CH302271A - Installation de propulsion à turbine à gaz. - Google Patents

Installation de propulsion à turbine à gaz.

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CH302271A
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Havilland Engine Company Limit
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description


  Installation de     propulsion    à turbine à gaz.         1'd'invention    a pour objet une installation  de     propulsion    à turbine à gaz, dans laquelle  au moins une partie de l'effet de propulsion  est produite par des gaz d'échappement de  ladite turbine s'échappant par une tuyère de  propulsion.  



  L'installation objet de l'invention est ca  ractérisée en ce qu'elle comprend un     eompres-          seur    axial et un compresseur centrifuge, les  rotors de ces compresseurs étant coaxiaux et  étant accouplés chacun à une roue de tur  bine distincte, et en ce que ledit compresseur  axial     fournit    deux courants d'air comprimé  dont l'un alimente ledit compresseur centri  fuge et dont l'autre est dérivé autour du     com-          presseur    centrifuge et     déehargé        dans    l'atmo  sphère.  



  Cet agencement a pour but de permettre  d'obtenir une installation présentant une lon  gueur et une surface frontale réduites par rap  port à l'effet de propulsion qu'elle est capa  ble de fournir.  



  Le dessin représente, à titre d'exemple,  une forme d'exécution de     l'installation    fai  sant l'objet de l'invention et     des    variantes de  cette forme d'exécution,     celle-ci    étant     conçue     pour la propulsion d'un aéronef.  



  La     fig.    1 est une vue latérale, partie en  coupe axiale, de ladite forme d'exécution.  



  La     fig.    2 est une vue en coupe axiale par  tielle d'une variante de cette forme d'exécu  tion.    La     fig.    3     est    une     vue    en coupe axiale par  tielle d'une autre variante, et  La     fig.    4 est une élévation de bout, prise  depuis l'arrière,     d'ume        troisième    variante.  



  La forme d'exécution représentée à la       fig.    1 comprend un     compresseur    axial 10 com  prenant plusieurs étages, nommément six ran  gées d'aubes mobiles, qui est     suivi    d'un com  presseur     centrifuge    11 à un seul étage. Cette       installation    comprend, en outre, une turbine  comprenant une roue 12 constituant la.     partie     haute pression et une roue 13     constituant    la  partie     basse    pression, la roue 12 comprenant  -une seule rangée d'aubes et     la    roue 13 en  comprenant trois.

   Les rotors des     compresseurs     10 et 11 et les roues de turbine 12 et 13 sont  coaxiaux. Le compresseur 10     est    monté à  l'avant de l'installation et son rotor est accou  plé à la roue de turbine 13 au moyen d'un  arbre 14, cette roue 13 étant montée à l'ar  rière de     l'installation.    Le rotor du compres  seur centrifuge 11 est monté derrière le com  presseur 10 et est accouplé à la roue de tur  bine 12 à haute pression au moyen d'un arbre  tubulaire 15, cette roue étant montée en avant  de la roue 13. Le     compresseur    11 et la roue  de turbine 12 sont espacés l'un de l'autre  pour permettre de loger entre eux des cham  bres de combustion 16.  



  Après avoir traversé     trois        premiers    éta  ges du compresseur 10, l'air comprimé est  divisé en d'eux     courants    au moyen d'une pari  annulaire 17. L'air du courant     interne    Est      comprimé dans les trois étages     restants    du  compresseur     axial    et s'écoule ensuite vers  l'axe de l'installation et vers l'arrière à travers  un passage 18,     jusqu'à    l'entrée du rotor du       compresseur    centrifuge 1l.  



  Le courant d'air     externe    passe autour des       derniers    étages du     compresseur        axial    10, au  tour du     compresseur        centrifuge    11 et autour  des deux     parties    de la turbine, et il s'écoule  dans des conduits 19 jusque     dans    la tuyère  de propulsion 20, par laquelle il est déchargé       dans    l'atmosphère. Les gaz d'échappement qui  sortent de la roue     basse    pression 13 de la tur  bine sont également. déchargés     dans    l'atmo  sphère par la, tuyère 20.  



  Après avoir été     comprimé    à haute pres  sion     dans    le compresseur centrifuge 11 et       dans    un diffuseur 21, le courant d'air interne  parvient dans les chambres de combustion 16  dans lesquelles on fait     bdiler    du combustible.  Les gaz chauds résultant. de cette     combustion     entraînent d'abord la roue haute pression 12  de la turbine et     ensuite    la roue basse pres  sion 13 de celle-ci, pour s'échapper finalement  par la tuyère de propulsion 20 avec l'air du  courant d'air externe, de manière à.     fournir     un effet de     propulsion    par réaction.  



  Dans la variante représentée à la     fig.    2,  la totalité de l'air pénétrant dans le compres  seur à écoulement axial est comprimée dans       toits    les étages de ce compresseur 10 et n'est  divisée en deux courants qu'à une bifurcation  23, en aval de la sortie du compresseur axial.  



  Dans la variante représentée à la     fig.    3,  l'air prélevé à un étage intermédiaire du com  presseur axial ne se mélange pas avec les gaz  d'échappement de la turbine dans la tuyère  20, mais est directement déchargé dans  l'atmosphère à travers les canaux 19 et. une  tuyère de     propulsion    de section annulaire 24  formée par la paroi 25 de la tuyère 20 et. une  paroi de révolution extérieure entourant cette  paroi 25. L'orifice de sortie de la tuyère 20  est situé en arrière de l'orifice de sortie de la       tuyère    24. Celle-ci pourrait     aussi    s'ouvrir  dans l'atmosphère à ras de l'orifice de la  tuyère 20.

   Au contraire, la paroi     extérieure       de la tuyère 24 pourrait.     aussi    s'étendre en  arrière de l'orifice de sortie de la tuyère 20.  



  La paroi 25 de la tuyère 20 qui est.     commune     aux tuyères 20 et     2-1    est. faite d'une matière       thermiquement        eonductriee,    de faon à per  mettre un échange de chaleur entre les gaz  d'échappement et le courant d'air externe.  Cette paroi pourrait aussi être     thermiquement     isolée, si un tel échange de chaleur n'était pas  nécessaire.  



  Dans une troisième variante représentée â  la     fig.    4, le courant d'air     externe    est directe  ment     déchargé    dans l'atmosphère à travers les  canaux 19 et. deux: tuyères 26 disposées de  part. et d'autre de la     tuyère    de propulsion 20.  Dans certains cas,     une    telle installation est  plus facile à. monter sur un aéronef qu'une       installation    comportant une tuyère de section  annulaire complète.  



  La     forme    d'exécution représentée com  prend plusieurs     chambres    de combustion 16  séparées, mais celles-ci pourraient. aussi être  remplacées par une chambre de     combustion     de section annulaire unique.     Dans    cette forme  d'exécution également, comme représenté à la       fig.    1, le passage de     dérivation        est.    constitué  par plusieurs conduits 19 intercalés entre les  chambres de combustion séparées.

   Cependant,  ce passage pourrait aussi être constitué par  un seul conduit de dérivation de section annu  laire présentant un joint. longitudinal aux en  virons d'un plan axial     horizontal    de l'instal  lation, pour faciliter son accès pour son ins  pection et dans des buts     analogues.     



  Dans une forme d'exécution non représen  tée, L'installation comprend un     dispositif    per  mettant de     modifier    le rapport de la partie  de l'air comprimé qui est dérivée à celle     qui     est envoyée dans le compresseur centrifuge.  Ce dispositif pourrait, par exemple, compren  dre un manchon coulissant.     servant.    à. faire  varier le     rapport,    des orifices de passage du  courant dérivé et du courant. alimentant  le compresseur centrifuge. Ce manchon  pourrait. être commandé par le pilote  d'un aéronef comprenant     l'installation,    ou  être commandé automatiquement, ou en  core être commandé automatiquement. et par           ledit    pilote.

   En cas de commande automati  que ou partiellement automatique, cette com  mande     pourrait    aussi servir de dispositif des  tiné à empêcher des à-coups.  



  La forme d'exécution représentée à. la       fi-g.    1 est     pourvue    de moyens 2â destinés à  permettre de faire     brûler    du combustible dans  la tuyère 20. Dans la variante représentée à  la     fig.    3, des moyens 28 permettent de faire  brûler du combustible dans l'air du courant  dérivé     s'échappant.    par la tuyère 24 et des       moyens    29 permettent. de faire     brâler    du com  bustible dans les gaz d'échappement s'échap  pant par la tuyère de propulsion 20. Ces     dispo-          sitions    permettent d'obtenir un accroissement.

    notable de la.     poussée    fournie par     l'installation     en accroissant. la consommation de combustible  de celle-ci. Ceci peut être désirable dans cer  taines circonstances spéciales, par exemple     aa     décollage     d'un    aéronef équipé d'une telle ins  tallation.  



  Dans l'installation représentée à la.     fig.    1,  seul le mobile formé par le rotor du compres  seur axial et la roue de turbine 13 est     pourvu     d'un dispositif de démarrage. Un embrayage  à roue libre ?     î    est disposé entre ce mobile et.

    celui comprenant le rotor du compresseur     cer-          trifuge    et la roue de turbine 12, de manière  que le rotor du compresseur centrifuge soit       entraîné    en rotation à.     partir    du mobile com  prenant le rotor du     compresseur    axial pen  dant la période de mise en marche et jusqu'à  ce     que    le rotor du compresseur     centrifuge    ait  été accéléré par la. roue de turbine     1\?    qui  l'entraîne, ceci jusqu'à.

   une vitesse telle que       l'embrayage        ?7    débraye du fait que le com  presseur centrifuge 11 tourne plus vite que  le     compresseur    axial 10. Ceci évite l'effet  d'étranglement que     produirait    le compresseur  centrifuge si son rotor restait presque immo  bile lors du démarrage, effet. d'étranglement  qui     tendrait    à. provoquer un engorgement du  compresseur axial.     Alternativement,    le mo  bile comprenant. le rotor du compresseur cen  trifuge pourrait. aussi être seul couplé à un       démarreur,    aucun embrayage n'étant dis  posé entre les deux mobiles.

   Cependant, dans  ce cas également, si l'effet d'étranglement pro-    duit par le compresseur axial, dont le rotor  serait alors entraîné à relativement faible vi  tesse par, l'air aspiré à travers lui était exces  sif, on     pourrait    disposer un embrayage cen  trifuge ou     -un    embrayage commandé par la  vitesse de rotation entre les     deux    mobiles, cet  embrayage étant. agencé de manière à dé  brayer automatiquement lorsque, au cours de  la mise en marche, les vitesses respectives des  deux compresseurs     dépassent    une valeur dé  terminée.  



  Dans la, forme d'exécution décrite, les deux  compresseurs tournent tous deux dans le  même sens.     Ils        pourraient.    au contraire tour  ner dans     des    sens     opposés.        Dans    certains cas,  ce dernier mode de fonctionnement. est- préfé  rable parce     qu'il    permet de réduire les effets       gyroscopiques    qu'exerce     l'installa.tion    lors  qu'on la fait. pivoter autour d'un axe ortho  gonal à l'axe de rotation de ses     compresseurs,     par exemple lorsqu'on modifie la direction de  déplacement -d'un aéronef équipé de l'installa  tion.

   Dans cette dernière forme d'exécution,  on pourrait.     supprimer    les aubes de guidage  de redressement disposées     dans        l'installation     de la     fig.    1 entre la sortie de     la    roue haute  pression h et l'entrée de la roue     basse    pres  sion     13    de la turbine. Il est évident     que    dans  cette forme d'exécution les deux mobiles doi  vent être entraînés lors de la. mise en marche.

    On     pourrait    par exemple,     dans    ce cas, asso  cier un ensemble     d'engrenages    d'inversion à  un embrayage reliant les deux mobiles entre  eux et ne pourvoir qu'un seul des     mobiles     d'un     démarreur.     



  La forme d'exécution décrite présente une  faible surface frontale et ses dimensions sont,  de façon générale, réduites eu égard à l'effet  de     propulsion    obtenu et à la quantité de     coin-          biustible    consommée; cette     installation    a, en  outre,     moins    tendance à caler que les instal  lations connues.  



       Dans    les     inistallation:s    décrites, la turbine  seule est entraînée par des gaz à température  élevée, tandis que l'effet     propulsif    est produit  par une     grande    masse de gaz de température  moyenne réduite, ce qui donne de bons ren  dements de propulsion et thermiques.

   Dans      les     installations    décrites, le fait qu'une partie  de l'air comprimé dans le compresseur axial  est     dérivée    et     n'est    pas envoyée à travers le  compresseur     centrifuge,    a pour effet que ce  dernier compresseur présente une dimension  radiale ne dépassant que de peu celle du com  presseur axial, la     longueur    axiale dudit com  presseur centrifuge étant très réduite compa  rativement à celle d'un     compresseur    axial cor  respondant.  



       Dans    les     installations    décrites, la. combi  naison     soigneusement    étudiée d'un compres  seur à écoulement axial,     d'in    écoulement. de       dérivation    et d'un compresseur centrifuge,  permet d'obtenir d'excellents résultats tout en  donnant une longueur et une surface frontale  réduites de     l'installation.     



  Dans d'autres formes d'exécution, non re  présentées, la turbine pourrait, en outre, en  traîner au moins une hélice de propulsion.

Claims (1)

  1. REVENDICATION: Installation de propulsion à turbine à gaz, dans laquelle au moins une partie de l'effet de propulsion est. produite par des gaz d'échappement de ladite turbine s'échappa.it. par une tuyère de propulsion, installation ca ractérisée en ce qu'elle comprend un compres seur axial et un compresseur centrifuge, les rotors de ces compresseurs étant coaxiaux et étant.
    accouplés chacun à une roue de turbine distincte, et en ce que ledit compresseur axial fournit deux courants d'air comprimé dont l'un alimente ledit compresseur centrifuge et dont l'autre est dérivé autour du compres seur centrifuge et déchargé dans l'atmosphère. SOUS-REVENDICATIONS: 1. Installation selon la revendication, ca ractérisée en ce qu'elle est agencée de manière que l'air dudit courant dérivé est déchargé dans l'atmosphère à travers ladite tuyère de propulsion.
    2. Installation selon la revendication, ca- ractérisée en ce qu'elle est agencée de manière que l'air dudit courant dérivé est. déchargé dans l'atmosphère à travers une tuyère de propulsion distincte de ladite tuyère de pro pulsion pour les gaz d'échappement. 3. Installation selon la. revendication et la sous-revendication 2, caractérisée en ce que ladite seconde tuyère est adjacente à ladite tuyère pour les gaz d'échappement.
    4. Installation selon la revendication et les sous-revendications 2 et. 3, caractérisée en ee que lesdites tuyères présentent au moins une paroi commune permettant un échange de chaleur entre les gaz d'échappement et. l'air dudit courant dérivé par lesquels elles soit respectivement parcourues.
    5. Installation selon la revendication, ca ractérisée en ce que la roue de turbine accou plée au compresseur centrifuge constitue la partie haute pression de la. turbine, le mobile comprenant. le rotor du compresseur centri fuge et la roue de turbine qui lui est- aeeou- plée étant, relié au mobile comprenant le rotor du compresseur axial et la roue de turbine qui lui est accouplée par un accouplement dp- brayable permettant. l'entraînement de l'un des mobiles à partir de l'autre.
    6. Installation selon la revendication, ca ractérisée en ce qu'elle comprend, en outre, des moyens permettant de faire brûler dit combustible dans l'air dudit courant dérivé. 7. Installation selon la. revendication, ca ractérisée en ce qu'elle comprend, en outre, des moyens permettant, de faire brûler du combustible dans lesdits gaz d'échappement.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1142468B (de) * 1961-06-21 1963-01-17 Messerschmitt Ag Zweikreistriebwerk mit seitlicher Luftzufuehrung fuer den zweiten Kreis
DE1153943B (de) * 1958-10-10 1963-09-05 Bmw Triebwerkbau Ges M B H Gasturbinenstrahltriebwerk in Zweikreisbauart
DE1197688B (de) * 1961-02-10 1965-07-29 Rolls Royce Nebenschluss-Gasturbinenstrahltriebwerk

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