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CONTROLE AUTOMATIQUE D'UN MOTEUR A TURBINE A GAZ.
L'invention se rapporte à un appareil pour contrôler automatique- ment un moteur à turbine à gaz (en particulier un moteur d'avion) de façon à maintenir la température des gaz d'échappement à une valeur donnée régla- ble, du type comprenant un certain nombre de thermocouples connectés en paral- lèle et disposés de façon à réagir en fonction de la température des gaz d'échappement, les thermocouples étant intercalés dans un circuit électri- que qui comprend un sélecteur de température (par le moyen duquel la valeur donnée peut être réglée) et un amplificateur, le courant'sortant'du circuit actionnant un dispositif à commande électrique pour le contrôle du combusti- ble du moteur de façon à tendre à rétablir la température des gaz si elle s'écarte dans un sens ou dans l'autre de la valeur choisie.
Il est possible de cette manière, en général, de maintenir la tem- pérature de fonctionnement du moteur à une valeur déterminée quelles que soient les conditions de fonctionnement qui tendraient à la modifier, si bien que la turbine est protégée contre toutes augmentations de température non contrôlées qui pourraient l'endommager.
L'objet principal de la présente invention est de perfectionner un appareil de ce genre, particulièrement en vue d'en réduire le poids, et de réaliser un appareil robuste, capable de maintenir en service un haut de- gré de précision pendant une longue période et sans révisions fréquentes.
D'après l'invention, l'amplification est réalisée par un amplifi- cateur magnétique à gain élevé, de préférence à plusieurs étages, et le dis- positif à commande électrique de l'alimentation en combustible comprend une soupape de décharge actionnée par solénoide, intercalée dans un by-pass du circuit de combustible, cette soupape étant'actionnée par l'amplificateur et susceptible de dériver tout le combustible non nécessaire au moteur à un instant donné.
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De préférence, l'appareil comprend également des organes action- nés par l'amplificateur magnétique (par exemple par un des premiers étages dans le cas d'un amplificateur à plusieurs étages) destinés à avertir lors- que la température du tuyau d'échappement dépasse la température d'une va- leur déterminée, de façon que le pilote puisse effectuer la correction né- cessaire. Une telle différence peutse produire dans certaines conditions de fonctionnement du moteur, par exemple par suite d'une suralimentation ra- pide, quand la soupape de décharge ne peut contrôler assez rapidement la température du tuyau d'échappement, ou si cette soupape n'a pas une capaci- té de dérivation maxima suffisantepour ces conditions.
Dans la construction représentée sur le dessin schématique an- nexé, on utilise une pompe 11 qui envoie un combustible ayant préalablement traversé un filtre 12 dans la chambre de combustion du moteur à travers un type connu de contrôleur d'écoulement 13 (actionné par le papillon du moteur) puis à travers une soupape d'isolement non représentée, mais incorporée dans le boîtier du contrôleur d'écoulement. On voit en 15 un distributeur de type connu. Un by-pass 17, 18, en dérivation sur le contrôleur d'écoulement èt la pompe, est contrôlé par une soupape de décharge à commande par solénoide re- présentée en 19. Les flèches indiquent le sens de circulation du combustible quand la soupape de décharge est ouverte.
La soupape de décharge possède une tête 21 en forme de demi-boule qui prend appui sur un orifice calibré 22.La tête 21 est sollicitée vers sa position de fermeture par un ressort 23 réglable au moyen d'une vis 24. Elle est portée par un bras oscillant 25 pivoté au voisinage de son centre dans un diaphragme flexible 26 qui sépare le côté "combustible" de la soupape du côte "solénoïde". Le solénoïde 27 possède une armature 28 en fer doux agissant sur l'extrémité voisine du bras par l'intermédiaire d'un poussoir 29, l'armature étant en contact avec un léger ressort en lame 30 fixé au boîtier.
La force électro-motrice des quatre thermocouples 32 connectés en parallèle est appliquée à un point représenté en 33 en opposition et en sé- rie avec une tension stabilisée de référence appliquée aux bornes 34.
Le pont 33 est équilibré quand la force électro-motrice des thermo- couples est exactement égale à la tension déterminée par le sélecteur de tem- pérature 35, auquel cas il n'existe pas de force électro-motrice de déséquili- bre à amplifier et, par suite la soupape de décharge ne fonctionne pas et est fermée. Par contre, quand la commande fonctionne, il y a toujours une légère différence (par exemple 1 ) entre la force électro-motrice des thermocouples et celle que détermine le sélecteur 35. En d'autres termes, le pont est, en pratique, toujours déséquilibré quand le dispositif de contrôle fonctionne, ce qui fournit un signal d'erreur qui est transmis à un amplificateur magné- tique à plusieurs étages (à trois étages sur le dessin); cet amplificateur et le pont 33 sont disposés dans un boîtier 36.
Tout écart par rapport à cet- te légère différence peut alors être corrigé immédiatement.
L'amplificateur doit être à gain élevé, c'est-à-dire être sensi- ble à de très faibles variations d'alimentation,,
Le sélecteur de température 35 est d'un type connu, et il possède des contacts de décollage 35a, des contacts de montée 35b, des contacts de croisière 35c, et des contacts de démarrage 35d. Il est réglable à la main, en même temps que le contrôleur d'écoulement 13 (cette connection est repré- sentée schématiquement par le trait mixte et les flèches 38) et, comme on le voit, il est branché en dérivation sur une partie de deux branches à ré- sistance constante du pont.
Une autre branche 41 du pont est également à ré- sistance constante, et la quatrième branche 42 possède un enroulement de cuivre adapté à équilibrer les températures ambianteso
La tension de référence aux bornes 34 peut être obtenue depuis une batterie 44 de 24 volts par l'intermédiaire d'un réseau stabilisateur à lampe ou d'un régulateur à empilement de carbone. Mais dans la variante que représente le dessin, la dite tension peut être obtenue par l'intermé- diaire d'un enroulement secondaire 45 du transformateur principal ayant'un enroulement primaire 46 et un noyau 47, et après redressement elle est sta-
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bilisée par un stabilisateur au néon de type connu non représenté.
L'alimentation de l'amplificateur peut également se faire depuis la batterie 44 par l'intermédiaire d'un inverseur tournant 48 et du noyau 47 du transformateur.
Le courant quittant l'étage final de l'amplificateur magnétique après redressement est appliqué directement à l'enroulement du solénoïde par le moyen d'un fil 49. Les deux premiers étages 50,51 de l'amplifica- teur magnétique sont disposés en push-pull, les erreurs du pont étant positi- ves ou négatives; mais l'étage final de l'amplificateur renferme un discri- minateur qui ne permet au courant de sortie de circuler dans les fils 49 que dans une seule direction.
Comme on l'a dit, la soupape commandée par solénoïde dévie le com- bustible en excédent depuis le tuyau de sortie du contrôleur d'écoulement et le renvoie à l'entrée de la pompe. Si l'on suppose que la température dans le tuyau d'échappement dépasse la valeur déterminée de plus de la différence pré- citée,une force électro-motrice de déséquilibre accrue est transmise à l'am- plificateur par le circuit de pont.
Un courant accru, proportionnel à cette force électro-motrice accrue, est transmis par l'amplificateur à l'enroule- ment du solénoïde et l'armature de ce dernier fait basculer davantage le bras 25 en surmontant l'action du ressort 23, ce qui permet à du combustible (ame- né à travers un filtre 54 à l'orifice calibré) de revenir à l'entrée de la pompe : on réduit ainsi l'alimentation en combustible du moteur, ce qui per- met à la température du tuyau d'échappement de revenir pratiquement à la va- leur déterminée.
La quantité de combustible renvoyée dépend du soulèvement de la tête de soupape et par suite ducourant.fourni à l'enroulement du solénoïde.
La décharge maxima peut être limitée à environ 20 % de la quantité totale de combustible à fournir au moteur,de sorte que, dans le cas d'une avarie du circuit électrique ayant pour conséquence que la totalité du courant parvien- ne à l'enroulement du solénoïde!) le moteur pourra cependant fournir une éner- gie suffisante pour permettre à l'avion qu'il entraîne, de revenir à sa base.
Comme on l'a dit précédemment, l'appareil est également, depréfé- rence, équipé pour avertir le pilote du surchauffage du moteur, c'est-à-dire, le mettre en garde contre un calage qui pourrait se produire en manoeuvrant incorrectement le papillon, par exemple, en l'ouvrant trop rapidement. Dans ce but, le courant sortant d'un des premiers étages de l'amplificateur magné- tique, le second étage 51 dans le cas présent, actionne des organes tels qu'un relais 56 quand un signal de déséquilibre provenant des thermocouples atteint une amplitude qui indique un surchauffage du moteur. A ce moment, un signal optique acoustique ou comprenant ces deux éléments, peut être donné au pilote, qui est alors à même de rétablir le fonctionnement normal en agis- sant sur la commande du papillon pour éviter toute avarie au moteur.
Le cir- cuit d'avertissement est représenté en 57.
En utilisant un amplificateur magnétique dans le système de com- mande, il suffit de faire appel à de faibles tensions et à de faibles cou- rants, ce qui permet à la commande d'être effective à de hautes altitudes ou en cas de forte humidité, sans risquer de formation d'étincelles ou d'arc, ce qui serait le cas avec un amplificateur électronique utilisant des ten- sions élevées. En outre, l'amplificateur peut former un ensemble très com- pact et relativement léger, et il est peu susceptible de se déranger sous l'effet de chocs, comme ce serait le cas avec un amplificateur électroni- que, ce qui permet de réduire au minimum les frais d'entretien.
L'amplificateur magnétique devient actif dès qu'il a été mis en service, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de période de chauffage de lampes, En outre, ne possédant ni cathode ni autres filaments à chauffer, il n'y a pas de pertes par dispersion de chaleur, et la consommation de courant est fai- ble. Par suite, aucune ventilation n'est nécessaire, et le boîtier de l'am- plificateur peut être complètement fermé et, si nécessaire, mis sous pres- sion pour éviter la condensation aux altitudes élevées.