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.