EP3105423A1 - Système de démarrage d'urgence d'une turbomachine - Google Patents

Système de démarrage d'urgence d'une turbomachine

Info

Publication number
EP3105423A1
EP3105423A1 EP15709221.4A EP15709221A EP3105423A1 EP 3105423 A1 EP3105423 A1 EP 3105423A1 EP 15709221 A EP15709221 A EP 15709221A EP 3105423 A1 EP3105423 A1 EP 3105423A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
reel
turbomachine
shaft
nozzle
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15709221.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Louis Robert Guy Besse
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Helicopter Engines SAS
Original Assignee
Safran Helicopter Engines SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Helicopter Engines SAS filed Critical Safran Helicopter Engines SAS
Publication of EP3105423A1 publication Critical patent/EP3105423A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D19/00—Starting of machines or engines; Regulating, controlling, or safety means in connection therewith
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, 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
    • F02C7/26—Starting; Ignition
    • F02C7/262—Restarting after flame-out
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/14—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid characterised by the arrangement of the combustion chamber in the plant
    • F02C3/16—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid characterised by the arrangement of the combustion chamber in the plant the combustion chambers being formed at least partly in the turbine rotor or in an other rotating part of the plant
    • F02C3/165—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid characterised by the arrangement of the combustion chamber in the plant the combustion chambers being formed at least partly in the turbine rotor or in an other rotating part of the plant the combustion chamber contributes to the driving force by creating reactive thrust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, 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
    • F02C7/26—Starting; Ignition
    • F02C7/268—Starting drives for the rotor, acting directly on the rotor of the gas turbine to be started
    • F02C7/27—Fluid drives
    • F02C7/272—Fluid drives generated by cartridges
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B10/00—Means for influencing, e.g. improving, the aerodynamic properties of projectiles or missiles; Arrangements on projectiles or missiles for stabilising, steering, range-reducing, range-increasing or fall-retarding
    • F42B10/32—Range-reducing or range-increasing arrangements; Fall-retarding means
    • F42B10/48—Range-reducing, destabilising or braking arrangements, e.g. impact-braking arrangements; Fall-retarding means, e.g. balloons, rockets for braking or fall-retarding
    • F42B10/54—Spin braking means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/04—Blasting cartridges, i.e. case and explosive for producing gas under pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/85—Starting

Definitions

  • the present invention relates to the field of rotary pyrotechnic actuators, in particular for application to rotating machines, for example the start-up of turbomachines. It relates more particularly to an emergency starting system for carrying a turbomachine to its nominal operating speed in a limited period of time.
  • State of the art :
  • one or more engines can be cut according to the power demand during certain phases of flight. It may then be necessary to restart them urgently, for an unforeseen maneuver or because of an engine failure.
  • a main starting system often an electric starter, allows the engine to start during ordinary and repetitive conditions of use.
  • This main starting system does not generally achieve the rated speed in the time required in case of emergency.
  • pyrotechnic hot gas generators In order to concentrate the power required for rotating the turbomachine in a short time, systems dedicated to emergency starting can use pyrotechnic hot gas generators. This is the case of systems, such as that described in FR2862749, which inject the hot gases into the primary circuit so that they relax in the high pressure turbine rotating the whole of the turbomachine.
  • the end of the start sequence corresponds to the ignition of the combustion chamber, supplied with air and fuel, which allows the turbine engine to take the relay with the desired power.
  • a pyrotechnic starter using this principle can be simple in design and is well suited for single-use applications, such as a missile.
  • By against the hot gases from the combustion of the propellant can have a negative impact on the mechanical strength of the hot parts of the turbomachine downstream of their injection ports.
  • these openings must be equipped with a shutter which closes at the end of emergency start, if the starter is decoupled from the vehicle after use.
  • emergency starting systems can use the high-energy gases from the pyrotechnic gas generator to drive a turbine or a positive displacement motor, such as that described in FR299004, in order to drive the turbomachine in rotation.
  • a transmission incorporating a gear train adapts the rotational speed of the starter to that of the turbomachine.
  • a permanent rotation of the system will cause an aging of the starter even if it is not in function and consumes energy by mechanical or aerodynamic friction in the starter motor running empty.
  • This type of starter must therefore be decoupled from the turbine engine when it is not in use, by a disengaging or freewheel system, in the case of a turbine.
  • the object of the invention is to propose an emergency starting system for a turbomachine exploiting the advantages of a pyrotechnic gas generator while avoiding the drawbacks noted on the known solutions concerning their size, their complexity or their impact on the engine. wear of the turbomachine, for their permanent installation.
  • the problem of rotating rotating machines to quickly reach a nominal speed relates to other applications.
  • the invention therefore seeks a quick start system easy to integrate on a rotating machine and independent of its mode of operation.
  • other applications of this pyrotechnic rotary actuator requiring a high power density in a short period of time can also be envisaged, such as, for example, an additional point motorization.
  • the invention relates to an emergency starting system for a turbomachine, characterized in that it comprises a reel for driving the turbomachine, said reel comprising a drum integral with a rotation shaft, the axes of symmetry of the drum and of the shaft being merged, the reel further comprising at least one gas ejection nozzle placed at the periphery of the drum and oriented substantially tangentially with respect to the rotation about said axis, and a pyrotechnic device for generating gas embedded in the reel and supplying said at least one nozzle, said emergency starting system further comprising a support in which the reel shaft rotates and a gas recovery volute radially surrounding the reel, integral with said support.
  • the nozzles produce jets of tangential gas ejections which make it possible to create a torque on the shaft of the reel.
  • the system can thus be used to drive a turbomachine by coupling its shaft to the input gear of the latter.
  • the pyrotechnic device makes it possible to generate gases in a chamber upstream of the nozzles at a high pressure and a high temperature thus creating the thrusts and therefore the torques necessary to drive a turbomachine up to at speeds corresponding to its nominal operating speed.
  • This pyrotechnic device is embedded in the reel reduces transfer problems and losses during its operation.
  • the principle of the reel means that it can be set to work on the turbomachine and that it can drive it in rotation during its normal operation, when the emergency starting system is not engaged. Indeed, the reel creates little friction losses and is not likely to be worn prematurely.
  • the gas generating device comprises a solid propellant block. This facilitates the maintenance of the device. Thus, it is conceivable to easily replace the pyrotechnic device after use.
  • the gas generating device comprises a combustion chamber which supplies said at least one nozzle and which is formed in the solid propellant block.
  • said at least one nozzle may be a two-dimensional nozzle. This allows the reel to be designed more compact and easier to produce.
  • the reel having a direction of rotation defined by the orientation of the nozzles
  • the volute has an opening on an angular sector around the axis of rotation of the reel and the section of the vein of the volute evolves by turning according to the direction of rotation of the reel from one edge to the other of the angular sector complementary to the angular sector of the opening.
  • the shape of the volute is involved in the relaxation of the gases leaving the nozzles and therefore via the thrust thereof, the torque delivered by the reel. It is therefore important to optimize the shape.
  • this shape makes it possible to evacuate radially with respect to the axis, the hot gases leaving the nozzles by limiting the heating of the equipment surrounding the reel.
  • the emergency starting system comprises an ignition means of the pyrotechnic device for generating gas that can be placed in armed or disarmed mode.
  • the invention also relates to a turbomachine comprising a system according to the invention, and comprising a shaft and a transmission means coupling the shaft of the reel to the shaft of the turbomachine, the support being held fixed relative to a housing of the means. of transmission. Since the reel operates independently of the turbomachine, it can be placed outside, for example fixed to the accessory table cover, and the turbomachine can be protected from the influence of ejection gases.
  • the turbomachine further comprising an outlet nozzle
  • the volute can lead into a pipe bringing the gas expanded in said exhaust nozzle of the turbomachine.
  • the pyrotechnic starter can also be mechanically coupled to a main starting system of said turbomachine.
  • Figure 1 shows a perspective view of a reel of a starter system according to the invention.
  • Figure 2 shows a section of a half-reel of a starter system according to the invention, in a plane perpendicular to the axis of rotation and passing through the nozzles.
  • Figure 3 shows a longitudinal section of an emergency starting system according to the invention before use.
  • Figure 4 schematically shows a perspective view of an arrangement of the gas evacuation means on an emergency starting system according to the invention.
  • Figure 5 schematically shows a section, in a plane perpendicular to the axis of rotation, the gas evacuation scroll and the reel of a system according to the invention.
  • Figure 6 shows a longitudinal section of an emergency starting system according to the invention at the beginning of its ignition.
  • Figure 7 shows a longitudinal section of an emergency starting system according to the invention towards the end of its ignition.
  • FIG. 8 shows a layout diagram on a turbomachine of an emergency starting system according to the invention.
  • the invention relates to a system capable of driving a rotating shaft by creating a sufficient torque to start a turbomachine.
  • This system comprises a reel 1 formed of a cylindrical drum 2 and a rotation shaft 3, integral and with the same axis LL.
  • the drum 2 having a given width D along the axis of rotation LL, several nozzles 4 are arranged on a narrower band of its peripheral cylindrical wall, of width d.
  • This strip is situated on one side of the cylindrical wall 5 of the drum 2.
  • the band in which the nozzle 4 is located can for example be eccentric as shown, and close to the upper face 6.
  • the nozzles 4 are oriented tangentially to the cylindrical wall 5, all in the same direction.
  • This direction corresponds to the direction of the jet of gas that must exit and thus determines, by reaction, a rotation of the reel 1 in operation, in the opposite direction to that of the gas jet.
  • the nozzles 4 are distributed uniformly in azimuth and are three in number, two being visible in FIG. Still on the example, the nozzles 4 are of two-dimensional shape. This means that they are defined by their shape in a cross-sectional plane transverse to the axis of rotation LL. With reference to FIG. 2, the nozzle 4 forms a divergent duct of length dz from a neck 8 of minimum section.
  • This neck 8 is at a radius R of the axis LL of the reel 1 and the nozzle 4 is oriented along an axis ZZ substantially perpendicular to the radius passing through the neck 8.
  • the axisymmetrically shaped nozzles 4 according to the required ease of sizing and fabricability. They are always defined, in this case, as a divergent duct oriented along a ZZ axis.
  • the nozzle 4 is in communication through the neck 8 with a combustion chamber 9, to contain pressurized gas when the reel 1 is in operation.
  • this combustion chamber 9 is common to the three nozzles 4 placed on the cylindrical wall 5 of the drum 2. It is therefore necessary a gas generator to fill the combustion chamber 9 with pressurized gas.
  • FIG. 3 which shows the reel 1 before use, it can be seen that the drum 2 forms a cavity between its cylindrical wall 5 and its upper 6 and lower 7 faces.
  • the inner cavity of the drum 2 is filled by a block solid 1 0 of a material defined to produce hot gases when ignited by an ignition device, placed at the level of the combustion chamber 9 but not shown in the figures.
  • This material is generally solid propellant.
  • the space left free in the drum 2 between the band occupied by the nozzles 4 and the lower face 7 is sized to form a sufficient reservoir of propellant whose combustion will generate gases for the time necessary for starting the turbomachine.
  • the combustion chamber 9 supplying the nozzles 4, intended to receive the gases produced by the combustion of the propellant is dug in the block 1 0 of propellant and occupies a reduced space at the level of the nozzles.
  • the nozzles 4 are plugged by a lid 1 1 ejected by the pressure during ignition, which prevents the introduction of dust and moisture into the combustion chamber 9.
  • the reel 1 is integrated on a support 12 comprising bearings 13, 14 in which the shaft 3 rotates.
  • the shaft 3 is intended to be coupled to a tree 15 driving the turbomachine.
  • this shaft 15 drives the turbomachine by a gear system, not shown, to obtain by multiplication / reduction the good speed of rotation.
  • It is also coupled, for example by means of splines, on the shaft 3 of the reel 1 and is designed to break if, by accident, the transmitted torque exceeds a maximum allowable value.
  • the support 12 incorporates a volute 16.
  • This volute 16 radially surrounds the reel 1. It is designed to allow the expansion of gases escaping from the tuyeres 4 before evacuating them. With the part of the support 12 surrounding the drum 2, it forms a duct 16 which winds around the reel 1. The inner wall of this duct 16 is open vis-à-vis the passage of the nozzles 4 to collect the gases that escape.
  • the radial section of the duct formed by the volute 16 is substantially rectangular. Referring to Figure 5, the cross section of the outer wall of the volute 16 has a spiral shape around the axis LL of the reel 1.
  • the width of the volute 16 along the axis LL increases in the example given here, going from A to B.
  • the section of the duct formed by the volute 16 evolves (increases in the example given here) regularly between points A and B in azimuth ⁇ to accompany the expansion of the gas, according to a law Sv (cp).
  • the volute 1 6 opens into a pipe 17 intended to evacuate the gases, as shown in FIGS. 4 and 5. Depending on the type of installation, these gases may be directly discharged into the atmosphere.
  • the pipe 17 can be made to open into the outlet nozzle 21. This makes it possible to eject the hot gases leaving the reel 1 in an environment already designed to withstand the temperature conditions of the gases and to protect the turbomachine and take advantage of pressure conditions favorable to their ejection.
  • the block 10 of propellant is fired, with reference to FIG. 6, the combustion starts in the combustion chamber 9 in its initial form, shown in FIG. 3.
  • the combustion chamber 9 fills with gas under pressure and serves as a nozzle supply chamber 4 with high energy gas at given temperature conditions Ti and pressure Pi. This gas escapes through the nozzles 4, generating a thrust and thus creating a torque that puts the reel 1 in rotation at a speed ⁇ .
  • the propellant is consumed and the volume of the combustion chamber 9 of the tuyeres 4 evolves in the block 10 until the complete use of the propellant. It is within the skill of those skilled in the art to determine the initial shape of the combustion chamber 9 and the initial mass of the propellant block 10 so that the pressure conditions Pi and temperature Ti of the gases in the combustion chamber 9 evolve during this process to provide the couple in a desired evolution over the time required.
  • the pressure Pi is sufficiently high for each of the nozzles 4 to be initiated, with a sonic flow at the neck 8.
  • Each nozzle 4 thus creates at its output section a jet of gas in the tangential direction ZZ at This jet reaches, at the outlet section Se of the nozzle 4, a high velocity Ve, whereas the pressure Pe and the temperature Te of the gases have decreased compared with those of the gases of the combustion chamber 9.
  • a tangential force F also called thrust
  • the torque provided by the reel 1 on the shaft 3 of rotation is the sum of the pairs for each nozzle 4 the product of this force F by the radius R of the neck 8.
  • the neck 8 is attached and constituted, for example, of an abradable material, woven and stamped such as carbon / ceramic or any other device, in order to minimize the heat transfer by conduction and radiation of the hot gases to the drum 2, during the combustion of the propellant.
  • an abradable material woven and stamped such as carbon / ceramic or any other device
  • the configuration shown in the figures is only an example.
  • the number of nozzles 4, as well as their size and their distribution in azimuth will be adapted by the skilled person depending on the torque to be supplied and the pressure of the gases available in the combustion chamber 9.
  • the shape two-dimensional nozzle 4 is advantageous in terms of size for the system, it is possible to use other forms, in particular an axisymmetric shape.
  • the shape of the volute 16 contributes to the efficiency of the nozzles 4 and thus the performance of the reel 1 when it is fired.
  • the combustion gases ejected at the speed Ve at the pressure Pe and the temperature Te of each of the nozzles 4 continue to relax in the volute 16, while the nozzle 4 rotates inside the volute 1 6, then are evacuated to outside by the exhaust pipe 17.
  • the section distribution of the volute 16 as a function of the azimuth ⁇ between points A and B, with reference to FIG. 5, is optimized to obtain a good compromise between the expansion ratio, determining the torque provided by the reel 1 , and a gas ejection temperature Te compatible with the environment of the system.
  • This compromise takes into account, in particular, forced convection phenomena in the volute 16, the conduction by the attachment means of the device and the thermal radiation of the assembly.
  • volute 16 helps protect the equipment surrounding the reel 1 by guiding the gas ejected by the nozzles 4 to the pipe 17.
  • the protective cap 1 1 that closes each nozzle 4 as the reel 1 is not used is designed to be disintegrated during ignition under the combined effect of the pressure and the temperature of the gases from the burning of propellant. Its remains are evacuated naturally with the gases when the reel 1 starts.
  • the starter system uses an electric control.
  • the ignition device of the propellant block 10 not shown in the figures, already mentioned, is connected to a circular contact track 18 flush with the surface of the cylindrical wall 5 of the drum 2.
  • An electric contactor 1 9 The trotter is positioned in correspondence with the contact track 18 on the support 12 to send an electric current to the ignition device.
  • the contactor 19 is itself connected to a control system, not shown, which sends the current to ignite via this ignition device, the propellant in case of emergency start.
  • control system of the ignition device is designed to be armed, that is to say ready to transmit a current sufficient to trigger the combustion, or be disarmed, that is to say inhibited.
  • the disarmed position has the advantage of avoiding accidental ignitions.
  • ignition propellant block 10 It is part of the invention to be able to use other types of ignition propellant block 10, such as a wireless link, with optical or laser means.
  • an advantageous installation for a turbomachine 20 consists in fixing the support 1 2 on the accessory table casing 22, represented here in front of the turbomachine 20. This allows, as is shown in FIG. FIG. 8, of coupling the emergency pyrotechnic starter in series, on its other face, to the main starter 23 of the turbomachine.
  • This main starter 23, generally electric, is used in the usual way to start normally the turbomachine 20.
  • the reel 1 does not introduce any additional gear, moreover it is a small rotating part with low inertia and low aerodynamic drag. It can therefore be placed without inconvenience in series between the main starter 23 and the turbomachine 20 waiting for possible emergency use without creating significant performance losses. Thanks to these different characteristics, the principle of operation of the reel 1 as an emergency starting means of an aircraft turbomachine 20, in an installation as shown in FIG. 8, corresponds to the choice between three states described below. .
  • a first state, disarmed corresponds to the case where the turbomachine 20 operates normally. It is for example used with the other turbomachines of the aircraft to provide the nominal power under the current flight conditions. In this case, the shaft 15 drives the reel 1 in rotation.
  • the control system of the ignition device of the block 1 0 propellant is disarmed.
  • the control system sends continuously or discontinuously at its request, a weak electrical signal to the ignition device of the block 10 propellant to detect any discontinuity on the control line. If a fault is found by the logic of this system, a fault treatment and an appropriate report are made.
  • This first disarmed state also corresponds to the case where the turbomachine is in the normal starting phase. In this case, it is the main starter which rotates the reel 1 at the same time as the turbomachine 20.
  • the second state corresponds to the flight conditions where the turbomachine 20 is set aside in relation to the other turbomachines of the aircraft.
  • the turbomachine 20 idles and it drives the reel 1 in its rotation, or it is simply stopped.
  • the ignition system of the ignition device of the propellant block 10 is in this case armed.
  • the electrical connection between the switch 19 and the contact track 18 always makes it possible to detect any anomalies on the emergency starting system as well as to perform a treatment of the fault and an appropriate signaling.
  • the third state, lit, corresponds to the case where an emergency start command is sent.
  • the ignition control can only have an effect if the propellant block ignition system control system is armed.
  • the design of the embedded system prohibits that we can go directly from the first state to the third.
  • the reel 1 By following the ignition phases of the reel 1 as described in FIGS. 6 and 7, it is then the reel 1 which creates a torque and drives the turbomachine 20.
  • the entire system is designed so that the rotation speed ⁇ of the reel 1 quickly reaches the necessary value for the turbomachine to provide the expected power.
  • the main starter is also activated as well as the ignition system and fuel metering of the turbomachine according to laws designed to ensure its startup at the end of the operation of the reel 1.
  • the emergency starting system that has been described is not limited to the configuration shown in Figure 8 or the emergency start of a turbomachine. As was mentioned at the beginning, it can, for example, serve as an additional point motorization to provide a high power density in a short period of time. It is also conceivable to design an installation using several systems according to the invention coupled to the same axis. It can thus be advantageous to manufacture a single type of system and to modulate the number of copies installed according to the power required.

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Abstract

L'invention concerne un système de démarrage d'urgence d'une turbomachine, caractérisé en ce qu'il comprend un moulinet pour l'entraînement de la turbomachine, ledit moulinet comportant un tambour (2) solidaire d'un arbre (3) de rotation, les axes de symétrie (LL) du tambour (2) et de l'arbre étant confondus, le moulinet comportant en outre au moins une tuyère (4) d'éjection de gaz placée en périphérie du tambour (2) et orientée de manière sensiblement tangentielle par rapport à la rotation autour dudit axe (LL), et un dispositif pyrotechnique de génération de gaz embarqué dans le moulinet et alimentant ladite au moins une tuyère (4), ledit système de démarrage d'urgence comportant en outre un support dans lequel tourne l'arbre du moulinet et une volute de récupération des gaz entourant radialement le moulinet, solidaire dudit support.

Description

Système de démarrage d'urgence d'une turbomachine
Domaine de l'invention :
La présente invention se rapporte au domaine des actionneurs pyrotechniques rotatifs notamment pour application aux machines tournantes comme par exemple le démarrage des turbomachines. Elle concerne plus particulièrement un système de démarrage d'urgence permettant de porter une turbomachine à son régime de fonctionnement nominal dans un laps de temps limité. Etat de la technique :
Dans le cas d'un véhicule aérien multi-moteur, par exemple, un ou plusieurs moteurs peuvent être coupés en fonction de la demande de puissance, lors de certaines phases de vol. Il peut être alors nécessaire de les redémarrer d'urgence, pour une manœuvre imprévue ou à cause d'une panne moteur.
En ce qui concerne plus particulièrement les turbomachines, un système de démarrage principal, souvent un démarreur électrique, permet la mise en route du moteur lors des conditions ordinaires et répétitives d'utilisation. Ce système de démarrage principal ne permet généralement pas d'atteindre le régime nominal dans les délais requis en cas d'urgence.
Pour concentrer la puissance nécessaire à la mise en rotation de la turbomachine dans un temps court, des systèmes dédiés au démarrage d'urgence peuvent utiliser des générateurs pyrotechniques de gaz chauds. C'est le cas de systèmes, comme celui décrit dans FR2862749, qui injectent les gaz chauds dans le circuit primaire pour qu'ils se détendent dans la turbine haute pression entraînant en rotation l'ensemble de la turbomachine. La fin de séquence de démarrage correspond à l'ignition de la chambre de combustion, alimentée en air et carburant, qui permet à la turbomachine de prendre le relai avec la puissance désirée. Un démarreur pyrotechnique utilisant ce principe peut être simple de conception et convient bien aux applications à usage unique, comme un missile par exemple. Par contre, les gaz chauds provenant de la combustion du propergol peuvent avoir un impact négatif sur la tenue mécanique des parties chaudes de la turbomachine en aval de leurs orifices d'injection. En outre ces orifices doivent être équipés d'un obturateur qui se ferme en fin de démarrage d'urgence, si le démarreur est découplé du véhicule après son utilisation.
D'autres systèmes de démarrage d'urgence peuvent utiliser les gaz hautement énergétiques provenant du générateur de gaz pyrotechnique pour actionner une turbine ou un moteur volumétrique, tel que celui décrit dans FR299004, afin d'entraîner en rotation la turbomachine.
Généralement, une transmission intégrant un train d'engrenages adapte la vitesse de rotation du démarreur à celle de la turbomachine. De plus, il est nécessaire d'éviter une rotation à vide du moteur du démarreur lors des phases de fonctionnement normal de la turbomachine sur laquelle il est installé à demeure. En effet, une rotation permanente du système entraînera un vieillissement du démarreur alors même qu'il n'est pas en fonction et consomme de l'énergie par les frottements mécaniques ou aérodynamiques dans le moteur du démarreur tournant à vide. Ce type de démarreur doit donc être découplé de la turbomachine quand il n'est pas en fonction, par un système de débrayage ou de roue libre, dans le cas d'une turbine. Ces considérations impactent défavorablement la masse du système et sa complexité. L'invention a pour objectif de proposer un système de démarrage d'urgence d'une turbomachine exploitant les avantages d'un générateur pyrotechnique de gaz tout en évitant les inconvénients relevés sur les solutions connues concernant leur encombrement, leur complexité ou leur impact sur l'usure de la turbomachine, en vue de leur installation à demeure. Par ailleurs, bien qu'ayant été présentée pour des turbomachines, la problématique de la mise en rotation de machines tournantes pour atteindre rapidement un régime nominal concerne d'autres applications. L'invention recherche donc un système de démarrage rapide facile à intégrer sur une machine tournante et indépendant de son mode de fonctionnement. Ainsi, d'autres applications de cet actionneur rotatif pyrotechnique nécessitant une forte densité de puissance dans un court laps de temps, peuvent aussi être envisagées, comme par exemple, une motorisation ponctuelle d'appoint.
Exposé de l'invention :
A cet effet, l'invention concerne un système de démarrage d'urgence d'une turbomachine, caractérisé en ce qu'il comprend un moulinet pour l'entraînement de la turbomachine, ledit moulinet comportant un tambour solidaire d'un arbre de rotation, les axes de symétrie du tambour et de l'arbre étant confondus, le moulinet comportant en outre au moins une tuyère d'éjection de gaz placée en périphérie du tambour et orientée de manière sensiblement tangentielle par rapport à la rotation autour dudit axe, et un dispositif pyrotechnique de génération de gaz embarqué dans le moulinet et alimentant ladite au moins une tuyère, ledit système de démarrage d'urgence comportant en outre un support dans lequel tourne l'arbre du moulinet et une volute de récupération des gaz entourant radialement le moulinet, solidaire dudit support.
Autrement dit les tuyères produisent des jets d'éjections de gaz tangentiels qui permettent de créer un couple sur l'arbre du moulinet. Le système peut ainsi être utilisé pour entraîner une turbomachine en couplant son arbre à la pignonerie d'entrée de celle-ci. Dans l'optique d'une utilisation unique, le dispositif pyrotechnique permet de générer des gaz dans une chambre en amont des tuyères à une pression et une température importantes créant ainsi les poussées et donc les couples nécessaires à l'entraînement d'une turbomachine jusqu'aux vitesses correspondant à son régime de fonctionnement nominal. Le fait que ce dispositif pyrotechnique soit embarqué dans le moulinet réduit les problèmes de transfert et les pertes lors de son fonctionnement. De plus, le principe du moulinet fait qu'il peut être mis à poste sur la turbomachine et que celle-ci peut l'entraîner en rotation au cours de son fonctionnement normal, lorsque le système de démarrage d'urgence n'est pas enclenché. En effet, le moulinet crée peu de pertes par frottements et ne risque pas d'être usé prématurément.
De préférence, le dispositif de génération de gaz comporte un bloc de propergol solide. Cela facilite la maintenance du dispositif. Ainsi, il est envisageable de remplacer facilement le dispositif pyrotechnique après usage. Avantageusement, le dispositif de génération de gaz comporte une chambre de combustion qui alimente ladite au moins une tuyère et qui est formée dans le bloc de propergol solide.
Par ailleurs, ladite au moins une tuyère peut être une tuyère bidimensionnelle. Cela permet de concevoir le moulinet de manière plus compacte et plus facile à produire.
De préférence, le moulinet ayant un sens de rotation défini par l'orientation des tuyères, la volute présente une ouverture sur un secteur angulaire autour de l'axe de rotation du moulinet et la section de la veine de la volute évolue en tournant suivant le sens de rotation du moulinet d'un bord à l'autre du secteur angulaire complémentaire au secteur angulaire de l'ouverture. En effet, la forme de la volute participe à la détente des gaz sortant des tuyères et donc via la poussée de celles-ci, au couple délivré par le moulinet. Il est donc important d'en optimiser la forme. De plus, cette forme permet d'évacuer radialement par rapport à l'axe, les gaz chauds sortant des tuyères en limitant réchauffement des équipements environnant le moulinet.
Avantageusement, le système de démarrage d'urgence comporte un moyen d'inflammation du dispositif pyrotechnique de génération de gaz pouvant être placé en mode armé ou désarmé. Cela permet en particulier d'éviter un allumage intempestif du système. L'invention concerne également une turbomachine comportant un système selon l'invention, et comportant un arbre et un moyen de transmission couplant l'arbre du moulinet à l'arbre de la turbomachine, le support étant maintenu fixe par rapport à un carter du moyen de transmission. Le moulinet fonctionnant de manière indépendante de la turbomachine, il peut être placé à l'extérieur, par exemple fixé au carter table d'accessoires et la turbomachine peut être protégée de l'influence des gaz d'éjections. Par exemple, la turbomachine comprenant en outre une tuyère de sortie, la volute peut déboucher dans une canalisation amenant les gaz détendus dans ladite tuyère de sortie de la turbomachine. Le démarreur pyrotechnique peut aussi être mécaniquement couplé à un système de démarrage principal de ladite turbomachine.
Brève description des figures :
La présente invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
La figure 1 présente une vue en perspective d'un moulinet d'un système de démarrage selon l'invention.
La figure 2 présente une coupe d'un demi-moulinet d'un système de démarrage selon l'invention, suivant un plan perpendiculaire à l'axe de rotation et passant par les tuyères.
La figure 3 présente une coupe longitudinale d'un système de démarrage d'urgence selon l'invention avant son utilisation.
La figure 4 présente schématiquement une vue en perspective d'une disposition des moyens d'évacuation des gaz sur un système de démarrage d'urgence selon l'invention.
La figure 5 présente schématiquement une coupe, selon un plan perpendiculaire à l'axe de rotation, de la volute d'évacuation des gaz et du moulinet d'un système selon l'invention.
La figure 6 présente une coupe longitudinale d'un système de démarrage d'urgence selon l'invention au début de son allumage. La figure 7 présente une coupe longitudinale d'un système de démarrage d'urgence selon l'invention vers la fin de son allumage.
La figure 8 présente un schéma d'implantation sur une turbomachine d'un système de démarrage d'urgence selon l'invention.
Description détaillée de l'invention :
En référence aux figures 1 à 3, l'invention concerne un système capable d'entraîner un arbre en rotation en créant un couple suffisant pour démarrer une turbomachine. Ce système comporte un moulinet 1 formé d'un tambour 2 cylindrique et d'un arbre 3 de rotation, solidaires et de même axe LL.
Le tambour 2 ayant une largeur donnée D le long de l'axe de rotation LL, plusieurs tuyères 4 sont disposées sur une bande plus étroite de sa paroi cylindrique 5 périphérique, de largeur d. Cette bande est située d'un côté de la paroi cylindrique 5 du tambour 2. En référence aux figures 1 et 2, par exemple, si l'on appelle respectivement, face supérieure 6 du tambour 2, la face transversale de gauche, et face inférieure 7 celle de droite, la bande dans laquelle se trouve les tuyères 4 peut par exemple être excentrée comme représenté, et proche de la face supérieure 6. Les tuyères 4 sont orientées tangentiellement à la paroi cylindrique 5, toutes dans le même sens. Ce sens correspond à la direction du jet de gaz qui doit en sortir et détermine donc, par réaction, une rotation du moulinet 1 en fonctionnement, dans le sens inverse à celui du jet de gaz. Sur l'exemple, les tuyères 4 sont réparties uniformément en azimut et sont au nombre de trois, deux étant visibles sur la figure 1 . Toujours sur l'exemple, les tuyères 4 sont de forme bidimensionnelle. Cela veut dire qu'elles sont définies par leur forme suivant un plan de coupe transversal à l'axe de rotation LL. En référence à la figure 2, la tuyère 4 forme un conduit divergent de longueur dz à partir d'un col 8 de section minimale. Ce col 8 se trouve à un rayon R de l'axe LL du moulinet 1 et la tuyère 4 est orientée selon un axe ZZ sensiblement perpendiculaire au rayon passant par le col 8. En variante, il est possible, par exemple, de concevoir les tuyères 4 de forme axisymétrique, selon la facilité de dimensionnement et de fabricabilité requise. Elles sont toujours définies, dans ce cas, comme un conduit divergent orienté selon un axe ZZ. La tuyère 4 est en communication par le col 8 avec une chambre 9 de combustion, devant contenir du gaz sous pression quand le moulinet 1 est en fonction. Sur l'exemple présenté, cette chambre de combustion 9 est commune aux trois tuyères 4 placées sur la paroi cylindrique 5 du tambour 2. II faut donc un générateur de gaz pour remplir la chambre de combustion 9 en gaz sous pression. En référence à la figure 3 qui présente le moulinet 1 avant son utilisation, on voit que le tambour 2 forme une cavité, entre sa paroi cylindrique 5 et ses faces supérieure 6 et inférieure 7. La cavité intérieure du tambour 2 est remplie par un bloc solide 1 0 d'un matériau défini pour produire des gaz chauds lorsqu'il est enflammé par un dispositif d'ignition, placé au niveau de la chambre de combustion 9 mais non représenté sur les figures. Ce matériau est en général du propergol solide. L'espace laissé libre dans le tambour 2 entre la bande occupée par les tuyères 4 et la face inférieure 7 est dimensionné pour former un réservoir suffisant de propergol dont la combustion générera des gaz pendant le temps nécessaire au démarrage de la turbomachine.
Dans le moulinet 1 avant son utilisation, la chambre 9 de combustion alimentant les tuyères 4, destinée à recevoir les gaz produits par la combustion du propergol, est creusée dans le bloc 1 0 de propergol et occupe un espace réduit au niveau des tuyères. De préférence, les tuyères 4 sont bouchées par un opercule 1 1 éjecté par la pression lors de l'allumage, ce qui évite l'introduction de poussières et d'humidité dans la chambre 9 de combustion.
Pour former un système de démarrage d'urgence d'une turbomachine, le moulinet 1 est intégré sur un support 12 comportant des roulements 13, 14 dans lesquels tourne l'arbre 3. Comme représenté, l'arbre 3 est destiné à être couplé à un arbre 15 entraînant la turbomachine. Dans la solution présentée, cet arbre 15 entraîne la turbomachine par un système d'engrenages, non représentés, pour obtenir par multiplication/démultiplication la bonne vitesse de rotation. Il est d'autre part accouplé, par exemple au moyen de cannelures, sur l'arbre 3 du moulinet 1 et est conçu pour casser si, par accident, le couple transmis dépasse une valeur maximale admissible.
Comme indiqué sur les figures 3 à 5, le support 12 intègre une volute 16. Cette volute 16 entoure radialement le moulinet 1 . Elle est conçue pour permettre la détente des gaz s'échappant des tuyères 4 avant de les évacuer. Avec la partie du support 12 entourant le tambour 2, elle forme un conduit 16 qui s'enroule autour du moulinet 1 . La paroi interne de ce conduit 16 est ouverte en vis-à-vis du passage des tuyères 4 pour permettre de recueillir les gaz qui s'en échappent. Sur l'exemple présenté la section radiale du conduit formé par la volute 16 est sensiblement rectangulaire. En référence à la figure 5, la section transversale de la paroi externe de la volute 16 a une forme de spirale autour de l'axe LL du moulinet 1 . Si l'on appelle φ l'azimut autour de l'axe LL, la distance de la paroi externe de la volute 16 à l'axe suit une loi S(cp), régulièrement croissante dans cet exemple, en fonction de φ entre un point A et un point B en suivant le sens de rotation correspondant à celui du moulinet 1 en fonctionnement. Sur la figure 5, le sens de rotation est antihoraire. Il correspond à des tuyères 4 orientées comme sur la figure 2.
Par ailleurs, la largeur de la volute 16 suivant l'axe LL augmente dans l'exemple donné ici, en allant de A vers B. Cela est illustré par les coupes présentées sur les figures 3, 6 et 7, qui indiquent la section de la volute 16 dans les demi-plans longitudinaux de coupe, passant, en haut, par le point A et, en bas, par le point C, intermédiaire entre A et B et représenté sur la figure 5. Ainsi, la section du conduit formé par la volute 16 évolue (augmente dans l'exemple donné ici) régulièrement entre les points A et B en azimut φ pour accompagner la détente des gaz, selon une loi Sv(cp). Par l'ouverture 17a définie en azimut entre les points B et A, la volute 1 6 débouche dans une conduite 17 destinée à évacuer les gaz, comme représenté sur les figures 4 et 5. Suivant le type d'installation, ces gaz peuvent être directement évacués dans l'atmosphère. Lorsque le système est installé sur une turbomachine 20, en référence à la figure 8, on peut faire déboucher la conduite 17 dans la tuyère 21 de sortie. Cela permet d'éjecter les gaz chauds sortant du moulinet 1 dans un environnement déjà prévu pour supporter les conditions de température des gaz et de protéger la turbomachine et de profiter de conditions de pression favorables à leur éjection. Lorsque le bloc 1 0 de propergol est mis à feu, en référence à la figure 6, la combustion démarre dans la chambre 9 de combustion sous sa forme initiale, présentée à la figure 3. La chambre de combustion 9 se remplit de gaz sous pression et sert de chambre d'alimentation des tuyères 4 en gaz hautement énergétique à des conditions de température Ti et de pression Pi données. Ce gaz s'échappe par les tuyères 4, générant une poussée et créant ainsi un couple qui met le moulinet 1 en rotation à une vitesse ω. Au cours de la progression de la combustion, en référence à la figure 5, le propergol est consommé et le volume de la chambre 9 de combustion des tuyères 4 évolue dans le bloc 10 jusqu'à l'utilisation complète du propergol. Il entre dans la pratique de l'homme du métier de déterminer la forme initiale de la chambre de combustion 9 et la masse initiale du bloc 10 de propergol pour que les conditions de pression Pi et de température Ti des gaz dans la chambre de combustion 9 évoluent durant ce processus pour fournir le couple selon une évolution voulue sur la durée nécessaire. Durant la phase combustion du propergol, la pression Pi est suffisamment élevée pour que chacune des tuyères 4 soit amorcée, avec un écoulement sonique au col 8. Chaque tuyère 4 crée donc à sa section de sortie un jet de gaz suivant la direction tangentielle ZZ au col 8. Ce jet atteint, à la section de sortie Se de la tuyère 4, une vitesse importante Ve, alors que la pression Pe et la température Te des gaz ont diminué par rapport à celles des gaz de la chambre de combustion 9. Il en résulte une force F tangentielle, appelée aussi poussée, de sens inverse à la vitesse Ve, qui est fonction du débit massique, de la vitesse du jet qui la traverse et de la différence entre cette pression Pe de sortie du jet et une pression statique autour du moulinet 1 dans la volute 16. Le couple fourni par le moulinet 1 sur l'arbre 3 de rotation est la somme des couples valant pour chaque tuyère 4 le produit de cette force F par le rayon R du col 8.
Dans un mode de réalisation approprié, le col 8 est rapporté et constitué, par exemple, d'un matériau abradable, tissé et matricé tel que le carbone/céramique ou tout autre dispositif, afin de réduire au maximum le transfert de chaleur par conduction et rayonnement des gaz chauds vers le tambour 2, lors de la combustion du propergol. Il va de soi que la configuration présentée sur les figures n'est qu'un exemple. Le nombre de tuyères 4, ainsi que leur taille et leur répartition en azimut seront adaptés par l'homme du métier en fonction du couple à fournir et de la pression des gaz disponible dans la chambre de combustion 9. De plus, bien que la forme bidimensionnelle des tuyères 4 soit avantageuse en matière d'encombrement pour le système, il est envisageable d'utiliser d'autre formes, en particulier une forme axisymétrique.
Par ailleurs, la forme de la volute 16 participe au rendement des tuyères 4 et donc aux performances du moulinet 1 lorsqu'il est mis à feu. Les gaz de combustion éjectés à la vitesse Ve à la pression Pe et la température Te de chacune des tuyères 4 poursuivent leur détente dans la volute 16, alors que la tuyère 4 tourne à l'intérieur de la volute 1 6, puis sont évacués à l'extérieur par la conduite d'échappement 17.
La distribution de section de la volute 16 en fonction de l'azimut φ entre les point A et B, en référence à la figure 5, est optimisée pour obtenir un bon compromis entre le taux de détente, déterminant le couple fourni par le moulinet 1 , et une température d'éjection Te des gaz compatible avec l'environnement du système. Ce compromis tient compte, notamment, des phénomènes de convection forcée dans la volute 16, de la conduction par les moyens d'attache du dispositif et du rayonnement thermique de l'ensemble.
De plus, la volute 16 participe à la protection des équipements environnant I moulinet 1 en guidant les gaz éjectés par les tuyères 4 vers la conduite 17. Par ailleurs, L'opercule 1 1 de protection qui bouche chaque tuyère 4 tant que le moulinet 1 n'est pas utilisé est conçu pour être désintégré lors de l'allumage sous l'effet combiné de la pression et de la température des gaz provenant de la combustion du propergol. Ses restes sont donc évacués naturellement avec les gaz lorsque le moulinet 1 démarre.
En référence aux figures 1 et 3, pour déclencher la combustion du bloc 10 de propergol, sur l'exemple présenté, le système de démarrage utilise une commande électrique. Dans le moulinet 1 , le dispositif d'ignition du bloc 10 de propergol non représenté sur les figures, déjà évoqué, est relié à une piste de contact circulaire 18 affleurant la surface de la paroi cylindrique 5 du tambour 2. Un contacteur 1 9 électrique à trotteur est positionné en correspondance avec la piste de contact 18 sur le support 12 pour envoyer un courant électrique au dispositif d'ignition. Le contacteur 19 est lui- même relié à un système de commande, non représenté, qui envoie le courant pour enflammer via ce dispositif d'ignition, le propergol en cas de démarrage d'urgence.
De manière préférée, le système de commande du dispositif d'ignition est conçu pour être armé, c'est-à-dire prêt à transmettre un courant suffisant pour déclencher la combustion, ou être désarmé, c'est-à-dire inhibé. La position désarmée présente l'avantage d'éviter des allumages accidentels.
Il fait partie de l'invention de pouvoir utiliser d'autres types d'allumage du bloc 10 de propergol, comme par exemple une liaison sans fil, avec des moyens optiques ou laser.
En référence à la figure 8, une installation avantageuse pour une turbomachine 20 consiste à fixer le support 1 2 sur le carter table d'accessoires 22, représenté ici en avant de la turbomachine 20. Cela permet éventuellement, comme c'est représenté sur la figure 8, de coupler le démarreur pyrotechnique d'urgence en série, sur son autre face, au démarreur principal 23 de la turbomachine. Ce démarreur principal 23, généralement électrique, est utilisé de manière habituelle pour démarrer normalement la turbomachine 20.
Il est à noter que le moulinet 1 n'introduit pas d'engrenage supplémentaire, de plus c'est une pièce tournante de petite taille avec une faible inertie et à traînée aérodynamique faible. On peut donc le placer sans inconvénient en série entre le démarreur principal 23 et la turbomachine 20 en attendant une éventuelle utilisation d'urgence sans créer de pertes notables de performances. Grâce à ces différentes caractéristiques, le principe de fonctionnement du moulinet 1 comme moyen de démarrage d'urgence d'une turbomachine 20 d'aéronef, dans une installation telle que représentée à la figure 8, correspond au choix entre trois états décrits ci-après. Un premier état, désarmé, correspond au cas où la turbomachine 20 fonctionne normalement. Elle est par exemple utilisée avec les autres turbomachines de l'aéronef pour fournir la puissance nominale dans les conditions de vol courantes. Dans ce cas, l'arbre 15 entraine le moulinet 1 en rotation. De son côté le système de commande du dispositif d'ignition du bloc 1 0 de propergol est désarmé. Eventuellement le système de commande envoie en continu ou de façon discontinue à sa demande, un faible signal électrique au dispositif d'ignition du bloc 10 de propergol pour détecter une éventuelle discontinuité sur la chaîne de commande. Si un défaut est constaté par la logique de ce système, un traitement de la panne et un signalement adaptés sont effectués. Ce premier état désarmé, correspond également au cas où la turbomachine est en phase de démarrage normal. Dans ce cas, c'est le démarreur principal qui entraîne en rotation le moulinet 1 en même temps que la turbomachine 20.
Le deuxième état, armé, correspond aux conditions de vol où la turbomachine 20 est mise en réserve par rapport aux autres turbomachines de l'aéronef. Dans ce cas, soit la turbomachine 20 tourne au ralenti et elle entraîne le moulinet 1 dans sa rotation, soit elle est simplement arrêtée. Le système de commande du dispositif d'ignition du bloc 10 de propergol est dans ce cas armé. La liaison électrique entre le contacteur 19 et la piste de contact 18 permet toujours de détecter d'éventuelles anomalies sur le système de démarrage d'urgence ainsi que d'effectuer un traitement de la panne et un signalement adaptés.
Le troisième état, allumé, correspond au cas où une commande de démarrage d'urgence est envoyée. La commande d'allumage ne peut avoir un effet que si le système de commande du dispositif d'ignition du bloc 10 de propergol est armé. La conception du système embarqué interdit que l'on puisse passer directement du premier état au troisième.
En suivant les phases d'allumage du moulinet 1 telles qu'elles ont été décrites aux figures 6 et 7, c'est alors le moulinet 1 qui crée un couple et entraîne la turbomachine 20. L'ensemble du système est conçu pour que la vitesse de rotation ω du moulinet 1 atteigne rapidement la valeur nécessaire pour que la turbomachine fournisse la puissance attendue. Par ailleurs, le démarreur principal est également activé ainsi que le système d'allumage et de dosage du carburant de la turbomachine selon des lois élaborées pour garantir sa mise en régime à la fin du fonctionnement du moulinet 1 .
Le système de démarrage d'urgence qui a été décrit n'est pas limité à la configuration présentée dans la figure 8 ou encore au démarrage d'urgence d'une turbomachine. Comme cela a été évoqué au début, il peut, par exemple, servir de motorisation ponctuelle d'appoint pour fournir une forte densité de puissance dans un court laps de temps. Il est également envisageable de concevoir une installation utilisant plusieurs systèmes selon l'invention couplés au même axe. Il peut ainsi être avantageux de fabriquer un seul type de système et de moduler le nombre d'exemplaires installés en fonction de la puissance nécessaire.

Claims

Revendications
1 . Système de démarrage d'urgence d'une turbomachine, caractérisé en ce qu'il comprend un moulinet (1 ) pour l'entraînement de la turbomachine (20), ledit moulinet comportant un tambour (2) solidaire d'un arbre (3) de rotation, les axes de symétrie (LL) du tambour (2) et de l'arbre (3) étant confondus, le moulinet comportant en outre au moins une tuyère (4) d'éjection de gaz placée en périphérie du tambour (2) et orientée de manière sensiblement tangentielle par rapport à la rotation autour dudit axe (LL), et un dispositif pyrotechnique (10, 9, 18) de génération de gaz embarqué dans le moulinet (1 ) et alimentant ladite au moins une tuyère (4), ledit système de démarrage d'urgence comportant en outre un support (12) dans lequel tourne l'arbre (3) du moulinet et une volute (16) de récupération des gaz entourant radialement le moulinet (1 ), solidaire dudit support (12).
2. Système selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif (10, 9, 18) de génération de gaz comporte un bloc (10) de propergol solide.
3. Système selon la revendication précédente, dans lequel une chambre de combustion (9) alimentant ladite au moins une tuyère (4) est formée dans le bloc (10) de propergol solide.
4. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite au moins une tuyère (4) est une tuyère bidimensionnelle.
5. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le moulinet (1 ) ayant un sens de rotation défini par l'orientation des tuyères (4), la volute (16) présente une ouverture (17a) sur un secteur angulaire (B-A) autour de l'axe de rotation (LL) du moulinet (1 ) et la section (Sv(cp)) de la veine de la volute (16) évolue régulièrement en tournant suivant le sens de rotation du moulinet (1 ), d'un bord à l'autre du secteur angulaire (A-B) complémentaire au secteur angulaire de l'ouverture (17a).
6. Système selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre un moyen d'inflammation du dispositif pyrotechnique de génération de gaz (10), ledit moyen d'inflammation pouvant être placé en mode armé ou désactivé.
7. Turbomachine comportant un système selon l'une des revendications précédentes, ladite turbomachine (20) comportant un arbre et un moyen de transmission (15) couplant l'arbre (3) du moulinet (1 ) à l'arbre de la turbomachine, le support (12) étant maintenu fixe par rapport à un carter (22) du moyen de transmission.
8. Turbomachine selon la revendication précédente, comportant en outre une tuyère (21 ) de sortie et dans laquelle la volute (16) débouche dans une canalisation (17) amenant les gaz dans ladite tuyère (21 ) de sortie.
9. Turbomachine selon l'une des revendications 7 ou 8, comportant en outre un système de démarrage principal (23) et dans laquelle ledit système d'entraînement est mécaniquement couplé au dit système de démarrage principal (23).
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