Propulseur à réaction à turbine à gaz La présente invention se rapporte à un propul seur à réaction à turbine à gaz présentant une tuyère de propulsion pourvue d'un dispositif de post combustion et d'un dispositif de commande de la section de son orifice de sortie.
Suivant l'invention, ce propulseur est caractérisé par des moyens agissant de façon à rendre des moyens d'allumage du dispositif de postcombustion inopérants lorsque un mécanisme d'actionnement entre en fonction pour amener le dispositif de com mande de la section de sortie de la tuyère vers sa position d'ouverture.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une for me d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue schématique montrant cette forme d'exécution en partie en coupe axiale.
La fig. 2 est une vue schématique, à grande échelle, d'un dispositif commandant l'actionnement du dispositif de commande de la section de sortie de la tuyère du propulseur représenté sur la fig. 1.
la fig. 3 est une vue, à grande échelle, du dis positif de commande des moyens d'allumage du dis positif de postcombustion du propulseur représenté sur la fig. 1.
Le propulseur représenté comporte un compres seur centrifuge 4 aspirant l'air par deux ouvertures annulaires 12 et entraîné par une turbine 6. Des chambres de combustion 8 sont situées entre ces éléments.
L'air comprimé sortant du compresseur 4 passe les chambres de combustion 8 dans lesquelles il est mélangé avec le combustible sortant des injecteurs de combustible 14. Ces injecteurs de combustible 14 reçoivent du combustible provenant d'une pompe par l'intermédiaire d'un conduit 20. Le mélange combustible-air est tout d'abord enflammé à l'in- térieur des chambres de combustion 8 par un dispo sitif d'allumage 16 par étincelle. Un régulateur de débit de combustible 15 intercalé dans le conduit 20 maintient la vitesse de rotation des rotors de com presseur et de turbine à la valeur choisie par le levier de commande 17.
De la turbine, les gaz passent dans la tuyère de propulsion 10 en s'écoulant autour d'un cône 18 disposé en aval du rotor de turbine. La tuyère 10 est munie d'un dispositif de postcombustion com prenant plusieurs injecteurs de combustible 26 situés en regard du cône 18. La combustion du mélange de gaz et de combustible de postcombustion est stabi lisée dans la tuyère par des dispositifs stabilisateurs 30 et 32. Les gaz brûlés sortent de la tuyère 10 par un orifice de sortie dont on peut faire varier la section.
La section de l'orifice de sortie de la tuyère 10 est commandée par deux volets 40. Le mécanisme d'actionnement des volets 40 comprend deux cylin dres 130 dans chacun desquels coulisse un piston 132 pourvu d'une tige 138 reliée à une tige de com mande 134. Cette dernière est reliée, de sa part, par l'intermédiaire d'un chariot 140 monté sur un rail de guidage 142, à la tige d'actionnement 78 du volet 40 correspondant.
Le dispositif d'alimentation en combustible de postcombustion des injecteurs 26 comprend un réservoir à combustible 46, une pompe nourrice 48, une pompe à combustible 70 et un doseur de com bustible 52. La pompe 48 est montée sur le réser voir 46 et est reliée à la pompe à combustible 70 par des conduits 54 et 56. Le rotor de la pompe à combustible 70 est entraîné par une turbine 58 ali mentée par un conduit 66, par de l'air comprimé fourni par le compresseur 4. Cet air est envoyé au conduit 66 par des conduits 230 et 64. Une vanne 68 commandée par un moteur est située au point de raccordement des conduits 64 et 66, de façon à commander le fonctionnement de la pompe à com bustible 70.
La pompe à combustible 70 envoie du combustible au doseur de combustible 52 par le conduit 72, ce doseur 52 étant relié aux injecteurs 26 par le conduit 74.
Le dispositif de commande 76 (fig. 2) com mande l'alimentation en fluide moteur sous pression des cylindres 130 par un tiroir 168. Ce tiroir 168 comporte trois portées 170, 172 et 174 qui le gui dent dans son alésage 176.
Dans l'alésage 176 débouchent six passages, communiquant respective ment avec un conduit d'évacuation 178 relié par exemple à l'admission du compresseur ; un conduit 266 relié, à son autre extrémité, aux extrémités des cylindres<B>130</B> éloignés de l'orifice de sortie de la tuyère ; un conduit 230, qui est relié, à son autre extrémité, à une source haute de fluide sous pression qui peut être, par exemple, le refoulement du com presseur 4 ; un conduit 262 qui est relié, à son autre extrémité, aux extrémités des cylindres 130 les plus proches de l'orifice de sortie de la tuyère ; un conduit d'évacuation 180 et un conduit d'évacuation 182. Un ressort 184 repousse le tiroir<B>168</B> vers la droite contre l'une des faces d'un piston 186, en forme de cuvette.
Le piston 186 délimite, avec l'alé sage<B>191,</B> une chambre 190.
Un piston-valve 188 relie la chambre 190 soit à un conduit 192, soit à une chambre 194 qui est reliée, par le passage 252,à un conduit de décharge 250. Afin d'empêcher l'orifice de la tuyère de s'ou vrir lors d'une gamme de fonctionnement sans post combustion, le conduit<B>192</B> est branché en un point du circuit d'alimentation en combustible des injec teurs 26, qui est situé en aval de la pompe à combustion 70. Le piston-valve 188 comporte trois portées 196, 198 et 200, et il se déplace axialement dans un alésage 202.
Dans cet alésage débouchent quatre passages, à savoir: un passage 204 menant à la chambre 194 ; un passage 205 menant à une chambre 206 reliée au conduit 192 ; un passage 208 menant à la chambre 190 et un passage 210 menant à la chambre 194.
Le piston-valve 188 est articulé à son extrémité inférieure à l'une des extrémités d'un levier 212, monté dans la chambre 194. Ce levier 212 est articulé à son autre extrémité et en un point inter médiaire respectivement au moyen de pivots 215 à des pièces de liaison fendues 213 à travers lesquelles passe le levier 212. Des paires de soufflets opposés 214, 218, respectivement 216, 220, sont fixées de part et d'autre des pièces 213. Les soufflets 214 et 216 sont évacués.
La pression régnant dans la chambre de com bustion qui est la pression de refoulement du com presseur est envoyée, par le conduit 222, au soufflet 218 (situé au-dessus du soufflet 214) et la pression d'échappement de la turbine qui est celle régnant dans la tuyère 10 est envoyée, par le conduit 79, au soufflet 220 (situé au-dessus du soufflet 216).
Un axe d'articulation mobile 224 supporte le levier 212 en passant dans une boutonnière 226 de celui-ci. Un piston 228 coulissant dans un alésage 230 porte un bras 232 supportant l'axe 224. Le bras 232 passe par une fente 234 qui relie l'alésage 230 à la chambre 194. Le piston 228 peut se mouvoir entre deux vis de réglage, une vis de réglage 236 de fermeture de la tuyère %> et une vis de réglage 238 d' ouverture de la tuyère . La vis de réglage 238 d' ouverture de la tuyère détermine la valeur du rapport des pressions régnant dans les soufflets 218 et 220 qui doit être dépassée pour que l'orifice de la tuyère prenne sa section maximum.
La vis de réglage 236 de fermeture de la tuyère établit la valeur du rapport différent du premier, des pressions régnant dans les soufflets, au-dessous de laquelle ce rapport doit tomber pour que l'orifice de la tuyère prenne sa section minimum. Un ressort 240 repousse le piston 228 vers la droite contre la vis de réglage 238. Une chambre 242 de l'alésage 230 limitée par l'extrémité de gau che du piston 228, est reliée à la chambre 194 par un passage 244. Une chambre 246 de l'alésage 230, limitée par l'extrémité de droite du piston 228, est reliée au passage 208 par un passage 248.
Un levier 254 articulé en 256, relié par une biel- lette 258 à une tige de commande 260 permet d'ac tionner manuellement le tiroir 168, des butées 264 et 268 limitant le mouvement du levier 254.
Le dispositif 28 de commande des moyens d'al lumage du dispositif de postcombustion commande l'injection dans une chambre de combustion 8 d'une quantité supplémentaire de combustible, laquelle produit une flamme qui se propage à travers la tur bine et allume le combustible de postcombustion, injecté par des injecteurs 26. Le combustible d'al lumage est envoyé au dispositif 28 par un conduit 80 branché sur le conduit d'alimentation 20 des injecteurs 14 et qui comporte une soupape d'arrêt 82, commandée par solénoide.
Le dispositif de commande 28 (voir fig. 3) com porte un carter 100 et un couvercle 102 maintenu sur le carter par des vis 104. Le carter 100 comporte un alésage 106 dans lequel coulisse un piston 108. Un rebord cylindrique 110 du couvercle 102 fait saillie dans le carter et à l'intérieur d'une jupe 112 du piston 108. Un second piston 114 coulisse à l'intérieur du rebord 110.
Un boîtier de soupape<B>116,</B> solidaire du carter <B>100,</B> contient une soupape 118 commandant un orifice 120 par lequel le conduit 80 communique avec un conduit 122 menant à un injecteur débou chant dans la chambre de combustion 8. Une butée réglable formée par une tige filetée 123 bloquée par un écrou sert à limiter le mouvement d'ouverture de la soupape 118.
Une tige 124 s'étendant coaxialement dans le carter 100 passe à travers un bossage 126 du piston 108. Une extrémité de diamètre réduit de la tige 124 porte la soupape 118. L'autre extrémité de la tige 124 porte une cuvette 144 sur laquelle prend appui une extrémité d'un ressort 128 enfilé sur la tige 124, dont l'autre extrémité prend appui sur le piston 108. Le bossage 126 fait saillie sur l'une et l'autre face du fond du piston 108. Grâce à la partie faisant saillie sur la face extérieure du piston 108, un espace 148 subsiste entre celui-ci et le fond de l'alésage 106 lorsque ce piston est à fond de course.
Le fond du piston 114 comporte une saillie 150, sur sa face extérieure, de manière qu'un espace 152 subsiste entre le couvercle 102 et le fond de ce piston lorsque cette saillie bute contre ce cou vercle.
Un passage 154 fait communiquer le conduit 84 avec la chambre 148. Une pièce rapportée amovible 156 comportant un étranglement 158 est placée dans le passage précité pour doser l'écoulement allant du conduit 84 à la chambre 148. L'effet de ceci est fonction de la durée de l'écoulement du combustible d'allumage à travers la soupape 118. Cette soupape se ferme seulement après que le piston 108 a été déplacé suffisamment vers la gauche par la pression régnant dans la chambre 148 pour que la tension du ressort 128 soit suffisante pour déplacer la soupape <B>118.</B> Un passage 160 fait communiquer le passage 154 en amont de l'étranglement 158 avec la cham bre 152.
Une gorge 162 est pratiquée dans la paroi de l'alésage dans lequel coulisse la tige 124 et est reliée à un conduit 165 par un passage 164. Cette gorge 162 empêche la fuite du combustible de post combustion le long de la tige 124 au cours du fonc tionnement du dispositif de postcombustion. Un passage 166 fait communiquer le passage 164 avec l'espace compris entre les pistons 108 et 114. Ceci permet l'évacuation de combustible de postcombus tion pouvant pénétrer fortuitement dans cet espace et empêche ainsi un actionnement intempestif du dispositif de commande 28.
La commande électrique comprend un amplifica teur 86 auquel, au cours de fonctionnement du dis positif de postcombustion, est envoyé un signal par des thermocouples 88 montés dans la tuyère 10 à la sortie de la turbine. D'autres thermocouples 90 montés en aval de la turbine, envoient leur signal à un indicateur de température 92. L'amplificateur 86 commande le doseur de combustible 52, de manière à régler le débit de combustible de postcombustion en fonction de la température de sortie de la turbine, et il commande également le fonctionnement d'une soupape d'arrêt actionnée par solénoïde et norma lement fermée, prévue dans le doseur de combus tible 52.
Dans le cas où des températures anormales sont atteintes à la sortie de la turbine, le commu tateur 93 entre en action pour fermer la soupape d'arrêt prévue dans le doseur de combustible. Le commutateur 94 commande l'amplificateur 86, la soupape 68, la pompe nourrice 48 et la soupape d'arrêt 82 actionnée par solénoïde et normalement fermée.
<I>Fonctionnement</I> Pour mettre en marche le dispositif de post combustion, on place le commutateur 94 dans la position dans laquelle il met en circuit l'amplificateur 86 et dans laquelle la soupape d'arrêt commandée par solénoïde du doseur de combustible 52 s'ouvre. Cet actionnement provoque également l'ouverture de la soupape 94, la mise en marche de la pompe 48 et l'ouverture de la soupape d'arrêt 82.
L'ouverture de la soupape 68 met en marche la pompe qui reçoit le combustible de la pompe 48 et le refoule par le conduit 72 vers le doseur de combustible 52. Ce doseur règle le débit du com bustible de postcombustion en fonction de la diffé- rence entre les pressions à l'aspiration et au refou lement du compresseur 4. Le combustible quitte le doseur 52 par le conduit 74 pour parvenir aux injecteurs 26.
L'ouverture de la soupape d'arrêt 82 permet à du combustible d'allumage de passer dans le conduit 80. Du combustible de postcombustion dérivé du conduit 74 parvient dans l'espace 152 du dispositif de commande 28 par le conduit 84, et déplace le piston 114, lequel repousse la tige 124 contre l'ac tion du ressort 128, ce qui ouvre la soupape 118 et permet au combustible d'allumage venant du con duit 80 de parvenir à l'injecteur d'allumage débou chant dans la chambre de combustion 8. L'inflam mation du combustible d'allumage injecté se traduit par la propagation, à travers la turbine, d'une flam me parvenant à la tuyère et provoquant l'inflam mation, dans celle-ci, du combustible de post combustion injecté par les injecteurs 26.
En même temps, du combustible provenant du conduit 84 passe par l'étranglement 158 dans la chambre 148 et repousse le piston 108 graduelle ment vers le piston 114, ce qui augmente la tension du ressort 128 jusqu'au moment où la force exercée par ce dernier soit suffisante pour surmonter la force exercée sur le piston 114 par le combustible sous pression se trouvant dans la chambre 152. A ce moment, le ressort 128 ramène la soupape 118 en position de fermeture par l'intermédiaire de la tige 124.
L'inflammation du combustible de postcombus tion se traduit par une augmentation de la pression régnant dans la tuyère 10. La différence entre les pressions dans la chambre de combustion 8 et dans la tuyère diminue, ce qui fait basculer le levier 212 dans le sens des aiguilles d'une montre et abaisse le piston-valve 188 qui fait ainsi communiquer le conduit 192 avec la chambre 190. Le combustible sous pression arrivant par le conduit 192 repousse le tiroir 168 contre l'action du ressort 184 de façon à établir la communication entre les conduits 230 et 262.
L'air sous pression venant du refoulement du compresseur 4 parvient alors au conduit 262, au côté des cylindres<B>130</B> qui est le plus proche de l'orifice de sortie de la tuyère, ce qui provoque l'ouverture des volets et augmente la section de cet orifice de sortie. En même temps, la pression d'air régnant dans le conduit 262 est transmise par le conduit 98 au commutateur 96 à commande pneu matique intercalé dans le circuit de commande de la soupape d'arrêt 82.
Cette mise sous pression ouvre ce commutateur 96 qui coupe ainsi le circuit de commande de la soupape d'arrêt 82 et provoque la fermeture de cette dernière, interrompant ainsi l'ar rivée du combustible d'allumage au dispositif de commande 28.
Pour arrêter le fonctionnement du dispositif de postcombustion, on amène le commutateur 94 à la position dans laquelle il coupe les circuits de l'am plificateur 86, de la soupape 68, de la pompe 48 et de la soupape d'arrêt du doseur de combustible 52, ce qui interrompt l'alimentation en combustible des injecteurs 26.
Lorsque le dispositif de post combustion cesse de fonctionner, la différence entre les pressions dans la chambre de combustion 8 et à la sortie de la turbine augmente, ce qui a pour effet d'envoyer de l'air comprimé, par le conduit 266 (à partir du conduit 230), au côté des cylindres 130 qui est le plus éloigné de l'orifice de sortie de la tuyère et de faire communiquer le conduit 262 avec le conduit de décharge<B>180,</B> ce qui provoque la fermeture des volets 44.
La chute de la pression dans le conduit 262 se transmettant par le conduit provoque la fermeture du commutateur 96, qui remet ainsi en circuit la soupape 82, afin de per mettre son ouverture lors de la mise en fonctionne ment suivante du dispositif de postcombustion.