<Desc/Clms Page number 1>
"Perfectionnements apportés aux installations motrices avec turbines à combustion interne pour la propulsion d'avions."
La présente invention est relative à des instal- lations motrices avec turbines à combustion interne pour la propulsion d'aéronefs et du genre de celles généralement dénommées "machines doublement compound" et comportant deux rotors mécaniquement indépendants et capables de tour- ner à des vitesses différentes et dont chacun est consti- tué par un compresseur entraîne par une turbine.
Pour ce genre de machines doublement compound, l'air passe successivement dans les compresseurs en série, traverse ensuite une chambre,'de combustion dans laquelle du combustible est injecté et brûlé, les produits gazeux, résultant de la combustion, étant après détendus dans les
<Desc/Clms Page number 2>
turbines. De l'énergie peut être prélevée sur l'un des ro- tors et à l'aide d'une turbine motrice séparée.
On peut augmenter notablement le puissance utile de la machine doublement compound et, par certains agence- ments, aussi leur efficacité en faisant intervenir un ré- chauffage lui consiste à injecter et à brûler du combustible additionnel dans les produits de combustion gazeux en un ou plusieurs points compris entre des turbines adjacentes ou des étapes de turbine voisins.
Il est d'usage de relier mécaniquement la turbine HP au compresseur HP et la turbine BB au compresseur BB afin d'obtenir le fonctionnement le plus efficace et le plus souple de la machine d.oublement compound. Cette disposition avantageuse a oblige, jusqu'ici, à avoir recours à des arbres concentriques avec les complications mécaniques considérables qui en résultent ou à faire usae de canalisations ou conduites compliquées avec les pertes de charge excessives qu'elles produisent. Toutefois, si l'on fait intervenir un réchauffage et si l'on veut éviter la combustion dans les aubages de turbine, on se heurte à d'autres difficultésen prévoyant suffisamment d'espace pour que la combustion puisse être complète.
L'invention concerne plus spécialement des machines doublement compound, plus spécialement pour avions, dans lesquelles les rotors BP et HP sont alignés axialement et à proximité l'un de l'autre, le but principal poursuivi étant de rendre ces machines telles que l'usage des arbres concentri-ues pour les rotors HP et BP soit évité, ainsi que les complications mécaniques qui en résultent et qu'on puisse établir une canalisation simple entre ler turbines HP et BB.
Elle consiste, principalement, à établir les turbines HP et BP, qui entraînent respectivement les compresseurs HP et BP, des installations du Genre en question,
<Desc/Clms Page number 3>
entre les compresseurs, l'énergie étant prélevée sur le rotor du compresseur BP pour actionner un ventilateur encagé qui fournit de l'air, à la compression initiale, au compresseur BP. Cette disposition permet d'espacer suffisamment les rotors HP et BP pour que l'on puisse loger entre les deux turbines une chambre de combustion pour le réchauffage, à laquelle on donne une capacité et une forme appropriées pour ne pas augmenter le longueur de chacun des arbres des rotors en écartant ainsi les troublesiencon- trés généralement avec de longs arbres aux vitesses de rotation réduites.
L'énergie résiduelle des gaz d'échappement peut être utilisée sous forme d'un ou de plusieurs jets propulseurs.
Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'exemple, plusieurs modes d.e réalisation de l'invention.
La fig.1 montre, en mi-élévation et en mi-coupe axiale, une installation motrice avec turbine à combustion interne et du type doublement compound pour la propulsion par ;;et de réaction d'un avion.
La fig.2 montre, semblablement, une variante de cette installation avec un réfrigérant établi entre les compresseurs BP et HP.
La fig.3 montre, à plus petite échelle et en élévation, l'installation motrice selon la fig.l, latuyère pour le jet de réaction étant montrée en coupe.
La fig.4 montre, semblablement, l'installation motrice selon la fig.2.
L'installation, montrée sur la fig.1 comprend depuis l'avant vers l'arrière, un ventilateur encagé, un compresseur BP, une turbine BP, une turbine HP et un compresseur HP, ces éléments étant disposés axialement et en série dans cet ord.re. Tousses éléments sont logés dans une carlingue 10 qui, à son extrémité avant et de pair avec un
EMI3.1
carénage conique Informe une entrée d'air 13, et qui, de
<Desc/Clms Page number 4>
pair avec un carénage intérieur 14 contenant les éléments d.e la machine nui se trouvent à l'arriére du ventilateur engage, forme un conduit annulaire 15 qui se prolonge vers l'arrière par un orifice ou une tuyère 16 (fig.3) pour un jet de propulsion.
Le bord d'attaque du carénage intérieur est recourbé ou replié sur lui-même pour former, avec un carence 17, une admission annulaire 18 pour l'air vers le compresseur BP.
Chacun des deux rotors de compresseur-turbine a une forme complexe et comprend un rotor de turbine axiale relié à un rotor de compresseur axial. Chaque rotor comple- xe fonctionne dans un stator complexe comprenant des élé- ments de turbine et de compresseur, qui sont reliés entre- eux tout en portant des paliers anti-friction sur lesquels les rotors prennent appui.
Le rotor BP comprend une roue de turbine 19 à aubes reliée à un. tambour de compresseur 20 à aubes, et qui sont portés par des paliers avant 21 et arrière 22 alors que le stator complexe, djoint ;au rotor BP, comprend un élément de turbine 23 à aubes et un élément de compresseur 24 à aubes, ce dernier étant intercalé entre des anne@@@ d'entrée 25 et de sortie 26.
L'anneau 'entrée 25 fait partie intégrante d'un diaphragme 27 portant le pa- lier avant 21 et l'élément de stator 23, pour turbine, fait partie inté,.r"nte des diaphragmes 28 et 29 qui portent es paliers arrière 22 alors qu'une bague fixe 30 relie cetélé- ment e stator 23 à l'anneau de sortie 26.
De même, le ro- tor HP comprend une roue de turbine 31 àaubes reliée à un tambour de compresseur 32 à aubes, le stator HP comportant un élément de stator 33 à aubes pour compresseur, qui est intercalé entre des anneaux d'entrée 34 et de sortie 35, et un élément de stator 36 à aubes pour turbine, qui est relié par une bague fixe 37 à l'anneau de sortie, 35. L'anneau d'entrée 34 est solidaire d'un diaphragme 38 @ortant un pa-
<Desc/Clms Page number 5>
lier arrière 39 alors que l'élément de stator 36, de la tur- bine, est solidaire d'un diaphragme 40 portant un palier a- vant 41. Une bague fixe 42 relie les éléments 23 et 36 du stator de turbine.
Un conduit 42 relie l'anneau de sortie 26 du com- presseur BP à 1!anneau d'entrée 34 du compresseur HP et une chambre de combustion 43, dans laquelle du combustible est injecté par un brûleur à gicleur 44 et brûle d'une manière continue, relie l'anneau de sortie 35 du compresseur HP à l'entrée de stator 36 de la turbine HP alors qu'une chambre de combustion 45, sert au réchauffage et dans laquelle du combustible est injecté par un brûleur à gicleur 46 et brû- le continûment. L'échappement de la turbine BP est déchargé, par le passage 47, dans le conduit d'air annulaire 15 en un endroit à l'arrière d'un gicleur de brûleur 48, orienté vers l'avant, de sorte que du combustible est injecté et brûlé dans le courant d'air s'écoulant vers l'arrière par le con- duit annulaire 15.
Le rotor BP entraîne, par l'intermédiaire d'un arbre 49, s'étendant vers l'avant, d'une transmission réduc- trice 50 et d'un arbre coaxial 51, le rotor 52 du ventila- teur encagé et dont les ailettes 53 fonctionnent entre les ailettes fixes 54' du ventilateur dans un conduit annulaire 55 prolongeant l'entrée d'air 13 et en amont du bord d'at- taque du carénage interne 14. La transmission réductrice 50 est loée dans une boite 56 établie entre l'anneau d'entrée 25 du compresseur BP et le passage 55 et elle porte un pa- lier 57 pour le rotor 52 du ventilateur.
Une boite de vites- se 58, pour fournir de l'énergie à des accessoires de l'ins- tallation, est entraînée par le rotor 52 du ventilateur et est supportée par le carénage conique 11 à l'aide d'un dia- phragme 59, rendu solidaire 'du passage 55 pour le ventila- @ teur.
<Desc/Clms Page number 6>
Pour le dispositif, décrit plus haut, de l'air pénétrant par l'entrée 13 et ayant subi une compression initiale par le ventilateur encaga, est subdivisé par le bord d'attaque du carénage intérieur 14 enCes courants intérieur et extérieur, de section annulaire. Le courant extérieur est chauffé en traversant la zone chaude obtenue à l'aide des gicleurs' 48 des brûleurs et s'écoule, vers l'arriere et par le conduit annulaire 15, directement vers la tuyère 16 pour le jet de propulsion.
Le courant d'air intérieur traverse le compresseur BP, le conduit 42 et le compresseur HP pour pénétrer dans la chambre de combustion 43 et les produits gazeux, résultant de la combustion, sont d'abord détendus dans la turbine Il!?, réchauffée ensuite dans la chambre de combustion 45 et détendus davantage dans la turbine BP pour être évacuée finalement vers l'arrière par le conduit 47 dans le courant d'air qui s'écoule par le conduit l5(fi.3). air la fig.2 la disposition générale est analogue excepté que l'on a supprimé le brûleur à gicleur 48 à la partie avant du conduit 15 et que le conduit 42, au lieu de relier directement les compresseurs BP et HP, les relie par un refroidisseur intermédiaire 60 intercalé dans le cond.uit 15.
Le passade 47 ne débouche pas deus le conduit 15 mais se prolonge vers l'arrière pour former un orifice distinct 61, pour un jet propulseur et gui est délimité par l'extrémité arrière du carénage 14 et un corps profilé d'échappement 62(fig.4). Un manchon ou une aine 63 calorifuge le corduit 42 à l'endroit où il traverse le conduit d'échappement 47.
Dans ce cas, le courant d'air passant par le conduit 15 et lesgaz @ui s'échappent par le passade 47 sont évacués sons forme de deux jets propulseurs concentriques et séparés.