent aux cotés opposés d'une chambre 72 comprenant un diaphragme flexible 73. En antagonisme à un ressort de compression 74, ce diaphragme ouvre une valve de fuite de sécu-
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rité 75 reliée à la chambre 20 à la pression régulatrice, de manière à réduire le taux de débit volumétrique de la pompe si la chute de pression dans l'orifice de dosage 44, 47 dépasse une valeur prédéterminée. Ceci agit comme dispositif de sécurité pour empêcher que la chute de pression ne dépasse un maximum calculé.
La valve de vidange 41 est normalement agencée pour couper les brûleurs 6 du conduit d'alimentation de combustible 19, et les relier simultanément à une vidange 76. L'admission 17 à la valve reçoit du combustible de l'orifice de dosage par une valve de contre-pression 78, et l'arbre de la valve 79 relie l'admission soit à la vidange 76 soit à un conduit d'alimentation 80 menant au brûleur 6. La valve est actionnée par un levier à main 81, et ce même levier est relié par une tringlerie 82 au levier flottant 62 qui commande le déplacement du premier manchon d'étranglement creux 45 dans le dispositif de dosage. La disposition est telle qu'un premier déplacement du levier de vidange 81, dans le sens de la flèche, ferme le conduit de vidange 76 et relie les brûleurs au conduit d'alimentation de combustible, ce qui permet de faire démarrer le moteur.
Un déplacement plus prononcé du levier décroche la commande du manchon de dosage 45, qui sans cela viendrait dans sa position de débit minimum, et le moteur accélère alors jusqu'à la vitesse du ralenti.
Lorsque le moteur fonctionne, le pilote choisit initialement une vitesse de moteur de référence au moyen du levier sélecteur de vitesse 38, et le moteur accélère de la vitesse de ralenti jusqu'à cette vitesse choisie; la pressionvitesse dans le conduit de signal de pression 25 ouvre alors la valve de fuite 34 pour réduire la pression régulatrice et par conséquent le débit de la pompe, de manière que la vitesse du moteur soit maintenue constante à cette valeur.La dimension de l'orifice de dosage 44, 47 déterminée par le manchon de dosage étrangleur est automatiquement réglée en réponse à la pression-vitesse, et a la valeur unique calculée correspondant à cette vitesse.
Si le pilote choisit alors une vitesse de référence plus élevée du moteur au levier 38, la pression régulatrice augmente immédiatement et la pression de sortie de la pompe augmente également au maximum possible à la vitesse instantanée du moteur, soumise à une limite imposée par la valve de fuite de sécurité 75, sensible à la chute de pression dans l'orifice de dosage. Du combustible est admis au moteur au niveau maximum compatible avec la sécurité, et lorsque le moteur accélère, la section de l'orifice de dosage 44, 47 augmente automatiquement aussi, augmentant encore le taux de débit de combustible suivant l'augmentation de vitesse du moteur.
Lorsque le moteur et le rotor 11 atteignent la vitesse nouvellement choisie, la pression régulatrice et le débit de la pompe sont réduits comme décrit ci-dessus pour maintenir la vitesse choisie à un niveau constant.
Si le pilote choisit une vitesse de référence inférieure, la pression régulatrice dans la chambre 20 est immédiatement réduite, réduisant ainsi le débit de la pompe, et la vitesse du moteur tombe, l'orifice de dosage se fermant progressivement suivant la vitesse. Sauf si le changement de sélection de vitesse est opéré doucement, le dispositif de roue libre 10 est désaccouplé et la vitesse du rotor dépasse celle du moteur jusqu'à ce que le dispositif de roue libre réenclenche quand les vitesses sont synchronisées.
Si le pilote, par sa commande à main du pas du rotor, vient soudainement à augmenter le pas, pour obtenir une soudaine augmentation d'ascension, et si la vitesse du moteur tombe même d'une très petite quantité, la pression régulatrice du signal dans la chambre 20 augmente immédiatement et le débit de la pompe @ augmente de façon semblable au maximum possible. La puissance maximum possible à la vitesse instantanée du moteur déterminée par le manchon de dosage étrangleur est immédiatement disponible sans risque de surchauffe de la turbine.
REVENDICATIONS.
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