Groupe propulseur à réaction. L'invention a pour objet un groupe pro pulseur à réaction comprenant une turbine à combustion interne, un compresseur d'air alimentant cette turbine et une tuyère de propulsion alimentée par les gaz d'échappe ment de la turbine. Elle vise à fournir un groupe propulseur de ce type, dont le fonc tionnement soit plus efficace que celui des groupes connus.
Dans ce but, le groupe propulseur, objet de l'invention, comprend une, enveloppe rota tive qui porte intérieurement. au moins une rangée d'aubes de ladite turbine et extérieu rement. des rangées d'aubes coopérant avec cles rangées d'aubes fixes d'un compresseur d'air additionnel fournissant, de l'air à la tuyère pour augmenter la quantité de gaz du jet débité par celle-ci. La turbine comprend au moins une rangée d'aubes mobiles entraî née en sens opposé à celui de ladite enveloppe et entraînant. au moins une rangée. d'aubes du compresseur d'air alimentant la. turbine.
Le dessin représente schématiquement, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution du groupe objet clé l'invention.
La fig. 1 est. une coupe verticale partielle d'une première forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue partielle du diffu seur de la fi-, 1..
La fig. 3 est une coupe transversale par III-III de la fi.;. 1, et les fig. 4 à 10 sont des coupes partielles de plusieurs autres formes d'exécution, la fi-. 7a étant une vue développée des aubes de turbine de la fig. 7.
Le groupe propulseur représenté aux fig. 1 à 3 comprend une enveloppe: extérieure fixe 11. Ce groupe comprend un arbre prin cipal 12, solidaire d'un disque portant une rangée d'aubes de turbine 13, ainsi que d'un tambour portant des rangées d'aubes 14 d'une troisième partie d'un compresseur d'alimenta tion de la turbine. Pour coopérer avec ces dernières aubes, il y a des rangées d'aubes extérieures 15 de la troisième partie du com presseur, ces aubes étant montées à l'intérieur d'une enveloppe rotative 16.
Cette enveloppe 16 comprend une partie 42 qui porte inté rieurement des rangées d'aubes de turbine 17 er 18 coopérant avec les aubes 13. L'enveloppe 16 porte, en outre, intérieurement des rangées d'aubes 19 d'une seconde partie du compres seur d'alimentation, ces aubes coopérant avec des rangées d'aubes 21 disposées à l'extérieur d'un rotor 22, monté pour tourner sur des roulements à billes 23, que porte l'arbre 12. Le rotor 22 comprend l'enveloppe extérieure 24 d'une première partie du compresseur; cette enveloppe 24 porte des rangées d'aubes 25 qui coopèrent avec des rangées d'aubes 2'6, montées sur l'arbre 12 qui est entraîné par la rangée d'aubes de turbine 13 qui tourne en sens inverse de l'enveloppe 16.
Des rangées d'aubes 28 sont. disposées à. l'extérieur de l'enveloppe rotative 16, pour coopérer avec des rangées d'aubes 29, que porte l'enveloppe fixe 11, et constituer ainsi un compresseur d'air additionnel. Le tout est disposé de faon que le couple produit par la réaction de l'air sur les aubes fixes 29 et transmis à l'enveloppe 11 soit compensé par -une réaction des gaz sur des parties fixes de 12 turbine. Dans ce but, des tuyères inclinées 32, constituant un dispositif directeur fixe, et servant de diffuseur 31 d'échappement de la turbine, sont montées sur l'enveloppe fixe 11.
Ce diffuseur est représenté en fig. 2.
Les gaz d'échappement de la turbine ali mentent une tuyère de propulsion non repré sentée, à laquelle l'air comprimé par le com presseur d'air additionnel est envoyé pour augmenter la quantité de gaz débité par celle-ci.
Pour la mise en marche, il est désirable que l'enveloppe rotative 16 soit maintenue station naire, toute la puissance fournie étant ainsi utilisée dans le compresseur d'air alimentant la turbine. Afin de permettre ceci, l'enve loppe rotative 16 est munie d'une denture de roue à rochet 34, avec laquelle un cliquet 35 peut venir en prise. Ce dernier est relié à un diaphragme 36, auquel est appliquée la pres sion produite par le compresseur d'air addi tionnel (28 et 29), et qui est poussé dans le sens d'engagement du cliquet par un ressort 37.
Ainsi, lors de la mise en marche, effec tuée, par entraînement de l'arbre 12, le cli quet vient en prise avec la denture de roue à rochet et empêche l'enveloppe 16 de tourner dans le même sens que l'arbre 12, entraînée par la réaction de l'air sur les aubes 15 et 19 qu'elle porte. Aussitôt qu'une combustion se produit et que la turbine commence à fonc tionner, l'enveloppe 16 se met à tourner en sens inverse, entraînée par les rangées d'aubes de turbine 17 et 18, après quoi la pression en gendrée par le compresseur additionnes (28 et 29), agissant sur le diaphragme 36, déplace le cliquet 35 jusqu'à une position où il est hors d'action.
Une chambre 38 se trouvant au- dessus du diaphragme reçoit de l'air par un petit trou 39, de sorte que le retour du dia phragme vers l'intérieur s'effectue lentement. La chambre 38 communique également avec l'extérieur par des soupapes 41 permettant à l'air. de sortir, si bien que le mouvement du diaphragme vers l'extérieur peut se faire ra pidement.
L'alimentation du dispositif d'allumage a lieu par un arc électrique sautant produit par du courant à haute tension et alimentant ce dispositif au travers de l'espace séparant l'en veloppe fixe 11 d'une partie 42 de l'enve loppe 16 entourant une chambre de combus tion 43. On évite ainsi l'usage, de bagues col lectrices. Cet arc sautant est indiqué en 44 et les électrodes auxquelles aboutit cet arc sont disposées sur une circonférence, en des positions déterminées par rapport à la den ture de roue à rochet 34, afin de garantir le passage de l'arc quand l'enveloppe<B>16</B> est stationnaire.
Le groupe qui vient d'être décrit comprend une soLipape à action centrifuge 46montée dans l'enveloppe extérieure 24 de la première par tie du compresseur d'alimentation. Cette sou pape est poussée par -Lui ressort vers la posi tion ouverte représentée à la fig. 3. Lors de la mise -en marche, la vitesse des aubes 26 par rapport aux aubes 25 est tout d'abord relativement élevée, celles-ci n'étant entraî nées que progressivement par réaction de l'air, entraîné par les aubes 26, sur les aubes 25.
L'enveloppe 16 étant maintenue fixe, la vitesse des aubes 21 par rapport aux aubes 19 est nulle et croît progressivement, à me sure que le rotor 22, solidaire de l'enveloppe 24 qui pbrte les aubes 25 est accéléré. La vi tesse des aubes 14 par rapport aux aubes 15 est de même relativement faible, du fait que la partie d'enveloppe, 16 portant les aubes 15 est maintenue fixe. Un engorgement de la pre mière partie du compresseur pourrait donc e produire du fait d'une pression trop éle vée à la sortie de cette partie et du débit in suffisant des deuxième et troisième parties.
De même, une fois que les aubes 21 de la se conde partie ont atteint une certaine vitesse, un engorgement pourrait se produire dans cette seconde partie, les aubes 19 et 15 étant encore maintenues fixes et le débit de la troi sième partie du compresseur étant encore re- lativement. faible. Pour obvier à cet inconvé nient, une partie de l'air sous pression pro duit dans la première partie (25 et 26) s'échappe par un trou 47 commandé par la soupape 46, ce qui diminue la tendance à l'en gorgement. dans la première partie du com presseur.
Du fait de cette fuite d'air, le gra dient de pression dans la première partie du compresseur est diminué, ce qui entraide une diminution du couple de réaction transmis par les aubes 25 à l'enveloppe: 24 qui entraîne le rotor 22 portant les aubes 21. La vitesse relative des aubes 19 et 21 est donc diminuée. ce qui fait que la tendance à l'engorgement dans la seconde partie du compresseur est aussi diminuée. II est peu propable qu'un en- gergement se produise dans la troisième par tie (14 et 1.5) du eompresseair, Bette partie avant une section transversale plus faible.
Lorsqu'une vitesse déterminée est atteinte, la soupape 46 se ferme par l'effet de la force centrifuge..
Autant que possible, les mêmes signes de référence sont appliqués à des organes sem blables sur l'ensemble des fig. 4 à. 10. Dans tous les groupes représentés par ces figures, il y a des rangées d'aubes de turbine disposées intérieurement à l'enveloppe rotative portant. extérieurement les rangées d'aubes du com presseur d'air additionnel, et qui tournent dans un sens opposé à celui dans lequel tourne cette enveloppe.
La forme d'exécution représentée à la fig. 4 comprend un arbre fixe 50, sur lequel sont. montés pour tourner librement les rotors 51, 52 et 53 d'un compresseur d'alimentation de la turbine. formé clé plusieurs parties, dont les aubes fixes ont. été omises pour rendre la figure plus simple. Les rotors sont respecti vement accouplés mécaniquement à des roues de turbine 54, 55 et 56. Les rangées d'aubes des trois roues de turbine coopèrent avec des rangées d'aubes 57 montées à l'intérieur d'une enveloppe de turbine 58, tournant en sens contraire de celui des roues 54, 55 et. 56 et portant extérieurement des rangées d'aubes 59 d'un compresseur d'air additionnel, ces rangées d'aubes coopérant avec des aubes fies 60.
L'écoulement dans le compresseur d'ali mentation est indiqué par des flèches, il se fait de gauelre à droite au travers de la pre mière et de la, seconde partie et dans le sens inverse au travers de la troisième partie. A la sortie de ce compresseur, le sens de l'écou lement se renverse à nouveau pour passer au travers de plusieurs chambres de combustion 62, disposées sur un cercle autour de l'axe du groupe, avant l'entrée de<B>la></B> turbine.
L'échappement de la turbine et celui du compresseur d'air additionnel se réunissent, comme l'indiquent les flèches, pour former le ;jet de gaz propulseur débité par la tuyère de propulsion non représentée.
La forure d'exécution représentée à la. 1ig. 5 comprend également Lui arbre fixe 50, sur lcquel. sont montés librement. les rotors 51, 52 el; 53 de trois parties d'un compresseur d'ali mentation de la turbine dont les aubes fies ont été omises pour rendre la figure plus sim ple.
Les rotors du compresseur sont accouplés mécaniquement à des roues de turbine 54, 55 et 56, dont les rangées d'aubes coopèrent avec c'es rangées d'aubes 5 7 montées à l'intérieur d'une enveloppe de tctrbine 58, tournant en sens contraire des roues 54, 55 et 56 et por tant extérieurement des rangées d'aubes 59 d'un compresseur d'air additionnel, ces aubes coopérant, avec des aubes files 60.
Une partie de l'air comprimé par le com presseur d'air additionnel est conduit à. l'en trée du premier étage du compresseur et de là au second et agi troisième étages, circulant. de droite à gauche comme cela est indiqué par des flèches, après quoi une combustion est effectuée dans une chambre de combus tion indiquée en 62, à l'extrémité postérieure du groupe, les gaz de combustion se rendant î;
lors à l'entrée de la turbine par un écoulc- ment en sens contraire, comme le montrent des flèches, tandis que l'échappement. de cette turbine et le reste de l'air additionnel consti tuent le jet de propulsion débité par la tuyère de propulsion non représentée. La forme d'exécution représentée à la fig. 6 comprend aussi un arbre fixe 50,
sur lequel sont montées librement plusieurs roues portant des rangées d'aubes rotatives d'un compresseur d'alimentation de la turbine; trois de ces rangées sont désignées par 51, 52 et 53. Ces roues portent extérieurement aux rangées d'aubes 51, 52 et 53 des rangées d'aubes de turbine 54, respectivement 55 et 56, qui coopèrent avec des rangées d'aubes de turbine 57, portées intérieurement par une enveloppe 58 tournant en sens inverse des roues portant ces rangées d'aubes de turbine 54, 55 et 56. L'enveloppe 58 porte extérieure ment des rangées d'aubes 59 d'un compresseur d'air additionnel, ces aubes coopérant avec des aubes fixes 60.
Des aubes fixes 64 du compresseur d'alimentation sont montées sur l'arbre 50.
Dans cette forme d'exécution, l'air amené au compresseur d'alimentation est introduit en 66 et, après avoir traversé ce compresseur de droite à gauche, il parvient dans une cham bre de combustion indiquée en 62, d'où les gaz chauds ressortent pour traverser la tur bine de gauche à droite.
A leur sortie de la turbine, les gaz pas sent par des évidements disposés entre des canaux d'entrée fixes 68 du compresseur d'air additionnel, et suivent un parcours approprié, indiqué par des flèches, ces gaz se mélangent avec l'air qui sort du compresseur d'air addi tionnel pour constituer le jet de propulsion débité par la tuyère de propulsion non repré sentée.
La forme d'exécution représentée à la fig. 7 a beaucoup de points communs avec celle de la fig. 6. Elle comprend également une enveloppe, 58 portant intérieurement des rangées d'aubes 5 7 de la turbine et tournant dans un sens opposé à celui dans lequel tour nent des roues portant chacune une rangée d'aubes 54, respectivement 55, 56 de la tur bine, et une rangée d'aubes 51, respectivement 52 et 53 du: compresseur d'alimentation de la turbine.
De plus, des roues portant chacune une rangée d'aubes 71, respectivement 72 et 73 de la turbine, et une rangée d'aubes 74, respectivement 75 et 76 du compresseur d'ali mentation sont disposées pour tourner dans le même sens que l'enveloppe 58 munie des ran gées d'aubes 57. Les auba.ges et leurs sens de rotation sont représentés à la fig. 7a.
n a donc ainsi une rotation dans des sens opposés de roues adjacentes montées librement sur un arbre fixe 50 et portant chacune des aubes de la turbine et des aubes du compresseur. Des rangées d'aubes fixes 70 de la turbine, constituant des dispositifs di recteurs fixes et les rangées d'aubes 57 de la turbine, solidaires de l'enveloppe 58 sont alternativement intercalées entre des paires de rangées d'aubes portées par les roues adja centes combinées. L'enveloppe 58 porte, à l'extérieur, des rangées d'aubes 59 coopérant. avec des rangées d'aubes fixes 60 pour cons tituer tin compresseur d'air additionnel.
L'air amené au compresseur d'alimenta tion est introduit en 66 et la circulation de l'air et des gaz est la même que dans la forme d'exécution représentée, en fig. 6. Cette cir- c alation est indiquée par des flèches. La tuyère de propulsion n'est pas représentée.
La forme d'exécution représentée à la. fig. 8 présente également des parties 51, 52 et 53 d'un compresseur rotatif d'alimentation de la turbine, montées pour tourner sur un arbre fixe 50 et couplées respectivement à des rangées d'aubes de turbine 54, 55 et 56, qui coopèrent avec des rangées d'aubes de turbine 57, portées intérieurement par une courte enveloppe 58a-, qui -porte extérieure ment des rangées d'aubes 59 d'iu@. compres seur d'air additionnel;
ces rangées d'aubes 59 coopèrent avec des rangées d'aubes fixes 60 de ce compresseur, et l'une des rangées d'aubes de turbine 57 est reliée à et disposée autour d.'iune rangée d'aubes 78 du compresseur, cette rangée 78 tournant ainsi avec l'enveloppe 58a, montée sur l'arbre 50, dans le sens contraire à celui dans lequel tournent les parties 51, 52 et 53 du compresseur. Les rangées d'aubes fixes du compresseur sont désignées par 64.
L'air amené au compresseur d'alimenta tion est introduit en 66 et le sens du courant est renversé dans une chambre de combustion, indiquée en 62, à l'extrémité postérieure du groupe. Les gaz traversent la turbine en sens inverse, puis le courant est de nouveau ren versé et les gaz se mélangent avec l'air addi tionnel pour constituer le jet de propulsion débité par la tuyère de propulsion non re présentée.
Pratiquement la même disposition est illustrée à la fig. 9, à cette différence près que dans cette forme d'exécution deux des rangeés d'aubes de turbine 57, portées inté rieurement par l'enveloppe 58a, qui porte extérieurement les rangées d'aubes 59, coopé rant avec les aubes fixes 60, du compresseur d'air additionnel, sont couplées respectivement avec deux rangées d'aubes 78 du compresseur d'alimentation qui comprend, en outre, trois parties entraînées respectivement par les ran gées d'aubes de turbine 54, 55 et 56 coopé rant avec les aubes 57 et tournant en sens inverse de l'enveloppe 58a. En outre,
les gaz sortant de la turbine passent par des évide- nients disposés entre des canaux d'entrée fixes 68 du compresseur d'air additionnel, pour aboutir dans des canaux de sortie fixes 80 de: ce compresseur et s'y mélanger à l'air com primé par ce dernier et constituer le jet de propulsion débité par la tuyère de propulsion non représentée. Cette disposition sert à éga liser les températures de l'air additionnel et des gaz s'échappant de la turbine, et à aug menter ainsi la vitesse du son dans le mé lange sortant de la. tuyère.
Quand on mélange les deux fluides, leurs pressions devraient être à peu près les mêmes, afin d'éviter un choc, et une petite différence des vitesses ne provoquera que des pertes négligeables et peut, dans bien des cas, être favorable. Les aubes du compresseur d'air additionnel doi vent avoir un grand pas, mais présenter une incidence trop faible pour la vitesse nominale choisie, afin qu'on obtienne un fonctionne- nient satisfaisant à la montée.
La forme d'exécution représentée à la fig. 9 est extrêmement satisfaisante. Le groupe est court, léger et très compact, pres que sans aucun espace inutilisé. La turbine est courte et efficace, et le groupe ne comporte que quelques labyrinthes. La répartition des efforts est bonne et on peut obtenir un mé lange excellent des gaz sortant de la turbine et de l'air additionnel.
La forme d'exécution représentée à la f ig. 10 est un groupe à compression moyenne, comprenant un seul rotor de compresseur d'alimentation de la turbine. Les rangées d'aubes rotatives du compresseur d'alimenta tion sont portées par un rotor intérieur 86, qui est relié à des rangées d'aubes de turbine 87 coopérant avec des rangées d'aubes de tur bine 57, présentées intérieurement par une courte enveloppe 58a, tournant dans le sens opposé à celui dans lequel tourne ledit rotor 86, et portant extérieurement des rangées d'aubes rotatives 59, coopérant avec des aubes fixes 60, d'un compresseur d'air additionnel. Le rotor intérieur 86 et l'enveloppe 58ca sont.
montés pour tourner sur un arbre fixe 50, tandis que l'enveloppe extérieure 64 porte des rangées d'aubes fixes que comprend le com presseur d'alimentation. Comme précédem ment, 78 désigne une rangée d'aubes du com presseur d'alimentation solidaire en rotation de l'enveloppe 58a et tournant donc dans le sens opposé à celui dans lequel tourne le ro tor 86. Après avoir passé au travers du com presseur d'alimentation, l'air introduit en 66 parvient dans une chambre de combustion 62, à l'extrémité postérieure du groupe. Dans cette chambre de combustion, le sens du cou rant est renversé et les gaz sont conduits à la.
turbine; après avoir traversé cette dernière, ils passent par des évidements disposés entre des canaux d'entrée fixes 68 du compresseur d'air additionnel pour aboutir dans des ca naux de sortie fixes 80 de ce compresseur, comme cela a été décrit en référence à la fig. 9, avant de se mélanger à l'air supplé mentaire pour constituer le jet de propulsion débité par la tuyère de propulsion non repré sentée.