Installation de turbine à combustion interne entraînant au moins une hélice à pas variable d'un aéronef. L'invention a pour objet une installation de turbine à combustion interne entraînant au moins une hélice à pas variable d'un aéronef. Une telle installation doit être pourvue d'une hélice du type à pas variable si l'on veut qu'elle puisse fonctionner de faon stable et satisfaisante à différentes vitesses. En effet, la puissance utile fournie par une turbine à combustion interne croît approximativement avec la puissance 4,6 de sa vitesse de régime, tandis que la puissance absorbée par une lié- lice à pas constant croît approximativement avec la puissance 2,8 de sa. vitesse de rotation.
Ainsi, lorsque la puissance -utile fournie par la turbine est égale à. la puissance absorbée par l'hélice à une vitesse particulière donnée, l'installation est. stable dans les conditions considérées et. fonctionne de faeon satisfai sante, sans avoir tendance à. tourner plus vite ou plus lentement. Cependant, si on désire augmenter la puissance utile de l'installation, on doit augmenter la. vitesse de régime de la turbine, et la vitesse de rotation de l'hélice couplée à celle-ci augmente proportionnelle nient.
II s'ensuit qu'à mesure que la vitesse de rotation de la turbine et de l'hélice augmente, la puissance fournie par la turbine dépasse la puissance absorbée par l'hélice, si bien que la turbine a tendance à s'emballer. Si on uti lise une hélice à pas variable, on peut faire augmenter ce pas à mesure que la vitesse de rotation de l'hélice augmente, et la puissance absorbée par l'hélice peut être ainsi rendue égale à la puissance utile fournie par, la tur bine, dans tout le domaine des vitesses de fonctionnement utiles.
L'utilisation d'une hélice à pas variable permet en outre de commander la vitesse de rotation de l'installation et de la. régler à n'importe quelle valeur particulière choisie an moyen d'un régulateur commandant le pas de cette hélice.
L'installation selon l'invention comprend un régulateur disposé pour commander la. vi tesse de rotation de cette installation en ré- gllant automatiquement le pas de cette. hélice, et un appareil servant à alimenter cette ins tallation en combustible et à. doser le eonrbus- t.ible ainsi fourni, cet appareil comprenant une pompe d'alimentation volumétrique à débit variable, des moyens pour faire varier ce dé bit en fonction de la.
pression de l'air à l'en trée d'un compresseur que comprend l'instal lation et d'une différence de pression entre l'amont et l'aval d'un orifice de dosage de combustible et des moyens destinés à régler la dimension de cet orifice en fonction de la température de l'atmosphère et de la position d'un dispositif de commande de la vitesse de propulsion. Elle est caractérisée par un servo moteur destiné à, régler le régulateur pour commander la vitesse de rotation de l'installa tion, par un organe distributeur principal commandant l'écoulement.
de fluide sous pres- Sion vers ce servi o-moteur, la position de cet organe distributeur étant déterminée par la position du dispositif de commande susdit, et par des moyens servant à freiner l'écoulement de fluide sous pression vers le servomoteur, de façon que, lorsque la position du dispositif de commande est modifiée, le réglage du régu lateur par le servi o-moteur soit effectué en retard sur le réglage de la. dimension de l'ori fice de dosage susdit, le tout afin que lorsque le dispositif de commande de la vitesse de propulsion est.
déplacé, la quantité de com bustible fournie à l'installation soit modifiée et que le réglage correspondant du régulateur soit retardé jusqu'à ce que cette modification de la quantité de combustible ait. eu pour effet de modifier la. puissance motrice fournie par l'installation.
Le dessin représente, à titre d'exemple et de façon partielle, une forme d'exécution de l'installation objet. de l'invention.
Le combustible se trouve dans un réser voir .1, à. partir duquel il parvient par gra vité à une pompe d'alimentation B, après avoir traversé un filtre zil et un tuyau A2. Cette pompe B est. une pompe à pistons à débit variable, par variation de la course des pistons. Ces pistons sont montés pour coulis ser, dans une direction légèrement inclinée sur l'axe de la pompe, dans un corps de rotor de celle-ci. Ils sont actionnés dans un sens par un ressort travaillant à la compression associé à chaque piston, et dans l'autre sens par un plateau oblique Bl dont. on peut. faire varier l'inclinaison par rapport à l'axe de la pompe, pour modifier la course des pistons.
La pompe est entraînée soit directement, soit indirectement, à. partir d'une partie tour nante de l'installation décrite qui comprend une turbine entraînée par des produits de combustion provenant d'une ou de plusieurs chambres dans lesquelles du combustible est brûlé dans de l'air fourni à ces dernières par un compresseur entraîné par cette turbine ou par une autre turbine, indépendante de la première, celle-ci entraînant l'hélice. La modi fication de la course des pistons de la pompe est. effectuée par un servomoteur commandé par des moyens décrits ci-dessous, ces moyens dépendant d'un déplacement transmis par une capsule C, soumise à l'action différentielle des pressions régnant à l'amont et à l'aval d'un orifice de dosage.
Sur la capsule C agit un ressort C4 dont la tension varie, comme on le verra plus loin, d'une façon qui dépend de la pression de l'air à. l'entrée du compresseur de l'installation. L'installation décrite peut être agencée soit de façon que la pression de l'air à cet endroit soit la pression atmosphé rique, soit de façon que cette pression soit une pression augmentée du fait de la vitesse de l'aéronef et fontion de cette vitesse.
La pompe B fournit du combustible par le tuyau de distribution D et un servomoteur qui dé termine la course de la pompe B comprend un cylindre B2 dans lequel se déplace un pis- ton B3 relié au plateau oblique Bl, un ressort B4 agissant sur l'un des côtés de ce piston.
L'extrémité du cylindre servomoteur B2 éloi gnée du ressort B4 est reliée au conduit de refoulement de la pompe d'alimentation et se trouve donc soumise à la pression de refoule ment de la pompe qui règne dans le tuyau D, alors que l'extrémité du cylindre B2 qui con tient le ressort B4 est reliée, d'une part, à un orifice commandé par une soupape de limita tion de débit. B5 et, d'autre part, par un tuyau E, à une soupape de fuite El qui est commandée, par l'entremise d'un levier C5 et d'une tige C3, par la capsule C et par la pres sion de l'air à l'entrée du compresseur d'une façon qui sera décrite plus particulièrement par la suite.
Les deux extrémités du cylindre B2 sont en communication permanente l'une avec l'autre par une soupape de purge B12 qui, dans des conditions normales, permet une légère fuite permanente de combustible à par tir du côté haute pression du piston B3 vers son côté basse pression. Le fonctionnement. du dispositif pour commander la pression de refoulement de la pompe est le suivant Si, dans des conditions de fonctionnement stables données, il se produit une augmenta tion de la pression du combustible fourni par la pompe B, cette augmentation étend la capsule<B>C</B> et ouvre la soupape E1, tendant ainsi à faire diminuer la pression à l'extré mité gauche du cylindre B2.
Cela a pour effet. de déplacer le piston B3 vers la gauche et de diminuer ainsi le débit de la pompe B, pour rétablir une pression de refoulement conve nable. De même, une réduction de la pression de refoulement dans des conditions de fonc tionnement stables a pour effet de refermer légèrement la soupape E1. Celle-ci laisse s'échapper une plats faible quantité de com bustible et la pression augmente à l'extrémité gauche du cylindre B2, si bien que le piston B3 se déplace vers la droite, sous l'effet. con jugué de cette augmentation de pression et. du ressort. B4, pour augmenter la course des pis tons de la pompe B et rétablir la pression de refoulement primitive.
Dans des conditions de fonctionnement normales et stables, il se produit une fuite permanente de combustible à. travers la sou pape B5 et la soupape E1, et, du fait de pe tites irrégularités de fonctionnement, qui se produisent même dans des conditions de fonc tionnement stables, le piston B3 est. en pra tique dans un état flottant, effectuant des dé placements de très petite amplitude, pour maintenir la pression de refoulement désirée. Dans le cas d'une modification des conditions de fonctionnement, le piston B3 est. automati quement déplacé par le dérangement ainsi produit dans l'équilibre des pressions sur ses deux faces, de façon à adapter le débit de combustible à la valeur qui est nécessaire pour produire et maintenir la pression de refoulement convenable dans ces nouvelles conditions.
Le piston B3 peut. être en outre com mandé par la soupape de limitation de débit B5, agissant sous l'effet d'une différence entre les pressions régnant de part, et d'autre d'un diaphragme B6, de façon à diminuer automa tiquement le débit. de la. pompe B lorsqu'une vitesse limite déterminée est dépassée. La pression agissant. sur l'un des côtés du dia phragme B6, dans l'espace B10, est celle du combustible fourni â la pompe par le tuyau A2 et parvenant dans cet espace par le con- duit B11, tandis que la pression régnant. de l'autre côté de ce diaphragme dans l'espace B9 est fonction de la vitesse de rotation de la pompe et, par conséquent, de la vitesse de rotation de l'installation.
Cette pression dt:- pendant de la vitesse est obtenue comme suit Du combustible parvient, à. partir du conduit. A2, dans un canal axial ménagé dans le corps de rotor de la pompe et, de là, dans un canal radial de ce corps. Sous l'effet de la. force centrifuge, ce combustible est projeté du ca nal radial contre les parois périphériques d'une enveloppe B7 entourant ce rotor, et la pression s'établissant de ce fait à. 1-'intérieur de l'enveloppe B 7 s'établit, à travers un con duit B8, dans l'espace B9.
Ainsi, dans le cas d'une vitesse excessive, l'augmentation de pression ainsi provoquée dans l'espace B9 a pour effet de déplacer le diaphragme B6 contre l'action d'un ressort et d'ouvrir la sou pape<I>B5.</I> La pression dans l'extrémité gauche du cylindre B2 est. ainsi diminuée et le pis ton B3 se déplace vers la gauche pour dimi nuer le débit de la pompe B.
L'orifice de réglage F est. construit et dis posé de la façon suivante: à l'intérieur d'une chambre G, dans une enveloppe fermée Gl dans laquelle ce combustible est fourni par la pompe B à travers le tuyau D, est. disposé un cylindre H ouvert. à ses deux extrémités, de façon que le combustible introduit dans la chambre G puisse y circuler librement. Un évidement annulaire H1 est ménagé dans la paroi de ce cylindre, au voisinage du milieu de sa longueur. Cet évidement \H1. commu nique, d'une part., avec un passage H2 et avec un conduit. 113 à travers lequel le combustible s'écoule vers des brûleurs disposés dans les chambres de combustion de l'installation.
L'évi dement annulaire H1 communique, d'autre part, avec un espace C1, entouré par une en veloppe C2, et à l'intérieur duquel se trouve la capsule C. Le combustible parvient dans l'évidement H1 à travers un orifice de dosage F. Celui-ci est. délimité, d'une part, par les bords en regard Jl et K1 d'un manchon fixe J et d'un manchon mobile K, disposés tous deux dans le cylindre H, ces bords délimitants une fente annulaire disposée en regard de l'évidement H1. Tout déplacement. du man chon K par rapport au manchon J modifie la largeur de la fente annulaire limitée par les bords adjacents Jl et El des manchons J et K, modifiant ainsi la dimension de l'orifice de dosage F dans la direction de l'axe du cylindre H.
Les manchons J et K sont, de même diamètre intérieur et forment ensemble un cylindre dans lequel un manchon intérieur est monté pour coulisser. Une lumière Ll, en forme de<B>V,</B> est ménagée dans la paroi de ce manchon L, si bien que seule la partie de la fente annulaire susdite qui se trouve en re gard de cette lumière fait communiquer le tuyau D avec l'évidement Hl. Ainsi, tout dé placement du manchon intérieur H modifie la dimension circonférentielle de l'orifice de dosage F.
Un levier K2 est disposé pour être ac tionné par un tube de Bourdon K3, qui coIn- munique avec un thermomètre non représenté, disposé dans l'admission d'air du compresseur de l'installation. Ce levier est prévu polir actionner le manchon K et pour le déplacer contre l'action d'un ressort, @de façon à modi fier la dimension axiale de l'orifice de dosage F en dépendance de la température de l'air dans l'admission du compresseur.
La lumière Ll, en forme de<B>V,</B> pratiquée dans la paroi .du manchon intérieur L, s'étend dans la direction de l'axe de ce manchon. Cette lumière peut être assimilée à un triangle isocèle présentant une petite base et des côtés similairement incurvés vers l'intérieur. Lors que le manchon L se trouve dans sa position initiale de repos, la. partie médiane de la lon gueur de cette lumière se trouve en regard de la fente annulaire délimitée par les bords adjacents Jl et El des manchons J et K. Ainsi, tout déplacement axial du manchon L modifie la dimension cir eonférentielle de l'ori fice de dosage F.
L'intérieur de la capsule C, qu'on peut appeler capsule de pression de réglage, se trouve en communication avec la chambre G qui contient du combustible à la pression à laquelle il est fourni par le tuyau D, à partir de la pompe d'alimentation B. Comme on l'a dit, la pression dans la chambre Cl dans la quelle se trouve la capsule C est celle du combustible qui a. passé à travers l'orifice de dosage F.
A l'une de ses extrémités, cette capsule porte contre une butée fixe, et son antre extrémité est reliée à une extrémité d'une tige C3 dont l'autre extrémité est sou mise à l'action d'un ressort, C4-. La pression exercée par ce ressort C4 sur cette tige C3 peut être modifiée comme on le verra plus loin. Par l'intermédiaire d'un levier C5, relié à la tige C"3, la capsule C est disposée pour commander la soupape E1, < lui commande la fuite de combustible s'écoulant par le tuyau E, à partir du servomoteur B2-B3. Un res sort. tend à. maintenir la soupape E1 fermée.
La force exercée par le ressort C-1 sur la capsule C peut être modifiée par le déplace ment d'un levier 11, dais lequel est ménagée une fente 1Z1 formant came. Le piston 1112 d'un servomoteur porte une tige 113 munie d'une goupille 1I4, montée pour coulisser dans la fente JIl. Du fluide sous pression fourni par un tuyau N peut agir sur le piston .112 selon la position d'un tiroir distributeur <B>315</B> et d'un manchon 116, présentant des .lu mières et dans lequel la soupape 115 est mon tée pour coulisser.
La soupape l'15 est reliée à. une capsule anéroïde 0, disposée dans une chambre<B>01,</B> dans .laquelle une pression égale à la pression à l'entrée du compresseur s'éta blit à travers un tuyau 02.
Le manchon intérieur L est relié par une tige à. un tiroir distributeur principal P, monté pour coulisser dans un manchon Q pré sentant des lumières. Ce manchon est lui- même monté pour coulisser dans un cylindre fixe, par rapport à des orifices pratiqués clans la paroi de ce cylindre. Selon la position du manchon Q, le tiroir distributeur P déter mine l'écoulement du fluide sous pression à partir de la. conduite d'alimentation N vers et depuis un servomoteur comprenant un piston R logé dans un cylindre R1.
Ainsi qu'on le verra plus loin, le déplacement de ce piston, qui agit sur urr régulateur S com mandant le pas de l'hélice, est différé par rapport à celui du manchon L. Le tiroir dis tributeur P est relié à un bras P1 d'un levier pivoté en P2, le second bras P3 de ce levier étant relié, par un élément souple P4, à un dispositif de commande manuel du tableau de commande du pilote, de façon à permettre un réglage manuel du tiroir distributeur P, con formément à la vitesse choisie. Tout déplace ment de ce tiroir P entraîne un déplacement du manchon L et une modification de la sec tion de passage de 11'orifiee de dosage P.
Simultanément, le déplacement. du tiroir P a pour effet de commander l'écoulement de fluide sous pression vers le servomoteur R-R1; le piston R de ce servomoteur est. déplacé par ce fluide sous pression et, par l'intermédiaire de la tige R2, des bras de levier Ql et Q4 et de la tige Q6, il règle le régulateur d'hélice S. Ce régulateur est en traîné à tourner à une vitesse proportionnelle à celle de l'hélice et commande un servo moteur de type connu, non représenté, agencé pour régler le pas de l'hélice. A chaque ré glage choisi de la tension du ressort de ce régulateur correspond une vitesse de rotation constante déterminée de l'hélice et de la turbine.
Par exemple, si la vitesse de rotation de la tur bine entraînant l'hélice a tendance à augmen ter, le régulateur augmente automatiquement le pas des pales de l'hélice jusqu'à ce que la vitesse de rotation soit ramenée à la valeur choisie. L'inverse se produit lorsque la vitesse de rotation de ladite turbine a tendance à di minuer. En réglant la tension du ressort. du régulateur S, on peut donc régler la vitesse de rotation commandée de l'installation à toute valeur choisie, dans le domaine de fonc tionnement de cette installation. Afin de re tarder l'action du servomoteur dans la me sure voulue par rapport. au déplacement du manchon<I>L,</I> un organe d'étranglement<I>T</I> est.
disposé de façon à freiner l'écoulement du fluide sous pression dans les conduits à tra vers lesquels ce fluide sous pression passe pour parvenir au cylindre Rl du servomoteur et pour s'en échapper. La tige de piston R2 du servomoteur est reliée à un bras de levier Ql pivoté en Q2. Un autre bras de levier Q3, solidaire du bras Q1, est relié au manchon Q présentant des lumières.
Le bras Ql est relié à l'organe d'étranglement coulissant T qui est constitué par un tiroir présentant deux par ties coniques similaires Tl et T2, fonction nant comme 'des soupapes à aiguille pour frei ner l'écoulement du fluide sous pression vers des espaces séparés par le piston R du cylin dre Rl ou à partir de ces espaces du servo moteur. L'organe d'étranglement T est ac tionné de façon que l'action de retard exercée sur le servi o-moteur R-Rl soit plus petite lorsque le régulateur est réglé, pour de grandes vitesses que lorsqu'il est réglé pour de petites vitesses de rotation de l'installation.
Cette disposition est adéquate du fait que la puissance utile de la turbine varie plus rapi dement sous commande d'une modification de l'alimentation en combustible aux grandes vi tesses qu'aux faibles vitesses de rotation. Par conséquent, on peut réduire de faon corres pondante, pour les grandes vitesses, la durée du retard du réglage du régulateur agissant sur le pas de l'hélice. Cette disposition permet de conserver un effet de commande de la vi tesse plus exact, dans le domaine des grandes vitesses de rotation de l'installation.
Le pivot Q2 du levier à deux bras Ql-Q3 est un arbre solidaire en rotation de ce levier et portant le bras de levier Q4, dont la position angu laire par rapport au levier Ql-Q3 est ré glable à. l'aide de vis Q5 et dont la longueur est également. réglable.
A l'extrémité du levier Q4 est. pivotée une tige Q6 de longueur ré glable, pivotée d'autre part à l'extrémité d'un levier Sl destiné à régler le régulateur d'hé lice L pour modifier la. vitesse, en changeant le pas des pales de l'hélice entraînée par l'ins tallation à turbine à combustion. La longueur de ce levier S1 est ajustable et, à l'aide de vis S2, sa position angulaire par rapport à l'axe S3 sur lequel il est monté et qu'il en traîne peut également être modifiée.
Comme on l'a mentionné ci-dessus, le man chon J est fixe; cependant, dans certaines circonstances, on peut être amené à disposer ce manchon de façon que sa position dans le cylindre H soit réglable. Dans certains cas, il peut être nécessaire de ménager plusieurs lumières dans le man chon L. On peut, par exemple, y ménager deux lumières, de préférence similaires et diamétralement opposées, chaque lumière ayant. alors une surface égale à la moitié de la. surface d'une lumière unique. Comme dans le cas d'une lumière unique décrit ci-dessus, chacune de ces deux lumières aurait la forme d'un triangle isocèle à petite base.
Chaque lumière peut aussi avoir la forme d'une moitié de la lumière unique L1 représentée, celle-ci étant. divisée longitudinalement par une ligne droite partant du centre de la base @du triangle et joignant. le sommet. Si on le dé sire, ces lumières séparées peuvent aussi avoir d'antres formes. Comme représenté au dessin, une soupape de retenue est intercalée entre les conduits f12 et H3, à travers lesquels le com bustible s'écoule vers les brûleurs après avoir passé par l'orifice de dosage r.
Des butées R3, servant à éviter des à-coups dans la. commande de l'appareil lorsqu'on mo difie la position du dispositif de commande de la vitesse, sont disposés à l'extrémité de la tige R2, solidaire du piston R du servomoteur R-RI, de part et d'autre du bras de levier P3, relié à la manette de commande du ta bleau de bord.
Ces butées sont des butées d'ali mentation minimum et maximum et, limitent le déplacement instantané du levier P3, lors qui'1 est actionné par la manette de commande et par l'élément souple P4. Le servomoteur R-RI doit être assez fort. pour résister lorsque le pilote tente de déplacer le levier P3, à l'aide de ladite manette, au-delà des points momentanément déterminés par les butées R3.
Le taux d'admission du liquide soies pression vers le servomoteur et à. partir de celui-ci doit être commandé clé façon à rendre ces butées efficaces pour empêcher des déplacements du bras de levier P3 susceptible de provoquer des à-coups dans la. commande conjuguée du régulateur S et de l'orifice L.
Le retard dans l'action du servomoteur R-Rl améliore la stabilité, du fait. que, lorsque le pilote choisit une augmentation de vitesse, le servomoteur permet @à la vitesse de rotation de l'installation d'augmenter en avance sur la vitesse correspondant. au réglage du régula teur, ce qui est nécessaire pour obtenir une commande correcte des mouvements des pales de l'hélice.