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Installation de fore* motrice, notamment pour avions à déccl- ------------------------------------------------------------- lage vertical.
La présente invention concerne une installation de for- ce Motrice.
L'installation de force Motrice de l'invention compor. te plusieurs moteurs à turbine à Ses, qui comporte chacun un canal dw dérivation d'air qui reçoit une partie de l'air qui a été comprimé, par le moteur, une conduite commune avec laquelle chacun des canaux de dérivation communique par une soupape à air de dérivation, et un dispositif de commande de chacune de ces soupapes & air de dérivation par lequel la soupape est maintenue en positions respecti'- vas de fermeture et d'ouverture lorsque le rapport entre les pressions dans le canal de dérivation et dans la on*
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duite commune est inférieur ou supérieur respectivement à une valeur déterminée,
de aorte que lorsqu'un soupape à air de dérivation est en position de fermeture, le volu- me d'air prélevé dans le moteur correspondant diminue de façon à permettre à ce moteur d'accélérer et à la pression dansle canal à air de dérivation respectif d'augmenter
Les dispositifs de commande des soupapes comportent chacun de préférence un élément sensible à la pression qui est soumis à une fonction de la perte de charge à tra- vers la soupape à air de dérivation respective.
Les soupapes à air de dérivation comportent chacune de préférence un canal d'échappement d'air maintenu res- pectivement formé et ouvert lorsque la soupape à air de dérivation respective est en positions d'ouverture et de fermeture, do aorte que le volume d'air du canal de dériva- tion qui peut passer dans le canal d'échappement est infé- rieur à celui de l'air passant dans la conduite commune,
et que par suite la fermeture d'une soupape à air de déri- vation fait diminuer le volume d'air prélevé dans le moteur correspondante Les soupapes à air de dérivation peuvent comporter chacune un élément de soupape poussé dans sa position de fermeture par un élément élastique et dans sa position d'ouverture par la pression dans un tuyau qui communique avec le canal d'air de dérivation correspondant et compor- te un orifice d'échappement, et le dispositif de commande de la soupape ouvre et ferme cet orifice d'échappement en fonction de la valeur du rapport précité.
L'élément sensible à la pression de chaque dispositif de commande de la soupape est accouplé de préférence à une soupape qui ouvre et ferme cet orifice d'échappements
De préférence, l'élément de soupape de chacune des
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soupapes à air de dérivation est en une seule pièce ou eat accouplé: avec un piston percé de part en part d'un trou de section réduite et dont une des faces se trouve du côté du canal à air de dérivation et communique avec lui et l'autre face se trouve du cote de la conduite et communique avec elle.
Le coté précité du piston peut communiquer avec le ca- nal & air de dérivation correspondant et avec la conduite commune par dea canaux qui contiennent dea soupapes de re- tenue qui ne permettent à l'air de passer que dans la di- rection du piaton.
L'invention a encore pour objet un avion qui comporte l'installation de force motrice décrite ci-dessue et dont lea moteurs à turbine à gar aervent de moteurs de décollage vertical,c'est-à-dire de moteurs qui exercent des forcée verticales sur l'avion, indépendamment de celles qui sont engendrées aérodynamiquement par le vol en avant.
L'installation de force motrice de l'invention à bord de l'avion peut donc débiter de l'air dans les tuyères qui servent à régler l'attitude de l'avion en vol.
L'invention est décrite ci-après à titre d'exemple avec les dessins ci-jointa à l'appui sur lesquels
La figure 1 est une vue en plan schématique d'un avion à décollage vertical comportant l'installation de force mo- trice de l'invention;
La figure 2 est une élévation schématique avec coupe partielle d'un moteur à turbine à gas de décollage vertical faisant partie de l'inatallation de force motrice de la figure l;
La figure 3 est une coupe schématique d'une soupape à air de dérivation et d'un dispositif de commande de la soupape faisant partie de l'installation de force motrice
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de la figure 1 et
La figura 4 est une coupe semblable à celle de la figura 3, mais représente une variant* de la soupape à air de dérivation*
Les termes "droite et gauche", "en haut et en bas" doivent être considérés dans la description comme désignant les directions observées sur les dessins.
Un avion 10 à décollage vertical (fig. 1) comporte une aile delta 11 qui comporte des moteurs de propulsion en avant horizontaux à turbine à gas 12, 13 et six moteurs de décollage vertical à turbine & gas 14, dirigée de haut en bas.
Les moteurs de décollage vertical 14 (fig. 2) compor- tent chacun un compresseur 15, un dispositif de combustion 16 et une turbine 17. Une partie de l'air comprimé par le compresseur 15 de chaque moteur de décollage vertical 14 passe dans un canal à air de dérivation 20.
Les canaux à air de dérivation 20 communiquent chacun avec une conduite commune 21 par l'intermédiaire d'un dis- positif de commande 22 représenté schématiquement sur la figure 2 et consistant en principe en une soupape à air de dérivation 23 et un dispositif 24 de commande de la soupa- pe (figt 3). La conduite commune 21 comporte des tuyères 25,26, 27 de réglage de l'attitude dirigées de haut en bas* Des dispositifs (non représentés) font varier les va lumes d'air relatifs transmis aux tuyères 25, 26, 27 de façon à régler l'attitude en vol de l'avion 10 et par suite les mouvements de tangage, les dérapages et le roulis de l'avion.
Les soupapes à air de dérivation 23 comportent chacune un élément de soupape JO, qui comporte au voisinage de ses extrémités de droite et de gauche respectives des brides
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de bout 31, 32, montées à coulisse et remplissant la fenow tion de piatona dont un corps de soupape 33.
Lois bridta de bout )1, 32 comportent elle&.m4m*s des collerettes annulaires 34, 350 qui coopèrent avec des aie- ces de Soupapes reapeotifa 36, 37 et par lesquels l'air de dérivation du canal de dérivation respectit 20 peut passar par un canal d'4chapp.tnt 40 et dans la conduite com-
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mune 21.
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Leu oupnpww A air de dérivation 2J peuvent être ré- gl'.. chacun* en position de tométure dans laquelle la collerette annulaire 3$ repose sur le siège de aoupapai 37;
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ainsi qu'on peut le voir, et la collerette annulaire 34
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est à une certaine distance du siégé dt soupape 36 Lors- qu'un* aoupape à air de dérivation 23 occupe cette position de fermeture, une proportion de 6% par exemple du volume de l'air comprimé par le compresseur 15 du =tour corret-
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pondant peut passer du canal à air de dérivation 20 et
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par le 11tll de soupape 36 dont l'atmosphère par le canal d'échappement 40.
Les eoupapee a air de dérivation 23 peuvent aussi
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être réglées chacune en position d'ouverture dans laquelle
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la collerette annulaire 34 repose Sur le siège de aoupape 36 et la bride annulaire 33 est 1 une certaine d1.tanoe
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du siège de soupape 37, Lorsque la soupape à air de déri- vation 23 occupe cette position d'ouverture une proportion
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de 10 à lu par exemple de l'air comprimé par le compres- raur 15 du Moteur correspondant peut Passer du Canal de passage de l'air de dérivation 20 et par le li"8 de sou-
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pape 37 dans la conduite commune 21.
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Un ressort 41 pousse l'élément de soupape 3 de cha- que soupape à air de dérivation 23 do droite à gauche, o"8t.1-d1r. dans la position représenté$ dana laquelle
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l'air de dérivation du canal du passage correspondant 20 peut passer dans le canal d'échappement 40 mail non dans
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la conduit* Commune 21.
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La brida de bout 31 de Chaque soupape il air dit dério vation 23 est parade de part en part d'un trou de section
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réduit* 42 et il est prévu un tuyautt3 qui communiqua avec le coté gauche de la bride de bout Jl et avec une chambra 44 du dispositif de commanda respectif 24 de la soupape.
La chambre 44 wat percé* d'un trou tu5 dont le débit de pnsaage est commandé par une portion tronconique 46 d'un élément de soupop* 476 Lorsque la portion tronconi- que 46 na tome pas It trou 4? l'air de la chambra 44 peut paeaar dans une chambre 50 qui communique avec l'atmosphère par un orifice d"chappemlnt 51.
Une chambre 52 de chaque dispositif de commands de la aoupapa 24 communiqua avec le cenal de passage correspon- dant 20 de l'air de dérivation par un tuyau 53,
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Lorsqu'un élément de aoupapa 54 occupa la position dfouwrtura rapréaentéa, la chambre 52 communique avec une chambre 53 par un canal 56.
L élément de nouPaP* 54 est porté par un diaphragme élastique 57 et est poussé par un ressort 59 dans la position de femeturet La chambre 35 communique par un trou de action rddui- te 60 avec o une chambre 61, et un élément de soupape & poin- teau 62 qui et vies* dan. la corps d'un dispositif 24 de commande de la soupape pénètre dans le trou de section r4m duita 60 de sorte qu'on peut facilement faire varier la section efficace du trou de section réduite 60 et par suite
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la pression dans la chambre 61.
Cette tome de construc- tion a été choisie parcs que la totalité de la pression de l'air dans le canal de passage de l'air de dérivation 20 n'est pas nécessaire au réglage$
La chambra 61 comporta une portion de section réduit* ,
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variable, toms* par un trou 63 qui ooamuaiqua avec la
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chambre 50 et dont on peut faire varier la section effica- et par une portion tronconique 64 de l'élément de soupape
47. La pression dans la chambre 61 dépend donc de la posi- tion de la portion tronconique 64 dans le trou 63.
L'élément de soupape 47 comporte un canal de passage intérieur axial 65 qui fait communiquer en permanence la chambre 61 avec une chambre 66 dont 1'extrémité inférieure est formée par un diaphragme 67 contre lequel a'applique l'élément de soupape 47. Une chambre 70, disposée au-des- sous du diaphragme 67, communique avec un tuyau 71 aboutis- tant dans la conduite commune 21.
Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne de la ma- nière suivante
On fait démarrer les moteurs 14, qui sont destinée A entrer en action simultanément, et lorsqu'ile atteignent une vitesse angulaire déterminée, les élément! occupent les positions de la figure 3. Les soupapes à air de dérivation 23 sont alors en position de fermeture, étant donné que la section de la bride 31 est plus grande que celle de la collerette 35.
Par suite, la pression exercée sur chacun die éléments de soupape 30 par l'air provenant des canaux de passage de l'air de dérivation 20 exerce un effort pous- sant l'élément de soupape de droite A gauche, et les res- sorte 41 exercent aussi une charge poussant l'élément de soupape 30 de droite à gauche. En conséquence, une propor- tion de 6% de l'air comprimé par chacun des moteurs 14 passe dans l'atmosphère par le canal d'échappement reapec- tif 40, cette fraction de dérivation de 6% ayant pour but d'empêcher le pompage des compresseurs 15.
Une certaine quantité de l'air de chacun des canaux de passage de l'air de dérivation 20 passe par le tuyau 53 dans la chambre $2 et lorsque la presaion de l'air dans
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cette chambre a atteint une valeur déterminée, qui corres- pond à la vites*@ déterminée précitée, l'élément de soupa- pe 54 N'ouvre. L'air de la chambre 52 passe alora par le canal56 dans la chambre 55, puis par le trou de section ré- duite 60 dans la chambre 61 et par l@ canal intérieur 65 dar.o la chambre 66. Le diaphragme 67 et par suite l'élé- ment de soupape 47 sont donc poussée de haut en bas puis- qu'à ce moment la pression de la conduite commune 21 ne se transmet pas dans la chambre 70.
En conséquence, les portions tronconiques 46 de l'élément de soupape 47 ferment le trou 45. La portion tronconique 64 fait diminuer la section du trou 63, de aorte que la pression de l'air dans le canal de passage de l'air de dérivation doit être par exemple de 6% supérieure à la pression dans la conduite commune avant que l'élément de soupape 30 s'ouvre.
Une certaine quantité de l'air de chacun des canaux de passage de l'air de dérivation 20 passe aussi par le trou de section réduite 42 et le tuyau 43 dans la chambre 44. Mais, ainsi qu'il est dit dans le paragraphe qui pré- cède, le trou 45 est fermi A ce moment, de aorte que l'air de la chambre 44 ne peut pas s'échapper dans l'atmosphère par l'orifice d'échappement 51. En conséquence, la pres- .ion dans la chambre 44 augmente progressivement jusqu'à ce qu'elle atteigne une valeur suffisante pour faire venir l'élément de soupape 30 de gauche à droit., . rencontre de l'action du ressort 41.
L'élément de soupape 30 est alors en position d'ouverture dans laquelle une proportion de 10 à 30% par exemple de l'air comprimé par le compres- seur 15 du moteur passe dans la conduite commune 21.
Une fraction de l'air de la conduite commune 21 passe par chacun des tuyaux 71 dans la chambre respective 70 au-dessous du diaphragme correspondant 67, qui est soumis
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ainsi à une fonction de la porte de charge A travers @a soupape à air de dérivation 23.
La pression dans le canal de passage de l'air de dé- rivation 20 doit toujours être légèrement supérieure à cel- le de la conduite commune 21 avant que l'élément de soupe- pe 30 s'ouvre. Cette condition est indispensable car la section efficace du tuyau d'échappement 40 est inférieure à celle du siège de soupape 37 et dès que l'élément de sou- pape 30 vient dans la position d'ouverture précitée, la pression diminue dans le canal de passage de l'air de déri- vation 20.
Par duite, si les pressions dans le canal de passage de l'air de dérivation 20 et dans la conduite com- mune 21 étaient égalée ou à peu près lorsque l'élément de soupape 30 s'ouvre, la pression dans le canal de passage de l'air de dérivation deviendrait inférieure t celle de la conduite commune 21 et l'air paierait de cette conduite commune dans le moteur.
La portion de section variable formée par le trou 63 et la portion tronconique 64 donnent la certitude que la pression dansle canal de passage de l'air de dérivation 20 eat supérieure, par exemple de 6%, à la pression dans la conduite commune 21 avant que la soupape 30 .'ouvre,
Ainai qu'il a été dit, la pression diminue dans le canal de passage de l'air de dérivation 20 lorsque l'élément de soupape 30 vient en position d'ouverture et il suffit alors qu'elle ne toit que de 0,5% plua forte que dans la conduite commune.
Si la section du trou 63 était fixe, le signal transmis par la pression A l'élément de soupape 47 serait de nature à faire monter cet élément 47 et à provo- quer de nouveau la fermeture de l'élément de soupape 30 jusqu'à ce que la pression dans le canal de paaaage de l'air de dérivation reprenne aa valeur de 6% supérieurs,
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et l'installation serait instable.
La portion de section réduite étant variable, ainsi qu'il é été décrit, dès que l'élément de soupape 47 descend pour provoquer l'ouverture de Isolément de soupape 30, la section du trou diminue et par suite la pression dans la chambre 66, qui N'exerce sur le diaphragme 67 augmente, quoiqu'il existe une perte de charge dans le canal de pas- sage de l'air de dérivation 20, en empêchant ainai l'été- ment de soupape 30 de se fermer.
Si donc un des moteurs 14 est en retard par rapport aux autres, c'est-à-dire si la pression de l'air qu'il comprime est inférieure à celle des autre., 1' élément de soupape 30 ne peut pas s'ouvrir avant que la pression de l'air de dérivation du moteur à retard atteigne une valeur déterminée.
Si la puissance d'un des moteurs diminue pendant la marche, la pression dans la conduite commune 21 augmente par rapport 1 celle du canal de passage de l'air de dériva* tion correspondant 20 et par suite par rapport à celle de la chambre 66. Le diaphragme 67 est donc poussé de bas en haut avec son élément de soupape 47, de aorte que le trou 45 n'est plus fermé par les portions tronconiques 46 de l'élément de soupape 47' La section efficace du trou 63 augmente également en raison du mouvement de bas en haut de la portion 64.
L'air de la chambre 44 peut s'échapper dans l'atmos- phère par l'orifice d'échappement 51 et par auite la pres- sion qui s'exerce sur le coté gauche de la bride de bout 31 diminue, en faisant sinsi venir l'élément de soupape 30 dans sa position de fermetur@ de la figure 3*
Mais dans cette position de fermeture, la proportion de l'air provenant du moteur correspondant 14 n'est que de
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6% au lieu de 10 à 13%.
Il en résulte que ce moteur 14 s'accélère puisque le débit de l'air passant dans sa tur- bine 17 augmente, et la pression dans le canal de passage de l'air de dérivation 20 augmente jusqu'à ce que, lorsqu' elle atteint une valeur suffisante, l'élément de soupape 30 revienne dans sa position d'ouverture.
Les soupapes à air de dérivation 23 et les dispositif* de commande 24 donnent donc la certitude que l'air de la conduite commune 21 ne recirule pas dans un moteur en re- tard.
La figure 4 représente une installation qui comporte le même dispositif 24 de commande de la soupape que celui de la figure 3. Mais suivant la figure 4. les moteurs 14 comportent chacun une soupape à air de dérivation 72 qui comporte des éléments de soupape à papillon 73,74. Ces éléments 73. 74 règlent respectivement le débit entre le canal de passage de l'air de dérivation 20 et la conduite commune 21 et un canal d'échappement 75.
Les éléments de aoupape à papillon 73,74 sont aocou- plés entre eux et à un piston 76 par une transmission arti- culée 77. Les soupapes à air de dérivation 72 peuvent être réglées chacune dans la position de fermeture de la figure 4 dans laquelle l'élément de soupape à papillon 73 empêche l'air du canal de passage de l'air de dérivation 20 de passer dans la conduite commune 21 et l'élément de soupape à papillon 74 est disposé de façon à permettre à une propor- tion, par exemple de 6%, de l'air comprimé par le moteur correspondant 14 de passer dans le canal d'échappement 75.
Les soupapes 72 peuvent aussi être réglées chacune dans une position d'ouverture (non représenté.) dans laquelle l'élément de soupape à papillon 74 empêche l'air du canal de passage de l'air de dérivation 20 de passer dans le
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canal d'échappement 75 et l'élément de soupape A papillon 73 est disposé de façon à permettre à une proportion, par exemple de 10 à 13%, de l'air comprimé par le moteur corres- pondant 14 de passer dans la conduite commune 21.
Le piston 76 est mobile dans un cylindre 80 de façon à provoquer le mouvement des éléments de soupape . papillon 73, 74 entre les positions de fermeture et d'ouverture.
Des chambres respectives 81, 82 sont disposées a gauche et à droite du piston 76 et communiquent entre elles par un trou de section réduite 83 perce dans le piston 76, tandis que la chambre 81 communique avec la chambre 44 du disposi- tif 24 de commande de la soupape par un tuyau 84.
Le piston 76 forme la paroi de bout du coté gauche d'un manchon 85 dans lequel passe une partie de la transmission articulée 77. Le manchon 85 comporte à son extrémité du coté droit un piston 86, qui peut aller et venir dans une chambre cylindrique 87 et est poussé de droite A gauche par un ressort 90.
La chambre 82 communique avec le canal de passage de l'air de dérivation 20 et avec la conduite commune 21 par des canaux respectifs 91, 92 dans lesquels sont montées des soupapes de retenue respectives 93 et 94. Les soupapes de retenue 93, 94 ne permettent à l'air de passer dans les ca- naux 91,92 que dans la direction de la chambre 82.
La chambre cylindrique 87 communique avec l'atmosphè- re par un canal 95.
Le fonctionnement de l'installation est le suivant : lorsqu'on fait démarrer les moteurs et qu'ils atteignent une vitesse an gulaire déterminée, les éléments occupent les positions de la figure 4. Les soupapes à air de dérivation 72 sont alors chacune en position de fermeture, étant donné que le piston 76 est poussé de droite à gauche par la près**
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sion de l'air qui s'exerce sur lui et par la poussée axer- 0" par le ressort $8, de aorte que l'élément de soupape z papillon 73 80 ferme et l'élément de soupape va papillon 74 s'ouvre, an Permettant à una proportion, par exemple de 6%, de l'air comprimé par le moteur correspondant là de s'échapper dans l'atmosphère par la canal dtiohappoisent 7.
Lorsque la pression de l'air dane la canal da passait de l'air de dérivation 20 a atteint une valeur déterminée, une certaine quantité de l'air passa, ainsi qu'il a été dit à propos de la forma de réalisation de la figura 3, par la tuyau $3 dans la chambre 66, en faisant ainsi revenir la
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portion tronconique 46 de l'élémant da soupape 47 en posi- tion de fermeture du trou 45.
Une certaine quantité de l'air du canal de passage de l'air de dérivation 20 passe aussi par le canal 91 et dans
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la chambre Sa. L'air de la chambre 62 peut passer par le trou de section réduite 83 dans la chambre 81 et ainsi par le tuyau 84 dans la chambre 44. Etant donné que le trou 45 de la chambre 44 est alors ferme, la pression dans cette
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chambre augmente progressivement jusqu'à ce qu'elle attei- gne une valeur suffisante pour pousser le piston 76 de gau-
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che à droite, à rencontre de l'action du ressort 90.
Il en résulte que l'élément de soupape à papillon 74 se ferme et que 1'clament de soupape à papillon 73 s'ouvre en venant dans une position dans laquelle une proportion, par
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exemple de z 13%, de l'air comprimé par le moteur cor- respondant peut passer dans la conduite communs 21.
Une fraction de l'air de la conduite commune SI passe par chacun des tuyaux 71 dans la chambre correspondante 70, de sorte qu'ainsi qu'il a déjà été dit à propos de la forme de réalisation de la figure 3, chaque diaphragme 67 est .ou-
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Mis à une fonction de la perte de char,1 . travers sa sou- pape à air de dérivation 'i.
.31, ainsi qu'il a déjà été dit, à propos de la figure
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3 un des moteurs 14 ,et en retard par rapport aux autres, l'élément de soupape à papillon 73 ne peut pas t'ouvrir et l'élément de soupape à papillon 74 ne se ferme pas avant que la pression de l'air de dérivation du moteur en retard atteigne une valeur déterminée. Si la puissance d'un des moteurs diminue pendant la marche, la pression dans la chambre 70 du dispositif de commande 24 correspondant de la soupape augmente par rapport à celle de la chambre 66 et l'élément de soupape 47 monte de façon à permettre à l'air de la chambre 44 de s'échapper dans l'atmosphère par l'orifice d'échappement 51.
Il en résulte que la pression dans la chambre 81 diminue.
En même temps, la pression dans la chambre 82 augmente puisque l'air de la conduite commune 21 passe par le canal 92 dans la chambre 82 et la pression de cet air .et alors suffisante pour ouvrir la soupape de retenue 94.
Le piston 76 vient ainsi de droite à gauche, en faisant venir l'élément de soupape à papillon 73 en position de fermeture. Ainsi qu'il a été dit à propos de la force de réalisation de la figure 3, il en résulte que le volume d'air prélevé dans le moteur correspondant 14 diminue, de sorte que le moteur s'accélère et la pression dans son ca- nal de passage de l'air de dérivation 20 augmente. Lorsque cette pression a augmenté suffisamment, l'élément de soupa* pe à papillon 73 revient dans sa position d'ouverture.
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