Installation de propulsion. L'invention, qui est due à M.. Robert Pouit, a pour objet une installation de propulsion comprenant deux turbines à gaz, un groupe compresseur et au moins une tuyère de pro pulsion, le tout étant agencé de façon que l'on puisse, à. volonté, soit alimenter ces deux tur bines par un courant de gaz .moteurs les tra versant. en série, soit les alimenter par deux courants (le gaz distincts, dont l'un traverse l'une et dont l'autre traverse l'autre turbine.
Cette installation pourrait, par exemple, servir à. l'entraînement d'une aérodyne. L'installation selon l'invention est caracté risée en ce qu'elle- est, en outre, agencée de fanon que l'on puisse mettre hors service une partie du groupe compresseur, le refoulement de cette partie étant relié, par une conduite comprenant une chambre de combustion, di rectement à l'admission de celle des turbines qui, lors de la marche en série, est. traversée en second lieu par le courant de gaz moteurs.
Les fig. 1, 2 et 3 du dessin représentent, schématiquement et à titre d'exemple, chacune une forme d'exécution de l'installation selon l'invention.
Dans l'installation représentée par la fig. 1, une turbine 1, constituant la turbine haute pression lors de la marche en série, c'est-à-dire celle qui est alors traversée en premier lieu par le courant de gaz, entraîne un compresseur basse pression 3, tandis qu'une turbine 2 qui constitue, pendant. la marche en série, la tur- bine basse pression, c'est-à-dire celle qui est alors traversée en second lieu par les gaz, en traîne un compresseur haute pression 4. L'arbre 6 du groupe turbocompresseur 2-4 passe à l'intérieur de l'arbre creux 7 du groupe turbocompresseur 1-3, les éléments compresseurs 3-4 étant groupés vers l'avant et les éléments turbines 1 et 2 étant groupés vers l'arrière.
Entre le refoulement 8 du compresseur haute pression 4 et. l'admission 9 de la turbine haute pression 1 est. intercalée une chambre de combustion 10 pourvue d'injecteurs de combustible 11, la combustion de ce combus tible servant à augmenter la température de l'air comprimé et refoulé par le compresseur 4. Le compresseur basse pression 3 aspire dans l'atmosphère, à l'aide d'un manchon 12, et de L'air comprimé par ledit compresseur 3 est amené vers l'admission du compresseur haute pression 4 à l'aide d'une conduite 13.
Le compresseur basse pression 3 est agencé de façon telle que son débit dépasse la de mande en air des turbines 1 et 2 mises en série. Le reste de l'air refoulé par ledit compresseur peut servir à l'alimentation d'une ou plusieurs tuyères de propulsion non représentées, aux quelles cet air est amené à l'aide d'une seconde conduite 14a-14b entre les branches de la quelle est intercalé un robinet 15, lesdites tuyères pouvant, par exemple, être montées sur les pales d'une voilure tournante d'une aérodyne entraînée par l'installation, de façon à pouvoir assurer la mise en rotation de cette voilure par effet de réaction.
Les gaz d'échappement de la turbine basse pression 2 sont utilisés dans une autre tuyère de détente 16 ayant un effet de propulsion par réaction et dont la section de sortie peut être réglée par un organe de réglage 17 pouvant, dans une de ses positions extrêmes, fermer complètement la tuyère 16.
Le compresseur haute pression 4 et la tur bine haute pression 1 sont agencés de faeon telle que le rapport de compression dudit. com presseur soit essentiellement égal au rapport de détente de ladite turbine, de sorte que les gaz sortant de la turbine haute pression 1 aient sensiblement la même pression que l'air comprimé par le compresseur basse pression 3. Une conduite de connexion 18 pourvue d'un robinet 19 permet d'augmenter la quantité et. la valeur énergétique de l'air passant par la. conduite 14a-14b en mélangeant avec cet air une partie des gaz sortant de la turbine 1.
Les deux turbines 1 et 2 sont séparées par rune cloison 20 munie d'une ou de plusieurs soupapes de retenue 21 qui laissent. passer les gaz de la turbine 1 vers la turbine 2, lorsque la pression à l'admission de la turbine 2 est inférieure à celle à la sortie de la turbine 1 et qui séparent les deux turbines, lorsque la pression à l'admission de la turbine 2 est. supérieure à la pression à la sortie de la tur bine 1.
L'installation comprend en outre un com presseur 5 disposé eoaxialement aux éléments 1, 2, 3 et 4 et entraîné par l'arbre 6 de la tur bine basse pression 2. Entre l'arbre creux 22 du compresseur 5 et l'arbre 6 est intercalé un embrayage 23 permettant d'accoupler ce com presseur à ladite turbine ou de le débrayer.
Le refoulement 24 du compresseur 5 est relié à l'admission de la turbine 2 par une conduite comprenant. une chambre de combus tion 25 munie d'un injecteur de combustible '16, la communication entre le compresseur 5 et la chambre de combustion 25 étant comman dée par une soupape de retenue 27 qui inter rompt cette communication, lorsque la pres- sion à l'admission dans la. turbine 2 est supé rieure à la pression au refoulement 24 du com presseur 5.
De préférence, on s'arrange pour que la pression de refoulement du compresseur 5, lorsqu'il est en marche, soit, au moins approxi mativement, la même que celle du compresseur haute pression L'excès du débit du compresseur 3, au lieu d'être envoyé à la conduite 14b, peut être envoyé au compresseur 5.
A cet effet, entre le robinet. 15 et l'admis sion du compresseur 5 est. intercalé un con duit 28 et ce robinet. 15 est. agencé de faon telle qu'il relie, dans une position non repré sentée par le dessin, la branche 14a de la con duite 14a-14b au conduit 28 et qu'il inter rompe en même temps la communication entre les branches 14a-14b.
Les côtés échappement des deux turbines 1 et 2 sont reliés par des conduits 29 et 30 à un collecteur commun 31 muni d'une vanne double à deux obturateurs 32 et qui, selon sa position, ferme le collecteur 31 par rapport aux côtés échappement. des deux turbines ou fait communiquer ce collecteur avec ces côtés échappement.
Dans ledit collecteur débouche une conduite 33 servant. à alimenter une ou plusieurs tuyères de propulsion, ces tuyères pouvant, par exemple, être montées sur les pales de la voilure tournante d'une aérodyne munie de l'installation en question, de façon à pouvoir en assurer la mise en rotation Le fonctionnement de l'installation repré sentée par la fig. 1 est le suivant: Pour la marche en série des turbines 1 et 2, le compres seur 5 est débrayé et le robinet 15 se trouve dans la position représentée par la fig. 1, tan dis que la. vanne 32 ferme le collecteur 31, par rapport. aux côtés échappement. des deux tur bines 1 et 2.
Une partie de l'air refoulé par le compresseur basse pression 3 est. amenée direc tement, par la conduite 14a-14b, aux tuyères de propulsion susmentionnées. Le reste de l'air comprimé par le compresseur 3 sert à alimen ter le compresseur haute pression 4 où il est comprimé une nouvelle fois, pour être refoulé dans l'espace de refoulement 8. Il passe dans la chambre de combustion 10 où la tempéra ture de cet. air est. augmentée par la combus tion du combustible injecté par l'injecteur 11. L'air ainsi réchauffé sert. alors à l'alimentation de la turbine haute pression 1 où il se détend une première fois.
Après avoir traversé la soupape ou les soupapes 21, cet air se détend une deuxième fois dans la turbine basse pres sion 2 pour s'échapper enfin par la tuyère de détente 16 où il produit un effet de propulsion par réaction. Pour cette marche en série, les soupapes 19 et 27 sont fermées.
Eventuellement, une partie du gaz détendu une première fois dans la turbine haute pres sion 1 peut être mélangée, après avoir passé par le conduit 18 et le robinet 19, avec l'air pur passant par la partie 14b de la conduite 14c-14b.
Lorsqu'il s'agit d'augmenter considérable ment la puissance de l'installation, on accouple le compresseur supplémentaire 5 à l'arbre 6 de la turbine 2, en donnant en même temps au robinet 15 une position telle qu'il relie la branche 14a de la conduite 14a-14b à la con duite 28.
De cette façon, une partie de l'air refoulé par le compresseur 3, comprimé une deuxième fois dans le compresseur 5 et ré chauffé ensuite dans la chambre de combus tion 25 par la combustion du combustible injecté par l'injecteur 26, est amenée enfin à la turbine 2 où il se détend en entraînant cette turbine, tandis que le reste de l'air re foulé par le compresseur basse pression 3, comprimé une deuxième fois dans le compres seur haute pression 4 et réchauffé par du combustible injecté par l'injecteur 11 dans la chambre de combustion 10, est. amené à la turbine 1 où il se détend en entraînant cette dernière turbine.
Si, pour ce régime de marche, le gaz d'ali mentation des deux turbines 1 et 2 a la même pression et si, en outre, le rapport de dé tente dans les deux turbines est le même, les gaz d'échappement des deux turbines ont également, essentiellement la même pression, de sorte qu'on peut les mélanger dans le col lecteur 31 d'où ils s'échappent par la conduite 33, par exemple, vers les tuyères susmention- nées. Si on veut que la totalité des gaz d'échappement soit amenée vers le collec teur 31, on ferme complètement la tuyère 16 à l'aide de l'organe de commande 17.
Bien entendu, on peut également amener une par tie seulement des gaz d'échappement de la turbine 2 dans le collecteur 31 et utiliser une autre partie de ces gaz pour l'alimentation de la tuyère 16 où cette autre partie a un effet. de 'propulsion par réaction.
L'alimentation du collecteur 31 par la totalité des gaz d'échappement des deux tur bines 1 et 2 est particulièrement intéressante, lorsque ce collecteur alimente les tuyères de propulsion montées sur une voilure tournante et lorsqu'il s'agit dans ce cas d'assurer la sus tentation au point fixe ou en évolution ver ticale.
Pendant ce régime de marche, la ou les soupapes 21 sont, bien entendu, fermées. Dans une variante de l'installation repré sentée par la fig. 1, l'agencement pourrait être tel que l'on puisse utiliser une partie seulement de l'air refoulé par le compresseur 3 à l'alimentation simultanée des deux com presseurs 4 et 5, tandis que le reste de cet air serait utilisé pour alimenter une ou plu sieurs tuyères de propulsion.
D'une façon générale, on choisira les con ditions manométriques et thermométriques de l'installation de la fig. 1, de manière à assurer l'équilibre énergétique, ainsi que le fonction nement correct des turbomachines, dans les deux régimes de marche décrits. A cet effet: 1 On choisit le rapport des pressions dans le compresseur basse pression, ainsi que dans la turbine haute pression, pour que la masse du flux d'air suffise au moins à l'alimenta tion des deux compresseurs haute pression 4 et 5, couplés dans la marche en parallèle et cela, de préférence, sans que l'on ait à agir sur le degré d'injection des turbines.
2 Avantageusement, on choisit le rapport des pressions dans le compresseur haute pres sion et dans la turbine basse pression pour que le compresseur haute pression 5 four nisse assez d'air pour alimenter la turbine basse pression, sans qu'on ait à agir: sur le degré d'injection de cette dernière turbine.
3 De préférence, on règle l'injection du combustible dans les chambres de combus tion, afin d'obtenir, pour les deux régimes, des volumes de gaz qui permettent de ne pas avoir recours au réglage du degré d'injection des turbines.
A titre d'indication, on peut choisir les pressions et températures principales de l'ins tallation décrite comme suit., pour une pres sion ambiante d'environ 1 atmosphère (alti tude près du sol) Pression de refoulement du compresseur basse pression 3: 1,75 atmosphère; Pression de refoulement du compresseur 5: 3,7 atmosphères; Pression d'alimentation de la turbine haute pression 1: 3,5 atmosphères; Pression d'échappement de la turbine haute pression 1: 1,75 atmosphère; Température d'entrée de la turbine haute pression: Marche en série: 725 ; Marche en parallèle: 775 ; Température à l'entrée de la turbine basse pression: Marche en parallèle:<B>7751;</B> Les susdites valeurs permettent un fonc tionnement des turbines sans réglage de leur admission.
L'installation représentée à la fig. 2, dans laquelle les éléments qui correspondent à cer tains éléments de la fig. 1 sont désignés par les mêmes chiffres -de référence, comprend un autogénérateur de gaz sous pression à piston libre. Cet autogénérateur comprend un élé ment compresseur présentant un piston com presseur 34 et un cylindre compresseur 35, l'un des compartiments duquel est muni d'une soupape d'aspiration 36 et d'une sou pape de refoulement 37, tandis que l'autre compartiment renferme un matelas 38 ser vant, ainsi que cela est connu, à assurer la course de retour du piston libre.
Cet auto- générateur est muni d'un élément .inoteur comprenant un piston moteur 39 solidaire dudit piston compresseur 34 et travaillant, selon le cycle à deux temps, dans un cylindre moteur 40. Ce dernier cylindre est muni d'ou- vertures d'admission 41 et d'échappement 42 commandées par le piston moteur 39 ainsi que d'un injecteur de combustible 43.
L'élément compresseur de l'autogénéra- teur est alimenté par une partie de l'air com primé par le compresseur basse pression 3 et amené à l'admission du cylindre compresseur 35 de l'autogénérateur par le conduit. 13.
L'air ainsi introduit. dans le cylindre com presseur 35 y est. comprimé une deuxième fois et refoulé dans le carter 4-1 de l'autogéné- rateur. Cet. air sert ensuite à l'alimentation et au balayage du cylindre moteur 40, des ouver tures d'échappement 42 duquel sort un mé lange chaud et sous pression de gaz de com bustion et de l'excès de l'air de balayage, ce mélange servant de gaz moteur qui est amené à l'admission 9 de la turbine haute pression 1 qui est alimentée uniquement par l'autogéné- rat.eur.
Dans une variante, le cylindre compres seur 35 de 1-'autogénérateur pourrait être ali menté, par un conduit 13a, par de l'air pré levé d'un étage intermédiaire du compres seur 3. Dans cette variante, on pourra s'ar ranger pour que le taux de compression dans l'autogénérateur soit supérieur au taux de compression dans le compresseur 5, pour ob tenir l'égalité des pressions d'alimentation des deux turbines 1 et 2 lorsque le compresseur 5 fonctionne. Les deux turbines sont calées sur un même arbre entraînant le compresseur 3 et, par l'embrayage 23, le compresseur 5. Pour le reste, cette installation est identique à celle de la. fig. 1.
Le fonctionnement de l'installation de la fi-. 2 est. tout à. fait analogue à celui de l'ins tallation de la fig. 1. Pour la marche en. série des deux turbines 1 et 2, une partie de l'air comprimé par le compresseur 3 sert à. alimen ter directement des tuyères de propulsion, tandis qu'une autre partie suralimente l'auto générateur ou également la température de cet air est rehaussée par la combustion de combustible et le mélange de l'air et du gaz de combustion est amené d'abord à la turbine 1 où ce mélange se détend une première fois et ensuite à la turbine 2 où une deuxième détente a lieu.
Enfin, ces gaz s'échappent. par la tuyère 16.
Pour l'autre régime de marche, le com- presseur 5 est embrayé et la chambre de com bustion 25 et l'injecteur 26 sont. mis en marche et les deux turbines 1 et 2 sont ali mentées, la turbine haute pression 1 par le courant de gaz fourni par l'autogénérateur et, l'autre par le courant de gaz, distinct du pre mier, s'échappant de la chambre de combus tion 25.
Pendant cette marche, on envoie, de préférence, la partie de l'air du compresseur 3 qui, pour la marche en série, alimentait directement des tuyères de propulsion, dans le compresseur 5 pour y être comprimé une deuxième fois et on amène les gaz d'échappe ment. des deux turbines 1 et. 2 dans le collec teur commun 31 pour que la. totalité de ces gaz soit utilisée par un récepteur commun.
L'installation selon la fig. 3 présente un autogénérateur G, qui peut avoir la construc tion représentée par la fig. 2, et dont la partie compresseur aspire directement dans l'atmosphère.
La turbine haute pression 1 est alimentée uniquement par cet autogénérateur. Dans cette installation, on utilise la totalité de l'air comprimé par le compresseur basse pression 3 pour alimenter le conduit 11b allant à des tuyères de propulsion lors de la marche en série des deux turbines 1 et 2, tandis que, pour la marche pour laquelle le compresseur 5 est embrayé, une partie de l'air débité par le compresseur basse pression 3 sert à alimenter ce compresseur 5, tandis qu'une autre partie de cet air est introduite dans le collecteur 31, à l'aide d'un conduit 45,
commandé par un robinet à voie multiple 19a qui commande en même temps le conduit 18. Cette partie d'air sert à refroidir les gaz d'échappement. des deux turbines 1 et 2 qui ont sensiblement la même pression que l'air débité parallèlement par le compresseur basse pression 3. Pour le reste, cette installation est identique à celle des fig. 1 et 2, et son fonc tionnement est le même que celui de l'instal lation de la fig. 2.
Le refroidissement des gaz s'échappant des deux turbines 1 et 2 dans le collecteur 31 par l'addition d'air ayant une température plus basse, est particulièrement utile, lorsque ces gaz d'échappement sont des tinés à assurer la propulsion par réaction d'une voilure tournante. L'excès d'air du com presseur 3, qui est disponible pour ce refroi dissement, est particulièrement important, du moment que l'autogénérateur G aspire l'air directement dans l'atmosphère.
Une variante de l'installation de la fig. 3 pourrait être agencée de façon que l'on puisse suralimenter l'autogénérateur G par de l'air prélevé d'un étage intermédiaire du compres seur basse pression 3, auquel cas il faut don ner à ce compresseur basse pression des di mensions suffisantes pour qu'il puisse fournir quand même, lorsqu'il alimente le compres seur 5, un excédent. d'air destiné à être mé langé aux gaz d'échappement des deux tur bines, en vue du refroidissement de ces gaz.
Les installations décrites sont destinées entre autres à des aérodynes à voilure tour nante telles que les hélicoptères. En effet, ces aérodynes ont besoin, au départ, d'un excès de puissance considérable, notamment lorsque la. voilure tournante sustentatrice doit assurer à la fois la propulsion et la susten tation au point fixe et en évolution verti cale.
Propulsion plant. The invention, which is due to Mr. Robert Pouit, relates to a propulsion installation comprising two gas turbines, a compressor unit and at least one propulsion nozzle, the whole being arranged so that one can , at. will, or feed these two turbines with a current of gas. motors passing through them. in series, or feed them by two streams (the separate gas, one of which passes through one and the other of which passes through the other turbine.
This installation could, for example, be used for. the training of an aerodyne. The installation according to the invention is characterized in that it is, moreover, arranged with a dewlap that one can put out of service a part of the compressor unit, the discharge of this part being connected by a pipe comprising a combustion chamber, directly at the intake of that of the turbines which, when running in series, is. secondly crossed by the current of driving gases.
Figs. 1, 2 and 3 of the drawing represent, schematically and by way of example, each one embodiment of the installation according to the invention.
In the installation shown in FIG. 1, a turbine 1, constituting the high pressure turbine during operation in series, that is to say that which is then traversed first by the gas stream, drives a low pressure compressor 3, while a turbine 2 which constitutes, during. running in series, the low pressure turbine, that is to say the one which is then traversed in the second place by the gases, drags a high pressure compressor 4. Shaft 6 of the turbocharger group 2-4 passes inside the hollow shaft 7 of the turbocharger group 1-3, the compressor elements 3-4 being grouped towards the front and the turbine elements 1 and 2 being grouped towards the rear.
Between the discharge 8 of the high pressure compressor 4 and. the inlet 9 of the high pressure turbine 1 is. interposed a combustion chamber 10 provided with fuel injectors 11, the combustion of this fuel serving to increase the temperature of the compressed air delivered by the compressor 4. The low-pressure compressor 3 sucks into the atmosphere, to the 'Using a sleeve 12, and the air compressed by said compressor 3 is brought to the inlet of the high pressure compressor 4 by means of a pipe 13.
The low pressure compressor 3 is arranged such that its flow rate exceeds the air demand of the turbines 1 and 2 placed in series. The remainder of the air delivered by said compressor can be used to supply one or more propulsion nozzles, not shown, to which this air is supplied by means of a second pipe 14a-14b between the branches of the which is interposed a valve 15, said nozzles being able, for example, to be mounted on the blades of a rotary wing of an aerodyne driven by the installation, so as to be able to ensure the rotation of this wing by reaction effect .
The exhaust gases from the low pressure turbine 2 are used in another expansion nozzle 16 having a propulsion effect by reaction and the outlet section of which can be adjusted by an adjustment member 17 which can, in one of its extreme positions , completely close the nozzle 16.
The high pressure compressor 4 and the high pressure turbine 1 are arranged in such a way that the compression ratio of said. com pressor is essentially equal to the expansion ratio of said turbine, so that the gases leaving the high pressure turbine 1 have substantially the same pressure as the air compressed by the low pressure compressor 3. A connection pipe 18 provided with a tap 19 makes it possible to increase the quantity and. the energy value of the air passing through the. pipe 14a-14b by mixing with this air part of the gases leaving the turbine 1.
The two turbines 1 and 2 are separated by a partition 20 provided with one or more check valves 21 which leave. pass the gases from turbine 1 to turbine 2, when the pressure at the inlet of turbine 2 is lower than that at the outlet of turbine 1 and which separate the two turbines, when the pressure at the inlet of the turbine turbine 2 is. greater than the pressure at the outlet of the turbine 1.
The installation further comprises a compressor 5 arranged eoaxially to the elements 1, 2, 3 and 4 and driven by the shaft 6 of the low pressure turbine 2. Between the hollow shaft 22 of the compressor 5 and the shaft 6 There is interposed a clutch 23 making it possible to couple this compressor to said turbine or to disengage it.
The discharge 24 of the compressor 5 is connected to the inlet of the turbine 2 by a pipe comprising. a combustion chamber 25 provided with a fuel injector 16, the communication between the compressor 5 and the combustion chamber 25 being controlled by a check valve 27 which interrupts this communication, when the pressure at l 'admission to the. turbine 2 is greater than the pressure at the outlet 24 of the compressor 5.
Preferably, arrangements are made so that the discharge pressure of the compressor 5, when it is in operation, is, at least approximately, the same as that of the high pressure compressor. The excess flow of the compressor 3, instead of to be sent to line 14b, can be sent to compressor 5.
For this purpose, between the tap. 15 and the intake of compressor 5 is. interposed a conduit 28 and this valve. 15 est. arranged in such a way that it connects, in a position not shown in the drawing, the branch 14a of the duct 14a-14b to the duct 28 and that at the same time it interrupts the communication between the branches 14a-14b.
The exhaust sides of the two turbines 1 and 2 are connected by conduits 29 and 30 to a common manifold 31 provided with a double valve with two shutters 32 and which, depending on its position, closes the manifold 31 with respect to the exhaust sides. of the two turbines or causes this manifold to communicate with these exhaust sides.
In said collector opens a pipe 33 serving. in supplying one or more propulsion nozzles, these nozzles being able, for example, to be mounted on the blades of the rotary wing of an aerodyne fitted with the installation in question, so as to be able to ensure its rotation. the installation shown in fig. 1 is as follows: For the series operation of the turbines 1 and 2, the compressor 5 is disengaged and the valve 15 is in the position shown in FIG. 1, tan say that the. valve 32 closes the collector 31, compared. to the exhaust sides. of the two turbines 1 and 2.
Part of the air delivered by the low pressure compressor 3 is. brought directly, via line 14a-14b, to the aforementioned propulsion nozzles. The rest of the air compressed by the compressor 3 is used to feed the high pressure compressor 4 where it is compressed again, to be delivered into the discharge space 8. It passes into the combustion chamber 10 where the temperature ture of this. air is. increased by the combustion of the fuel injected by the injector 11. The air thus heated is used. then to the supply of the high pressure turbine 1 where it expands for the first time.
After passing through the valve or valves 21, this air expands a second time in the low pressure turbine 2 to finally escape through the expansion nozzle 16 where it produces a propulsion effect by reaction. For this series operation, valves 19 and 27 are closed.
Optionally, part of the gas expanded for the first time in the high pressure turbine 1 can be mixed, after having passed through the pipe 18 and the valve 19, with the clean air passing through the part 14b of the pipe 14c-14b.
When it comes to considerably increasing the power of the installation, the additional compressor 5 is coupled to the shaft 6 of the turbine 2, at the same time giving the valve 15 a position such that it connects the branch 14a of pipe 14a-14b to pipe 28.
In this way, part of the air delivered by the compressor 3, compressed a second time in the compressor 5 and then reheated in the combustion chamber 25 by the combustion of the fuel injected by the injector 26, is finally supplied to the turbine 2 where it expands by driving this turbine, while the rest of the air re-trodden by the low pressure compressor 3, compressed a second time in the high pressure compressor 4 and reheated by the fuel injected by the injector 11 in the combustion chamber 10, est. brought to the turbine 1 where it expands by driving the latter turbine.
If, for this operating speed, the supply gas for the two turbines 1 and 2 has the same pressure and if, in addition, the expansion ratio in the two turbines is the same, the exhaust gases from both turbines The turbines also have essentially the same pressure, so that they can be mixed in the read neck 31 from where they escape through line 33, for example, to the aforementioned nozzles. If it is desired that all of the exhaust gases be brought to the manifold 31, the nozzle 16 is completely closed using the control member 17.
Of course, it is also possible to bring only part of the exhaust gases from the turbine 2 into the manifold 31 and use another part of these gases for supplying the nozzle 16 where this other part has an effect. of 'jet propulsion.
The supply of the manifold 31 with all the exhaust gases from the two turbines 1 and 2 is particularly advantageous, when this manifold supplies the propulsion nozzles mounted on a rotary wing and when it is in this case of ensure the sus temptation at the fixed point or in vertical evolution.
During this operating mode, the valve or valves 21 are, of course, closed. In a variant of the installation shown in FIG. 1, the arrangement could be such that it is possible to use only part of the air delivered by the compressor 3 to the simultaneous supply of the two compressors 4 and 5, while the rest of this air would be used to supply one or more propulsion nozzles.
In general, the manometric and thermometric conditions of the installation of FIG. 1, so as to ensure the energy balance, as well as the correct operation of the turbomachines, in the two operating regimes described. To this end: 1 The pressure ratio in the low pressure compressor, as well as in the high pressure turbine, is chosen so that the mass of the air flow is at least sufficient to supply the two high pressure compressors 4 and 5 , coupled in parallel operation and this, preferably, without having to act on the degree of injection of the turbines.
2 Advantageously, the pressure ratio in the high pressure compressor and in the low pressure turbine is chosen so that the high pressure compressor 5 furnishes enough air to supply the low pressure turbine, without having to act: the degree of injection of the latter turbine.
3 Preferably, the injection of the fuel into the combustion chambers is adjusted in order to obtain, for the two modes, volumes of gas which make it possible not to have recourse to the adjustment of the degree of injection of the turbines.
As an indication, one can choose the main pressures and temperatures of the installation described as follows., For an ambient pressure of about 1 atmosphere (altitude near the ground) Discharge pressure of the low pressure compressor 3: 1.75 atmospheres; Discharge pressure of compressor 5: 3.7 atmospheres; Supply pressure of the high pressure turbine 1: 3.5 atmospheres; Exhaust pressure of the high pressure turbine 1: 1.75 atmospheres; High pressure turbine inlet temperature: Series operation: 725; Parallel operation: 775; Temperature at the inlet of the low pressure turbine: Operation in parallel: <B> 7751; </B> The above values allow the turbines to operate without adjusting their intake.
The installation shown in fig. 2, in which the elements which correspond to certain elements of FIG. 1 are designated by the same reference numbers, comprises a pressurized gas autogenerator with free piston. This autogenerator comprises a compressor element having a compressor piston 34 and a compressor cylinder 35, one of the compartments of which is provided with a suction valve 36 and a discharge valve 37, while the other compartment contains a mattress 38 serving, as is known, to ensure the return stroke of the free piston.
This self-generator is provided with an in-motor element comprising a motor piston 39 integral with said compressor piston 34 and working, according to the two-stroke cycle, in a motor cylinder 40. The latter cylinder is provided with openings for intake 41 and exhaust 42 controlled by the engine piston 39 as well as a fuel injector 43.
The compressor element of the autogenerator is supplied with part of the air compressed by the low pressure compressor 3 and supplied to the inlet of the compressor cylinder 35 of the autogenerator through the duct. 13.
The air thus introduced. in the compression cylinder 35 is there. compressed a second time and forced into the housing 4-1 of the autogenerator. This. air is then used for supplying and scavenging the engine cylinder 40, from the exhaust openings 42 from which a hot and pressurized mixture of combustion gas and excess scavenging air emerges, this mixture serving as a driving gas which is fed to the inlet 9 of the high pressure turbine 1 which is supplied only by the autogenateur.
In a variant, the compressor cylinder 35 of the autogenerator could be supplied, via a duct 13a, with air taken from an intermediate stage of the compressor 3. In this variant, it is possible to stop tidy up so that the compression ratio in the autogenerator is greater than the compression ratio in the compressor 5, in order to obtain equality of the supply pressures of the two turbines 1 and 2 when the compressor 5 is operating. The two turbines are wedged on the same shaft driving the compressor 3 and, through the clutch 23, the compressor 5. For the rest, this installation is identical to that of the. fig. 1.
The operation of the installation of the fi. 2 is. all to. fact similar to that of the installation of FIG. 1. For walking in. series of two turbines 1 and 2, part of the air compressed by compressor 3 is used for. supply directly to the propulsion nozzles, while another part supercharges the auto generator or also the temperature of this air is raised by the combustion of fuel and the mixture of air and combustion gas is brought in first to the turbine 1 where this mixture expands for the first time and then to the turbine 2 where a second expansion takes place.
Finally, these gases escape. through the nozzle 16.
For the other operating speed, the compressor 5 is engaged and the combustion chamber 25 and the injector 26 are. started and the two turbines 1 and 2 are supplied, the high pressure turbine 1 by the gas stream supplied by the autogenerator and the other by the gas stream, separate from the first, escaping from the combustion chamber 25.
During this operation, the part of the air from the compressor 3 which, for operation in series, directly supplied to the propulsion nozzles, is sent into the compressor 5 to be compressed there a second time and the gases are brought in. escape ment. of the two turbines 1 and. 2 in the common collector 31 so that the. all of these gases are used by a common receiver.
The installation according to fig. 3 shows an autogenerator G, which may have the construction shown in FIG. 2, and the compressor part of which draws directly into the atmosphere.
The high pressure turbine 1 is powered only by this autogenerator. In this installation, all of the air compressed by the low-pressure compressor 3 is used to supply the duct 11b going to the propulsion nozzles during the operation in series of the two turbines 1 and 2, while, for operation for which the compressor 5 is engaged, part of the air delivered by the low pressure compressor 3 is used to supply this compressor 5, while another part of this air is introduced into the manifold 31, using a led 45,
controlled by a multi-way valve 19a which simultaneously controls the duct 18. This air part serves to cool the exhaust gases. of the two turbines 1 and 2 which have substantially the same pressure as the air supplied in parallel by the low pressure compressor 3. For the rest, this installation is identical to that of FIGS. 1 and 2, and its operation is the same as that of the installation in fig. 2.
The cooling of the gases escaping from the two turbines 1 and 2 in the manifold 31 by the addition of air having a lower temperature, is particularly useful, when these exhaust gases are intended to ensure the propulsion by reaction of 'a rotary wing. The excess air from the com pressor 3, which is available for this cooling, is particularly large, since the autogenerator G sucks air directly into the atmosphere.
A variant of the installation of FIG. 3 could be arranged so that the autogenerator G can be supercharged with air taken from an intermediate stage of the low pressure compressor 3, in which case it is necessary to give this low pressure compressor sufficient dimensions to that it can still provide, when it supplies the compressor 5, a surplus. air intended to be mixed with the exhaust gases of the two turbines, with a view to cooling these gases.
The installations described are intended, inter alia, for tower wing aerodynes such as helicopters. Indeed, these aerodynes need, at the start, a considerable excess of power, in particular when the. rotary airfoil must provide both propulsion and lift at the fixed point and in vertical evolution.