FR3092615A1 - module de combustion CVC pour turbomachine d’aéronef comprenant des sous-ensembles de chambres indépendants - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un module (4) pour turbomachine d’aéronef comprenant un ensemble de chambres de combustion à volume constant, et comportant un premier sous-ensemble de premières chambres se succédant selon un sens donné (76) et formant des séries de chambres (S1), et au sein de chaque série (S1), il est défini une première chambre d’allumage (C1.1) située à l’une des deux extrémités circonférentielles de la série, la première chambre d’allumage (C1.1) étant reliée à la première chambre directement consécutive (C1.2) selon le sens donné (76) de manière à alimenter celle-ci en gaz brûlés, et ainsi de suite jusqu’à la première chambre (C1.3) située à l’autre extrémité circonférentielle de la série. De plus, un dispositif de commande (46) est configuré de sorte que pour toutes les premières chambres d’allumage (C1.1), diamétralement opposées deux à deux, les cycles de combustion soient initiés simultanément. Enfin, il est également prévu un second sous-ensemble comprend des secondes chambres de combustion (C2.1-C2.3). Figure pour l’abrégé : Figure 11
Description
L’invention se rapporte au domaine des chambres de combustion de turbomachines d’aéronef, du type à combustion à volume constant.
L’invention s’applique à tout type de turbomachine, en particulier les turboréacteurs, les turbopropulseurs, et les turbomachines à soufflantes non carénées (de l’anglais « Open Rotor »).
Classiquement, la chambre de combustion d’une turbomachine d’aéronef fonctionne selon le cycle de Brayton, dit à combustion à pression constante. Néanmoins, pour un gain de consommation spécifique, il peut être envisagé de remplacer la chambre de combustion à cycle de Brayton par une chambre de combustion à cycle de Humphrey, dit à combustion à volume constant ou « CVC ».
Le document FR 2 945 316 décrit un exemple de réalisation d’une telle chambre de combustion CVC. La chambre comprend à l’entrée une valve d’admission de gaz comprimé capable d’osciller entre une position ouverte et une position fermée, et comporte à la sortie une valve d’échappement de gaz brûlés également capable d’osciller entre une position ouverte et une position fermée. Les positions des valves sont pilotées de manière synchronisée afin de mettre en œuvre les trois phases successives du cycle de Humphrey, à savoir admission – combustion – échappement.
Le document FR 2 994 250 présente une solution améliorée, en particulier en termes de robustesse et d’étanchéité vis-à-vis de la forte mise en pression observée durant la phase de combustion. Cette solution consiste à utiliser des valves d’admission et d’échappement à tournants sphériques.
Néanmoins, le module intégrant de telles chambres de combustion reste perfectible, notamment en termes de performances globales.
Pour répondre à ce besoin, l’invention a pour objet un module pour turbomachine d’aéronef comprenant un ensemble de chambres de combustion réparties autour d’un axe central du module, chaque chambre étant du type à combustion à volume constant et comprenant un moyen d’admission de gaz comprimé dans une enceinte de combustion de la chambre ainsi qu’un moyen d’échappement de gaz brûlés en dehors de l’enceinte, le module comprenant également un dispositif de commande des moyens d’admission de gaz et des moyens d’échappement de gaz brûlés,
Selon l’invention, l’ensemble de chambres comprend un premier et un second sous-ensemble de chambres,
le premier sous-ensemble comprenant un nombre N1 de premières chambres diamétralement opposées deux à deux et régulièrement réparties autour de l’axe central du module, le nombre N1 correspondant à un entier positif supérieur ou égal à six, les premières chambres étant réparties au sein d’un nombre 2*N2 de premières séries identiques comprenant chacune un nombre N3 de premières chambres se succédant selon un sens donné d’une direction circonférentielle de l’ensemble en rapport avec l’axe central, les nombres N2 et N3 correspondant à des entiers positifs respectivement supérieurs ou égaux à un et trois, et au sein de chaque première série, il est défini une première chambre d’allumage ou un premier groupe de premières chambres d’allumage directement consécutives situé à l’une des deux extrémités circonférentielles de la série, la première chambre d’allumage / le premier groupe étant relié à la première chambre directement consécutive / un second groupe de premières chambres directement consécutif selon ledit sens donné de manière à alimenter celle-ci / celles-ci en gaz brûlés, et ainsi de suite jusqu’à la première chambre / un groupe de premières chambres situé à l’autre des deux extrémités circonférentielles de la série,
le dispositif de commande étant configuré de sorte que pour toutes les premières chambres d’allumage, diamétralement opposées deux à deux, les cycles de combustion soient initiés simultanément,
et le second sous-ensemble comprenant un nombre N’1 de secondes chambres diamétralement opposées deux à deux, le nombre N’1 correspondant à un entier positif supérieur ou égal à quatre.
Grâce aux premières chambres de combustion du premier sous-ensemble, le module génère à sa sortie un flux de gaz sous forme d’une onde rotative favorisant l’entraînement de la turbine destinée à être traversée par ce flux. Cette particularité propre à l’invention, mise en œuvre par un déphasage dans la commande des chambres, permet d’améliorer les performances globales du module de combustion. Tout d’abord, la recirculation des gaz brûlés d’une chambre à une autre s’avère particulièrement bien adaptée à l’établissement d’un tel déphasage des premières chambres au sein de chaque première série. Ensuite, cette recirculation permet avantageusement d’obtenir l’allumage automatique des chambres alimentées par ces gaz, dits gaz brûlés EGR (de l’anglais « Exhaust Gas Recirculation »).
Par ailleurs, la présence d’un second sous-ensemble de secondes chambres, indépendant du premier sous-ensemble, offre la possibilité de nombreuses fonctionnalités additionnelles pour le module de combustion. Les secondes chambres du second sous-ensemble peuvent en effet être fonctionnalisées de multiples manières, par exemple pour contribuer à l’obtention de l’onde rotative précitée. Alternativement, ces secondes chambres de combustion peuvent être commandées simultanément et de manière temporaire en association avec les premières chambres, durant les phases transitoires visant à produire un flux de sortie avec une puissance maximale.
Les secondes chambres peuvent également permettre l’utilisation d’un autre carburant que celui utilisé dans les premières chambres, en particulier à des fins de réduction des particules polluantes. Elles peuvent aussi adopter des orientations / géométries différentes de celles des premières chambres, dans le but de modifier l’onde rotative de sortie, afin de limiter les risques de blocage de la turbine agencée en aval.
L’invention prévoit par ailleurs au moins l’une des caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou en combinaison.
Le nombre N’1 de secondes chambres est identique au nombre N1 de premières chambres, les secondes chambres sont régulièrement réparties autour de l’axe central du module, et les premières et secondes chambres forment un ensemble de chambres de préférence régulièrement réparties autour de l’axe central du module, et de préférence agencées en alternance.
Les secondes chambres sont réparties au sein de secondes séries identiques prévues au nombre de 2*N2 et comprenant chacune le nombre N3 de secondes chambres se succédant selon le sens donné, et au sein de chaque seconde série, il est défini une seconde chambre d’allumage ou un premier groupe de secondes chambres d’allumage situé à l’une des deux extrémités circonférentielles de la série, la seconde chambre d’allumage / le premier groupe étant relié à la seconde chambre directement consécutive / un second groupe de secondes chambres directement consécutif selon ledit sens donné de manière à alimenter celle-ci / celles-ci en gaz brûlés, et ainsi de suite jusqu’à la seconde chambre / un groupe de secondes chambres situé à l’autre des deux extrémités circonférentielles de la série. Dans ce cas de figure, les secondes chambres participent avantageusement à la formation de l’onde rotative s’appliquant sur la turbine.
Le dispositif de commande est configuré de sorte que pour toutes les secondes chambres d’allumage, diamétralement opposées deux à deux, les cycles de combustion soient initiés simultanément avec les premières chambres d’allumage.
Alternativement, le dispositif de commande est configuré de sorte que pour toutes les secondes chambres d’allumage, diamétralement opposées deux à deux, les cycles de combustion soient initiés simultanément, avec un retard par rapport aux premières chambres d’allumage.
La somme des nombres N1 et N’1 peut être très variable, par exemple comprise entre 10 et 100.
Les chambres de combustion présentent au moins l’une des caractéristiques suivantes, et de préférence plusieurs d’entre elles :
- l’enceinte de combustion de chaque chambre s’étend autour d’un axe central de chambre présentant une inclinaison par rapport à l’axe central du module, les axes centraux de chambres étant préférentiellement parallèles entre eux ;
- les enceintes de combustion des premières chambres présentent un volume différent de celui des secondes chambres, de préférence en présentant des longueurs et/ou des diamètres différents ;
- les moyens d’échappement de gaz brûlés des premières chambres sont décalés des moyens d’échappement de gaz brûlés des secondes chambres, le long de l’axe central du module.
Les enceintes de combustion des premières chambres du premier sous-ensemble sont alimentées par un carburant différent de celui alimentant les secondes chambres du second sous-ensemble, l’un des carburants étant préférentiellement de l’hydrogène de manière à réduire l’émission de particules polluantes.
L’invention a également pour objet une turbomachine d’aéronef comprenant un tel module, l’axe central du module correspondant préférentiellement à un axe central longitudinal de la turbomachine.
L’invention a enfin pour objet un procédé de commande d’un module pour une telle turbomachine d’aéronef, le procédé étant mis en œuvre de sorte que :
- les cycles de combustion de toutes les premières chambres d’allumage sont initiés simultanément ;
- au sein de chaque première série, suite à l’initiation d’un cycle de combustion sur la première chambre d’allumage / le premier groupe de premières chambres d’allumage situé à l’une des deux extrémités circonférentielles de la série, l’initiation d’un cycle de combustion sur la première chambre directement consécutive / le second groupe de premières chambres directement consécutif selon ledit sens donné, s’effectue de manière retardée et à l’aide des gaz brûlés provenant de la première chambre d’allumage / du premier groupe de premières chambres d’allumage, et ainsi de suite jusqu’à la première chambre / au groupe de premières chambres situé à l’autre des deux extrémités circonférentielles de la série ; et
- les secondes chambres sont actives et commandées par le dispositif de commande sur une période d’activation identique et simultanée à une période d’activation des premières chambres, ou bien seulement sur une période d’activation réduite par rapport à celle des premières chambres.
D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous.
Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ;
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS
En référence à la figure 1, il est représenté une turbomachine 1 selon l’invention, de préférence un turboréacteur.
Le turboréacteur 1 comprend, de l’amont vers l’aval, un récepteur 5 du type soufflante, un ou plusieurs modules de compresseur 2, un module de combustion 4, et un ou plusieurs modules de turbine 6. De façon classique, les compresseurs et turbines sont reliés par un système d’arbres 8, lequel entraîne le récepteur 5.
Le module de combustion 4 montré sur la figure 2 intègre un ensemble de chambres de combustion 10, réparties autour du système d’arbres 8 centré sur l’axe central longitudinal 11 du turboréacteur. Cet axe 11 correspond également à l’axe central du module 4, autour duquel les chambres 10 sont réparties de manière régulière.
Les chambres 10, par exemple prévues dans un nombre entre 10 et 100, sont spécifiques à la présente invention pour des raisons qui seront détaillées ultérieurement. Le nombre de ces chambres est préférentiellement pair, et celles-ci sont agencées diamétralement opposées deux à deux. De cette manière, en cas d’anomalie sur l’une d’elles, les deux chambres diamétralement peuvent être neutralisées afin d’éviter les dissymétries de flux à l’entrée de la turbine. Les chambres 10 sont destinées à rester fixes par rapport au carter moteur au cours du fonctionnement du turboréacteur.
Chaque chambre 10 est du type CVC, c’est-à-dire fermée à ses extrémités par deux valves d’admission et d’échappement synchronisées afin de mettre en œuvre les trois phases successives du cycle de Humphrey, à savoir admission – combustion – échappement. Comme cela sera détaillé ci-après, ces chambres 10 sont volontairement déphasées les unes des autres pour ce qui concerne la mise en œuvre du cycle de combustion de Humphrey.
Les figures 3 et 4 représentent l’une des chambres de combustion 10. Dans ce mode de réalisation, les autres chambres présentent une conception identique ou similaire. La chambre 10 est globalement orientée parallèlement à l’axe central du module, en s’étendant autour d’un axe central de chambre 12. La chambre 10 comprend une paroi latérale 14 de forme cylindrique de section circulaire, centrée sur l’axe 12. Cette paroi latérale définit radialement les limites de l’enceinte de combustion 16. A son extrémité avant, la paroi 14 porte fixement une paroi d’entrée 18, de même qu’à son extrémité arrière, elle porte fixement une paroi de sortie 20. Les deux parois 18, 20 sont centrées sur l’axe 12. Les parois 14, 18 et 20 peuvent être réalisées d’une seule pièce de révolution.
La paroi d’entrée 18 participe à la formation d’une valve d’admission de gaz comprimé 22, de même que la sortie 20 participe à la formation d’une valve d’échappement de gaz brulés 24. Les deux valves 22, 24 sont préférentiellement de conceptions identiques ou similaires.
La valve d’admission 22 comprend un corps creux fixe 26a formant un siège, et réalisé par la paroi 18. Ce corps creux 26a présentant une surface intérieure 28a en forme de sphère tronquée de centre situé sur l’axe 12. Le diamètre de cette surface est légèrement supérieur au diamètre intérieur de la paroi latérale 14. Aux extrémités de cette surface intérieure 28a sont respectivement définis deux orifices de siège 30a, opposés diamétralement. Celui orienté du côté de l’enceinte 16 est défini conjointement avec l’extrémité de la paroi d’entrée 18. Celui situé à l’opposé, du côté du module de compresseur, peut être évasé vers l’amont afin de faciliter l’introduction dans la valve d’admission 22 du gaz comprimé sortant du module de compresseur. Les deux orifices de siège 30a sont de préférence de forme circulaire, et centrés sur l’axe 12.
La surface intérieure 28a remplit la fonction de portée sphérique pour un tournant sphérique de la valve d’admission, comme cela va être détaillé ci-dessous. Néanmoins, il est noté que la portée sphérique pourrait être remplacée par une portée cylindrique ou conique, sans sortir du cadre de l’invention. De même, le tournant sphérique de la valve pourrait être remplacé par deux tournants sphériques imbriqués, comme cela est décrit dans le document FR 2 994 250 A1. Enfin, le tournant n’est pas nécessairement sphérique, en ce sens qu’il peut adopter toute autre forme réputée appropriée pour mettre en œuvre le cycle de combustion désiré.
Le tournant sphérique 32a adopte une forme de bille/boule pleine, traversée par un passage de gaz 34a s’étendant selon un axe passant par le centre de cette bille, correspondant au centre de la surface de portée intérieure 28a du corps formant le siège. La bille 32a est de préférence réalisée d’une seule pièce. Le passage 34a de la bille 32a est préférentiellement de section constante, et il présente deux orifices opposés de centre 50a.
Le tournant sphérique 32a est monté rotatif par rapport à la paroi 18, selon un axe de rotation 42a perpendiculaire à l’axe central de module 12, et passant par le centre de la portée sphérique intérieure 28a. Le tournant 32a forme un moyen d’admission de gaz comprimé dans l’enceinte 16, commandé en rotation à l’aide d’un dispositif de commande 46. Celui-ci applique de préférence une vitesse de rotation constante au tournant sphérique 32a, selon l’axe 42a, et toujours selon un même sens de rotation correspondant au sens horaire sur la figure 4. A cet égard, il est noté que le dispositif de commande 46, représenté très schématiquement sur la figure 4, comprend classiquement un ou plusieurs moteurs commandés par une unité de commande, de préférence le FADEC. Ce dispositif 46 s’avère d’ailleurs partagé avec la valve d’échappement 24.
D’ailleurs, un système de joints d’étanchéité est prévu entre la surface intérieure 28a du corps fixe et la surface extérieure du tournant sphérique 32a. Il peut s’agir de deux segments d’étanchéité circulaires 64a sensiblement concentriques agencés à proximité de l’orifice amont 30a, et de deux segments d’étanchéité circulaires 64a agencés concentriquement à proximité de l’orifice aval 30a. Tous les segments d’étanchéité circulaires sont portés par le corps fixe 26a, et agencés dans des plans parallèles à l’axe de rotation 42a.
A titre indicatif, les segments 64a sont prévus de sorte que lorsque le tournant sphérique 32a occupe une position fermée (différente de la position ouverte représentée sur la figure 4), les gaz comprimés préalablement piégés dans le passage de gaz 34a ne peuvent s’échapper en direction de l’enceinte 16.
Toujours en référence à la figure 4, il est noté que la valve d’échappement de gaz brûlés 24 présente une conception identique ou similaire à celle de la valve d’admission 22 qui vient d’être décrite. Aussi, les éléments de la valve 24 identiques ou similaires aux éléments de la valve 22 portent les mêmes références numériques, seule l’extension « a » étant remplacée par l’extension « b ».
Le tournant sphérique 32b forme un moyen d’échappement de gaz brûlés en dehors de l’enceinte 16. Il est également commandé en rotation à l’aide du dispositif de commande 46, d’une manière similaire à celle appliquée au tournant sphérique 32a. Sur la figure 4, le tournant sphérique 32b adopte une position fermée dans laquelle les deux centres 50b, des deux orifices opposés du passage de gaz 34b, sont alignés selon une ligne sensiblement orthogonale aux axes 12 et 42b. A l’inverse, dans la position ouverte du tournant sphérique 32a, les deux centres 50a des deux orifices opposés du passage de gaz 34a sont alignés selon l’axe de chambre 12. Chacune des positions est obtenue deux fois au cours d’une rotation complète de chacun des deux tournants 32a, 32b, qui sont déphasés et entraînés à des vitesses de rotation préférentiellement identiques.
La paroi 20 de la chambre 10 est non seulement équipée des deux orifices amont et aval 30b, mais également d’un ou plusieurs orifices 54 de recirculation des gaz brûlés préalablement piégés dans le passage de gaz 34b. Cet orifice 54, également dénommé orifice EGR (de l’anglais « Exhaust Gas Recirculation »), permet en effet de réinjecter les gaz brûlés préalablement piégés dans le passage de gaz 34b précité, en direction de l’enceinte 16 d’une autre chambre de combustion 10. Pour ce faire, il est prévu une ou plusieurs canalisations 70 reliant chaque orifice EGR 54 de la chambre à un orifice 56 d’une autre chambre, cet orifice 56 traversant la paroi 18 et débouchant dans l’enceinte 16 de l’autre chambre associée. Comme cela sera détaillé ci-après, les deux chambres reliées l’une à l’autre par la/les canalisations 70 peuvent être adjacentes, mais une ou plusieurs autres chambres 10 de l’ensemble sont préférentiellement agencées entre ces deux chambres couplées par la fonction EGR.
Comme cela sera détaillé ci-après, la chambre 10 alimentée en gaz brûlés EGR présente un déphasage dans la mise en œuvre du cycle de combustion, en l’occurrence un retard par rapport au cycle de la chambre 10 de laquelle provient ces gaz brûlés EGR.
En référence à présent aux figures 5a à 5c, il va être décrit les différentes phases du cycle de combustion à volume constant dans la chambre 10. Durant ce cycle, comme évoqué ci-dessus, le dispositif de commande 46 applique des vitesses identiques et de même sens aux deux tournants sphériques 32a, 32b des valves. De plus, un déphasage existe entre ces deux valves synchronisées d’admission et d’échappement, l’ouverture et la fermeture de ces valves ne s’effectuant pas simultanément, comme cela apparaît clairement sur les figures 5a à 5c.
La figure 5a montre les valves 22, 24 en configuration permettant la mise en œuvre de la phase d’admission d’air comprimé dans l’enceinte 16, cette étape correspondant à l’initiation du cycle de combustion CVC. Au milieu de la phase d’admission tel que cela est représenté sur la figure 5a, la section d’ouverture de la valve 22 est maximale, étant donné que les deux centres 50a du passage 34a sont alignés sur l’axe de chambre 12. A cet instant, la valve d’échappement 24 est entièrement fermée, pour amorcer la phase de combustion. La section de passage de la valve 24 s’avère nulle, puisque les deux orifices 50b du passage 34b sont agencés le long d’une ligne orthogonale à l’axe de chambre 12.
En revanche, le passage de gaz 34b contient des gaz brûlés piégés lors d’un cycle précédent, ces gaz étant libérés à travers l’orifice EGR 54, puis circulant à travers la canalisation 70 en direction d’une autre chambre 10. Ce principe est schématisé sur la figure 6, montrant les gaz brûlés EGR recirculés via l’orifice 56 en direction de l’enceinte 16 de cette autre chambre 10, correspondant à celle du bas sur la figure. Cette autre chambre 10 présente un cycle de combustion retardé par rapport à celui de la chambre délivrant les gaz brûlés EGR, puisqu’elle ne se trouve qu’au stade de la combustion du cycle précédent. De préférence, la simple introduction des gaz brûlés EGR dans l’enceinte 16, au début de la phase de combustion, permet de provoquer l’allumage du mélange air/carburant se trouvant dans cette enceinte. En d’autres termes, au cours de la phase d’admission, l’entrée des gaz brûlés EGR provoquent une auto-inflammation, et lance la phase de combustion.
La figure 5b représente la phase suivante après la phase d’admission de la figure 5a, à savoir la phase de combustion durant laquelle les deux valves 22, 24 sont fermées. En revanche, comme expliqué précédemment, l’enceinte 16 peut recevoir des gaz brûlés EGR par l’orifice 56 de la paroi 18, conduisant par ailleurs à l’allumage du mélange air-carburant sous pression dans l’enceinte.
Enfin, sur la figure 5c, les valves 22 et 24 sont en configuration permettant la mise en œuvre de la phase d’échappement. Au milieu de la phase d’échappement tel que cela est représenté sur la figure 5c, la section d’ouverture de la valve 24 est maximale, étant donné que les deux centres 50b du passage 34b sont alignés sur l’axe de chambre 12. Les gaz d’échappement peuvent ainsi se décharger à travers le module de turbine 6 situé dans le prolongement de l’orifice aval 30b du corps fixe 26b. A cet instant, la valve d’admission 22 est entièrement fermée, pour interdire l’entrée d’air comprimé. La section de passage de la valve 22 s’avère nulle, puisque les deux orifices 50a du passage 34a sont agencés le long d’une ligne orthogonale à l’axe de chambre 12.
Ensuite, les deux tournants 32a, 32b continuent leur rotation dans le sens horaire afin de retrouver leurs positions de la figure 5a, marquant l’initiation d’un nouveau cycle de combustion pour la chambre 10. Par conséquent, un cycle complet de combustion s’effectue au cours d’une demi-rotation de chaque tournant sphérique, ou, en d’autres termes, une rotation complète de chaque tournant sphérique correspond à deux cycles entiers de combustion.
La figure 7 représente le module 4 selon un premier mode de réalisation préféré de l’invention. L’ensemble de chambres de combustion formant ce module 4 se divise en un premier sous-ensemble de premières chambres référencées C1.1, C1.2, C1.3, et en un second sous-ensemble de secondes chambres référencées C2. Comme dans tous les autres modes de réalisation qui seront décrits ci-après, sur les figures, les premières chambres C1.i sont représentées en traits pleins, tandis que les secondes chambres sont représentées en pointillés.
Les premières chambres C1.i sont identiques ou sensiblement identiques, et elles adoptent une conception identique ou similaire à celle de la chambre 10 décrite précédemment. Elles sont diamétralement opposées deux à deux. Dans ce premier mode de réalisation préféré, il est prévu six premières chambres C1.i, régulièrement agencées autour de l’axe central 11 du module et réparties en deux séries S1. Les deux séries sont identiques, s’étendant chacune sur un secteur légèrement inférieur à 180° autour de l’axe 11. Les deux séries S1 se succèdent ainsi selon un sens donné 76 de la direction circonférentielle du module en rapport avec l’axe 11, ce sens 76 correspondant au sens horaire sur la figure 7.
Chaque série S1 comprend donc trois premières chambres C1.i, dont une première chambre d’allumage C1.1 située à l’une des extrémités circonférentielles de la série. Ici, le module 4 comporte deux premières chambres d’allumage C1.1 diamétralement opposées, chacune agencée à une extrémité de sa série associée.
La première chambres C1.2 directement consécutive à la chambre d’allumage C1.1, selon le sens donné 76, est reliée à cette même chambre d’allumage C1.1 de manière à être alimentée par celle-ci en gaz brûlés EGR. De manière identique, la première chambre C1.3 directement consécutive à la première chambre C1.2, selon le sens donné 76, est reliée à cette même chambre C1.2 de manière à être alimentée par celle-ci en gaz brûlés EGR. A cet égard, il est noté que sur les figures, les flèches représentent les liens EGR entre les différentes chambres. Très préférentiellement, la première chambre d’allumage C1.1 est elle aussi reliée à la première chambre C1.3 située à l’extrémité opposée au sein de la série associée S1, de manière à être alimentée par celle-ci en gaz brûlés EGR. Cela permet de disposer d’un cycle entretenu au sein de chaque série S1, après que ce cycle ait été amorcé par l’allumage de la première chambre C1.1, ainsi dénommée « chambre d’allumage ». Ce premier allumage de la chambre C1.1 est opéré de manière conventionnelle. Ensuite, le caractère entretenu du cycle ne nécessite pas d’effectuer un allumage conventionnel à chaque nouveau passage par la première chambre d’allumage C1.1, puisque son alimentation en gaz brûlés EGR en provenance de la chambre opposées C1.3 suffit normalement à provoquer l’allumage requis. Néanmoins, pour s’assurer que l’ensemble fonctionne correctement, il peut être procédé à un allumage conventionnel de la première chambre d’allumage C1.1, à chaque nouveau tour ou après plusieurs tours. Cet allumage conventionnel de la première chambre d’allumage C1.1, par un dispositif de commande approprié, est donc utilisé au besoin, mais préférentiellement pas à chaque tour du cycle entretenu par la recirculation des gaz brûlés EGR.
Le paragraphe qui précède décrit le caractère entretenu du cycle au sein de chaque série S1. Alternativement ou simultanément, le caractère entretenu du cycle peut être réalisé en reliant les séries S1 les unes aux autres, comme cela a été schématisé par les flèches en pointillés sur la figure 7. En effet, la première chambre d’allumage C1.1 de chaque série S1 peut être reliée à la première chambre C1.3 située à proximité dans la série S1 adjacente, de manière à être alimentée par celle-ci en gaz brûlés EGR. Cela permet de disposer d’un cycle entretenu entre les séries. Même s’il ne sera pas davantage décrit par la suite, ce principe peut bien évidemment être mis en œuvre d’une manière identique ou similaire dans les autres modes qui seront décrits ci-après, sans sortir du cadre de l’invention.
Les secondes chambres C2 sont identiques ou sensiblement identiques, et elles adoptent une conception similaire à celle de la chambre 10 décrite précédemment, sans présenter la fonction EGR. Ici également, elles sont diamétralement opposées deux à deux. Dans ce premier mode de réalisation préféré, il est également prévu six secondes chambres C2, régulièrement agencées autour de l’axe central 11 et formant avec les premières chambres C1.i un ensemble des douze chambres C1.i, C2 agencées régulièrement et en alternance autour de cet axe 11.
Le dispositif de commande 46 associé au module 4 est configuré pour pouvoir commander les chambres de différentes manières. Par exemple, en régime normal, il est préférentiellement prévu que seules les premières chambres C1.i soient actives et commandées par le dispositif 46. Pour ce faire, les cycles de combustion des deux premières chambres d’allumage C1.1 sont d’abord initiés simultanément. Dans chacune des deux séries S1, l’initiation d’un cycle de combustion sur la première chambre directement consécutive C1.2 s’effectue de manière retardée et à l’aide des gaz brûlés provenant de la première chambre d’allumage C1.1. Il en est de même pour le cycle de combustion de la chambre C1.3 agencée à l’autre extrémité de la série. En effet, ce cycle est initié de manière retardée par rapport au cycle de la chambre C1.2, et opéré à l’aide des gaz brûlés provenant de cette même chambre C1.2.
L’agencement proposé et le procédé mis en œuvre permettent d’obtenir en sortie du module 4 un flux de gaz sous forme d’une onde rotative selon le sens donné 76, cette onde favorisant l’entraînement de la turbine destinée à être traversée par ce flux. Ce principe est schématisé sur la figure 8, qui représente les chambres en phase d’échappement à différents instants. A un instant t1, seules les deux premières chambres d’allumage C1.1 diamétralement opposées sont en phase d’échappement, générant ainsi un flux équilibré sur la turbine disposée en aval. A un instant ultérieur t2, les chambres d’allumage C1.1 ne sont plus en phase d’échappement, au contraire des chambres C1.2 décalées des chambres d’allumage C1.1 selon le sens donné 76. C’est la combinaison de ce décalage circonférentiel et des instants différents d’échappement entre les chambres C1.1 et C1.2 qui génère l’onde rotative désirée et spécifique à la présente invention. Cette onde se poursuit d’ailleurs avec l’échappement à un instant t3 des gaz provenant des chambres C1.3, agencées à l’autre extrémité de la série, avant que ne débute un nouveau tour de cycle grâce à la recirculation des gaz brûlés EGR de la chambre C1.3 vers la chambre d’allumage C1.1. La figure 8 illustre le fait que l’onde rotative obtenue se décompose en deux demi-ondes présentant une symétrie centrale, et se propageant chacune sur un secteur angulaire correspondant à celui selon lequel s’étant chaque première série.
Dans un autre exemple, en phase transitoire, la commande précitée des premières chambres C1.i s’ajoute à la commande temporaire des secondes chambres C2. Comme cela a été schématisé sur la figure 9 pour l’instant t1, les cycles de combustion de toutes les secondes chambres C2 sont initiés simultanément, et répétés pendant toute la phase transitoire nécessitant la génération d’un flux de gaz maximal en sortie du module.
Lors du fonctionnement du turboréacteur, la période d’activation des secondes chambres C2 s’avère par conséquent réduite par rapport à celle des premières chambres C1.i, puisqu’elle cesse à la fin de la phase transitoire après laquelle ces premières chambres C1.i continuent d’être activées et commandées par le dispositif 46.
Les nombres de premières et secondes chambres de combustion pourraient néanmoins différer par rapport à ceux exposés dans ce premier mode de réalisation préféré. A titre d’exemple indicatif, le nombre de secondes chambres C2 pourrait être de quatre, comme cela a été schématisé sur l’alternative de la figure 10.
En référence à présent à la figure 11, il est représenté un module de combustion 4 selon un second mode de réalisation préféré de l’invention. Ce second mode diffère du premier en ce que les secondes chambres du second sous-ensemble participent à la formation de l’onde rotative. Plus précisément, les secondes chambres restent agencées de la même manière que dans le premier mode, mais elles sont réparties en deux secondes séries S2 imbriquées avec les deux premières séries S1 qui restent inchangées.
Chaque seconde série S2 comporte ainsi trois secondes chambres référencées C2.1, C2.2, C2.3, toutes identiques ou sensiblement identiques, et de conception identique ou similaire à celle de la chambre 10 décrite précédemment. Dans ce second mode de réalisation préféré, il est donc prévu six secondes chambres C2.i réparties en deux secondes séries identiques S2 s’étendant chacune sur un secteur légèrement inférieur à 180° autour de l’axe 11. Les deux séries S2 se succèdent ainsi selon le sens donné 76.
A la manière des premières séries S1, chaque seconde série S2 comprend une seconde chambre d’allumage C2.1 située à l’une des extrémités circonférentielles de la série. Ici, le module 4 comporte donc deux secondes chambres d’allumage C2.1 diamétralement opposées, chacune agencée à une extrémité de sa série associée. Chaque seconde chambre d’allumage C2.1 se situe de préférence directement consécutive par rapport à l’une des premières chambres d’allumage C1.1, dans le sens donné 76 ou dans le sens opposé.
La seconde chambre C2.2 directement consécutive à la chambre d’allumage C2.1, selon le sens donné 76, est reliée à cette même chambre d’allumage C2.1 de manière à être alimentée par celle-ci en gaz brûlés EGR. De manière identique, la seconde chambre C2.3 directement consécutive à la seconde chambre C1.2, selon le sens donné 76, est reliée à cette même chambre C2.2 de manière à être alimentée par celle-ci en gaz brûlés EGR. Enfin, très préférentiellement, la seconde chambre d’allumage C2.1 est elle aussi reliée à la seconde chambre C2.3 située à l’extrémité opposée au sein de la série associée S2, de manière à être alimentée par celle-ci en gaz brûlés EGR. Cela permet de disposer d’un cycle entretenu au sein de chaque série S2, comme expliqué ci-dessus pour les séries S1.
Dans ce second mode de réalisation préféré de l’invention, le dispositif de commande 46 associé au module 4 est configuré pour commander les premières et secondes chambres C1.i, C2.i simultanément, à savoir pour opérer la commande de toutes ces chambres sur une période d’activation identique et simultanée.
Néanmoins, deux possibilités restent offertes dans la commande des deux sous-ensembles de chambres. La première possibilité, schématisée sur la figure 12, consiste à prévoir une identité dans l’exécution des cycles de combustion pour les premières et secondes séries S1, S2. Cela implique que les cycles de combustion des deux premières chambres d’allumage C1.1 et des deux secondes chambres d’allumage C2.1 sont d’abord initiés simultanément. Dans chacune des deux séries S2, l’initiation d’un cycle de combustion sur la seconde chambre directement consécutive C2.2 s’effectue de manière retardée et à l’aide des gaz brûlés provenant de la première chambre d’allumage C2.1. Elle s’effectue concomitamment avec l’initiation du cycle de combustion sur la première chambre C1.2. Il en est de même pour le cycle de combustion de la chambre C2.3 agencée à l’autre extrémité de la série. En effet, ce cycle est initié de manière retardée par rapport au cycle de la chambre C2.2, et opéré à l’aide des gaz brûlés provenant de cette même chambre C2.2, à un même instant que celui de la première chambre C1.3.
L’agencement proposé et le procédé mis en œuvre permettent ainsi d’obtenir en sortie du module 4 un flux de gaz sous forme d’une onde rotative selon le sens donné 76, cette onde étant créée par les douze chambres C1.i, C2.i.
En effet, à un instant t1 représenté sur la figure 12, seules les quatre chambres d’allumage C1.1, C2.1 diamétralement opposées deux à deux sont en phase d’échappement, générant ainsi un flux équilibré sur la turbine disposée en aval. A un instant ultérieur t2, les chambres d’allumage C1.1, C2.1 ne sont plus en phase d’échappement, au contraire des quatre chambres C1.2, C2.2 décalées des chambres d’allumage C1.1, C2.1 selon le sens donné 76. L’onde se poursuit avec l’échappement à un instant t3 des gaz provenant des quatre chambres C1.3, C2.3, agencées à l’autre extrémité des séries.
La seconde possibilité, schématisée sur la figure 13, consiste à prévoir un déphasage dans l’exécution des cycles de combustion pour les premières et secondes séries S1, S2. Cela implique que les cycles de combustion des deux secondes chambres d’allumage C2.1 sont initiés avec un retard par rapport à l’initiation des cycles des deux premières chambres d’allumage C1.1.
L’onde rotative générée en sortie de module adopte alors une configuration différente, puisqu’elle ne se produit plus selon trois instant distincts, mais selon six instants successifs comme cela a été schématisé sur la figure 13.
En effet, à un instant t1, seules les deux chambres d’allumage C1.1 diamétralement opposées sont en phase d’échappement, générant ainsi un flux équilibré sur la turbine disposée en aval. A un instant ultérieur t2, les chambres d’allumage C1.1 ne sont plus en phase d’échappement, au contraire des deux chambres d’allumage C2.1 décalées des chambres d’allumage C1.1 selon le sens donné 76. L’onde se poursuit avec l’échappement à un instant t3 des gaz provenant des deux premières chambres C1.2, puis des deux secondes chambres C2.2 à un instant t4, et ainsi de suite jusqu’à un instant t6 correspondant à l’échappement des gaz provenant des deux secondes chambres C2.3 agencées aux extrémités des secondes séries.
La figure 14 représente une alternative pour la réalisation du second mode, en prévoyant des séries S1, S2 chacune équipée de six chambres, et non plus trois. Les principes de commande et de fonctionnement de ce module 4 restent identiques à ceux schématisés sur les figures 12 et 13 pour trois chambres par série. Par exemple, la figure 15 représente le principe d’une identité dans l’exécution des cycles de combustion pour les premières et secondes séries S1, S2, sans déphasage. Par conséquent, l’onde sous la forme de deux demi-ondes se produit selon six instants successifs, référencés t1 à t6 sur la figure 15.
La figure 16 représente un module 4 selon un troisième mode de réalisation préféré de l’invention. Ce module 4 présente de fortes similitudes avec celui du second mode, en ce sens que toutes les premières et secondes chambres C1.i, C2.i participent à la création de l’onde rotative. La différence réside uniquement dans le nombre de séries, puisqu’au lieu de prévoir deux premières séries S1 et deux secondes séries S2, il est prévu quatre premières séries S1 et quatre secondes séries S2. Chacune d’elles s’étend sur un secteur angulaire identique légèrement inférieur à 90°, et comprenant trois chambres. Les quatre premières séries S1 sont identiques, et régulièrement espacées en étant diamétralement opposées deux à deux. Il en est de même pour les secondes séries S2. De ce fait, au lieu de se présenter sous forme de deux demi-ondes, l’onde rotative formée en sortie de ce module se présente sous la forme de quatre quarts d’onde s’étendant chacun sensiblement sur 90°, comme cela est visible sur la figure 17. Ces quatre quarts d’onde sont ici aussi symétriques deux à deux, de symétrie centrale par rapport à l’axe 11.
La figure 18 représente un module 4 selon un quatrième mode de réalisation préféré, présentant deux premières séries S1 ainsi que deux secondes séries S2, comme dans le second mode et son alternative visibles sur les figures 11 et 14. Chaque série comporte ici six chambres C1.i, C2.i, mais contrairement aux modes précédents, une chambre quelconque de l’une des séries n’est pas nécessairement commandée avec un retard par rapport à la chambre qui la précède directement au sein de cette même série. En effet, chaque première série S1 comporte à l’une de ses extrémités un premier groupe G1.C1 de premières chambres d’allumage C1.1. Elles sont ici au nombre de trois, mais ce nombre pourrait être différent, sans sortir du cadre de l’invention. Ces trois chambres C1.1 sont suivies selon la direction 76 par un second groupe G2.C1 de trois autres premières chambres C1.2 directement consécutives. Les six chambres C1.1 et C1.2 sont alors reliées deux à deux par la fonction EGR, de sorte que la première chambre d’allumage C1.1 apparaissant en premier selon le sens donné 76, alimente en gaz brûlés EGR la première chambre C1.2 apparaissant en premier selon ce même sens, et ainsi de suite jusqu’aux dernières chambres C1.1, C 1.2 de la série. Ici aussi, il est très préférentiellement prévu des liaisons EGR dans le sens inverse entre les chambres décrites ci-dessus, pour l’entretien du cycle par recirculation des gaz brûlés EGR.
Une coopération identique est appliquée au sein de chaque seconde série S2 de secondes chambres C2.i, avec la réalisation de deux groupes G1.C2, G2.C2 dont les chambres sont reliées deux à deux par la fonction EGR.
Un exemple de principe de fonctionnement est schématisé sur la figure 19, qui représente les chambres en phase d’échappement à différents instants. A un instant t1, toutes les deux premières chambres d’allumage C1.1 ainsi que toutes les secondes chambres d’allumage C2.1 sont simultanément en phase d’échappement, générant ainsi un flux équilibré sur la turbine disposée en aval. A un instant ultérieur t2, les chambres d’allumage C1.1, C2.1 ne sont plus en phase d’échappement, au contraire de toutes les chambres C1.2, C2.2 décalées des chambres d’allumage C1.1, C2.1 selon le sens donné 76, et alimentées par celles-ci en gaz brûlés EGR.
Dans tous les modes de réalisation décrits précédemment, les chambres du module 4 présentent toutes un axe central de chambre 12 parallèle à l’axe central longitudinal 11 du module, autour duquel ces chambres sont réparties. Selon un cinquième mode de réalisation schématisé sur la figure 20, l’enceinte de chambre de combustion 10 s’étend autour d’un axe central de chambre 12 présentant un angle d’inclinaison A par rapport à l’axe central 11 du module. Cet angle A, par exemple compris entre 10 et 60°, peut être le même pour chaque chambre 10. Par ailleurs, les axes de chambre 12 peuvent être convergents comme sur la figure 20, ou adopter d’autres orientations, par exemple en étant parallèles entre eux. Cette inclinaison des axes 12 permet d’ajuster l’angle d’impact du flux de gaz d’échappement sur les pales de la turbine, notamment dans le but de limiter les risques de blocage de cette turbine.
Grâce à la formation des deux sous-ensembles indépendants, les premières et secondes chambres peuvent être de géométries différentes. En particulier, les enceintes 16 des premières chambres C1.i peuvent présenter des volumes différents de celles des secondes chambres C2.i. Cette spécificité est schématisée sur la figure 21 représentant un sixième mode de réalisation préféré de l’invention, dans lequel les diamètres des enceintes 16 des secondes chambres C2.i sont inférieurs aux diamètres des enceintes 16 des premières chambres C1.i. Bien évidemment, la variation de volume pourrait être alternativement ou simultanément obtenue avec une longueur d’enceinte différente pour les premières et secondes chambres. Cette variation de volume contribue également à limiter les risques de blocage de cette turbine.
Dans le même but, la figure 22 représente un septième mode de réalisation préféré dans lequel les tournants sphériques 32b des valves d’échappement 24 se trouvent à des distances différentes du module de turbine 6. Plus précisément, les tournants 32b des premières chambres C1.i sont décalés des tournants 32b des secondes chambres C2.i, le long de l’axe central 11 du module. Les tournants 32b des premières chambres C1.i peuvent être axialement plus proches du module de turbine 8 que les tournants 32b des secondes chambres C2.i, ou inversement.
Enfin, la figure 23 représente un module selon un huitième mode de réalisation préféré de l’invention, dans lequel les enceintes de combustion des premières chambres C1.i sont alimentées par un carburant Ca1 différent du carburant Ca2 alimentant les secondes chambres C2.i.
De préférence, l’un des carburants Ca1, Ca2 est de l’hydrogène, et l’autre du Kérosène. Cela permet de mélanger les deux flux de gaz d’échappement de compositions différentes, et d’obtenir un mélange présentant des émissions réduites d'oxydes d’azote (NOx).
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l’homme du métier à l’invention qui vient d’être décrite, uniquement à titre d’exemples non limitatifs. En particulier, les nombres de chambres de combustion, de séries, de groupes de chambres peuvent différer par rapport à ceux présenter dans la description, sans sortir du cadre de l’invention. De plus, les caractéristiques des tous les modes de réalisation, et de leurs alternatives, demeurent combinables.
Claims (10)
- Module (4) pour turbomachine d’aéronef comprenant un ensemble de chambres de combustion (10, C1.i, C2.i, C2) réparties autour d’un axe central (11) du module, chaque chambre étant du type à combustion à volume constant et comprenant un moyen d’admission de gaz comprimé (32a) dans une enceinte de combustion (16) de la chambre ainsi qu’un moyen d’échappement de gaz brûlés (32b) en dehors de l’enceinte, le module comprenant également un dispositif (46) de commande des moyens d’admission de gaz et des moyens d’échappement de gaz brûlés
caractérisé en ce quel’ensemble de chambres comprend un premier et un second sous-ensemble de chambres (10, C1.i, C2.i, C2),
en ce quele premier sous-ensemble comprend un nombre N1 de premières chambres (C1.i) diamétralement opposées deux à deux et régulièrement réparties autour de l’axe central (11) du module, le nombre N1 correspondant à un entier positif supérieur ou égal à six, les premières chambres (C1.i) étant réparties au sein d’un nombre 2*N2 de premières séries identiques (S1) comprenant chacune un nombre N3 de premières chambres se succédant selon un sens donné (76) d’une direction circonférentielle de l’ensemble en rapport avec l’axe central (11), les nombres N2 et N3 correspondant à des entiers positifs respectivement supérieurs ou égaux à un et trois, et au sein de chaque première série (S1), il est défini une première chambre d’allumage (C1.1) ou un premier groupe (G1.C1) de premières chambres d’allumage directement consécutives situé à l’une des deux extrémités circonférentielles de la série, la première chambre d’allumage (C1.1) / le premier groupe (G1.C1) étant relié à la première chambre directement consécutive (C1.2) / un second groupe (G2.C1) de premières chambres directement consécutif selon ledit sens donné (76) de manière à alimenter celle-ci / celles-ci en gaz brûlés, et ainsi de suite jusqu’à la première chambre (C1.3) / un groupe de premières chambres situé à l’autre des deux extrémités circonférentielles de la série (S1),
en ce quele dispositif de commande (46) est configuré de sorte que pour toutes les premières chambres d’allumage (C1.1), diamétralement opposées deux à deux, les cycles de combustion soient initiés simultanément,
et en ce quele second sous-ensemble comprend un nombre N’1 de secondes chambres (C2.i, C2) diamétralement opposées deux à deux, le nombre N’1 correspondant à un entier positif supérieur ou égal à quatre. - Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre N’1 de secondes chambres (C2.i, C2) est identique au nombre N1 de premières chambres (C1.i), en ce que les secondes chambres (C2.i, C2) sont régulièrement réparties autour de l’axe central (11) du module, et en ce que les premières et secondes chambres forment un ensemble de chambres de préférence régulièrement réparties autour de l’axe central (11) du module, et de préférence agencées en alternance.
- Module selon la revendication 2, caractérisé en ce que les secondes chambres sont réparties au sein de secondes séries identiques (S2) prévues au nombre de 2*N2 et comprenant chacune le nombre N3 de secondes chambres (C2.i) se succédant selon le sens donné (76), et au sein de chaque seconde série (S2), il est défini une seconde chambre d’allumage (C2.1) ou un premier groupe (G1.C2) de secondes chambres d’allumage situé à l’une des deux extrémités circonférentielles de la série, la seconde chambre d’allumage (C2.i) / le premier groupe (G1.C2) étant relié à la seconde chambre directement consécutive (C2.2) / un second groupe (G2.C2) de secondes chambres directement consécutif selon ledit sens donné (76) de manière à alimenter celle-ci / celles-ci en gaz brûlés, et ainsi de suite jusqu’à la seconde chambre (C2.3) / un groupe de secondes chambres situé à l’autre des deux extrémités circonférentielles de la série (S2).
- Module selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de commande (46) est configuré de sorte que pour toutes les secondes chambres d’allumage (C2.i), diamétralement opposées deux à deux, les cycles de combustion soient initiés simultanément avec les premières chambres d’allumage (C1.i).
- Module selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de commande (46) est configuré de sorte que pour toutes les secondes chambres d’allumage (C2.i), diamétralement opposées deux à deux, les cycles de combustion soient initiés simultanément, avec un retard par rapport aux premières chambres d’allumage (C1.i).
- Module selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la somme des nombres N1 et N’1 est comprise entre 10 et 100.
- Module selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les chambres de combustion présentent au moins l’une des caractéristiques suivantes, et de préférence plusieurs d’entre elles :
- l’enceinte de combustion (16) de chaque chambre s’étend autour d’un axe central de chambre (12) présentant une inclinaison par rapport à l’axe central (11) du module, les axes centraux de chambres (12) étant préférentiellement parallèles entre eux ;
- les enceintes de combustion (16) des premières chambres (C1.i) présentent un volume différent de celui des secondes chambres (C2.i), de préférence en présentant des longueurs et/ou des diamètres différents ;
- les moyens d’échappement de gaz brûlés (32b) des premières chambres (C1.i) sont décalés des moyens d’échappement de gaz brûlés (32b) des secondes chambres (C2.i), le long de l’axe central du module. - Module selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les enceintes de combustion (16) des premières chambres (C1.i) du premier sous-ensemble sont alimentées par un carburant différent de celui alimentant les secondes chambres (C2.i) du second sous-ensemble, l’un des carburants étant préférentiellement de l’hydrogène.
- Turbomachine (1) d’aéronef comprenant un module (4) selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’axe central (11) du module correspondant préférentiellement à un axe central longitudinal de la turbomachine.
- Procédé de commande d’un module (4) pour turbomachine d’aéronef selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il est mis en œuvre de sorte que :
- les cycles de combustion de toutes les premières chambres d’allumage (C1.1) sont initiés simultanément ;
- au sein de chaque première série (S1), suite à l’initiation d’un cycle de combustion sur la première chambre d’allumage (C1.1) / le premier groupe (G1.C1) de premières chambres d’allumage (C1.1) situé à l’une des deux extrémités circonférentielles de la série (S1), l’initiation d’un cycle de combustion sur la première chambre (C1.2) directement consécutive / le second groupe (G2.C1) de premières chambres directement consécutif selon ledit sens donné (76), s’effectue de manière retardée et à l’aide des gaz brûlés provenant de la première chambre d’allumage (C1.1) / du premier groupe (G1.C1) de premières chambres d’allumage, et ainsi de suite jusqu’à la première chambre (C1.3) / au groupe de premières chambres situé à l’autre des deux extrémités circonférentielles de la série (S1) ; et
- les secondes chambres (C2.i, C2) sont actives et commandées par le dispositif de commande (46) sur une période d’activation identique et simultanée à une période d’activation des premières chambres (C1.i), ou bien seulement sur une période d’activation réduite par rapport à celle des premières chambres.
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB781482A (en) * | 1954-09-10 | 1957-08-21 | Lemuel Pon | Gas turbine engine |
| FR2829528A1 (fr) * | 2001-09-07 | 2003-03-14 | Bernard Gilbert Macarez | Pulsomoteur-turbomoteur a impulsion-turbine a gaz a chambre de combustion impulsionnelle et a detente de bouffees |
| FR2945316A1 (fr) | 2009-01-27 | 2010-11-12 | Michel Aguilar | Reacteur, notamment reacteur pour aeronef |
| US20130236842A1 (en) * | 2006-06-15 | 2013-09-12 | Indiana University Research And Technology Corporation | Pilot Fuel Injection for a Wave Rotor Engine |
| FR2994250A1 (fr) | 2012-08-03 | 2014-02-07 | Snecma | Chambre de combustion cvc pour turbomachine d'aeronef comprenant une valve d'admission / d'echappement a tournant spherique |
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Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4288980A (en) * | 1979-06-20 | 1981-09-15 | Brown Boveri Turbomachinery, Inc. | Combustor for use with gas turbines |
| GB2377257B (en) * | 2001-07-06 | 2004-09-01 | Hubert Michael Benians | Compound gas turbine engines and methods of operation thereof |
| US6931833B2 (en) * | 2003-04-30 | 2005-08-23 | United Technologies Corporation | Pulse combustion device |
| US7448200B2 (en) * | 2005-03-24 | 2008-11-11 | United Technologies Corporation | Pulse combustion device |
| US20090266047A1 (en) * | 2007-11-15 | 2009-10-29 | General Electric Company | Multi-tube, can-annular pulse detonation combustor based engine with tangentially and longitudinally angled pulse detonation combustors |
| US11674476B2 (en) * | 2017-06-09 | 2023-06-13 | General Electric Company | Multiple chamber rotating detonation combustor |
-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB781482A (en) * | 1954-09-10 | 1957-08-21 | Lemuel Pon | Gas turbine engine |
| FR2829528A1 (fr) * | 2001-09-07 | 2003-03-14 | Bernard Gilbert Macarez | Pulsomoteur-turbomoteur a impulsion-turbine a gaz a chambre de combustion impulsionnelle et a detente de bouffees |
| US20130236842A1 (en) * | 2006-06-15 | 2013-09-12 | Indiana University Research And Technology Corporation | Pilot Fuel Injection for a Wave Rotor Engine |
| FR2945316A1 (fr) | 2009-01-27 | 2010-11-12 | Michel Aguilar | Reacteur, notamment reacteur pour aeronef |
| FR2994250A1 (fr) | 2012-08-03 | 2014-02-07 | Snecma | Chambre de combustion cvc pour turbomachine d'aeronef comprenant une valve d'admission / d'echappement a tournant spherique |
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