WO2015118274A1 - Système de démarrage d'urgence d'une turbomachine - Google Patents

Abstract

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

Description

Système de démarrage d'urgence d'une turbomachine

Domaine de l'invention :

La présente invention se rapporte au domaine des actionneurs pyrotechniques rotatifs notamment pour application aux machines tournantes comme par exemple le démarrage des turbomachines. Elle concerne plus particulièrement un système de démarrage d'urgence permettant de porter une turbomachine à son régime de fonctionnement nominal dans un laps de temps limité. Etat de la technique :

Dans le cas d'un véhicule aérien multi-moteur, par exemple, un ou plusieurs moteurs peuvent être coupés en fonction de la demande de puissance, lors de certaines phases de vol. Il peut être alors nécessaire de les redémarrer d'urgence, pour une manœuvre imprévue ou à cause d'une panne moteur.

En ce qui concerne plus particulièrement les turbomachines, un système de démarrage principal, souvent un démarreur électrique, permet la mise en route du moteur lors des conditions ordinaires et répétitives d'utilisation. Ce système de démarrage principal ne permet généralement pas d'atteindre le régime nominal dans les délais requis en cas d'urgence.

Pour concentrer la puissance nécessaire à la mise en rotation de la turbomachine dans un temps court, des systèmes dédiés au démarrage d'urgence peuvent utiliser des générateurs pyrotechniques de gaz chauds. C'est le cas de systèmes, comme celui décrit dans FR2862749, qui injectent les gaz chauds dans le circuit primaire pour qu'ils se détendent dans la turbine haute pression entraînant en rotation l'ensemble de la turbomachine. La fin de séquence de démarrage correspond à l'ignition de la chambre de combustion, alimentée en air et carburant, qui permet à la turbomachine de prendre le relai avec la puissance désirée. Un démarreur pyrotechnique utilisant ce principe peut être simple de conception et convient bien aux applications à usage unique, comme un missile par exemple. Par contre, les gaz chauds provenant de la combustion du propergol peuvent avoir un impact négatif sur la tenue mécanique des parties chaudes de la turbomachine en aval de leurs orifices d'injection. En outre ces orifices doivent être équipés d'un obturateur qui se ferme en fin de démarrage d'urgence, si le démarreur est découplé du véhicule après son utilisation.

D'autres systèmes de démarrage d'urgence peuvent utiliser les gaz hautement énergétiques provenant du générateur de gaz pyrotechnique pour actionner une turbine ou un moteur volumétrique, tel que celui décrit dans FR299004, afin d'entraîner en rotation la turbomachine.

Généralement, une transmission intégrant un train d'engrenages adapte la vitesse de rotation du démarreur à celle de la turbomachine. De plus, il est nécessaire d'éviter une rotation à vide du moteur du démarreur lors des phases de fonctionnement normal de la turbomachine sur laquelle il est installé à demeure. En effet, une rotation permanente du système entraînera un vieillissement du démarreur alors même qu'il n'est pas en fonction et consomme de l'énergie par les frottements mécaniques ou aérodynamiques dans le moteur du démarreur tournant à vide. Ce type de démarreur doit donc être découplé de la turbomachine quand il n'est pas en fonction, par un système de débrayage ou de roue libre, dans le cas d'une turbine. Ces considérations impactent défavorablement la masse du système et sa complexité. L'invention a pour objectif de proposer un système de démarrage d'urgence d'une turbomachine exploitant les avantages d'un générateur pyrotechnique de gaz tout en évitant les inconvénients relevés sur les solutions connues concernant leur encombrement, leur complexité ou leur impact sur l'usure de la turbomachine, en vue de leur installation à demeure. Par ailleurs, bien qu'ayant été présentée pour des turbomachines, la problématique de la mise en rotation de machines tournantes pour atteindre rapidement un régime nominal concerne d'autres applications. L'invention recherche donc un système de démarrage rapide facile à intégrer sur une machine tournante et indépendant de son mode de fonctionnement. Ainsi, d'autres applications de cet actionneur rotatif pyrotechnique nécessitant une forte densité de puissance dans un court laps de temps, peuvent aussi être envisagées, comme par exemple, une motorisation ponctuelle d'appoint.

Exposé de l'invention :

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

Autrement dit les tuyères produisent des jets d'éjections de gaz tangentiels qui permettent de créer un couple sur l'arbre du moulinet. Le système peut ainsi être utilisé pour entraîner une turbomachine en couplant son arbre à la pignonerie d'entrée de celle-ci. Dans l'optique d'une utilisation unique, le dispositif pyrotechnique permet de générer des gaz dans une chambre en amont des tuyères à une pression et une température importantes créant ainsi les poussées et donc les couples nécessaires à l'entraînement d'une turbomachine jusqu'aux vitesses correspondant à son régime de fonctionnement nominal. Le fait que ce dispositif pyrotechnique soit embarqué dans le moulinet réduit les problèmes de transfert et les pertes lors de son fonctionnement. De plus, le principe du moulinet fait qu'il peut être mis à poste sur la turbomachine et que celle-ci peut l'entraîner en rotation au cours de son fonctionnement normal, lorsque le système de démarrage d'urgence n'est pas enclenché. En effet, le moulinet crée peu de pertes par frottements et ne risque pas d'être usé prématurément.

De préférence, le dispositif de génération de gaz comporte un bloc de propergol solide. Cela facilite la maintenance du dispositif. Ainsi, il est envisageable de remplacer facilement le dispositif pyrotechnique après usage. Avantageusement, le dispositif de génération de gaz comporte une chambre de combustion qui alimente ladite au moins une tuyère et qui est formée dans le bloc de propergol solide.

Par ailleurs, ladite au moins une tuyère peut être une tuyère bidimensionnelle. Cela permet de concevoir le moulinet de manière plus compacte et plus facile à produire.

De préférence, le moulinet ayant un sens de rotation défini par l'orientation des tuyères, la volute présente une ouverture sur un secteur angulaire autour de l'axe de rotation du moulinet et la section de la veine de la volute évolue en tournant suivant le sens de rotation du moulinet d'un bord à l'autre du secteur angulaire complémentaire au secteur angulaire de l'ouverture. En effet, la forme de la volute participe à la détente des gaz sortant des tuyères et donc via la poussée de celles-ci, au couple délivré par le moulinet. Il est donc important d'en optimiser la forme. De plus, cette forme permet d'évacuer radialement par rapport à l'axe, les gaz chauds sortant des tuyères en limitant réchauffement des équipements environnant le moulinet.

Avantageusement, le système de démarrage d'urgence comporte un moyen d'inflammation du dispositif pyrotechnique de génération de gaz pouvant être placé en mode armé ou désarmé. Cela permet en particulier d'éviter un allumage intempestif du système. L'invention concerne également une turbomachine comportant un système selon l'invention, et comportant un arbre et un moyen de transmission couplant l'arbre du moulinet à l'arbre de la turbomachine, le support étant maintenu fixe par rapport à un carter du moyen de transmission. Le moulinet fonctionnant de manière indépendante de la turbomachine, il peut être placé à l'extérieur, par exemple fixé au carter table d'accessoires et la turbomachine peut être protégée de l'influence des gaz d'éjections. Par exemple, la turbomachine comprenant en outre une tuyère de sortie, la volute peut déboucher dans une canalisation amenant les gaz détendus dans ladite tuyère de sortie de la turbomachine. Le démarreur pyrotechnique peut aussi être mécaniquement couplé à un système de démarrage principal de ladite turbomachine.

Brève description des figures :

La présente invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels :

La figure 1 présente une vue en perspective d'un moulinet d'un système de démarrage selon l'invention.

La figure 2 présente une coupe d'un demi-moulinet d'un système de démarrage selon l'invention, suivant un plan perpendiculaire à l'axe de rotation et passant par les tuyères.

La figure 3 présente une coupe longitudinale d'un système de démarrage d'urgence selon l'invention avant son utilisation.

La figure 4 présente schématiquement une vue en perspective d'une disposition des moyens d'évacuation des gaz sur un système de démarrage d'urgence selon l'invention.

La figure 5 présente schématiquement une coupe, selon un plan perpendiculaire à l'axe de rotation, de la volute d'évacuation des gaz et du moulinet d'un système selon l'invention.

La figure 6 présente une coupe longitudinale d'un système de démarrage d'urgence selon l'invention au début de son allumage. La figure 7 présente une coupe longitudinale d'un système de démarrage d'urgence selon l'invention vers la fin de son allumage.

La figure 8 présente un schéma d'implantation sur une turbomachine d'un système de démarrage d'urgence selon l'invention.

Description détaillée de l'invention :

En référence aux figures 1 à 3, l'invention concerne un système capable d'entraîner un arbre en rotation en créant un couple suffisant pour démarrer une turbomachine. Ce système comporte un moulinet 1 formé d'un tambour 2 cylindrique et d'un arbre 3 de rotation, solidaires et de même axe LL.

Le tambour 2 ayant une largeur donnée D le long de l'axe de rotation LL, plusieurs tuyères 4 sont disposées sur une bande plus étroite de sa paroi cylindrique 5 périphérique, de largeur d. Cette bande est située d'un côté de la paroi cylindrique 5 du tambour 2. En référence aux figures 1 et 2, par exemple, si l'on appelle respectivement, face supérieure 6 du tambour 2, la face transversale de gauche, et face inférieure 7 celle de droite, la bande dans laquelle se trouve les tuyères 4 peut par exemple être excentrée comme représenté, et proche de la face supérieure 6. Les tuyères 4 sont orientées tangentiellement à la paroi cylindrique 5, toutes dans le même sens. Ce sens correspond à la direction du jet de gaz qui doit en sortir et détermine donc, par réaction, une rotation du moulinet 1 en fonctionnement, dans le sens inverse à celui du jet de gaz. Sur l'exemple, les tuyères 4 sont réparties uniformément en azimut et sont au nombre de trois, deux étant visibles sur la figure 1 . Toujours sur l'exemple, les tuyères 4 sont de forme bidimensionnelle. Cela veut dire qu'elles sont définies par leur forme suivant un plan de coupe transversal à l'axe de rotation LL. En référence à la figure 2, la tuyère 4 forme un conduit divergent de longueur dz à partir d'un col 8 de section minimale. Ce col 8 se trouve à un rayon R de l'axe LL du moulinet 1 et la tuyère 4 est orientée selon un axe ZZ sensiblement perpendiculaire au rayon passant par le col 8. En variante, il est possible, par exemple, de concevoir les tuyères 4 de forme axisymétrique, selon la facilité de dimensionnement et de fabricabilité requise. Elles sont toujours définies, dans ce cas, comme un conduit divergent orienté selon un axe ZZ. La tuyère 4 est en communication par le col 8 avec une chambre 9 de combustion, devant contenir du gaz sous pression quand le moulinet 1 est en fonction. Sur l'exemple présenté, cette chambre de combustion 9 est commune aux trois tuyères 4 placées sur la paroi cylindrique 5 du tambour 2. II faut donc un générateur de gaz pour remplir la chambre de combustion 9 en gaz sous pression. En référence à la figure 3 qui présente le moulinet 1 avant son utilisation, on voit que le tambour 2 forme une cavité, entre sa paroi cylindrique 5 et ses faces supérieure 6 et inférieure 7. La cavité intérieure du tambour 2 est remplie par un bloc solide 1 0 d'un matériau défini pour produire des gaz chauds lorsqu'il est enflammé par un dispositif d'ignition, placé au niveau de la chambre de combustion 9 mais non représenté sur les figures. Ce matériau est en général du propergol solide. L'espace laissé libre dans le tambour 2 entre la bande occupée par les tuyères 4 et la face inférieure 7 est dimensionné pour former un réservoir suffisant de propergol dont la combustion générera des gaz pendant le temps nécessaire au démarrage de la turbomachine.

Dans le moulinet 1 avant son utilisation, la chambre 9 de combustion alimentant les tuyères 4, destinée à recevoir les gaz produits par la combustion du propergol, est creusée dans le bloc 1 0 de propergol et occupe un espace réduit au niveau des tuyères. De préférence, les tuyères 4 sont bouchées par un opercule 1 1 éjecté par la pression lors de l'allumage, ce qui évite l'introduction de poussières et d'humidité dans la chambre 9 de combustion.

Pour former un système de démarrage d'urgence d'une turbomachine, le moulinet 1 est intégré sur un support 12 comportant des roulements 13, 14 dans lesquels tourne l'arbre 3. Comme représenté, l'arbre 3 est destiné à être couplé à un arbre 15 entraînant la turbomachine. Dans la solution présentée, cet arbre 15 entraîne la turbomachine par un système d'engrenages, non représentés, pour obtenir par multiplication/démultiplication la bonne vitesse de rotation. Il est d'autre part accouplé, par exemple au moyen de cannelures, sur l'arbre 3 du moulinet 1 et est conçu pour casser si, par accident, le couple transmis dépasse une valeur maximale admissible.

Comme indiqué sur les figures 3 à 5, le support 12 intègre une volute 16. Cette volute 16 entoure radialement le moulinet 1 . Elle est conçue pour permettre la détente des gaz s'échappant des tuyères 4 avant de les évacuer. Avec la partie du support 12 entourant le tambour 2, elle forme un conduit 16 qui s'enroule autour du moulinet 1 . La paroi interne de ce conduit 16 est ouverte en vis-à-vis du passage des tuyères 4 pour permettre de recueillir les gaz qui s'en échappent. Sur l'exemple présenté la section radiale du conduit formé par la volute 16 est sensiblement rectangulaire. En référence à la figure 5, la section transversale de la paroi externe de la volute 16 a une forme de spirale autour de l'axe LL du moulinet 1 . Si l'on appelle φ l'azimut autour de l'axe LL, la distance de la paroi externe de la volute 16 à l'axe suit une loi S(cp), régulièrement croissante dans cet exemple, en fonction de φ entre un point A et un point B en suivant le sens de rotation correspondant à celui du moulinet 1 en fonctionnement. Sur la figure 5, le sens de rotation est antihoraire. Il correspond à des tuyères 4 orientées comme sur la figure 2.

Par ailleurs, la largeur de la volute 16 suivant l'axe LL augmente dans l'exemple donné ici, en allant de A vers B. Cela est illustré par les coupes présentées sur les figures 3, 6 et 7, qui indiquent la section de la volute 16 dans les demi-plans longitudinaux de coupe, passant, en haut, par le point A et, en bas, par le point C, intermédiaire entre A et B et représenté sur la figure 5. Ainsi, la section du conduit formé par la volute 16 évolue (augmente dans l'exemple donné ici) régulièrement entre les points A et B en azimut φ pour accompagner la détente des gaz, selon une loi Sv(cp). Par l'ouverture 17a définie en azimut entre les points B et A, la volute 1 6 débouche dans une conduite 17 destinée à évacuer les gaz, comme représenté sur les figures 4 et 5. Suivant le type d'installation, ces gaz peuvent être directement évacués dans l'atmosphère. Lorsque le système est installé sur une turbomachine 20, en référence à la figure 8, on peut faire déboucher la conduite 17 dans la tuyère 21 de sortie. Cela permet d'éjecter les gaz chauds sortant du moulinet 1 dans un environnement déjà prévu pour supporter les conditions de température des gaz et de protéger la turbomachine et de profiter de conditions de pression favorables à leur éjection. Lorsque le bloc 1 0 de propergol est mis à feu, en référence à la figure 6, la combustion démarre dans la chambre 9 de combustion sous sa forme initiale, présentée à la figure 3. La chambre de combustion 9 se remplit de gaz sous pression et sert de chambre d'alimentation des tuyères 4 en gaz hautement énergétique à des conditions de température Ti et de pression Pi données. Ce gaz s'échappe par les tuyères 4, générant une poussée et créant ainsi un couple qui met le moulinet 1 en rotation à une vitesse ω. Au cours de la progression de la combustion, en référence à la figure 5, le propergol est consommé et le volume de la chambre 9 de combustion des tuyères 4 évolue dans le bloc 10 jusqu'à l'utilisation complète du propergol. Il entre dans la pratique de l'homme du métier de déterminer la forme initiale de la chambre de combustion 9 et la masse initiale du bloc 10 de propergol pour que les conditions de pression Pi et de température Ti des gaz dans la chambre de combustion 9 évoluent durant ce processus pour fournir le couple selon une évolution voulue sur la durée nécessaire. Durant la phase combustion du propergol, la pression Pi est suffisamment élevée pour que chacune des tuyères 4 soit amorcée, avec un écoulement sonique au col 8. Chaque tuyère 4 crée donc à sa section de sortie un jet de gaz suivant la direction tangentielle ZZ au col 8. Ce jet atteint, à la section de sortie Se de la tuyère 4, une vitesse importante Ve, alors que la pression Pe et la température Te des gaz ont diminué par rapport à celles des gaz de la chambre de combustion 9. Il en résulte une force F tangentielle, appelée aussi poussée, de sens inverse à la vitesse Ve, qui est fonction du débit massique, de la vitesse du jet qui la traverse et de la différence entre cette pression Pe de sortie du jet et une pression statique autour du moulinet 1 dans la volute 16. Le couple fourni par le moulinet 1 sur l'arbre 3 de rotation est la somme des couples valant pour chaque tuyère 4 le produit de cette force F par le rayon R du col 8.

Dans un mode de réalisation approprié, le col 8 est rapporté et constitué, par exemple, d'un matériau abradable, tissé et matricé tel que le carbone/céramique ou tout autre dispositif, afin de réduire au maximum le transfert de chaleur par conduction et rayonnement des gaz chauds vers le tambour 2, lors de la combustion du propergol. Il va de soi que la configuration présentée sur les figures n'est qu'un exemple. Le nombre de tuyères 4, ainsi que leur taille et leur répartition en azimut seront adaptés par l'homme du métier en fonction du couple à fournir et de la pression des gaz disponible dans la chambre de combustion 9. De plus, bien que la forme bidimensionnelle des tuyères 4 soit avantageuse en matière d'encombrement pour le système, il est envisageable d'utiliser d'autre formes, en particulier une forme axisymétrique.

Par ailleurs, la forme de la volute 16 participe au rendement des tuyères 4 et donc aux performances du moulinet 1 lorsqu'il est mis à feu. Les gaz de combustion éjectés à la vitesse Ve à la pression Pe et la température Te de chacune des tuyères 4 poursuivent leur détente dans la volute 16, alors que la tuyère 4 tourne à l'intérieur de la volute 1 6, puis sont évacués à l'extérieur par la conduite d'échappement 17.

La distribution de section de la volute 16 en fonction de l'azimut φ entre les point A et B, en référence à la figure 5, est optimisée pour obtenir un bon compromis entre le taux de détente, déterminant le couple fourni par le moulinet 1 , et une température d'éjection Te des gaz compatible avec l'environnement du système. Ce compromis tient compte, notamment, des phénomènes de convection forcée dans la volute 16, de la conduction par les moyens d'attache du dispositif et du rayonnement thermique de l'ensemble.

De plus, la volute 16 participe à la protection des équipements environnant I moulinet 1 en guidant les gaz éjectés par les tuyères 4 vers la conduite 17. Par ailleurs, L'opercule 1 1 de protection qui bouche chaque tuyère 4 tant que le moulinet 1 n'est pas utilisé est conçu pour être désintégré lors de l'allumage sous l'effet combiné de la pression et de la température des gaz provenant de la combustion du propergol. Ses restes sont donc évacués naturellement avec les gaz lorsque le moulinet 1 démarre.

En référence aux figures 1 et 3, pour déclencher la combustion du bloc 10 de propergol, sur l'exemple présenté, le système de démarrage utilise une commande électrique. Dans le moulinet 1 , le dispositif d'ignition du bloc 10 de propergol non représenté sur les figures, déjà évoqué, est relié à une piste de contact circulaire 18 affleurant la surface de la paroi cylindrique 5 du tambour 2. Un contacteur 1 9 électrique à trotteur est positionné en correspondance avec la piste de contact 18 sur le support 12 pour envoyer un courant électrique au dispositif d'ignition. Le contacteur 19 est lui- même relié à un système de commande, non représenté, qui envoie le courant pour enflammer via ce dispositif d'ignition, le propergol en cas de démarrage d'urgence.

De manière préférée, le système de commande du dispositif d'ignition est conçu pour être armé, c'est-à-dire prêt à transmettre un courant suffisant pour déclencher la combustion, ou être désarmé, c'est-à-dire inhibé. La position désarmée présente l'avantage d'éviter des allumages accidentels.

Il fait partie de l'invention de pouvoir utiliser d'autres types d'allumage du bloc 10 de propergol, comme par exemple une liaison sans fil, avec des moyens optiques ou laser.

En référence à la figure 8, une installation avantageuse pour une turbomachine 20 consiste à fixer le support 1 2 sur le carter table d'accessoires 22, représenté ici en avant de la turbomachine 20. Cela permet éventuellement, comme c'est représenté sur la figure 8, de coupler le démarreur pyrotechnique d'urgence en série, sur son autre face, au démarreur principal 23 de la turbomachine. Ce démarreur principal 23, généralement électrique, est utilisé de manière habituelle pour démarrer normalement la turbomachine 20.

Il est à noter que le moulinet 1 n'introduit pas d'engrenage supplémentaire, de plus c'est une pièce tournante de petite taille avec une faible inertie et à traînée aérodynamique faible. On peut donc le placer sans inconvénient en série entre le démarreur principal 23 et la turbomachine 20 en attendant une éventuelle utilisation d'urgence sans créer de pertes notables de performances. Grâce à ces différentes caractéristiques, le principe de fonctionnement du moulinet 1 comme moyen de démarrage d'urgence d'une turbomachine 20 d'aéronef, dans une installation telle que représentée à la figure 8, correspond au choix entre trois états décrits ci-après. Un premier état, désarmé, correspond au cas où la turbomachine 20 fonctionne normalement. Elle est par exemple utilisée avec les autres turbomachines de l'aéronef pour fournir la puissance nominale dans les conditions de vol courantes. Dans ce cas, l'arbre 15 entraine le moulinet 1 en rotation. De son côté le système de commande du dispositif d'ignition du bloc 1 0 de propergol est désarmé. Eventuellement le système de commande envoie en continu ou de façon discontinue à sa demande, un faible signal électrique au dispositif d'ignition du bloc 10 de propergol pour détecter une éventuelle discontinuité sur la chaîne de commande. Si un défaut est constaté par la logique de ce système, un traitement de la panne et un signalement adaptés sont effectués. Ce premier état désarmé, correspond également au cas où la turbomachine est en phase de démarrage normal. Dans ce cas, c'est le démarreur principal qui entraîne en rotation le moulinet 1 en même temps que la turbomachine 20.

Le deuxième état, armé, correspond aux conditions de vol où la turbomachine 20 est mise en réserve par rapport aux autres turbomachines de l'aéronef. Dans ce cas, soit la turbomachine 20 tourne au ralenti et elle entraîne le moulinet 1 dans sa rotation, soit elle est simplement arrêtée. Le système de commande du dispositif d'ignition du bloc 10 de propergol est dans ce cas armé. La liaison électrique entre le contacteur 19 et la piste de contact 18 permet toujours de détecter d'éventuelles anomalies sur le système de démarrage d'urgence ainsi que d'effectuer un traitement de la panne et un signalement adaptés.

Le troisième état, allumé, correspond au cas où une commande de démarrage d'urgence est envoyée. La commande d'allumage ne peut avoir un effet que si le système de commande du dispositif d'ignition du bloc 10 de propergol est armé. La conception du système embarqué interdit que l'on puisse passer directement du premier état au troisième.

En suivant les phases d'allumage du moulinet 1 telles qu'elles ont été décrites aux figures 6 et 7, c'est alors le moulinet 1 qui crée un couple et entraîne la turbomachine 20. L'ensemble du système est conçu pour que la vitesse de rotation ω du moulinet 1 atteigne rapidement la valeur nécessaire pour que la turbomachine fournisse la puissance attendue. Par ailleurs, le démarreur principal est également activé ainsi que le système d'allumage et de dosage du carburant de la turbomachine selon des lois élaborées pour garantir sa mise en régime à la fin du fonctionnement du moulinet 1 .

Le système de démarrage d'urgence qui a été décrit n'est pas limité à la configuration présentée dans la figure 8 ou encore au démarrage d'urgence d'une turbomachine. Comme cela a été évoqué au début, il peut, par exemple, servir de motorisation ponctuelle d'appoint pour fournir une forte densité de puissance dans un court laps de temps. Il est également envisageable de concevoir une installation utilisant plusieurs systèmes selon l'invention couplés au même axe. Il peut ainsi être avantageux de fabriquer un seul type de système et de moduler le nombre d'exemplaires installés en fonction de la puissance nécessaire.

Claims

Revendications

1 . Système de démarrage d'urgence d'une turbomachine, caractérisé en ce qu'il comprend un moulinet (1 ) pour l'entraînement de la turbomachine (20), ledit moulinet comportant un tambour (2) solidaire d'un arbre (3) de rotation, les axes de symétrie (LL) du tambour (2) et de l'arbre (3) étant confondus, le moulinet comportant en outre au moins une tuyère (4) d'éjection de gaz placée en périphérie du tambour (2) et orientée de manière sensiblement tangentielle par rapport à la rotation autour dudit axe (LL), et un dispositif pyrotechnique (10, 9, 18) de génération de gaz embarqué dans le moulinet (1 ) et alimentant ladite au moins une tuyère (4), ledit système de démarrage d'urgence comportant en outre un support (12) dans lequel tourne l'arbre (3) du moulinet et une volute (16) de récupération des gaz entourant radialement le moulinet (1 ), solidaire dudit support (12).

2. Système selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif (10, 9, 18) de génération de gaz comporte un bloc (10) de propergol solide.

3. Système selon la revendication précédente, dans lequel une chambre de combustion (9) alimentant ladite au moins une tuyère (4) est formée dans le bloc (10) de propergol solide.

4. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite au moins une tuyère (4) est une tuyère bidimensionnelle.

5. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le moulinet (1 ) ayant un sens de rotation défini par l'orientation des tuyères (4), la volute (16) présente une ouverture (17a) sur un secteur angulaire (B-A) autour de l'axe de rotation (LL) du moulinet (1 ) et la section (Sv(cp)) de la veine de la volute (16) évolue régulièrement en tournant suivant le sens de rotation du moulinet (1 ), d'un bord à l'autre du secteur angulaire (A-B) complémentaire au secteur angulaire de l'ouverture (17a).

6. Système selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre un moyen d'inflammation du dispositif pyrotechnique de génération de gaz (10), ledit moyen d'inflammation pouvant être placé en mode armé ou désactivé.

7. Turbomachine comportant un système selon l'une des revendications précédentes, ladite turbomachine (20) comportant un arbre et un moyen de transmission (15) couplant l'arbre (3) du moulinet (1 ) à l'arbre de la turbomachine, le support (12) étant maintenu fixe par rapport à un carter (22) du moyen de transmission.

8. Turbomachine selon la revendication précédente, comportant en outre une tuyère (21 ) de sortie et dans laquelle la volute (16) débouche dans une canalisation (17) amenant les gaz dans ladite tuyère (21 ) de sortie.

9. Turbomachine selon l'une des revendications 7 ou 8, comportant en outre un système de démarrage principal (23) et dans laquelle ledit système d'entraînement est mécaniquement couplé au dit système de démarrage principal (23).