FR2617907A1 - Moteur a turbine a gaz - Google Patents

Abstract

La présente invention décrit un moteur à turbine à gaz perfectionné. Le moteur comporte des premier et second rotors 40, 42 de turbine tournant dans des directions opposées sans aubage intermédiaire. On décrit aussi des moyens pour obtenir une vitesse de sortie relative au droit du pas qui soit supérieure à la vitesse absolue d'entrée au droit du pas pour au moins l'un des rotors. Dans un mode de réalisation, la réaction d'au moins l'un des rotors est supérieure à une réaction de référence qui donne un rendement de pointe pour la turbine. Parmi les avantages obtenus, on peut citer un meilleur rendement global du moteur et une diminution du poids, un faible débit du fluide de refroidissement et une moins grande complexité du moteur. Application aux moteurs à turbine à gaz.

Description

La présente invention concerne les moteurs turbine à gaz en général et,

plus particulièrement, un moteur à turbine à gaz perfectionné présentant un meilleur rendement. L'un des buts principaux des progrès à faire en matière de technologie des moteurs à turbine à gaz est d'améliorer le rendement thermique du moteur. Une mesure de ce rendement est donnée par le rapport entre l'énergie

développée par le moteur et l'énergie conférée par le com-

bustible, qu'on peut représenter, par exemple, par la con-

sommation spécifique en combustible, laquelle est le rapport entre le débit du combustible en kilogrammes par heure et la

poussée du moteur en kilogrammes.

Le rendement global d'un moteur est influencé par le propre rendement de ses divers composants. Un composant

important d'un moteur, qui a un effet sensible sur le rende-

ment, est la turbine. Une turbine classique comporte une ou plusieurs rangées en alternance d'aubages distributeurs fixes de stator et d'aubes tournantes de turbine et peut comporter également un ou plusieurs rotors, par exemple une turbine haute pression (THP) entraînant un compresseur avec une circulation en série du fluide avec une turbine basse pression (TBP) commandant, par exemple, soit une soufflante,

soit un compresseur basse pression.

Les moteurs à turbine à gaz modernes et de pointe -2-

fonctionnent à des températures du gaz de combustion relati-

vement élevées dans le but de réduire la valeur CSC. Des températures relativement élevées de cette sorte nécessitent généralement le refroidissement des aubes de turbine, lequel est effectué en soutirant une partie de l'air du compresseur et en le canalisant a travers les aubes de la turbine afin de les refroidir. Dans la mesure o l'air de refroidissement est dérivé du trajet d'écoulement principal du moteur pour procéder au refroidissement, il se produit nécessairement

une diminution du rendement global du moteur.

Un moteur à turbine à gaz est typiquement conçu pour obtenir le travail désiré à partir de sa turbine. Un rendement relativement élevé et des quantités relativement faibles de l'air de refroidissement, comme on l'a décrit ci-dessus, constituent deux des objectifs classiques qu'on

tente d'atteindre dans la conception de la turbine.

D'autres objectifs qu'on utilise dans la concep-

tion des turbines comprennent des performances et une pous-

sée relativement élevées; un poids, un coût et un écoule-

ment du combustible relativement faibles, la simplicité; et

de petites dimensions. Bien qu'il soit souhaitable de satis-

faire tous ces objectifs, il est nécessaire dans la pratique

actuelle des études de procéder à des compromis entre eux.

On utilise également dans la conception des tur-

bines, de nombreuses spécifications classiques relatives aux turbines qui comprennent, par exemple, les températures et pressions du fluide aux entrées et sorties des aubes, la puissance de sortie attendue de la turbine et les vitesses des arbres. On choisit alors les diagrammes des vecteurs vitesse de l'écoulement du fluide dans les rangées d'aubes de la turbine à un rayon préféré, par exemple soit au droit de l'aube, au moyeu (c'est-a-dire a une hauteur de 0% de

l'aube), soit au rayon pas des aubes/ligne médiane (c'est--

à-dire à une hauteur de 50% de l'aube), les diagrammes de vitesse comprennent typiquement les vecteurs de vitesse de - 3 - l'écoulement du fluide au droit des entrées et des sorties

des aubes de la turbine.

On détermine alors les diagrammes des vecteurs

vitesse aux autres emplacements radiaux des aubes en har-

monie avec, entre autres choses, l'équilibre radial du fluide circulant sur leur dessus. L'équilibre radial est une condition dans laquelle la force radiale exercée sur le fluide due a la pression est égale ou opposée à la force centrifuge agissant sur le fluide par suite des composantes

tangentielles de la vitesse.

On détermine alors la forme et les dimensions des aubes, y compris l'orientation angulaire de toutes leurs sections, à partir des diagrammes des vecteurs vitesse afin

de définir la totalité de la surface extérieure des aubes.

Naturellement, on utilise également des pratiques supplé-

mentaires classiques pour définir finalement la conception

qu'on préfère pour la turbine.

La réaction constitue un paramètre classique qu'on utilise dans la définition du type d'une turbine. Il existe de nombreuses variantes pour définir la réaction, y compris, par exemple, la chute en pourcent de l'enthalpie statique par étage qui se produit dans un rotor de turbine, et qu'on

peut exprimer en termes de paramètres de température, pres-

sion ou vitesse. Dans la mesure o l'on peut exprimer la réaction en termes de vitesse, il s'ensuit qu'elle peut être également utilisée comme indication des diagrammes des vecteurs vitesse et, par conséquent, comme indication de la

forme des aubes et de leur orientation.

Deux types connus fondamentaux et classiques de ) définition des aubes d'une turbine comprennent les aubes réaction et les aubes à action. Toutes les turbines à gaz comportent des aubes dont le degré de réaction varie entre

le moyeu et l'extrémité par suite des conditions de l'équi-

libre radial comme on l'a indiqué ci-dessus. Dans la mesure o la réaction augmente nécessairement entre le moyeu et l'extrémité, on utilise généralement une seule valeur de la

réaction, par exemple celle au droit du pas ou ligne mé-

diane, pour définir le type de turbine.

Une turbine purement à action, (c'est-à-dire avec une réaction de 0%) comporte des aubes qui sont des plans

aérodynamiques en forme de croissant, généralement symétri-

ques, comportant un canal généralement uniforme entre aubes adjacentes pour obtenir des surfaces égales a l'entrée et a la sortie ainsi que des vitesses identiques du fluide. Une

turbine à réaction comporte des aubes qui ne sont pas symé-

triques, ayant des bords avant relativement épais et des bords arrière fins, les bords adjacents définissant un canal convergeant de manière à accélérer le fluide se trouvant entre eux et obtenir une vitesse à la sortie supérieure à la vitesse d'entrée. Dans une turbine à action, il n'y a aucune chute de la pression statique dans les aubes, et dans une turbine à réaction on souffre d'une chute de la pression

statique en-re l'entrée et la sortie.

Les turbines classiques ont des réactions au droit

du pas qui sont comprises entre environ 10% et environ 50%.

Des réactions de 40% à 50% se traduisent généralement par des performances optimum ou un rendement de pointe pour un

étage de turbine selon deux références de l'art antérieur.

L'une de ces références enseigne également qu'on obtient une efficacité de pointe lorsque les diagrammes des vecteurs

vitesse sont symétriques.

Bien que l'art antérieur enseigne que l'on peut obtenir des performances optimum à une réaction de 40-50%, une réaction relativement élevée nécessite également des

compromis négatifs. Par exemple, l'augmentation de la réac-

tion fait croître l'angle des tourbillons des gaz quittant une turbine, ce dont on doit tenir compte en augmentant la possibilité de faire tourner les aubes montées en aval. Non seulement un plus grand angle des tourbillons se traduit par des aubes aval plus complexes, mais encore cela a pour effet -5 d'augmenter les pertes aérodynamiques de l'écoulement gazeux

soumis à des courbes importantes.

L'augmentation de la réaction a pour effet égale-

ment de faire croître l'accélération, le nombre de Mach à la décharge et la chute de pression des gaz canalises dans les

aubes de la turbine. Dans la mesure o les pertes aérodyna-

miques sont proportionnelles au carré de la vitesse, des réactions relativement importantes peuvent se traduire par des pertes relativement élevées du mélange de l'air déchargé O à l'ouverture du bord arrière des aubes. De plus, une plus

grande chute de pression provoquera une fuite plus impor-

tante de l'écoulement gazeux sur les extrémités des aubes.

Les turbines classiques comprennent aussi généra-

lement un joint au refoulement du compresseur, ou équilibre de la poussée, afin de réduire les forces internes différen- tielles de poussée 4 une valeur qu'on peut maîtriser avec les paliers de butée classiques. Plus spécialement, l'air est refoulé du dernier rotor du compresseur dans un moteur

turbine 4 gaz à une première pression qui agit sur la sur-

O face de sortie du compresseur, se traduisant par une force développée vers l'avant. Les gaz de combustion à l'entrée de la section rotor de turbine du moteur se trouvent à une seconde pression et agissent sur une surface d'entrée de la turbine pour produire une force dirigée vers l'arrière. La force dirigée vers l'avant est sensiblement supérieure a la force dirigée vers l'arriere, ce qui constitue une raison pour imposer l'utilisation d'un palier de butée afin de tenir compte de la poussée différentielle agissant sur l'arbre compresseur-turbine. Le joint au refoulement du O compresseur est typiquement prévu entre le compresseur et la chambre de combustion de manière à réduire la surface sur laquelle agirait sans cela la pression de refoulement du compresseur afin de réduire la force de poussée dirigée vers l'avant. Le joint au refoulement du compresseur ajoutant poids et complexité 4 un moteur, il serait souhaitable que

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-6-

son utilisation ne soit pas indispensable.

En conséquence, la présente invention a pour objet un moteur à turbine à gaz perfectionné ayant un meilleur

rendement global.

' La présente invention a pour autre objet un moteur

à turbine à gaz comportant un nombre de composants relative-

ment petit par rapport aux turbines classiques afin de réduire les conditions de refroidissement, les dimensions et

le poids, et améliorer la simplicité.

La présente invention a aussi pour objet un moteur à turbine à gaz ne nécessitant pas des aubages de stator

entre les rotors des turbines haute pression et basse pres-

sion. La présente invention a encore pour objet un

moteur à turbine à gaz ayant des forces de poussée différen-

tielles relativement faibles qui agissent sur un compresseur et sa turbine sans la complexité d'un joint supplémentaire d'équilibrage de la poussée

Selon un mode de réalisation de la présente inven-

tion donné à titre d'exemple, un moteur à turbine à gaz comprend dans un écoulement en série du fluide, un moyen de compression, un moyen de combustion, un premier rotor de turbine connecté en rotation au moyen de compression, et un second rotor de turbine pouvant tourner dans une direction opposée a celle du premier rotor de turbine, les rotors

communiquant directement par fluide, et un moyen pour obte-

nir une vitesse relative des gaz de combustion à la sortie des aubes d'au moins l'un des rotors de turbine qui soit supérieure 4 la vitesse absolue des gaz à l'entrée des aubes de ce rotor de turbine (c'est-4-dire que W2 est supérieur

à C1). Un autre mode de réalisation de l'invention com-

prend un moyen pour obtenir une réaction d'au moins l'une

des turbines qui soit supérieure à une réaction de réfé-

rence, conférant un rendement de pointe 4 ladite turbine.

La suite de la description se réfère aux figures

-7 - annexées qui représentent respectivement: figure 1, une illustration schématique d'un moteur turbine à gaz selon un mode de réalisation de la présente invention;

figure 2, une vue isométrique de la zone, illus-

trée en figure 1, qu'occupe la turbine; figure 3, une grapique illustrant la réaction exprimée en pourcent en fonction de la hauteur en pourcent du trajet d'écoulement entre le moyeu et l'extrémité des aubes de turbine pour un aubage classique des types à action et à réaction et l'aubage à réaction relativement élevée selon un mode de réalisation de l'invention; figure 4, une vue de dessus d'une aube du type impulsion de l'art antérieur, ayant le profil général de réaction illustré dans une courbe de la figure 3; figure 5, une vue de dessus d'une aube à réaction de l'art antérieur ayant le profil général de réaction illustré dans une autre courbe de la fgure 3; figure 6, une vue de dessus d'une aube à réaction

élevée selon un mode de réalisation de la présente inven-

tion, ayant le profil général de réaction illustré dans une autre courbe de la figure 3; figure 7, un diagramme des vecteurs vitesse à l'étage turbine au droit du pas pour un aubage de turbine de l'art antérieur et un rotor ayant des aubes généralement similaires à celles illustrées en figure 4; figure 8, un diagramme des vecteurs vitesse à l'étage turbine au droit du pas pour un aubage de turbine de l'art antérieur et un rotor ayant des aubes généralement similaires à celles illustrées en figure 5; figure 9, un diagramme des vecteurs vitesse l'étage turbine au droit du pas pour des aubes axialement contiguës, généralement similaires à celles illustrées en figure 6 selon un mode de réalisation de l'invention; figure 10, un graphique illustrant le rendement -8 - normalisé en fonction de la réaction; figure 11, une représentation schématique d'un moteur à turbine à gaz selon un autre mode de réalisation de l'invention, ayant une section turbine qui comprend une turbine haute pression à un seul étage et une turbine basse

pression a deux étages.

En figure 1, on a illustré une représentation schématique d'un moteur 4 turbine 4 gaz 10 selon un mode de réalisation preferé, donné à titre d'exemple, de la présente invention. Le moteur 10 comporte un axe central 12, autour duquel est monté un premier moyen classique pour comprimer l'air, ou compresseur haute pression (CHP) 14, qui comporte des rangées alternées d'aubages de stator 16 et d'aubes de rotor 18. Les aubes 18 sont fixées de manière appropriée, 4 leurs extrémités radiales côté moyeu, 4 un premier arbre 20

d'un rotor.

Le moteur 10 comprend en outre un second moyen

classique pour comprimer l'air, ou compressour basse pres-

sion (CBP) 22, disposé en amont du compresseur 14 et commu-

niquant avec celui-ci par un écoulement sériel du fluide. Le compresseur basse pression 22 comporte une multitude de rangées alternées d'aubages de stator 24 et d'aubes de rotor 26. Les aubes 26 sont montées par leur moyeu a un second arbre de rotor 28 pour tourner avec lui. Le second arbre 28

est supporté concentriquement au premier arbre 20.

L'air 30 entre dans le compresseur basse pression

22 4 un orifice d'entrée 32; il est comprimé dans le com-

presseur 22, puis par le compresseur haute pression 14 et

est refoulé 4 un orifice de sortie 34 de ce dernier compres-

seur.

Le moteur 10 comprend en outre un moyen classique 36 pour faire brûler l'air comprim& 30 en provenance du compresseur haute pression 14 avec du combustible et pour produire des gaz de combustion 38. Le moyen de combustion 36 ou pour simplifier la chambre de combustion 36, comporte un 9 - injecteur et un allumeur classiques de combustible (non représentés) pour fournir du combustilble et amorcer la combustion. La chambre de combustion 36 est disposée en aval du compresseur haute pression 14 et communique directement

avec lui pour recevoir l'air comprimé 30 provenant de-l'ori-

fice de sortie 34 afin de le mélanger au combustible dans la

chambre 36 et produire les gaz de combustion 38.

Selon un mode de réalisation préféré, donna a titre d'exemple, de la présente invention, le moteur 10 0 comprend des premier et second rotors de turbine 40 et 42, respectivement, tournant dans des directions opposées, sans

interposition d'un aubage fixe de turbine.

Le premier rotor 40 de turbine, ou turbine haute

pression, comporte une multitude d'aubes 44 espacées circon-

ferentiellement, chaque aube comprenant un moyeu 46 4 son extrémité radialement intérieure qui définit une frontière radialement intérieure pour l'écoulement des gaz 38. Chaque aube-44 comporte également une extrémité 48 4 son Avtr'mit' radialement extérieure. Les moyeux 46 sont montés de manière 0 appropriée à la circonférence radialement extérieure d'un

premier disque 50 de rotor.

Le second rotor 42 de turbine, ou turbine basse

pression, comporte une multitude d'aubes 52 espacées circon-

fçrentiellement, chacune ayant un moyeu 54 à son côté radia-

lement intérieur et une extrémité 56 4 son côté radialement extérieur. Les moyeux 54 sont fixés de mani4re appropriée à la circonférence radialement extérieure d'un second disque

58 de rotor.

Le moteur 10 comporte en outre un aubage 60 de 0 turbine haute pression, situé 4 un orifice de sortie 62 de la chambre de combustion 36. Comme cela est illustré plus particuli4rement en figure 2, l'aubage 60 comporte une multitude d'aubes fixes 64, espacées circonférentiellement les unes des autres, fixées à leurs extrémités radialement extérieures 4 l'enveloppe extérieure 66 du moteur. L'aubage

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comporte un moyen de refroidissement classique 68, com-

prenant, par exemple, une ouverture ménagée dans l'enveloppe 66, afin de canaliser l'air pressurisé de refroidissement 30

se dirigeant du compresseur vers l'intérieur des aubes 64.

Les aubes 64 peuvent comporter des trous classiques 70 de refroidissement par film fluide, qui déchargent l'air 30 sous forme d'une pellicule longeant la surface latérale des aubes 64 afin de les refroidir. Des trous similaires 72 de refroidissement par film fluide peuvent être ménagés dans les aubes 44 de la première turbine, ceux-ci étant alimentés par l'air pressurisé 30 du compresseur à partir de moyens classiques 74 comprenant, par exemple, un canal traversant

le disque 50 et débouchant dans les aubes 44.

Comme cela est illustré en figure 1, le premier arbre 20 s'étend entre les aubes 18 du compresseur haute pression 14 et le premier disque 50 de la turbine haute pression 40 pour relier la turbine 40 au compresseur 14 afin de l'entraîner en rotation. Le premier arbre 20 est monté, comme cela est classique, aux extrémités antérieure et

postérieure par, par exemple, des paliers 76 et 78, respec-

tivement. Le second arbre 28 s'étend entre les aubes 26 et

le second disque 58 pour relier le compresseur basse pres-

sion 22 à la turbine basse pression 42 pour qu'ils tournent ensemble. Le second arbre 28 est monté, comme cela est classique, à ses extrémités antérieure et postérieure par,

par exemple, des paliers 80 et 82, respectivement.

Dans cet agencement sériel, -donné à titre d'exemple, du compresseur basse pression 22, du compresseur haute pression 14, de la chambre de combustion 36, de la turbine haute pression 40 et de la turbine basse pression 42, la turbine haute pression 40 peut tourner à des vitesses

au moins aussi élevées que celles de la turbine basse pres-

sion 42, c'est-à-dire -à des vitesses de rotation supérieures

ou égales à celles de cette turbine.

- il -

Comme cela est illustré en figure 2, l'aubage 60 de la turbine haute pression est situé au droit de l'orifice de sortie 62 de la chambre de combustion et revoit les gaz de combustion 38 en provenant. Les gaz de combustion 38 s'écoulent sur les aubes 64 de l'aubage, dans la direction de la turbine haute pression 40, laquelle est disposée aussitet en aval de l'aubage 60. La turbine basse pression 42 est montée immédiatement en aval de la turbine 40 et communique par écoulement sériel direct avec les aubes 44 de

0 la turbine haute pression afin de recevoir les gaz de com-

bustion 38 qui sont canalises entre les aubes 44 et les aubes 52 de la turbine basse pression. Les aubes 44 et les aubes 52 ont des orientations opposées de sorte que la turbine 40 tourne dans une première direction 84 et que la turbine 42 tourne dans une seconde direction 86, laquelle est opposée à la première direction 84 pour fournir une contra-rotation de la turbine haute pression 40 par rapport

la turbine basse pression 42.

Une caractéristique importante de la présente !0 invention concerne la forme particulière, dont l'orientation angulaire, des aubes 44, 52 et/ou 64. Comme on l'a déctit ci-dessus, on peut déterminer, comme cela est classique, la forme des aubes 4 partir des diagrammes préférés pour les vecteurs de vitesse. Un diagramme prçférç pour les vecteurs !5 de vitesse peut se traduire par des formes différentes des aubes, en fonction des autres paramètres classiques qu'on utilise dans la conception des turbines. Cependant, selon un mode de réalisation de la présente invention, on décrit un diagramme préféré pour les vecteurs de vitesse qui permettra

aux techniciens d'obtenir ou de concevoir des formes parti-

culiçres pour les aubes 44, 52 et 64, qui, en combinaison

avec la turbine haute pression 40 et la turbine basse pres-

sion 42 tournant dans des directions opposées, aboutiront au

moteur à turbine à gaz perfectionné 10 qu'on décrit ici.

De plus, comme on l'a mentionné ci-dessus, on peut

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utiliser la réaction pour indiquer les diagrammes des vec-

teurs de vitesse, et on obtient également ainsi une indica-

tion ou un moyen pour obtenir un type de turbine et/ou une

forme d'aube. De mani4re 4 apprécier plus pleinement l'im-

portance de l'invention, on se reportera maintenant en

général aux figures 3-9.

La réaction est un paramître qui a un effet direct sur la forme des aubes d'une turbine. La réaction a des valeurs séparées pour l'écoulement passant entre les aubes

44 de la turbine haute pression et les aubes 52 de la tur-

bine basse pression, et augmente typiquement entre le moyeu

de l'aube et son extrémité à cause des conditions de l'équi-

libre radial comme on l'a décrit ci-dessus. Un étage donné

d'une turbine est typiquement décrit, comme cela est clas-

sique, en se référant 4 la réaction au droit du pas, c'est--

4-dire la réaction se produisant au droit du pas ou 4 la partie médiane de l'envergure de l'aube, la réaction pour le reste de l'aube étant déterminée, comme cela est classique,

en compatibilité avec l'équilibre radial.

A des fins de comparaison, la figure 3,illustre la réaction exprimée en pourcent en fonction de la hauteur en

pourcent du trajet d'écoulement entre le moyeu et l'extré-

mité pour trois agencements d'aubes de turbine. Les courbes 88, 90 et 92 représentent la réaction entre le moyeu et l'extrémitp des trois types d'aubes identifies par une réaction 4 12%, au droit du pas, o turbine sensiblement du type 4 action; une réaction 4 47%; et une réaction i 76%, respectivement. Les aubes v réaction de 12% et de 47% sont classiques, comme on les rencontre dans l'art antérieur, et les aubes a réaction relativement élevée de 76% sont données 4 titre d'exemple d'un mode de réalisation de la présente invention. En figure 4, on a illustré une aube 94 classique,

du type à action de l'art antérieur, ayant la forme gçnéra-

lement symétrique d'un croissant. L'aube 94 est orientée

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avec la corde 96, 4 la hauteur de son pas, s'étendant entre

les bords arrière et avant 4 la section 94c du pas, dis-

posée en étant généralement parallèle 4 un axe central, par exemple l'axe 12, et généralement perpendiculaire à l'axe tangentiel du moteur, par exemple l'axe 98 du moteur 10, lequel correspond au sens de rotation de l'aube 94 dans un moteur. Le contour du moyeu pour l'aube 94 a pour référence

94a, le contour pour l'extrémité de l'aube 94 a pour réfé-

rence 94b et le contour au pas est désigné par la référence

LO 94c. L'aube 94 donnera le profil général de réaction repré-

sentç par la courbe 88 en figure 3, la réaction Ètant nulle

au moyeu et augmentant jusqu'4 environ 15% à son extrémité.

En figure 5, on a illustré une autre aube de turbine à réaction classique, donnée à titre d'exemple, ou L5 réaction à 47% au droit du pas. Le contour du moyeu de l'aube a pour référence 100a, le contour de l'extrémité de l'aube est désigné par la référence 100Ob, et le contour au pas est simplement désigné par la référence 100c. La corde 102 au droit du pas est disposée 4 un angle de décalage X de 30 par rapport à l'axe central, tel que l'axe 12. L'aube présentera le profil général de réaction donné par la courbe 90 en figure 3, ayant une réaction d'environ 40% au

moyeu et de 51% 4 l'extrémité.

En figure 6, on a illustré une aube à réaction, donnée a titre d'exemple, ayant un pas relativement élev' selon un mode de réalisation de la présente invention, o

l'aube 44 de la turbine haute pression a une réaction d'en-

viron 76% au droit du pas. Le contour du moyeu est désignê par la référence 44a, le contour de l'extrçmité par la

référence 44b, et le contour au droit du pas par la référen-

ce 44c. La forme de l'aube 44 est dissymétrique, par con-

- traste avec l'aube symétrique 94 de la figure 4, et présente une zone du bord avant relativement large et une zone du bord arrière relativement étroite. L'aube 44 est aussi plus large à son moyeu 44a et son épaisseur diminue vers son

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extrémité 44b.

L'aube 44 de la turbine haute pression, illustrée en figure 6, comporte également une corde 104 au droit du pas qui s'étend entre ses bords arrière et avant suivant l'angle de décalage Y d'environ 50 degrés par rapport a l'axe 12. L'angle Y en termes aéronautiques est sensiblement

plus grand que l'angle X de l'aube classique a réaction 100.

L'aube 44 est généralement vrillée entre son moyeu et son extrémité, avec l'angle de la corde au droit de l'extrémité encore plus grand que l'angle Y entre les cordes au droit du moyeu et du pas. L'aube 44 illustrée en figures 2 et 6, selon l'analyse que confirment les tests, donnera le profil général de réaction correspondant 4 la courbre 92 en figure 3, ayant une réaction d'environ 70% au moyeu et d'environ 78

% 4 son extrémité.

Pour apprécier pleinement l'écart important entre la présente invention et les structures de l'art antérieur, il est approprié de procéder a l'examen des diagrammes des vecteurs de vitesse des figures 7 a 9. Comme la réaction varie généralement entre le moyeu et l'extrémité d'une aube pour satisfaire l'équilibre radial, il doit en être de même des diagrammes des vecteurs de vitesse. Les figures 7 a 9 illustrent les diagrammes au droit du pas d'une aube, 4 savoir 4 une hauteur correspondant 4 50% de l'aube (trajet d'écoulement), et les diagrammes pour les autres sections de

l'aube pourront alors être déterminés de la manière classi-

que. Chacune des figures 7 4 9 illustre une section d'aube 4 gauche, qui représente une aube amont désignée par Au pour indiquer génériquement une aube d'aubage, et une section d'aube a droite qui représente une aube montée directement en aval de l'aube Au et désignée par la référence R pour indiquer génériquement une aube de rotor. C1 représente le vecteur de la vitesse absolue de l'écoulement déchargé par les aubes Au ou, en variante, de l'écoulement entrant dans

les aubes R. W1 représente le vecteur de vitesse de 1'é-

- 15 - coulement C1 mesuré par rapport aux aubes mobiles R. C2 représente le

vecteur de la vitesse absolue de l'écoulement déchargé par les aubes R, et W2 représente son vecteur de vitesse par rapport 4 celui-ci. Le vecteur de la vitesse périphérique des sections en coupe de l'aube illustrée R est

désigné par u, et peut, en variante, être rapporté au vec-

teur de la vitesse tangentielle, c'est-4-dire de la vitesse telle qu'elle est mesurée parallèlement 4 un axe tangent 4 une aube désignée par T. Un axe désigné par A est disposé perpendiculairement 4 l'axe tangentiel T. C, C2, W1, W2 et u sont des paramètres classiques qui peuvent avoir des désignations différentes dans la technique pour représenter des vecteurs de vitesse

mais indiquent des paramètres classiques connus. Naturelle-

ment, les diagrammes spécifiques des vecteurs de vitesse sont également produits comme cela est classique pour les diverses autres sections. radiales d'une aube et pour chaque

rangée d'aubes du moteur.

La figure 7 illustre le diagramme des vecteurs de vitesse au droit du pas pour l'aube 94 du type 4 action de l'art antérieur qui est illustrée en figure 4. L'aube Au représente une aube d'aubage fixe classique, qui canalise le

gaz vers l'aube R du rotor, c'st-4-dire 94, disposée direc-

tement en aval. Les aubes illustrées en figure 7 sont gêné-

ralement espacées de la même distance que les aubes circon-

fçrentiellement adjacentes (non représentées), ayant des surfaces généralement égales pour les écoulements d'entrée et de sortie entre les bords avant et les bords arri4re, respectivement, des aubes adjacentes. Les vitesse W1 et

W2 4 l'entrée et 4 la sortie, respectivement, sont généra-

lement égales, et W2 est inférieur 4 C1.

Les aubes 4 réaction, par contraste, comme cela est illustré par les aubes 100,44 et 52 en figures 2, 5 et 6, sont espacées les unes des autres pour définir entre elles un aubage convergent du type classique, (par exemple

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44d et 52, en figure 2) pour accélérer l'écoulement jusqu'à une gorge du type classique définie dans ses grandes lignes près des bords arrière des aubes adjacentes (par exemple 44e

et 52e en figure 2). Les aubes à réaction accélèrent l'écou-

lement d'un gaz entre elles, avec la vitesse de sortie W2 supérieure à la vitesse d'entrée W1. En outre, les aubes réaction subissent aussi une chute de pression entre leurs

bords avant et leurs bords arrière.

La figure 8 illustre dans ses grandes lignes le diagramme des vecteurs de vitesse au droit du pas pour

l'aube 100 de l'art antérieur qui est illustrée en figure 5.

L'aube Au représente une aube d'un aubage fixe classique qui canalise les gaz vers l'aube R du rotor, c'est-à-dire l'aube

, disposée directement en aval. Le diagramme est symétri-

que avec les vitesses d'entrée et de sortie C1 et W2, respectivement, de même valeur. L'angle absolu S1 des tourbillons de décharge, tel qu'il est mesuré par rapport au vecte-' C2,' pour les gaz déchargés par les aubes R du

rotor est d'environ 40 degrés.

La figure 9 illustre dans ses grandes lignes le diagramme des vecteurs de vitesse au droit du pas pour une aube de réaction 44 relativement haute, illustrée en figure 6, en conformité avec un mode de réalisation préféré de la

présente invention donné à titre d'exemple. Dans ce dia-

gramme, l'aube Au représente l'aube 64 de l'aubage et l'aube R représente l'aube 44 de la turbine haute pression. Une caractéristique importante des aubes 44 et du diagramme vectoriel est que W2 est supérieur à C. Une autre caractéristique des aubes 44 à réaction relativement élevée est l'angle absolu S relativement grand de décharge des gaz, les gaz étant déchargés des aubes de turbine 44 comme cela est représenté en figure 9 par l'angle

du vecteur C2 de la vitesse absolue. L'angle S des tour-

billons pour le mode de réalisation illustré à une réaction R1 au droit du pas de 76 % associée au fonctionement pour

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un rendement de pointe du groupe en figure 10 a une valeur d'environ 55 degrés. L'angle S serait d'environ 50 degrés pour une réaction R1 au droit du pas de 68 % associée au fonctionnement à un rendement de pointe de l'étage en figure 10. Une autre caractéristique importante des aubes 44 à réaction relativement grande est l'angle de décalage Y

relativement élevé pour le pas comme on l'a décrit ci-des-

sus, cet angle étant supérieur à l'angle de décalage X pour

0 l'aube classique à réaction 100.

La figure 10 est un graphique du rendement norma-

lisé en fonction de la réaction en pourcent au droit du pas.

Le rendement est déterminé de la manière classique et peut être représenté par le travail réel divisé par le travail idéal. La courbe 106 représente le rendement pour l'étage turbine, comprenant la turbine haute pression 40 et l'aubage de cette turbine. La courbe 108 représente le rendement du groupe turhbine comportant l'aubage 60 de la turbine haute pression, la turbine haute pression 40, la turbine basse D pression 42 et une multitude d'aubages distributeurs fixes de sortie, espacés circonférentiellement les uns des

* autres qui sont supportés de manière appropriée sur l'enve-

loppe 66 directement en aval des aubes 52 de la turbine basse pression en étant en communication sérielle par fluide avec elles. Les aubages 110 sont généralement appelés aubes de suppression des tourbillons et sont utilises lorsqu'on veut supprimer les tourbillons des gaz déchargés par la turbine basse pression 42. Les points pour-les deux courbes pour une réaction à 76% se traduisant par le rendement de ) pointe du groupe sont des résultats d'essais, le reste des deux courbes étant basé sur une analyse. Les courbes 106 et 108 sont normalisée par rapport au rendement de pointe du groupe. La courbe 106 du-rendement de l'étage turbine montre généralement que le rendement d'un tel étage atteint une pointe pour une certaine valeur de la réaction, par exemple

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pour une valeur d'environ 68% dans le mode de réalisation illustré. S'agissant du seul rendement de l'étage turbine,

un concepteur de moteur peut commodément produire un gra-

phique du rendement en fonction de la réaction pour une turbine donnée afin de déterminer une valeur de la réaction et obtenir une valeur de pointe pour le rendement de cet étage turbine. Par exemple, l'art antérieur enseigne un rendement, ou des performances optimum ou de pointe, pour

des valeurs de la réaction comprises entre 40% et 50%.

Comme on l'a indiqué précédemment, des valeurs plus grandes de la réaction, en particulier dépassant la valeur pour le rendement de pointe (par exemple 50%), se traduisent nécessairement par une diminution du rendement

pour un étage donné comme cela est illustré en figure 10.

Les angles des tourbillons de décharge (angle S) augmentent

également, ainsi que les pertes de mélange dans la turbine.

A une réaction plus grande sont également associées des pertes plus élevées dans la turbine par suite des fuites au jeu situé au sommet des aubes, fuites provoquées par une plus grande chute de la pression et un plus grand angle de brochage pour les queues d'aronde des aubes, ce qui augmente la difficulté du montage des aubes dans leur disque de support. On a découvert qu'on peut utiliser un aubage pour une turbine à réaction relativement élevée en conjonction avec des turbines haute et basse pression, tournant dans des directions opposées, sans aubage fixe intermédiaire en

conformité avec un mode de réalisation de la présente inven-

tion afin d'obtenir un meilleur rendement global du moteur, et, par exemple, une diminution de la complexité, du nombre des composants, de la longueur, du poids, de l'écoulement d'air de refroidissement et des coûts de fabrication. Plus spécialement, et à titre d'exemple, on a découvert que les angles des tourbillons, dans le cas contraire d'une valeur

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élevée indésirable, associés 4 une réaction relativement grande de la turbine haute pression 44, comme cela est illustré en figure 3, sont bien acceptés avec des pertes minimales du rendement par l'utilisation de la turbine basse pression contra-rotative 42 à la place d'une turbine basse

pression tournant dans le même sens qui, sinon, nécessi-

terait un aubage intermédiaire de stator. L'angle S relati-

vement élevé pour les tourbillons de décharge, qui est associé au vecteur de vitesse C2 illustré en figure 9 4 la 0 sortie des aubes 44 de la turbine, est bien adapté 4 un vecteur de vitesse C1 analogue v celui illustré en figure

9 qui serait nécessaire 4 l'entrée des aubes 52 de la tur-

bine basse pression 42.

On a découvert que bien que des réactions supé-

rieures 4 celles se traduisant par un rendement de pointe pour un étage donné provoquent nécessairement une diminution du rendement de l'étage, une telle diminution du rendement peut s'avérer acceptable compte tenu de l'augmentation globale du rendement du moteur 10, en particulier du groupe

0 turbine décrit précédemment.

Plus spécialement, le point de la réaction de 68 % de la courbe 106 de la figure 10 représente une réaction de référence R0 au droit du pas, indiquée 4 titre d'exemple,

qui donne un rendement de pointe pour un étage de la tur-

bine. Cependant, des essais ont montré qu'une réaction relativement élevée au droit du pas, bien que se traduisant par une diminution du rendement de l'étage, provoque une

augmentation du rendement du groupe. Par exemple, une réac-

tion de 76% au droit du pas pour la turbine haute pression 0 40, qui est supérieure 4 la réaction R0 de référence, se traduit par un rendement de pointe du groupe, comme cela est

illustré par la crête de la courbe 108, bien que le rende-

ment de l'étage lui-même soit réduit.

Comme une augmentation de la réaction provoque un accroissement de la chute de pression dans un rotor de

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turbine tel que la turbine haute pression 40, la vitesse des gaz de combustion 38 traversant l'aubage fixe 60 de la turbine haute pression est réduite, ce qui a pour effet de diminuer la vitesse différentielle entre les gaz 38 et l'air de refroidissement 30 qui est déchargé par l'intermédiaire des trous de refroidissement 70 comme cela est illustré en

figure 2, diminuant ainsi les pertes de mélange dans l'au-

bage fixe qui dans le cas contraire seraient sensiblement

plus élevées. Cependant, la plus grande réaction peut égale-

ment provoquer l'augmentation des pertes du mélange de l'air de refroidissement dans la turbine haute pression 40 par suite de l'augmentation de la vitesse des gaz passant sur son dessus; mais, dans la mesure o la quantité de l'air de

refroidissement utilisée généralement pour refroidir l'au-

bage 60 de la turbine haute pression est environ le double de celle utilisée pour la turbine haute pression 40, il y a

un gain net. On décrit ci-apr's les avantages supplemen-

taires que confre une réaction relati-ment élevée au droit

du pas dans la prsente invention.

De manière à définir la réaction au droit du pas, la figure 2 illustre 4 postes classiques désignes 1, 2, 3 et 4 qui correspondent aux emplacements de l'orifice de sortie 62 de la chambre de combustion, de la partie entre l'aubage fixe 60 de la turbine haute pression et la turbine haute pression 40, de la partie entre la turbine 40 et la turbine basse pression 42, et de la position de l'orifice de sortie de la turbine basse pression 42, respectivement, toutes ces positions étant sur une ligne commune située sur le filet d'écoulement se trouvant à une ligne de pas 112 passant par les points à 50% de la hauteur de l'aube. Les postes 1, 2, 3

et 4 peuvent, en variante, être rapportés 4 l'orifice d'en-

trée de l'aubage 60; 4 l'orifice de sortie de l'aubage 60 ou à l'orifice d'entrée de la turbine haute pression 40; à l'orifice de sortie de la turbine haute pression 40 ou à l'orifice d'entrée de la turbine basse pression 42; et 4

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l'orifice de sortie de la turbine basse pression 42, respec-

tivement, ou 4 leurs aubes, sur la ligne de pas 112.

Comme on l'a indiqué ci-dessus, la réaction peut

être définie, comme cela est classique, de diverses ma-

nières. Pour la turbine haute pression 40, la réaction est définie par la chute d'enthalpie statique de l'étage en

pourcent qui se' produit dans un rotor de turbine. La réac-

tion au droit du pas pour la turbine 40 constitue l'abscisse

de la figure 10 et peut être désignée par la première réac-

L0 tion R1 et définie par l'expression: R1 = (H S2-HS3)/(H s-H S3) x 100%

dans laquelle HS2 représente l'enthalpie sta-

S2 tique connue de la manière classique 4 l'orifice d'entrée, poste 2, de la turbine haute pression 40, -5 I-IHs3 représente l'enthalpie statique connue de la manière classique à l'orifice de sortie, poste 3, de la turbine haute pression 40 et HSî représente l'enthalpie statique -onnue de la manière classique 4 l'orifice de sortie, poste 1, de la !0 chambre de combustion 36 et 4 l'orifice d'entrée de l'aubage

de la turbine haute pression.

Dans la mesure o il n'y a qu'un aubage d'entrée dans la turbine basse pression 42, la réaction au droit du pas de l'étage ou rotor de cette turbine peut être définie !5 par une autre expression et désignée par la seconde réaction R2 au droit du pas R2 = (HS3-HS4)/(HT3-HS4) x 100% o HS3 représente l'enthalpie statique connue de la manière classique à l'orifice de sortie, poste 3, de la turbine haute pression 40 entre la turbine haute pression 40 et la turbine basse pression 42, Hs4 représente l'enthalpie statique connue de la manière classique 4 l'orifice de sortie, poste 4, de la turbine basse pression 42, et

HT3 représente l'enthalpie totale connue clas-

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sique à l'orifice d'entrée, poste 3, de la turbine basse

pression 42.

Des essais ont montré que la turbine haute pres-

sion 40 et la turbine basse pression 42 ayant des première et seconde réactions R1 et R2 de 76% et 52%, respective- ment, donnent une amélioration du rendement global du groupe

turbine d'un moteur, nonobstant toute diminution du rende-

ment en soi de la turbine haute pression 40. La figure 10 montre que, bien que le rendement de l'étage soit au-dessous de sa pointe dans la courbe 106 pour une réaction P de 76%, le rendement du groupe est à sa crête comme cela est

représenté par la courbe 108.

En outre, la plus grande réaction, selon la pré-

sente, invention permet un moins grand nombre d'aubes de

turbine pour un travail développé désiré des aubes.

Comme on l'a indiqué ci-dessus, une caractéris-

tique importante d'un mode de réalisation de la présente invention est le moyen permettant d'obtenir une réaction au droit du pas d'une turbine qui est supérieure a la réaction de référence R0 donnant le rendement de pointe pour la turbine. Des premiers moyens de réaction ayant la forme,

dont l'orientation angulaire, des aubes 44, selon les illus-

trations des figures 2, 6 et 9, sont utilisés pour obtenir la réaction relativement élevée R1 au droit du pas pour la turbine haute pression 40, celle-ci étant supérieure à la réaction de référence RO pour le rendement de pointe de l'étage. D'une façon similaire, des seconds moyens de réaction permettant d'obtenir une réaction R2 au droit du

pas pour la turbine basse pression 42 d'une valeur supé-

rieure à une réaction de référence correspondante RO qui donne le rendement de pointe pour la turbine 42 peuvent être utilisés. De tels seconds moyens de réaction comprennent la forme, dont l'orientation angulaire, des aubes 52, selon l'illustration de la figure 2, qui ont une forme et une

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orientation semblables à celles des aubes 44 de la turbine haute pression 40. La forme d'ensemble des aubes de la turbine peut être déterminée de la manière classique, étant donné-les réactions désirées au droit du pas ou les vecteurs

de vitesse et les orientations angulaires décrits.

Un avantage supplémentaire que confère la présente

invention est l'élimination du joint classique au refoule-

ment du compresseur et la réduction des forces différentiel-

les de poussée et, par conséquent, l'élimination d'un palier 0 de butée relativement grand. Plus spécialement, un joint de refoulement de compresseur est typiquement utilisé dans

l'emplacement indiqué dans ses grandes lignes par la réfé-

rence 114 en figure 1, entre le compresseur haute pression 14 et la chambre de combustion 36. Le joint au refoulement est semblable à un joint 116 illustré en figure 1, qui évite ou réduit le passage de l'écoulement au droit de ce joint entre l'aubage 60 de la turbine haute pression et la zone

située au-dessous de la chambre de combustion 36.

On sait que la pression de l'air comprimé 30 au

O refoulement du compresseur haute pression 14 est relative-

ment supérieure à la pression des gaz de combustion se trouvant au poste 2 entre l'aubage 60 de la turbine haute pression et la turbine haute pression 40. La pression de refoulement du compresseur agit dans la direction avant sur

i la surface, en regard de l'arrière, des aubes 18 du compres-

seur haute pression et sur le premier arbre 20 dans la zone

114 et la pression des gaz de combustion agit dans la direc-

tion arrière sur la surface, en regard de l'avant, des aubes 44 de la turbine haute pression et sur le disque 50. La ) multiplication de la pression par la surface au droit de ces emplacements se traduit par une force de poussée, entre autres, qui agit sur l'arbre 20 dans la direction avant dans le compresseur haute pression 14 et dans la direction arrière dans la turbine haute pression 40. Dans la mesure o la poussée dirigée vers l'avant est généralement supérieure

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à la poussée dirigée vers l'arrière, un diffé- rentiel net de poussée existe, qui nécessite généralement l'utilisation d'un joint au refoulement du compresseur afin de réduire les charges dues à la poussée de façon à ce qu'elles puissent -5 être acceptées par un palier de butée classique. Le palier 76 dans un moteur classique serait constitué d'un palier de butée afin de tenir compte de ces forces. Cependant, dans la présente invention, une réaction R1 relativement élevée au droit du pas de la turbine haute pression 40 se traduit par une pression relativement grande entre l'aubage 60 de la turbine haute pression et la turbine haute pression 40, et par une augmentation de la chute de pression dans la turbine , qu'on peut utiliser de manière prédéterminée pour obtenir une poussée nette relativement plus faible sur le

palier et éliminer le joint au refoule- ment du compresseur.

Par conséquent, le moteur 10, selon un mode de réalisation de la présente invention, peut utiliser de manière prédéterminée la réaction R1 relativement élevée pour la turbine haute pression 40 afin d'effectuer une réduction nette des forces de poussée. Par conséquent, on

peut éliminer ou simplifier le joint classique au refoule-

ment du compresseur pour des poussées différentielles plus faibles.

En figure 11, on a donné une représentation sché-

matique d'un moteur à turbine à gaz 118 selon un autre mode

de réalisation de la présente invention. La partie anté-

rieure du moteur 118 est généralement semblable a la même partie du moteur 10 illustré en figure 1 et comporte la chambre de combustion 36, l'aubage 60 de la turbine haute pression et une turbine haute pression 40 à un étage, les mêmes références indiquant des composants semblables à ceux illustrés en figure 1. La turbine haute pression 40 comprend des aubes 44 fixées à un disque de rotor. Une turbine à pression intermédiaire de deux étages 120 est utilisée dans

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ce mode de réalisation de l'invention. La turbine 120 com-

porte un rotor avant 122 ayant une multitude d'aubes 124 montées sur un disque avant 126, disque 126 qui est installé sur l'arbre 28. Un rotor arrière 128 comporte une multitude d'aubes 130 fixées à un disque arrière 132, disque 132 qui est également fixé 4 l'arbre 28 pour tourner dans le même sens que le rotor 122. Entre les premier et second rotors 122 et 128 se trouve un aubage fixe classique 134 comportant

une multitude d'aubes de stator espacées circonférentielle-

D ment les unes des autres.

Le moteur 118 comporte également une turbine basse pression 136 entraînant des hélices contra-rotatives 138 et

140. La turbine 136 comprend des rangées d'aubes 142 s'éten-

dant radialement vers l'extérieur, qui sont fixées aux hélices arrière 140, et des rangées d'aubes 144 s'étendant radialement vers l'intérieur qui sont fixées aux hélices avant 138. Les rangées 142 et 144 sont entremêlées sans

aubage fixe intermédiaire.

Le moteur 118 illustré en figure 11 est également 0 défini en utilisant les réactions au droit du pas et les

diagrammes des vecteurs de vitesse.

Dans ce mode de réalisation de l'invention, l'une

quelconque ou la totalité des réactions peuvent être supé-

rieures 4 la réaction de référence qui donne le rendement de pointe pour l'étage respectif. Par exemple, les aubes 44 de

la turbine haute pression peuvent donner la réaction relati-

vement élevée R1 qu'on a décrite ci-dessus pour le mode de

réalisation de l'invention illustre en figure 1.

Comme on l'a indiqué ci-dessus, la réaction selon

0 un mode de réalisation de la présente invention est supé-

rieure 4 celle qui donnerait, dans le cas contraire, le rendement de pointe pour un étage donné de la turbine. Une telle réaction relativement élevée peut être utilisée dans un étage quelconque ou dans tous les 'tages de la turbine, une limitation apparente étant le rendement global de l'en-

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semble du motut.' Un nouvel avantage de la présente inven-

tion est de permettre le compromis supplémentaire d'une diminution du rendement d'un étage particulier de la turbine pour une augmentation du rendement global du moteur. Un autre avantage de la présente invention est l'élimination de l'aubage fixe du stator entre les rotors de la turbine, ce qui se traduit par un moteur relativement plus court, plus léger et moins complexe, éliminant la nécessité de disposer d'air de refroidissement, ce qui a pour effet de réduire le rendement, qui sinon serait indispensable pour l'aubage. En outre, la réaction relativement élevée selon un aspect de la présente invention peut être utilisée pour réduire les dimensions d'un palier de butée qui, dans le cas contraire, devrait être utilisé dans l'arbre reliant le compresseur haute pression et la turbine haute pression et aussi pour éliminer ou réduire la présence de tout autre moyen plus complexe permettant d'équilibrer la poussée telle qu'un

joint d'équilibrage de poussée.

Il y a plusieurs avantages qu'offre la présente invention qu'on peut utiliser en fonction des objectifs particuliers qu'on désire pour une conception particulière de moteur. Un plus grand rendement peut être un objectif, une moins grande obligation de procéder a l'équilibrage de la poussée peut en être un autre, et d'autres objectifs encore peuvent être envisagés. La présente invention permet une sélection prédéterminée d'une réaction relativement élevée pour au moins un étage d'un moteur à turbine à gaz afin de bénéficier d'un ou de plusieurs des avantages qu'on

a exposés précédemment.

Alors qu'on a décrit ici ce qu'on considère comme

des modes de réalisation préférés pour la présente inven-

tion, d'autres modifications apparaîtront aux techniciens et on désire que de telles modifications entrent dans l'esprit et le domaine de l'invention. Plus spécialement, et a titre d'exemple, une autre turbine basse pression sans aubage

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amont peut être disposée entre la turbine basse pression 42 et les aubages 112 de distribution 110 du mode de réalisation de la figure 1. Dans un tel agencement, la turbine basse pression 42 aurait une réaction élevée et des vecteurs de vitesse W2 supérieurs à C1 en conformité avec la présente invention. Dans encore un autre exemple, bien que la turbine 42 soit connectée à un compresseur basse pression 22, elle peut l'être à toute structure classique permettant d'obtenir un travail, par exemple à l'arbre d'une

0 soufflante ou un arbre de sortie.

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Claims (23)

REVENDICATIONS

1. Moteur à turbine à gaz, caractérisé en ce qu'il comprend: un premier moyen (14) pour comprimer l'air; un moyen (36) pour faire brûler l'air comprimé provenant du premier moyen de compression d'air avec un combustible et pour produire des gaz de combustion (38); un premier rotor de turbine (40) comportant une multitude de premières aubes (44) ayant des moyeux (46) montés sur la circonférence d'un premier disque (50) pouvant tourner dans une première direction, les premières aubes communiquant par fluide avec le moyen de combustion pour recevoir les gaz de combustion afin d'animer le premier rotor de turbine d'un mouvement de rotation; un moyen (20) pour relier le premier moyen de compression (14) et le premier rotor de turbine (40) pour qu'ils tournent ensemble; un second rotor de turbine (42) comprenant une multitude de secondes aubes (52) ayant des moyeux (54) montés sur la circonférence d'un second disque (58) pouvant tourner dans une seconde direction opposée à la première direction, les secondes aubes étant en communication directe par fluide avec les premières aubes pour recevoir les gaz de combustion et animer le second rotor de turbine d'un mouvement de rotation, et un moyen pour obtenir une vitesse (W2), au droit du pas, des gaz à l'orifice de sortie des aubes, et par rapport à celles-ci, d'au moins l'un des premier (40) et second (42) rotors de turbine qui soit supérieure à une vitesse absolue C1 des gaz au droit de l'orifice d'entrée des aubes (44 ou 52) du rotor de turbine (40 ou 42), les aubes (44 ou 52) de ce rotor (40 ou 42) ayant des angles (Y) de décalage de la

corde au droit du pas supérieurs à 30 degrés.

2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce

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que le moyen permettant d'obtenir une vitesse effectue en outre une vitesse W1, au droit du pas, des gaz à l'orifice d'entrée des aubes (44 ou 52), et par rapport à celles-ci, dudit rotor de turbine (40 ou 42) qui est inférieure à la

vitesse relative (W2) de sortie au droit du pas.

3. Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen permettant d'obtenir une vitesse effectue une vitesse relative (W2) de sortie, au droit du pas, dudit rotor de turbine (40 ou 42) qui est supérieure à une vitesse absolue (C1), au droit du pas, à l'entrée dudit rotor (40 ou 42).

4. Moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que. le moyen permettant d'obtenir une vitesse comprend la forme, dont l'orientation angulaire, des aubes de turbine (44

ou 52) dudit rotor (40 ou 42).

5. Moteur selon la.revendication 2, caractérisé en ce que le moyen permettant d'obtenir une vitesse comporte en outre un moyen pour atteindre une réaction au droit du pas dudit rotor (40 ou 42) qui soit supérieure à une réaction de référence au droit du pas qui donne un rendement de pointe pour un étage correspondant de la turbine;

6. Moteur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un aubage fixe (60) disposé, en étant en communication sérielle par fluide, entre le moyen de combustion (36) et le premier rotor de turbine (40), ce premier rotor (40) et l'aubage (60) définissant un premier étage de turbine, et en ce que le moyen de réaction comprend un premier moyen de réaction pour obtenir une première réaction R1 au droit du pas supérieure à une réaction de référence R0 au droit du pas pour le premier étage de la turbine, qui comporte une forme prédéterminée pour les premières aubes (44) de la turbine, et la première réaction R1 représente la chute d'enthalpie statique en pourcent des gaz traversant le premier étage de la turbine se produisant

dans le premier rotor (40).

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7. Moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la première réaction R1 est définie par l'expression: R1 = (H S2 - Hs3)/Hsi HS3) x 100 % o HS2 représente l'enthalpie statique à l'orifice d'entrée du premier rotor de turbine, HS3 l'enthalpie statique à l'orifice de sortie du premier rotor de turbine, et HSl l'enthalpie statique à l'orifice de sortie du

moyen de combustion.

8. Moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce

que la première réaction R1 est supérieure à 50 pourcent.

9. Moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce

que la première réaction R1 est égale à environ 76 pourcent.

10. Moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que chacune des premières aubes (44) de la turbine a des

bords avant et arrière relativement épais et fins, respecti-

vement; en ce que le premier rotor (40) est ledit rotor de turbine; et le premier rotor (40) de turbine peut tourner à des vitesses au moins aussi élevées que celles du second

rotor de turbine.

11. Moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que chacune des premières aubes de turbine (44) a des bords

avant et arrière relativement épais et minces, respective-

ment, et est façonnée de manière à obtenir un angle absolu

(S) des tourbillons de décharge supérieur à 50 degrés.

12. Moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre; un second moyen (22) pour comprimer l'air, disposé en amont du premier moyen de compression (14) et communiquant par fluide avec celuici; et

un moyen (28) pour relier le second moyen de compres-

sion (22) au second rotor (42) de turbine de manière à ce

qu'ils tournent ensemble.

13. Moteur selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un second moyen de réaction pour

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obtenir une seconde réaction R2 au droit du pas pour le second rotor de turbine (42), cette seconde réaction R2 étant supérieure à une réaction de référence au droit du pas du

second rotor de turbine (42).

14. Moteur selon la revendication 13, caractérisé en ce que les premier et second moyens de réaction comprennent en outre des aubes adjacentes parmi les premières (44) et secondes (52) aubes de turbine, respectivement, qui sont espacées pour définir un canal convergent (44d ou 52d) afin 0 d'accélérer l'écoulement entre elles et une gorge (44e ou 52e) ayant une surface minimum située près de leurs bords arrière.

15. Moteur selon la revendication 14, caractérisé en ce que R1 et R2 ont des valeurs minimum au droit du moyeu des premières (44) et secondes (52) aubes de turbine, respective-

ment, et augmentent en valeur dans la direction des extrémi-

tés des-premières et secondes aubes.

16. Moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'air peut être déchargé du premier moyen de compression 0 (14).à une pression de sortie et des gaz sont canalisés entre le moyen de combustion (36) et la première turbine à une pression d'entrée, le premier moyen de compression (14) ayant une surface de sortie et la première turbine ayant une surface d'entrée, et la première réaction R1 au droit du pas a une valeur effective pour équilibrer généralement la poussée développée par la pression à l'orifice de sortie qui agit sur la surface de sortie et par la pression à l'orifice

d'entrée qui agit sur la surface d'entrée.

17. Moteur selon la revendication 5, caractérisé en ce

W0 que le premier rotor de turbine (40) comprend un seul rotor.

18. Moteur selon la revendication 17, caractérisé en ce que le second rotor de turbine (120) comporte des étages antérieur et postérieur incorporant des rotors avant (122) et arrière (128) tournant dans le même sens, respectivement,

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chacun ayant une multitude d'aubes de turbine (124, 130) ayant des moyeux montés sur leur circonférence, et un aubage fixe de turbine (134) disposé entre elles et en communication par fluide entre les aubes des rotors avant et arrière de la turbine.

19. Moteur selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comprend 'en outre un second moyen (22) pour comprimer l'air, disposé en amont du premier moyen de compression (14) et communiquant par fluide avec celui-ci, et un moyen (28) pour relier le second moyen de compression (22) aux deux rotors avant et arrière (122, 128)

de la turbine pour tourner dans le même sens qu'eux.

20. Moteur à turbine à gaz, caractérisé en ce qu'il comprend: un premier moyen pour comprimer l'air (14); un second moyen pour comprimer l'air (22) , disposé en amont du premier moyen de compression et communiquant par fluide avec lui, un moyen pour brûler l'air comprimé (36) provenant du premier moyen de compression (14) avec un combustible et produire des gaz de combustion; un premier aubage fixe (60) disposé en aval du moyen de combustion et communiquant par fluide avec lui; un premier rotor de turbine (40) comportant une multitude de premières aubes (44) ayant des moyeux montés sur la circonférence d'un premier disque et pouvant tourner dans une première direction, les premières aubes (44) communiquant par fluide avec le premier aubage (60) pour recevoir les gaz

de combustion afin d'animer la première turbine d'un mouve-

ment de rotation, le premier aubage (60) et le premier rotor de turbine (40) définissant un premier étage de turbine; un moyen (20) pour relier le premier moyen de compression (14) au premier rotor de turbine (40) de façon à tourner avec lui; un second rotor de turbine (42), comportant une

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multitude de secondes aubes (52) ayant des moyeux montés sur la circonférence d'un second disque et pouvant tourner dans une seconde direction opposée à la première direction, les secondes aubes (52) étant en communication directe par fluide avec les premières aubes (44) afin de recevoir les gaz de combustion et animer la seconde turbine d'un mouvement de rotation;

un moyen (28) pour relier le second moyen de compres-

sion (22) à la seconde turbine (42) pour pouvoir tourner avec lui; un moyen pour obtenir une vitesse (W2) au droit du pas, des gaz à l'orifice de sortie des aubes, et par rapport

à celles-ci, d'au moins l'un des premier et second rotors de-

turbine (40 ou 42) qui soit supérieure à une vitesse absolue (C1) au droit du pas, des gaz à l'orifice d'entrée des aubes dudit rotor de turbine; un premier moyen de réaction pour obtenir une première réaction R1, au droit du pas, du premier rotor de turbine (40) comportant une forme prédéterminée pour les premières aubes de la turbine (44), et la première réaction R1 représentant la chute d'enthalpie statique en pourcent des gaz traversant le premier étage de turbine se produisant dans le premier rotor de turbine (40); un second moyen de réaction pour obtenir une seconde réaction R2, au droit-du pas, du second rotor de turbine (42) comprenant une forme et une orientation prédéterminées pour les secondes aubes de turbine; et au moins l'une des première et seconde réactions R1 et R2 étant supérieure à une réaction de référence au droit du pas qui donne un rendement de pointe pour les premier et

second rotors de turbine, respectivement.

21. Moteur selon la revendication 20, caractérisé en ce que la première réaction R1 est définie par l'expression: R1 = HS2 - HS3)/Hs1 -HS3) x100% o HS2 représente l'enthalpie statique à l'orifice

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d'entrée du premier rotor de turbine, HS3 l'enthalpie statique à l'orifice de sortie du premier rotor de turbine; HS1 l'enthalpie statique à l'orifice de sortie du moyen de combustion et en ce que la seconde réaction R2 est définie par l'expression: R2 = (Hs3 -HS4)/(HT3 - HS4) X 100% o HS4 représente l'enthalpie statique à l'orifice de sortie du second rotor de turbine, HT3 représente l'enthalpie totale à l'orifice d'entrée du second rotor de turbine, et en ce que ladite réaction est la première réaction R

et la première réaction R1 est supérieure à 50 pourcent.

22. Moteur selon la revendication 21, caractérisé en ce que R1 a une valeur atteignant environ 76 pourcent et R2

une valeur d'environ 52 pourcent.

23. Moteur selon la revendication 22, caractérisé en ce que les premier et second moyens de réaction comprennent en outre des aubes adjacentes parmi les premières et secondes aubes de turbine (44, 52), respectivement, qui sont espacées pour définir un canal convergent (44d, 52d) entre elles afin d'accélérer l'écoulement les traversant et de définir une gorge (44e, 52e) ayant une surface minimum, située près de

leurs bords arrière.