FR2605357A1 - Admission pour un moteur a turbine a gaz a turbopropulseur - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE DES ADMISSIONS DE MOTEUR A TURBINE A GAZ A TURBOPROPULSEUR DU TYPE TRACTIF. UN MOTEUR A TURBINE A GAZ A TURBOPROPULSEUR TRACTIF 10 COMPREND UN GENERATEUR DE GAZ 12, UNE HELICE D'AMONT 22 ET UNE HELICE D'AVAL 28. LES HELICES SONT POSITIONNEES EN AMONT DU GENERATEUR DE GAZ, ET SONT ENTRAINEES PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN MOYEN D'ARBRE 46 ET D'UN MOYEN D'ENGRENAGE 48. UN MOYEN D'ADMISSION 58 FOURNIT DE L'AIR AU GENERATEUR DE GAZ, LE MOYEN D'ADMISSION COMPREND UNE OUVERTURE D'ADMISSION 60 ET UN CONDUIT D'ADMISSION. L'OUVERTURE D'ADMISSION EST POSITIONNEE AXIALEMENT ENTRE LES HELICES, ET UNE PORTION 62 DU CONDUIT D'ADMISSION S'ETEND AXIALEMENT A TRAVERS L'HELICE D'AVAL. CET ARRANGEMENT REDUIT LA LONGUEUR DE L'ARBRE ET DU MOTEUR A TURBINE A GAZ A TURBOPROPULSEUR, ET REDUIT LE POIDS EN PROPORTION. L'OUVERTURE D'ADMISSION EST ARRANGEE POUR FOURNIR UNE PROTECTION AMELIOREE CONTRE L'INGESTION D'OBJETS ETRANGERS DE TAILLE IMPORTANTE, TELS QUE DES OISEAUX, DANS LE CONDUIT D'ADMISSION ET LE GENERATEUR DE GAZ.
Description
La présente invention a trait aux admissions pour moteur à turbine à gaz à
turbopropulseur qui ont deux hélices et en particulier les moteurs à turbine à gaz à turbopropulseur dans lesquels les hélices sont positionnées en amont du générateur de gaz, souvent appelés moteurs à turbine à gaz à turbopropulseur tractif. Les admissions d'air pour les moteurs à turbine à gaz à turbopropulseur tractif sont généralement de forme annulaire, en forme
de menton ou en forme bifurquée, et sont situées en aval des hélices.
Il est nécessaire, en particulier pour les avions subsoniques de vitesse élevée, de prévoir une longueur de conduit d'admission importante pour permettre une diffusion efficace de l'air avant qu'il
n'entre dans le générateur de gaz.
Les moteurs à turbine à gaz à turbopropulseur tractif nécessitent un arbre pour relier la turbine de puissance à l'extrémité
d'aval du générateur de gaz aux hélices d'amont du générateur de gaz.
L'arbre de puissance qui passe coaxlalement à travers le générateur de gaz doit être résistant et stable, et ne doit pas affecter le générateur de gaz. Il y a généralement une opposition entre le diamètre requis par l'arbre de puissance et l'espace diamétral disponible à l'intérieur du générateur de gaz, qui peut être résolue en raccourcissant l'arbre de puissance. En clair, la longueur de conduit d'admission requise devient un facteur déterminant dans la longueur d'ensemble de l'arbre de puissance et du moteur. Le positionnement des conduits d'admission d'aval des
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hélices produit un arbre de puissance et un moteur relativement longs,
ainsi qu'une structure relativement lourde.
La présente invention tente de proposer un moteur à turbine à gaz à turbopropulseur tractif qui ait un conduit d'admission positionné de façon à réduire les longueurs du moteur et de l'arbre de puissance. Dans ce but, la présente invention propose un moteur à turbine à gaz à turbopropulseur comprenant un générateur de gaz, une hélice d'amont et une hélice d'aval, le générateur de gaz comprenant en série par rapport à l'écoulement un moyen de compresseur, un moyen de combustion et un moyen de turbine, l'hélice d'amont et l'hélice d'aval étant positionnées en amont du générateur de gaz, le moyen de turbine étant arrangé pour entraîner l'hélice d'amont et l'hélice d'aval par l'intermédiaire d'un moyen d'arbre et d'un moyen d'engrenage, des moyens d'admission pour fournir de l'air au générateur de gaz comprenant une ouverture d'admission et un conduit d'admission, I'ouverture d'admission étant positionnée axlalement entre l'hélice d'amont et l'hélice d'aval, le conduit d'admission étant délimité à son extrémité radiale au moins partiellement par un capot de moyeu d'hélice de l'hélice d'aval, le
conduit d'admission s'étendant axialement à travers l'hélice d'aval.
2b L'hélice d'amont et l'hélice d'aval ont chacune un capot de moyeu d'hélice profilé, l'ouverture d'admission étant formée alignée avec les capots, le conduit d'admission formant un angle avec l'écoulement d'air par dessus les capots, ce par quoi l'ingestion d'objets étrangers à l'intérieur de l'ouverture d'admission et le conduit
d'admission est empêché, ou du moins réduite.
Le moyen d'engrenage peut être positionné axialement entre
l'hélice d'amont et l'hélice d'aval.
L'hélice d'amont et l'hélice d'aval peuvent être entraînées
dans des directions opposées par le moyen d'engrenage.
Le moyen d'engrenage peut comprendre un pignon solaire, une pluralité de pignons satellites engagés avec et entraînés par le pignon solaire et une couronne dentée engagée avec et entraînée par les pignons
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satellites, les pignons satellites étant montés à rotation -de façon à
pouvoir tourner- dans et entraînant un porte-plgnons satellites.
Le couronne dentée peut entraîner l'hélice d'amont et le porte-
pignons satellites peut entraîner l'hélice d'aval.
Le porte-pignons satellites peut entraîner l'hélice d'amont et
le couronne dentée peut entraîner l'hélice d'aval.
L'ouverture d'admission peut être annulaire, et le conduit
d'admission peut être annulaire.
L'invention sera décrite plus complètement au moyen de la référence aux dessins ci-joints la figure 1 est une vue partiellement éclatée d'un moteur à
turbine à gaz à turbopropulseur selon la présente invention.
Un moteur à turbine à gaz à turbopropulseur 10 selon la présente invention comprend un générateur de gaz 12, une hélice d'amont 22 et une hélice d'aval 28. Le générateur de gaz 12 comprend en série par rapport à l'écoulement un moyen de compresseur 14, un moyen de combustion 16 et un moyen de turbine 18, 20. Le moyen de compresseur 14 peut comprendre uniquement un compresseur haute pression oubien il peut comprendre, en série par rapport à l'écoulement, un compresseur basse pression et un compresseur haute pression. Le moyen de turbine 18 peut comprendre seulement une turbine haute pression pour entraîner le compresseur haute pression, oubien il peut comprendre en série par rapport à l'écoulement une turbine haute pression et une turbine basse pression pour entraîner les compresseurs haute et basse pression respectivement. Le moyen de turbine 20 est une turbine de puissance arrangée pour entraîner l'hélice d'amont 22 et l'hélice d'aval 28 par l'intermédiaire d'un arbre d'entraînement 46 et d'un moyen d'engrenage 48. Le générateur de gaz 12 fonctionne de façon conventionnelle et son
fonctionnement ne sera pas décrit davantage.
L'hélice d'amont 22 et l'hélice d'aval 28 sont positionnées axialement en amont du générateur de gaz 12 et sont arrangées coaxialement avec lui. L'hélice d'amont 22 comprend une pluralité de
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pales d'hélice à pas variable 26 montées à rotation sur un moyeu d'hélice 24. Le moyeu d'hélice 24 porte et est enfermé par un capot de moyeu d'hélice 26 aérodynamiquement profilé. L'hélice d'aval 28 comprend une pluralité de pales d'hélice à'pas variable 32 montées à rotation sur un moyeu d'hélice 30. Le moyeu d'hélice porte et est enfermé par un capot
de moyeu d'hélice aérodynamiquement profilé 31.
Le générateur de gaz 12 est enfermé par une enveloppe de générateur de gaz 34 et une pluralité de montants 36 s'étendent radialement vers l'intérieur depuis l'extrémité d'amont de l'enveloppe 34
1 o pour porter une structure de support s'étendant axialement en amont 38.
La structure de support 38 s'étend coaxialement à l'intérieur de l'hélice d'aval 28, et le moyeu d'hélice de l'hélice d'aval 28 est monté à rotation sur la structure de support 38 par des paliers axialement espacés 40 et 42. Le moyeu d'hélie 24 de l'hélice d'amont 22 est monté à
rotation sur le moyeu d'hélice 30 de l'hélice d'aval 28 par des paliers 44.
L'arbre d'entraînement 46 s'étend coaxialement à travers le générateur de gaz 12 et la structure de support 38 pour entraîner les
hélices d'amont et d'aval par l'intermédiaire des moyens d'engrenage 48.
Les moyens d'engrenage 48 comprennent un pignon solaire 50 fixé à et entrainé par l'arbre d'entraînement 46, une pluralité de pignons satellites 52 engagés avec et entraînés par le pignon solaire 50 et une couronne dentée 54 engagée avec et entraînée par les pignons satellites
52. Les pignons satellites 52 sont montés à rotation dans un porte-
pignons satellites 56 sur des paliers, rouleaux ou autres paliers adaptés. Le couronne dentée 54 est connectée en entraînement au moyeu d'hélice 24 de l'hélice d'amont 22 et le porte-pignons satellites 56 est relié en entraînement au moyeu d'hélice 30 de l'hélice d'aval 28 pour entraîner les hélices d'amont et d'aval dans des directions opposées.
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Il peut s'avérer souhaitable de relier en entraînement le couronne dentée 54 au moyeu d'hélice 30 de l'hélice d'aval 28, et de relier en entraînement le porte-pignons satellites 56 au moyeu d'hélice
24 de l'hélice d'amont 22.
Le moyen d'engrenage 48 est idéalement positionné axialement entre les hélices 22 et 28 pour minimiser la longueur de l'arbre d'entraînement 46 du moteur, bien qu'il puisse être positionné à l'intérieur du moyeu de l'une ou l'autre des hélices ou en aval des deux
entre l'hélice d'aval et le générateur de gaz.
1 0 Un moyen d'admission 58 est prévu pour fournir de l'air au générateur de gaz 12. Le moyen d'admission comprend une ouverture d'admission annulaire 60, positionnée axialement entre l'hélice d'amont 22 et l'hélice d'aval 28, et un conduit d'admission annulaire qui comprend une première portion de conduit d'admission annulaire 62 qui s'étend axlalement à travers le capot de moyeu d'hélice 31 de l'hélice d'aval, et une deuxième portion de conduit d'admission annulaire 64 qui est positionnée en aval de la première portion de conduit d'admission
annulaire 62 et qui s'étend Jusqu'au générateur de gaz 12.
L'ouverture d'admissidn annulaire 60 est formée entre les capots de moyeu d'hélice 25 et 31, et les capots sont profilés de façon telle que l'ouverture d'admission annulaire 60 est alignée avec la surface extérieure des capots. La première portion de conduit d'admission annulaire 62 est définie par une paroi extérieure 68 et une paroi intérieure 66 du capot de moyeu d'hélice 31, et une pluralité de montants aérodynamiquement profilés 70 s'étendent radlalement à travers la première portion de conduit 62. Le conduit d'admission annulaire est arrangé pour former un angle avec la direction de l'écoulement d'air par dessus les capots, et le conduit d'admission
annulaire voit son diamètre réduit dans une direction axialement aval.
Le positionnement de l'ouverture d'admission annulaire 60 entre les hélices, et le fait d'avoir la première portion de conduit
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d'admission annulaire 62 s'étendant à travers l'hélice 28 présente un
certain nombre d'avantages par rapport à l'art antérieur.
La longueur de l'arbre 46 et le moteur à turbine à gaz à turbopropulseur 10 est réduite d'une quantité sensiblement équivalente à la distance axiale entre les pales d'hélice, tout en fournissant une longueur de conduit d'admission appropriée pour la diffusion de l'air d'admission. L'ouverture d'admission annulaire 60 est alignée avec les capots de moyeu d'hélice 25 et 31, et il y a une distance radiale minimale entre l'extrémité radialement extérieure du capot 25 et l'extrémité amont du capot 31. L'angle entre le conduit d'admission annulaire et l'écoulement d'air qui passe par dessus les surfaces extérieures des capots et de l'enveloppe du générateur de gaz fournit une protection améliorée contre l'ingestion d'objets étrangers de taille importante, tels que des oiseaux, dans le conduit d'admission annulaire et le générateur de gaz. Ceci est dû au fait que l'inertie des objets étrangers de taille'importante ou lourds tend à porter l'objet avec l'écoulement d'air qui passe par dessus les surfaces extérieures des capots et par dessus l'enveloppe du générateur de gaz, mais une portion de l'air peut s'écouler facilement à l'intérieur du conduit d'admission annulaire. Le diamètre de l'enveloppe de générateur de gaz est réduit,
parce que l'ouverture d'admission annulaire a un diamètre réduit.
L'air s'écoulant à travers la première portion de conduit d'admission d'air annulaire 62 est réchauffé par son passage par dessus la paroi intérieure 66 et la paroi extérieure 68 du capot 31. La paroi intérieure 66 est réchauffée du fait de sa proximité au moyen d'engrenages 48, et la paroi extérieure 68 peut être réchauffée par l'air chaud passant radialement à travers les montants 70, et ceci élimine ou du moins réduit la formation de glace sur la première portion de conduit d'admission annulaire 62, et contourne ou du moins réduit la nécessité
d'un équipement anti-glace pour le conduit d'admission.
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Les pertes dans l'écoulement de l'air à l'intérieur de l'ouverture d'entrée sont décalées dans une certaine proportion correspondant à l'élévation de pression obtenue à travers l'hélice d'amont, et également par l'élévation de pression obtenue à partir des montants aérodynamiques 70.
Bien que la description montre un moyen d'engrenage qui
entraîne les hélices dans des directions opposées, il serait également possible de faire en sorte que le moyen d'engrenage entraîne les hélices
dans la même direction, mais à des vitesses différentes.
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Claims (8)
1. Moteur à turbine à gaz à turbopropulseur (10) comprenant un générateur de gaz (12), une hélice d'amont (22) et une hélice d'aval (28), le générateur de gaz comprenant en série par rapport à l'écoulement un moyen de compresseur (14), un moyen de combustion (16) et un moyen de turbine (18, 20), l'hélice d'amont et l'hélice d'aval -étant positionnées en amont du générateur de gaz, le moyen de turbine étant arrangé pour entraîner l'hélice d'amont et l'hélice d'aval par l'intermédiaire d'un moyen d'arbre et d'un moyen d'engrenage, des moyens dadmission pour fournir de l'air au générateur de gaz comprenant une ouverture d'admission et un conduit d'admission, caractérisé en ce que l'ouverture d'admission (60) est positionnée axialement entre l'hélice d'amont (22) et l'hélice d'aval (28), le conduit d'admission (62, 64) étant délimité à son extrémité radiale au moins partiellement par un capot de moyeu d'hélice (31) de l'hélice d'aval (28), le conduit d'admission s'étendant
axialement à travers l'hélice d'aval (28).
2. Moteur à turbine à gaz à turbopropulseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'hélice d'amont (22) et l'hélice d'aval (28) ont chacune un capot de moyeu d'hélice profilé (25, 31), l'ouverture d'admission (60) étant formée alignée avec les capots de moyeu d'hélice (25, 31), le conduit d'admission (62, 64) formant un angle par rapport à l'écoulement d'air par dessus les capots (25, 31), ce par quoi l'ingestion d'objets étrangers dans l'ouverture d'admission (60) et
le conduit d'admission (62, 64) est empêchée ou du moins réduite.
3. Moteur à turbine à gaz à turbopropulseur selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen d'engrenage (48) est positionné axialement entre l'hélice d'amont (22) et
l'hélice d'aval (28).
4. Moteur à turbine à gaz à turbopropulseur selon la revendication 1, la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en g ce que l'hélice d'amont (22) et l'hélice d'aval (28) sont entraînées dans
des directions opposées par le moyen d'engrenage (48).
5. Moteur à turbine à gaz à turbopropulseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen d'engrenage (48) comprend un pignon solaire (50), une pluralité de pignons satellites (52) engagés avec et entrainés par le pignon solaire (50) et un couronne dentée (54) engagée avec et entraînée par les pignons satellites (52), les pignons satellites (52) étant montés à rotation à l'intérleur de et
entraînant un porte-pignons satellites (56).
1 o
6. Moteur à turbine à gaz à turbopropulseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le couronne dentée (54) entraîne l'hélice d'amont (22) et le porte-pignons satellites (56) entraîne l'hélice
d'aval (28).
7. Moteur à turbine à gaz à turbopropulseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le porte-pignons satellites
entraîne l'hélice d'amont et le couronne dentée entraîne l'hélice d'aval.
8. Moteur à turbine à gaz à turbopropulseur selon l'une
quelconque des revendications I à 7, caractérisé en ce que l'ouverture
d'admission (60) est annulaire et en ce que le conduit d'admission (62,
64) est annulaire.
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