FR3033831A1 - ENGINE FOR AIRCRAFT - Google Patents

ENGINE FOR AIRCRAFT Download PDF

Info

Publication number
FR3033831A1
FR3033831A1 FR1552143A FR1552143A FR3033831A1 FR 3033831 A1 FR3033831 A1 FR 3033831A1 FR 1552143 A FR1552143 A FR 1552143A FR 1552143 A FR1552143 A FR 1552143A FR 3033831 A1 FR3033831 A1 FR 3033831A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
piston engine
turbine
power
compressor
gas turbine
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.)
Granted
Application number
FR1552143A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR3033831B1 (en
Inventor
Thomas Wasselin
Guillaume Labedan
Bourjot Hadrien Wampach
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.)
Societe Motorisations Aeronautiques SA
Original Assignee
Societe Motorisations Aeronautiques SA
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 Societe Motorisations Aeronautiques SA filed Critical Societe Motorisations Aeronautiques SA
Priority to FR1552143A priority Critical patent/FR3033831B1/en
Publication of FR3033831A1 publication Critical patent/FR3033831A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR3033831B1 publication Critical patent/FR3033831B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/06Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output providing compressed gas
    • F02C6/08Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output providing compressed gas the gas being bled from the gas-turbine compressor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D13/00Combinations of two or more machines or engines
    • F01D13/003Combinations of two or more machines or engines with at least two independent shafts, i.e. cross-compound
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K5/00Plants characterised by use of means for storing steam in an alkali to increase steam pressure, e.g. of Honigmann or Koenemann type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/04Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
    • F02C3/10Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor with another turbine driving an output shaft but not driving the compressor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/02Plural gas-turbine plants having a common power output
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/40Transmission of power
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00Control
    • F05D2270/01Purpose of the control system
    • F05D2270/07Purpose of the control system to improve fuel economy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un groupe de puissance (1) comportant un ensemble turbine à gaz (20), un ensemble moteur à pistons (30), et une turbine de puissance (40), dans lequel une turbine de puissance (40) est agencée pour être entrainée à la fois par les gaz d'échappement issus du moteur à pistons (31) et ceux issus de le turbine (23) et dans lequel le compresseur (32) du moteur à pistons (31) est couplé à l'arbre du moteur à turbine à gaz (24).The present invention relates to a power unit (1) comprising a gas turbine engine (20), a piston engine assembly (30), and a power turbine (40), in which a power turbine (40) is arranged to be driven by both the exhaust gases from the piston engine (31) and those from the turbine (23) and wherein the compressor (32) of the piston engine (31) is coupled to the shaft the gas turbine engine (24).

Description

1 DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne le domaine des moteurs pour aéronefs.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the field of aircraft engines.

ETAT DE LA TECHNIQUE Un moteur d'avion ou d'hélicoptère est dimensionné pour pouvoir fournir une forte puissance pendant un temps limité généralement au moment du décollage et de la montée initiale pour les systèmes propulsifs, ou au moment du démarrage des moteurs principaux pour les systèmes non-propulsifs. Un moteur d'avion ou d'hélicoptère est par conséquent surdimensionné pour la phase du vol la plus longue, typiquement en régime de croisière pour un système propulsif, et ce au détriment de la masse et du rendement du moteur.STATE OF THE ART An aircraft or helicopter engine is sized to be able to provide a high power for a limited time generally at the time of take-off and initial climb for the propulsion systems, or at the start of the main engines for the engines. non-propulsive systems. An aircraft or helicopter engine is therefore oversized for the phase of the longest flight, typically in cruising mode for a propulsion system, and this to the detriment of the mass and performance of the engine.

La propulsion des appareils aéronautiques est assurée soit par des moteurs à pistons, pour des puissances inférieures à 250kW environ (avions et hélicoptères légers, drones), soit par des turbines à gaz (turbomoteurs et turbopropulseurs) pour des puissances supérieures. Les moteurs à pistons et les turbines à gaz présentent chacun des avantages et des inconvénients. Les moteurs à pistons, en particulier à cycle diesel, offrent d'excellents rendements thermiques sur une large plage de fonctionnement tandis que le rendement des turbines à gaz se dégrade fortement en dehors du point de dimensionnement.Propulsion of aeronautical aircraft is provided either by piston engines, for powers below about 250kW (light aircraft and helicopters, drones), or by gas turbines (turboshaft and turboprop engines) for higher powers. Piston engines and gas turbines each have advantages and disadvantages. Piston engines, particularly diesel-cycle engines, offer excellent thermal efficiency over a wide range of operation while the efficiency of gas turbines deteriorates sharply outside the design point.

Les turbines à gaz offrent en revanche un meilleur rapport poids/puissance (typiquement de l'ordre de 3 à 5kW/kg pour une turbine à gaz au lieu de 0,6 à lkW/kg pour un moteur à pistons). Les turbines à gaz ne fonctionnent qu'au-dessus d'un régime minimum permettant d'assurer la combustion, tandis que les moteurs à pistons ne fonctionnent que dans un domaine de pression et de température restreint.Gas turbines on the other hand offer a better weight / power ratio (typically of the order of 3 to 5kW / kg for a gas turbine instead of 0.6 to 1kW / kg for a piston engine). Gas turbines operate only above a minimum fuel burn rate, while piston engines operate only in a restricted pressure and temperature range.

3033831 2 Par ailleurs, l'opérabilité des moteurs à pistons diminue en altitude en raison du temps limité permis pour l'inflammation du mélange. Enfin, les performances des moteurs à pistons en altitude sont pénalisées par un fort besoin de refroidissement.Moreover, the operability of the piston engines decreases in altitude because of the limited time allowed for the ignition of the mixture. Finally, the performance of piston engines at altitude are penalized by a strong need for cooling.

5 Des solutions d'hybridation « thermique - thermique » consistant à entraîner mécaniquement le récepteur à la fois par une turbine à gaz et par un moteur à pistons, avec la possibilité de désactiver l'un des deux ont été proposées. On cannait notamment un moteur comportant un moteur diesel et une turbine à 10 gaz en parallèle entraînant chacun l'arbre récepteur, le moteur diesel étant alimenté par un compresseur de la turbine à gaz. Les solutions d'hybridation « thermique - thermique » ne permettent pas de récupérer directement de l'énergie au contraire de l'hybridation électrique. Elles visent à optimiser la consommation d'énergie sur tous les points de fonctionnement.Thermal-thermal hybridization solutions consisting of mechanically driving the receiver by both a gas turbine and a piston engine, with the possibility of deactivating one of the two have been proposed. In particular, an engine comprising a diesel engine and a gas turbine in parallel can be driven, each driving the receiving shaft, the diesel engine being fed by a compressor of the gas turbine. Thermal-thermal hybridization solutions do not allow the direct recovery of energy unlike electrical hybridization. They aim to optimize energy consumption at all operating points.

15 En cela, elles sont particulièrement adaptées à des cycles d'utilisation présentant de fortes variations de charge, avec peu de phases de récupération d'énergie. Dans le cas de turbines à gaz à turbine libre, les solutions d'hybridation « thermique - thermique » ne permettent pas d'optimiser le rendement énergétique de chaque machine ou leur domaine de fonctionnement (redémarrage, altitude,...) 20 Des solutions d'hybridation « thermique - électrique » consistant à stocker l'énergie mécanique sous forme électrique ont également été proposées. Ces solutions permettent une plus grande souplesse vis-à-vis des points de fonctionnement, mais nécessitent le stockage de deux énergies primaires différentes 25 et ne sont généralement pas compétitives en terme de masse, même en comptant l'économie de carburant embarqué. EXPOSE DE L'INVENTION 30 L'invention permet de pallier au moins un des inconvénients précités en proposant un couplage gazeux et mécanique entre un ensemble turbine à gaz et un 3033831 3 moteur à pistons. Le couplage gazeux et mécanique proposé permet un gain de performances. Par ailleurs les deux ensembles peuvent être désaccouplés si besoin et chaque ensemble peut redevenir indépendant.In this, they are particularly suitable for use cycles with high load variations, with few energy recovery phases. In the case of free-turbine gas turbines, thermal-thermal hybridization solutions do not make it possible to optimize the energy efficiency of each machine or their operating range (restart, altitude, etc.). "Thermal-electrical hybridization" of storing mechanical energy in electrical form has also been proposed. These solutions allow greater flexibility with respect to operating points, but require the storage of two different primary energies and are generally not competitive in terms of mass, even counting onboard fuel economy. SUMMARY OF THE INVENTION The invention overcomes at least one of the aforementioned drawbacks by proposing a gas and mechanical coupling between a gas turbine unit and a piston engine. The proposed gas and mechanical coupling allows a gain in performance. Moreover the two sets can be uncoupled if necessary and each set can become independent again.

5 A cet effet, l'invention propose un groupe de puissance comportant un ensemble turbine à gaz, un ensemble moteur à pistons, et une turbine de puissance, l'ensemble turbine à gaz comportant : une chambre de combustion, un compresseur de turbine à gaz agencé pour comprimer l'air d'admission 10 de la chambre de combustion, une turbine agencée pour être entrainée par les gaz d'échappement issus de la chambre de combustion, un arbre de turbine à gaz, le compresseur de turbine à gaz et la turbine étant couplés à l'arbre de turbine à gaz, 15 l'ensemble moteur à pistons comportant : un moteur à pistons, un compresseur de moteur à pistons agencé pour comprimer l'air d'admission du moteur à pistons, un arbre (34) de moteur à pistons couplé à une charge via une 20 transmission, le groupe de puissance étant caractérisé en ce que la turbine de puissance est agencée pour être entrainée à la fois par les gaz d'échappement issus du moteur à pistons et ceux issus de le turbine et en ce que le compresseur du moteur à pistons est couplé à l'arbre du moteur à turbine à gaz.To this end, the invention proposes a power unit comprising a gas turbine unit, a piston engine assembly, and a power turbine, the gas turbine unit comprising: a combustion chamber, a turbine compressor, a gas arranged to compress the intake air 10 of the combustion chamber, a turbine arranged to be driven by the exhaust gases from the combustion chamber, a gas turbine shaft, the gas turbine compressor and the turbine being coupled to the gas turbine shaft, the piston engine assembly comprising: a piston engine, a piston engine compressor arranged to compress the intake air of the piston engine, a shaft ( 34) of a piston engine coupled to a load via a transmission, the power unit being characterized in that the power turbine is arranged to be driven by both the exhaust gases from the piston engine and those from from the turbine and in that the compressor of the piston engine is coupled to the shaft of the gas turbine engine.

25 L'invention permet d'avoir un temps de réponse réduit du moteur à pistons en cas de variation de charge sur le récepteur. L'invention permet d'augmenter la plage d'opérabilité du moteur à pistons, en facilitant notamment son démarrage et son fonctionnement en conditions froides ou 30 en altitude.The invention makes it possible to have a reduced response time of the piston engine in the event of load variation on the receiver. The invention makes it possible to increase the operational range of the piston engine, in particular by facilitating its starting and its operation in cold conditions or at altitude.

3033831 4 L'invention permet de réaliser une surpuissance sur la turbine à gaz avec une température de combustion bien inférieure que dans un moteur ne comportant qu'une turbine à gaz, donc un endommagement moindre sur la partie la plus critique de la turbine à gaz 5 L'invention permet en outre d'utiliser la même source de carburant sur les deux machines thermiques contrairement à une hybridation électrique. L'invention permet également de diluer et de post-oxyder les gaz d'échappement du moteur à pistons en les mélangeant avec les gaz de la turbine à gaz, permettant ainsi une réduction des émissions polluantes.The invention makes it possible to achieve an over-power on the gas turbine with a combustion temperature much lower than in an engine having only one gas turbine, thus less damage to the most critical part of the gas turbine. The invention further allows the same fuel source to be used on both thermal machines in contrast to electrical hybridization. The invention also makes it possible to dilute and post-oxidize the exhaust gases of the piston engine by mixing them with the gases of the gas turbine, thus enabling a reduction of the polluting emissions.

10 La balance de puissance peut être adaptée en fonction du point de fonctionnement du moteur. Dans un exemple d'utilisation, le moteur à pistons pourra apporter une part considérable de la puissance dans les phases de faible puissance. A pleine puissance, l'ensemble turbine à gaz fournira l'ensemble de la puissance. Si une surpuissance ponctuelle est requise, le moteur à pistons sera utilisé pour 15 apporter l'appoint requis sur l'ensemble turbine à gaz. L'invention permet donc d'optimiser la consommation d'énergie sur tous les points de fonctionnement. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises individuellement ou en l'une quelconque de leurs combinaisons techniquement 20 possibles. Le groupe de puissance comporte en outre un échangeur entre le compresseur et le moteur à pistons, et adapté pour refroidir l'air issu du compresseur. La turbine de puissance peut comporter deux étages, dont le premier étage serait agencé pour être entrainé par les gaz d'échappement issus du moteur à 25 pistons et le deuxième étage serait agencé pour être entrainé par les gaz d'échappement issus de la turbine. La turbine de puissance est couplée mécaniquement à la charge par l'intermédiaire de la transmission et d'un arbre de puissance ; La transmission comporte un embrayage adapté pour désaccoupler l'arbre de 30 moteur à pistons de la turbine de puissance.The power balance can be adapted according to the operating point of the motor. In an example of use, the piston engine can bring a considerable part of the power in the low power phases. At full power, the gas turbine unit will provide all the power. If a one-off booster is required, the piston engine will be used to provide the required booster on the gas turbine engine. The invention therefore makes it possible to optimize energy consumption at all operating points. The invention is advantageously supplemented by the following characteristics, taken individually or in any of their technically possible combinations. The power unit further comprises an exchanger between the compressor and the piston engine, and adapted to cool the air from the compressor. The power turbine may comprise two stages, the first stage of which would be arranged to be driven by the exhaust gases coming from the 25-piston engine, and the second stage would be arranged to be driven by the exhaust gases coming from the turbine. The power turbine is mechanically coupled to the load via the transmission and a power shaft; The transmission includes a clutch adapted to uncouple the piston engine shaft from the power turbine.

3033831 5 L'embrayage permet de mettre en charge progressivement l'accouplement de l'arbre de turbine à gaz et de l'arbre de moteur à pistons. L'embrayage permet en outre un lissage des variations de couple instantané. Par ailleurs, en cas de défaillance de l'ensemble moteur à pistons, l'ensemble 5 turbine à gaz peut retrouver un cycle de fonctionnement conventionnel, l'ensemble moteur à pistons pouvant être désaccouplé de la turbine de puissance si nécessaire afin de limiter le couple de frottement. La transmission comporte par exemple un train d'engrenages pour adapter la vitesse de rotation du moteur à pistons et la vitesse de rotation de la turbine de 10 puissance à la vitesse de rotation de la charge. La transmission peut également être une transmission par courroie, hydraulique, ou électrique. La transmission comporte un embrayage adapté pour mettre en charge progressivement l'accouplement de l'arbre de turbine à gaz et de l'arbre de moteur à pistons et un lissage des variations de couple instantané.3033831 5 The clutch is used to gradually load the coupling of the gas turbine shaft and the piston engine shaft. The clutch also allows smoothing instantaneous torque variations. Furthermore, in the event of a piston engine assembly failure, the gas turbine unit 5 can regain a conventional operating cycle, the piston engine assembly being disconnectable from the power turbine if necessary to limit the friction torque. The transmission includes, for example, a gear train for adapting the rotational speed of the piston engine and the rotational speed of the power turbine to the rotational speed of the load. The transmission may also be a belt, hydraulic, or electric transmission. The transmission comprises a clutch adapted to gradually load the coupling of the gas turbine shaft and the piston engine shaft and a smoothing of instantaneous torque variations.

15 Le groupe de puissance comporte en outre un circuit de prélèvement d'air adapté pour prélever de l'air entre le compresseur de moteur à pistons et le moteur à pistons, et une vanne de prélèvement adaptée pour réguler la quantité d'air prélevé. Ce circuit de prélèvement d'air permet de fournir de l'air pressurisé et/ou de l'air chaud pour alimenter la cabine de l'appareil lorsque le moteur à pistons ne fonctionne 20 pas ou fonctionne à charges faibles. DESCRIPTION DES FIGURES D'autres objectifs, caractéristiques et avantages sortiront de la description détaillée 25 qui suit en référence aux dessins donnés à titre illustratif et non limitatif parmi lesquels : - la figure 1 est un moteur conforme à l'invention comportant un moteur à pistons et une turbine à gaz de combustion ; - la figure 2 est un moteur conforme à l'invention comportant un moteur à 30 pistons et deux turbines à gaz de combustion.The power unit further comprises an air sampling circuit adapted to draw air between the piston engine compressor and the piston engine, and a sampling valve adapted to regulate the amount of air drawn. This air bleed circuit provides pressurized air and / or hot air for powering the aircraft cabin when the piston engine is not running or operating at low loads. DESCRIPTION OF THE FIGURES Other objectives, features and advantages will become apparent from the detailed description which follows with reference to the drawings given by way of nonlimiting illustration, among which: FIG. 1 is a motor according to the invention comprising a piston engine and a combustion gas turbine; - Figure 2 is a motor according to the invention comprising a 30-piston engine and two combustion gas turbines.

3033831 6 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence aux figures 1 à 2, un groupe de puissance 1 comporte un ensemble 5 turbine à gaz de combustion 20, un ensemble moteur à pistons 30. Ensemble turbine à gaz 20 L'ensemble turbine à gaz 20 peut notamment être un turbopropulseur ou un turbomoteur et en particulier un groupe auxiliaire de puissance.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Referring to FIGS. 1 to 2, a power unit 1 comprises a combustion gas turbine assembly 20, a piston engine assembly 30. Gas turbine assembly 20 The gas turbine assembly 20 may in particular be a turboprop or a turbine engine and in particular an auxiliary power unit.

10 L'ensemble turbine à gaz 20 comporte une chambre de combustion 21, un compresseur 22, une turbine 23, et un arbre 24. Le compresseur 22 est accouplé à l'arbre 24. Le compresseur peut être axial ou centrifuge. Dans le cas d'un compresseur axial, celui-ci est constitué d'une suite d'étages axiaux disposés en série chacun comprenant un rotor ayant la forme d'une 15 roue à aubes mobile et d'un stator à aubes redresseur. Le rotor est constitué d'un disque circulaire sur lequel sont fixées des aubes (ailettes) et tourne devant le stator à aubes redresseur. Dans le cas d'un compresseur axial, l'envergure des ailettes varie le long de l'écoulement pour compenser les variations de la masse volumique du fluide et pour 20 conserver à la vitesse débitante axiale une valeur constante. Le rotor aspire et accélère le flux d'air d'admission en le déviant par rapport à l'axe du moteur. Le redresseur ou stator qui suit, redresse le flux dans l'axe et le ralentit en transformant une partie de sa vitesse en pression. Le rotor suivant réaccélère le flux d'air en le déviant à nouveau de l'axe du moteur. Le stator suivant 25 va de nouveau redresser le flux le ralentir et transformer sa vitesse en pression. Du combustible gazeux ou liquide pulvérisé est injecté dans la chambre de combustion 21 où il se mélange à l'air comprimé pour entretenir une combustion continue. Les gaz chauds se détendent en traversant la turbine 23, où l'énergie thermique et 30 cinétique des gaz chauds est transformée en énergie mécanique. La turbine 23 3033831 7 est typiquement constituée d'un aubage fixe distributeur, suivi d'un aubage mobile. Les gaz de combustion s'échappent par un conduit d'échappement. Le mouvement de rotation de la turbine 23 est communiqué à l'arbre 24 qui actionne le compresseur 22.The gas turbine unit 20 comprises a combustion chamber 21, a compressor 22, a turbine 23, and a shaft 24. The compressor 22 is coupled to the shaft 24. The compressor may be axial or centrifugal. In the case of an axial compressor, this consists of a series of axial stages arranged in series each comprising a rotor having the shape of a moving impeller and a stator with rectifying vanes. The rotor consists of a circular disk on which vanes (fins) are fixed and rotates in front of the stator with stator vanes. In the case of an axial compressor, the wingspan varies along the flow to compensate for changes in the density of the fluid and to maintain a constant value at the axial flow rate. The rotor sucks and accelerates the flow of intake air by deviating it from the axis of the motor. The rectifier or stator that follows, straightens the flow in the axis and slows down by transforming part of its speed into pressure. The next rotor re-accelerates the airflow by deflecting it again from the motor shaft. The next stator 25 will again straighten the flow slow down and transform its speed into pressure. Gaseous fuel or liquid spray is injected into the combustion chamber 21 where it mixes with compressed air to maintain continuous combustion. The hot gases relax as they pass through the turbine 23, where the thermal and kinetic energy of the hot gases is converted into mechanical energy. The turbine 23 3033831 7 typically consists of a fixed vane distributor, followed by a moving vane. The flue gas escapes through an exhaust duct. The rotational movement of the turbine 23 is communicated to the shaft 24 which actuates the compressor 22.

5 Moteur à pistons 30 L'ensemble moteur à pistons 30 comporte un moteur à pistons 31, un arbre de moteur à pistons 34, un compresseur 32, et un échangeur 33. L'ensemble moteur à pistons 30 sera de préférence à cycle à allumage par 10 compression, pour permettre l'utilisation du même carburant que la turbine, mais toutes les autres technologies de moteur peuvent être utilisées (moteur à allumage commandé, moteur Wankel, ...). Pour des raisons de compacité et de masse, l'ensemble moteur à pistons 30 sera préférentiellement suralimenté. Dans le cas où l'ensemble moteur à pistons 30 est à cycle à allumage par 15 compression à quatre temps, le moteur à pistons 31 comporte, par exemple, de manière connue en soit, au moins un conduit d'admission d'air, au moins une soupape d'admission adaptée pour obturer le conduit d'admission, au moins un conduit d'échappement, au moins une soupape d'échappement adaptée pour obturer le conduit d'échappement, au moins un cylindre, au moins un piston adapté pour se 20 déplacer dans l'axe du cylindre, une bielle reliant le piston à un vilebrequin. Le mouvement du piston dans le cylindre est converti en une rotation du vilebrequin dans son carter via la bielle. Le compresseur 32 est semblable au compresseur 22 décrit plus haut. Le 25 compresseur 32 est accouplé à l'arbre 24 de l'ensemble turbine à gaz 20. Le compresseur 32 constitue un premier étage de compression de l'ensemble moteur à pistons. Le rotor du compresseur 32 aspire de l'air ambiant et accélère le flux d'air en le déviant par rapport à l'axe du moteur. Le redresseur du compresseur 32 redresse le 30 flux dans l'axe et le ralentit en transformant une partie de sa vitesse en pression. La sortie du compresseur 32 est reliée à l'admission du moteur à pistons 31, et ce 3033831 8 préférentiellement par l'intermédiaire d'un échangeur 33 adapté pour refroidir l'air issu du compresseur 32. L'ensemble moteur à pistons 30 fonctionne typiquement suivant un cycle à quatre- 5 temps, de la manière suivante. Lors d'une phase d'admission, la soupape d'admission s'ouvre, le piston descend et pompe dans le cylindre une masse d'air comburant issue de l'air d'admission et comprimé dans le compresseur 32. Au démarrage du moteur, le mouvement du piston est par exemple assuré par un démarreur électrique.Piston Engine 30 The piston engine assembly 30 includes a piston engine 31, a piston engine shaft 34, a compressor 32, and a heat exchanger 33. The piston engine assembly 30 will preferably be a spark cycle. by compression, to allow the use of the same fuel as the turbine, but all other engine technologies can be used (spark ignition engine, Wankel engine, ...). For reasons of compactness and mass, the piston engine assembly 30 will preferably be supercharged. In the case where the piston engine assembly 30 is a four-stroke compression ignition cycle, the piston engine 31 comprises, for example, in a manner known per se, at least one air intake duct, at least one intake valve adapted to close the intake duct, at least one exhaust duct, at least one exhaust valve adapted to close the exhaust duct, at least one cylinder, at least one adapted piston to move in the axis of the cylinder, a connecting rod connecting the piston to a crankshaft. The movement of the piston in the cylinder is converted into a rotation of the crankshaft in its crankcase via the connecting rod. The compressor 32 is similar to the compressor 22 described above. The compressor 32 is coupled to the shaft 24 of the gas turbine assembly 20. The compressor 32 constitutes a first compression stage of the piston engine assembly. The rotor of the compressor 32 draws in ambient air and accelerates the flow of air by deflecting it with respect to the axis of the engine. The rectifier of the compressor 32 rectifies the flow in the axis and slows it down by transforming part of its speed into pressure. The output of the compressor 32 is connected to the inlet of the piston engine 31, and this 3033831 8 preferably via an exchanger 33 adapted to cool the air from the compressor 32. The piston engine assembly 30 operates typically in a four-cycle cycle, as follows. During an intake phase, the inlet valve opens, the piston descends and pumps into the cylinder a mass of combustion air from the intake air and compressed in the compressor 32. At the start of the motor, the movement of the piston is for example provided by an electric starter.

10 Lors d'une phase de compression, la soupape d'admission est fermée puis le piston remonte et comprime le mélange afin d'augmenter la quantité de travail produite. En fin de compression, une quantité dosée de carburant est injectée dans le cylindre. Lors d'une phase de combustion et de détente, les conditions de pression et de 15 températures permettent l'inflammation du carburant. La combustion exerce, par dilatation du mélange, une pression sur le piston. Le piston est donc repoussé, et les gaz brûlés se détendent. Lors d'une phase d'échappement, la soupape d'échappement est ouverte et le piston chasse les gaz brûlés, par le conduit d'échappement.During a compression phase, the inlet valve is closed and the piston rises and compresses the mixture to increase the amount of work produced. At the end of compression, a metered quantity of fuel is injected into the cylinder. During a combustion and expansion phase, the pressure and temperature conditions allow ignition of the fuel. The combustion exerts, by expansion of the mixture, a pressure on the piston. The piston is pushed back, and the burned gases relax. During an exhaust phase, the exhaust valve is open and the piston flushes the flue gases through the exhaust duct.

20 Charge 7 L'ensemble moteur à pistons 30 et l'ensemble turbine à gaz 20 sont chacun couplés à une charge 7, que ce soit mécaniquement ou par leur circuit d'air. La charge 7 est typiquement une hélice, mais elle peut également être un générateur électrique ou une pompe hydraulique ou n'importe quel autre dispositif 25 consommateur de puissance. Turbine de puissance 40 La turbine de puissance 40 est du type à turbine libre, c'est-à-dire qu'elle n'est pas couplée directement ni à la turbine 23, ni au moteur à pistons 31.Load 7 The piston engine assembly 30 and the gas turbine engine 20 are each coupled to a load 7, either mechanically or through their air circuit. Charge 7 is typically a propeller, but may also be an electric generator or a hydraulic pump or any other power consuming device. Power Turbine 40 The power turbine 40 is of the free turbine type, that is to say that it is not coupled directly to the turbine 23 or to the piston engine 31.

30 La turbine de puissance 40 est typiquement constituée d'un rotor comprenant un arbre de turbine de puissance 44 sur lequel sont fixées des aubes et, d'un stator 3033831 9 constitué d'un carter portant des déflecteurs fixes, généralement constitué de deux parties assemblées selon un plan axial. La turbine de puissance 40 peut être simple ou double. Dans le cas où la turbine de puissance 40 est double, elle comporte un premier 5 étage 42 adapté au flux continu important de gaz issu de l'ensemble 20 et un deuxième étage 41 adapté au flux pulsé plus faible de gaz issu du moteur à pistons 31, afin d'optimiser la récupération d'énergie dans les gaz d'échappement. La turbine de puissance 40 permet de récupérer l'énergie des gaz issus à la fois de l'ensemble moteur à pistons 30 et de l'ensemble turbine à gaz 20 pour fournir un 10 couple à la charge 60. Le conduit d'échappement du moteur à pistons est relié à la turbine de puissance 40, qui récupère l'énergie issue de la combustion des gaz pour entraîner l'arbre de transmission de la charge 60. Lors d'une phase d'échappement du moteur à pistons 31, la soupape 15 d'échappement est ouverte et le piston chasse les gaz brûlés, dans la turbine libre 40 afin de laisser place à une nouvelle charge d'air. À ce stade le cycle reprend le temps d'admission. Le conduit d'échappement de la turbine 23 est relié à la turbine de puissance 40. Au lieu d'évacuer l'énergie perdue par le conduit d'échappement, la turbine de 20 puissance 40 située en aval de la turbine 23 extrait l'enthalpie des gaz d'échappement. Transmission 50 L'arbre de turbine de puissance 44 et l'arbre de moteur à pistons 34 sont couplés 25 à la charge 60 par l'intermédiaire d'une transmission 50. Du point de vue du moteur à pistons, la turbine de puissance 40 joue le rôle de système mécanique de récupération d'énergie (couramment appelé 'turbo compound' mécanique). A cet effet la transmission 50 transfère directement la puissance du vilebrequin et 30 de la turbine de puissance libre 40 sur la charge. Dans un exemple de réalisation, pour les fortes puissances, l'ensemble moteur à pistons 30 est de puissance 3033831 10 inférieure à celle de l'ensemble turbine à gaz 20, ce qui permet de limiter les défauts inhérents au moteur à pistons, à savoir la puissance massique faible, le besoin de refroidissement, et les acyclismes. La transmission 50 comporte avantageusement un embrayage 52 adapté pour 5 désaccoupler l'ensemble moteur à pistons 30 de la turbine de puissance 40. Ainsi, en cas de défaillance de l'ensemble moteur à pistons 30, l'ensemble turbine à gaz 20 peut retrouver un cycle de fonctionnement conventionnel, l'ensemble moteur à pistons 30 pouvant être désaccouplé de la turbine de puissance 40 si nécessaire afin de limiter le couple de frottement.The power turbine 40 typically consists of a rotor comprising a power turbine shaft 44 on which vanes are fixed and a stator 3033831 9 consisting of a housing carrying fixed deflectors, generally consisting of two parts. assembled in an axial plane. The power turbine 40 can be single or double. In the case where the power turbine 40 is double, it comprises a first stage 42 adapted to the large continuous flow of gas from the assembly 20 and a second stage 41 adapted to the lower pulsed flow of gas from the piston engine. 31, in order to optimize the energy recovery in the exhaust gases. The power turbine 40 recovers energy from the gases from both the piston engine assembly 30 and the gas turbine assembly 20 to provide torque to the load 60. The exhaust pipe piston engine is connected to the power turbine 40, which recovers energy from the combustion of gases to drive the load shaft 60. During an exhaust phase of the piston engine 31, the The exhaust valve 15 is opened and the piston flushes the flue gas into the free turbine 40 to make room for a new air charge. At this point the cycle resumes the admission time. The exhaust duct of the turbine 23 is connected to the power turbine 40. Instead of evacuating the energy lost by the exhaust duct, the power turbine 40 located downstream of the turbine 23 extracts the exhaust gas. exhaust gas enthalpy. Transmission 50 The power turbine shaft 44 and the piston engine shaft 34 are coupled to the load 60 via a transmission 50. From the point of view of the piston engine, the power turbine 40 plays the role of mechanical energy recovery system (commonly called 'mechanical turbo compound'). For this purpose the transmission 50 directly transfers the power of the crankshaft and the free power turbine 40 to the load. In an exemplary embodiment, for high power, the piston engine assembly 30 is of lower power than the gas turbine engine 20, which limits the inherent defects of the piston engine, namely the low power density, the need for cooling, and the acyclisms. The transmission 50 advantageously comprises a clutch 52 adapted to uncouple the piston engine assembly 30 from the power turbine 40. Thus, in the event of a failure of the piston engine assembly 30, the gas turbine unit 20 can recover a conventional operating cycle, the piston engine assembly 30 being uncoupled from the power turbine 40 if necessary to limit the friction torque.

10 La transmission 50 comporte un train d'engrenages 51 configuré pour adapter la vitesse de rotation du moteur à pistons 31 et celle de la turbine libre pour qu'elles soient compatibles de celle de la charge 60. Dans une variante possible, un embrayage permet également une mise en charge progressive de l'accouplement des deux arbres 24 et 34 et un lissage des variations 15 de couple instantané. Le regroupement des gaz d'échappement de l'ensemble turbine 20 et de l'ensemble moteur à pistons 30 dans la turbine de puissance 40 permet de diluer et de post-oxyder les gaz d'échappement du moteur à pistons 31 en les mélangeant 20 avec les gaz de la turbine à gaz 20, ce qui permet une diminution des émissions polluantes. Le couplage d'un moteur à pistons et d'un ensemble turbine à gaz permet d'utiliser la même source d'énergie sur les deux machines thermiques contrairement à une hybridation électrique.The transmission 50 comprises a gear train 51 configured to match the rotational speed of the piston engine 31 and that of the free turbine to be compatible with that of the load 60. In a possible variant, a clutch allows also progressive loading of the coupling of the two shafts 24 and 34 and a smoothing of the variations of instantaneous torque. The combination of the exhaust gases from the turbine assembly 20 and the piston engine assembly 30 into the power turbine 40 allows the exhaust gases of the piston engine 31 to be diluted and post-oxidized by mixing them. with the gases of the gas turbine 20, which allows a reduction of polluting emissions. The coupling of a piston engine and a gas turbine unit makes it possible to use the same energy source on the two thermal machines in contrast to electrical hybridization.

25 Par ailleurs, l'alimentation en air du moteur à pistons 31 par le premier étage 32 de compression de la turbine à gaz permet : - d'avoir un temps de réponse réduit du moteur à pistons en cas de variation de charge sur le récepteur ; - d'augmenter la plage d'opérabilité du moteur à pistons, en facilitant notamment 30 son démarrage et son fonctionnement en conditions froides ou en altitude ; 3033831 11 - de fournir de l'air pressurisé et/ou de l'air chaud pour alimenter la cabine de l'appareil lorsque le moteur à pistons ne fonctionne pas ou fonctionne à charge faible.Furthermore, the air supply of the piston engine 31 by the first stage 32 of compression of the gas turbine allows: - to have a reduced response time of the piston engine in case of load variation on the receiver ; to increase the operational range of the piston engine, in particular facilitating its start-up and its operation in cold conditions or at altitude; - supplying pressurized air and / or hot air to power the aircraft cabin when the piston engine is not running or operating at low load.

5 Réservoir 10 Le moteur est alimenté par un réservoir 10 et comporte un système de gestion du carburant 11. Le moteur peut avantageusement comporter un unique réservoir 10 alimentant les deux ensembles 20 et 30, le dosage en carburant des deux ensembles 20 et 30 restant indépendant.Tank 10 The engine is powered by a tank 10 and comprises a fuel management system 11. The engine may advantageously comprise a single tank 10 supplying the two sets 20 and 30, the fuel dosage of the two sets 20 and 30 remaining independent .

10 Le système 11 permet de doser indépendamment le débit de carburant dans les deux ensembles 20 et 30 en fonction de leur point de fonctionnement. Notamment, on pourra privilégier le débit carburant dans le moteur à pistons 31 dans les phases de faible puissance. A pleine puissance, seul l'ensemble turbine à gaz 20 sera alimenté en carburant. Si une surpuissance ponctuelle est requise, le moteur à 15 pistons 31 sera à nouveau utilisé pour apporter l'appoint requis sur l'ensemble turbine à gaz 20. Comme illustré sur la figure 2, le moteur à pistons 31 peut être utilisé comme appoint pour un système de propulsion bi-turbines comportant deux ensembles 20 turbine à gaz 20 et 20'. Ces deux ensembles turbine à gaz 20 et 20' peuvent être de puissance égale, le moteur à pistons 31 servant alors de soutien aux ensembles turbine à gaz 20 et 20' pour les phases de fortes puissances. On peut avoir également une architecture avec un ensemble turbine à gaz 25 principal 20, et un second moteur de puissance équivalente regroupant le moteur à pistons 3 et un ensemble turbine secondaire 20'. Dans cette configuration, l'ensemble 20 fournit sa puissance en continu sur son point de fonctionnement nominal, tandis que le moteur à pistons 31 et l'ensemble turbine secondaire 20' sont utilisés selon le besoin de puissance. On privilégiera par exemple le moteur à pistons 31 pour de 30 faibles puissances, le second ensemble 20' pour des puissances intermédiaires qui 3033831 12 correspondent à son point nominal, et les deux ensembles turbine à gaz 20 et 20' pour des puissances élevées. Dans le cas d'une motorisation bi-turbine associée à un moteur à pistons 31, le couplage des trois machines permet en cas de dysfonctionnement de l'une des 5 turbines à gaz d'alimenter le moteur à pistons par l'autre machine et donc d'assurer un niveau de puissance suffisant avec les deux machines restantes. Circuit de prélèvement d'air 70 10 Le moteur peut en outre comporter un circuit de prélèvement d'air 70 adapté pour prélever de l'air en aval du compresseur 32. Cet air peut ensuite être utilisé pour pressuriser la cabine de l'avion ou empêcher la formation de glace sur les pièces critiques de l'aéronef, tels que les bords d'attaque des ailes. Le circuit de prélèvement d'air 70 se trouve entre la sortie du compresseur 32 et le 15 conduit d'admission de l'ensemble moteur à pistons 30. En cas d'arrêt du moteur à pistons 31 ou de fonctionnement à faible charge, tout ou partie du débit d'air provenant du compresseur 32 peut être prélevé, via le circuit de prélèvement d'air 70, pour alimenter la pressurisation de la cabine de l'appareil et le système de chauffage. Ce débit peut également être directement relâché à 20 l'échappement si aucun de ces besoins n'est présent. 1 : Ensemble groupe de puissance 10: Réservoir de carburant 11 : Système de gestion du carburant 25 20/20': Ensemble Turbine à Gaz 21/21': Chambre de combustion de la turbine à gaz 22/22': Compresseurs de la turbine à gaz 23/23' : Turbine de la turbine à gaz 24/24' : Arbre primaire du générateur de gaz 30 30: Ensemble moteur à pistons 31: Moteur à pistons 3033831 13 32/32': Compresseur du moteur à pistons 33: Echangeur (refroidissement d'air de suralimentation) 34 : Arbre de puissance du moteur à pistons 35/35' : Vanne de prélèvement des gaz du compresseur 32 5 40/40': Ensemble turbine de puissance 44/44' : Arbre de puissance 50: Ensemble Transmission 51 : Transmission (engrenages, embrayage, ...) 52: Liaison avec l'ensemble moteur à pistons 10 53/53': Liaison avec l'ensemble turbine à gaz 60: Récepteur (rotor, hélice, génératrice,...) 70/70': Circuit de prélèvement d'air compriméThe system 11 allows the fuel flow rate in both sets 20 and 30 to be independently metered according to their operating point. In particular, it will be possible to favor the fuel flow rate in the piston engine 31 in the low power phases. At full power, only the gas turbine unit 20 will be fueled. If a one-off boost is required, the 15-piston engine 31 will again be used to provide the required boost to the gas turbine engine 20. As shown in FIG. 2, the piston engine 31 may be used as a backup for a two-turbine propulsion system having two gas turbine assemblies 20 and 20 '. These two gas turbine units 20 and 20 'can be of equal power, the piston engine 31 then serving to support gas turbine assemblies 20 and 20' for the high power phases. One can also have an architecture with a main gas turbine unit 20, and a second equivalent power engine comprising the piston engine 3 and a secondary turbine unit 20 '. In this configuration, the assembly 20 provides its power continuously on its nominal operating point, while the piston motor 31 and the secondary turbine unit 20 'are used according to the power requirement. For example, the piston motor 31 for low power, the second set 20 'for intermediate powers which correspond to its nominal point, and the two gas turbine units 20 and 20' for high powers are preferred. In the case of a twin-turbine engine associated with a piston engine 31, the coupling of the three machines makes it possible, in the event of a malfunction of one of the five gas turbines, to supply the piston engine with the other engine and therefore to ensure a sufficient level of power with the two remaining machines. Air sampling circuit 70 The engine may further comprise an air sampling circuit 70 adapted to draw air downstream of the compressor 32. This air can then be used to pressurize the cabin of the aircraft or prevent the formation of ice on critical parts of the aircraft, such as the leading edges of the wings. The air sampling circuit 70 is located between the outlet of the compressor 32 and the inlet duct of the piston engine assembly 30. In the event of a stopping of the piston engine 31 or of low-load operation, any or part of the air flow from the compressor 32 can be taken, via the air sampling circuit 70, to supply the pressurization of the appliance cabin and the heating system. This flow can also be directly released to the exhaust if none of these needs are present. 1: Power Group 10 Package: Fuel Tank 11: Fuel Management System 25 20/20 ': Gas Turbine Assembly 21/21': Gas Turbine Combustion Chamber 22/22 ': Turbine Compressors 23/23 ': Turbine of the gas turbine 24/24': Primary shaft of the gas generator 30 30: Piston motor assembly 31: Piston motor 3033831 13 32/32 ': Piston motor compressor 33: Exchanger (charge air cooling) 34: Piston motor power shaft 35/35 ': Compressor gas sampling valve 32 5 40/40': Power turbine assembly 44/44 ': Power shaft 50 : Transmission unit 51: Transmission (gears, clutch, ...) 52: Link with the piston engine assembly 10 53/53 ': Link with the gas turbine unit 60: Receiver (rotor, propeller, generator ,. ..) 70/70 ': Compressed air sampling circuit

Claims (7)

REVENDICATIONS1. Groupe de puissance (1) comportant un ensemble turbine à gaz (20), un ensemble moteur à pistons (30), et une turbine de puissance (40) reliée à une charge (60), l'ensemble turbine à gaz (20) comportant : une chambre de combustion (21), un compresseur (22) de turbine à gaz agencé pour comprimer l'air d'admission de la chambre de combustion (21), une turbine (23) agencée pour être entrainée par les gaz d'échappement issus de la chambre de combustion (21), un arbre (24) de turbine à gaz, le compresseur (22) de turbine à gaz et la turbine (23) étant couplés à l'arbre (24) de turbine à gaz, l'ensemble moteur à pistons (30) comportant : un moteur à pistons (31), un compresseur (32) de moteur à pistons agencé pour comprimer l'air d'admission du moteur à pistons (31), un arbre (34) de moteur à pistons couplé à une charge (60), via une transmission (50) le groupe de puissance (1) étant caractérisé en ce que la turbine de puissance (40) est agencée pour être entrainée à la fois par les gaz d'échappement issus du moteur à pistons (31) et ceux issus de le turbine (23) et en ce que le compresseur (32) du moteur à pistons (3) est couplé à l'arbre (24) de turbine à gaz.REVENDICATIONS1. Power unit (1) comprising a gas turbine engine assembly (20), a piston engine assembly (30), and a power turbine (40) connected to a load (60), the gas turbine engine assembly (20) comprising: a combustion chamber (21), a gas turbine compressor (22) arranged to compress the intake air of the combustion chamber (21), a turbine (23) arranged to be driven by the combustion gases; exhaust from the combustion chamber (21), a gas turbine shaft (24), the gas turbine compressor (22) and the turbine (23) being coupled to the gas turbine shaft (24) the piston engine assembly (30) comprising: a piston engine (31), a piston engine compressor (32) arranged to compress the intake air of the piston engine (31), a shaft (34), ) of a piston engine coupled to a load (60), via a transmission (50) the power unit (1) being characterized in that the power turbine (40) is arranged to be driven both the exhaust gases from the piston engine (31) and those from the turbine (23) and that the compressor (32) of the piston engine (3) is coupled to the shaft ( 24) of gas turbine. 2. Groupe de puissance (1) selon la revendication précédente, comportant en outre un échangeur (33) entre le compresseur (32) et le moteur à pistons (31), et adapté pour refroidir l'air issu du compresseur (32). 3033831 152. Power unit (1) according to the preceding claim, further comprising an exchanger (33) between the compressor (32) and the piston engine (31), and adapted to cool the air from the compressor (32). 3033831 15 3. Groupe de puissance (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la turbine de puissance (40) comporte deux étages, un premier étage (41) agencé pour être entrainé par les gaz d'échappement issus du moteur à 5 pistons (3) et un deuxième étage (42) agencé pour être entrainé par les gaz d'échappement issus de la turbine (23).3. power unit (1) according to one of the preceding claims, wherein the power turbine (40) comprises two stages, a first stage (41) arranged to be driven by the exhaust gas from the motor 5 pistons (3) and a second stage (42) arranged to be driven by the exhaust gases from the turbine (23). 4. Groupe de puissance (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la transmission (50) comporte un embrayage (52) adapté pour 10 désaccoupler l'arbre (34) de moteur à pistons de la turbine de puissance (40).4. Power unit (1) according to one of the preceding claims, wherein the transmission (50) comprises a clutch (52) adapted to uncouple the piston engine shaft (34) from the power turbine (40). ). 5. Groupe de puissance (1) selon la revendication précédente, dans lequel l'embrayage (52) est adapté pour lisser des variations de couple instantané. 155. power group (1) according to the preceding claim, wherein the clutch (52) is adapted to smooth instantaneous torque variations. 15 6. Groupe de puissance (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la transmission (50) comporte un train d'engrenages (51) adapté pour adapter la vitesse de rotation du moteur à pistons (31) et la vitesse de rotation de la turbine de puissance (40) à la vitesse de rotation de la charge (60). 206. power unit (1) according to one of the preceding claims, wherein the transmission (50) comprises a gear train (51) adapted to adapt the speed of rotation of the piston engine (31) and the speed of rotating the power turbine (40) at the rotational speed of the load (60). 20 7. Groupe de puissance (1) selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre un circuit de prélèvement d'air (70) adapté pour prélever de l'air entre le compresseur (32) de moteur à pistons (31) et le moteur à pistons (31), et une vanne de prélèvement (35) adaptée pour réguler la quantité d'air prélevée. 257. power unit (1) according to one of the preceding claims, further comprising an air sampling circuit (70) adapted to draw air between the compressor (32) piston engine (31) and the piston engine (31), and a sampling valve (35) adapted to regulate the amount of air withdrawn. 25
FR1552143A 2015-03-16 2015-03-16 ENGINE FOR AIRCRAFT Active FR3033831B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1552143A FR3033831B1 (en) 2015-03-16 2015-03-16 ENGINE FOR AIRCRAFT

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1552143 2015-03-16
FR1552143A FR3033831B1 (en) 2015-03-16 2015-03-16 ENGINE FOR AIRCRAFT

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3033831A1 true FR3033831A1 (en) 2016-09-23
FR3033831B1 FR3033831B1 (en) 2020-02-28

Family

ID=53514304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1552143A Active FR3033831B1 (en) 2015-03-16 2015-03-16 ENGINE FOR AIRCRAFT

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3033831B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112682102A (en) * 2020-12-24 2021-04-20 内蒙古科技大学 Structure coupling type multistage pneumatic power machine

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1992811A2 (en) * 2007-05-15 2008-11-19 United Technologies Corporation Aircraft combination engines exhaust thrust recovery
DE102010046850A1 (en) * 2010-09-29 2012-03-29 Eads Deutschland Gmbh Diesel engines / gas turbine compound engine for a means of transport
US20130174555A1 (en) * 2010-09-06 2013-07-11 Ge Jenbacher Gmbh & Co Og Electric power station

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1992811A2 (en) * 2007-05-15 2008-11-19 United Technologies Corporation Aircraft combination engines exhaust thrust recovery
US20130174555A1 (en) * 2010-09-06 2013-07-11 Ge Jenbacher Gmbh & Co Og Electric power station
DE102010046850A1 (en) * 2010-09-29 2012-03-29 Eads Deutschland Gmbh Diesel engines / gas turbine compound engine for a means of transport

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112682102A (en) * 2020-12-24 2021-04-20 内蒙古科技大学 Structure coupling type multistage pneumatic power machine
CN112682102B (en) * 2020-12-24 2021-10-19 内蒙古科技大学 Structure coupling type multistage pneumatic power machine

Also Published As

Publication number Publication date
FR3033831B1 (en) 2020-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109154255B (en) Compressor system
EP3177820B1 (en) Hybridisation of the compressors of a turbojet
EP2609012B1 (en) Method of optimising the total energetic efficiency of an aircraft and related main powering group
EP2591219B1 (en) Method and architecture for recombining the power of a turbomachine
FR2978728A1 (en) AIRCRAFT PROPULSION ARCHITECTURE INTEGRATING AN ENERGY RECOVERY SYSTEM
FR2611229A1 (en) CARENEE BLOWER TURBOREACTOR WITH COMPOUND CYCLE
EP2861493A1 (en) Method and architecture for the optimized transfer of power between an auxiliary power motor and the main engines of a helicopter
FR3029172A1 (en) PROPULSE GROUP WITH SELECTIVE COUPLING MEANS
US11248532B2 (en) Hybrid electric dual spool power extraction gearbox
CN109931155B (en) Electrically assisted turbocharger
US20220074349A1 (en) Split compressor gas turbine engine
FR3062422A1 (en) FUEL SUPPLY SYSTEM OF A TURBOMACHINE
WO2014057227A1 (en) Heat engine for driving a drive shaft
WO2015049469A1 (en) Aeronautical combustion machine comprising a reserve of pressurized fluid for starting a closed-cycle engine
FR3056558A1 (en) METHOD FOR OPTIMIZING THE OPERABILITY OF THE MOTORIZATION OF AN AIRCRAFT
CN109139234B (en) Engine assembly with intercooler
FR3033831A1 (en) ENGINE FOR AIRCRAFT
US20160290162A1 (en) Lubrication device for a turbine engine
FR3102805A1 (en) Aircraft powertrain
FR3033830B1 (en) POWER GROUP FOR AIRCRAFT
WO2016146939A1 (en) Improvements to power packages for aircrafts
WO2023166256A1 (en) Improved propulsive assembly for a multi-engine hybrid aircraft
EP4237666A1 (en) Free turbine turbomachine comprising equipment driven by the free turbine
FR3131755A1 (en) RECOVERED CYCLE TURBOMOTOR
FR3131756A1 (en) RECOVERED CYCLE TURBOMOTOR

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20160923

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 8

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 9

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 10