CH473310A - Propulseur à turbine à gaz - Google Patents

Description

  Propulseur à turbine à gaz    La présente invention a pour objet un propulseur à  turbine à gaz à by-pass comprenant un ventilateur tour  nant dans le by-pass.  



  Ce propulseur est caractérisé par le fait que     l'aubage     du ventilateur est réglable.  



  Le dessin représente, à titre d'exemple, plusieurs for  mes d'exécution de l'objet de l'invention.  



  Les     fig.    1 et 2 sont des coupes axiales des extrémités  antérieures de deux formes d'exécution.  



  La     fig.    3 est une vue partielle en bout représentant       l'aubage    du ventilateur dans le propulseur de la     fig.    2.  La     fig.    4 représente une troisième forme d'exécution,  en partie en coupe axiale et en partie schématique  ment, et  la     fig.    5 est une vue partiellement développée repré  sentant la forme du profil de     l'aubage    du ventilateur de  la     fig.    4.  



  Chacun des propulseurs représentés comprend un  ventilateur 1, qui tourne dans un conduit by-pass 3. Le  ventilateur 1 est monté à l'extrémité antérieure de l'en  gin, en amont du compresseur de celui-ci, son     aubage    de  rotor 2 étant réglable sous l'effet d'un servomécanisme  logé à l'intérieur du moyeu 4 du ventilateur.  



  Dans les formes d'exécution des     fig.    1 à 3, la section  compresseur, le dispositif de combustion et la section tur  bine peuvent être à arbre unique, la sortie de l'extrémité  antérieure de la section compresseur étant seule repré  sentée en 5 dans ces figures. L'entrée 6 du compresseur  communique avec le conduit by-pass et est ainsi chargée  par le ventilateur 1, dont les variations de pas de     l'aubage     non seulement font varier le rapport de by-pass, mais  produisent également un premier étage de compression  variable. Le ventilateur 1 porte un grand nombre de  pales 2, par exemple dix-sept ou plus, et est entraîné par  l'arbre du turbocompresseur par l'intermédiaire d'une  boîte de réduction 7.

   Une couronne de pales fixes 8, de  pas fixe, est montée à l'intérieur du conduit 3, en arrière    du ventilateur 1, mais en amont de l'entrée de compres  seur 6.  



  En se référant à la construction de la     fig.    1, qui illus  tre l'une seulement des pales 2 du ventilateur, on voit  que chacune de ces pales est montée, par sa racine 9,  dans le moyeu 4, au moyen d'un roulement à aiguille 10 ;  le changement de pas de toutes les pales ensemble est  réalisé par un moteur de changement de pas 12, du  servomécanisme. Ce moteur comprend un cylindre 13,  dirigé vers l'avant, boulonné sur le moyeu 4, et un dispo  sitif à piston 14 coulissant dans le cylindre 13, ainsi qu'un  manchon creux fixe 15 qui s'étend, au centre, à travers  le moyeu, à partir d'un boîtier postérieur 16 boulonné sur  l'extrémité postérieure du moyeu 4. Le boîtier 16 est  boulonné à une bride 17 d'un arbre tubulaire d'entraîne  ment 18 par lequel le ventilateur 1 est entraîné à partir  de la boîte de réduction 7.

   Le cylindre 13 est logé dans  un nez 19 fait d'une tôle métallique.  



  Un mécanisme à came hélicoïdale, qui convertit les  mouvements linéaires du dispositif moteur à piston 14 en  mouvements rotatifs d'une grande roue conique 20, com  prend une pièce tubulaire 22, dirigée vers l'arrière, du  dispositif à piston 14. Cette pièce ou manchon 22 pré  sente, intérieurement, des dents longitudinales 23 qui  coopèrent avec des dents correspondantes 24 que pré  sente la surface extérieure du manchon 15 pour empê  cher une rotation intempestive du dispositif à piston 14  par rapport au moyeu 4. Sur sa surface extérieure, la  pièce 22 présente des dents hélicoïdales 25 qui coopèrent  avec les espaces     interdentiels    complémentaires d'une den  ture hélicoïdale 26 ménagée dans le moyeu 27, creux,  de la roue conique 20.  



  La roue conique 20 est montée     rotativement    dans le  moyeu 4, dans des roulements à billes 28, et présente  un voile dirigé vers l'avant, muni d'une serge 29, dentée,  dirigée vers l'arrière, qui engrène avec des pignons coni  ques 30 solidaires des racines 9 de pales. Ainsi, la rota-      Lion de la roue 20, qui résulte du mouvement axial du  dispositif à piston 14, agit pour faire tourner l'ensemble  des pales 2 et modifier leur pas.  



  Le fonctionnement du moteur 12 est commandé par  une     servo-soupape    32 logée à l'intérieur d'un manchon  tubulaire central 33 du dispositif à piston 14, ce manchon  33 coulissant à l'intérieur du manchon 15. La soupape  32 est reliée à une     tringlerie    actionnable manuellement,  dont seule l'extrémité côté engin a été représentée en 34,  par l'intermédiaire d'un tube de commande de change  ment de pas 35 qui s'étend, vers l'avant, dans le moyeu 4,       coaxialement    à celui-ci à travers l'arbre d'entraînement  18,à partir de la boîte de réduction 7.  



  La     servo-soupape    32, lorsqu'elle est déplacée par la       tringlerie    de commande 34, laisse pénétrer le liquide hy  draulique, fourni par une pompe entraînée par l'engin,  non représentée, par un conduit central d'admission 36,  dans le cylindre 13, d'un côté ou de l'autre du dispositif  à piston 14, selon la direction des déplacements de la  soupape. L'admission du liquide produit un déplacement  du dispositif à piston 14 qui correspond au réglage de  pas des pales, les déplacements du piston suivant les dé  placements de la soupape     jusqu'à    ce que les conditions  d'équilibre, illustrées à la     fig.    1, se réalisent à nouveau.

    Dans ces conditions d'équilibre, la soupape 32 ferme les  deux côtés du cylindre 13 de telle manière que le dispo  sitif à piston 14 soit bloqué     hydrauliquement    dans la posi  tion désirée, le servomécanisme décrit ne servant pas  seulement à fournir la puissance de commande, mais  également à déterminer la position exacte recherchée.  



  La construction des     fig.    2 et 3 utilise à nouveau un  moteur hydraulique de changement de pas 12 et un  dispositif à piston 14 coulissant     axialement    dans un cylin  dre 13 boulonné sur l'extrémité antérieure du moyeu 4.  Une     servo-soupape    32, montée dans le dispositif à piston  14, fonctionne d'une façon analogue à la soupape déjà  décrite, bien que sa construction soit quelque peu diffé  rente, les mouvements de la soupape étant commandés,  comme précédemment, par un tube de réglage du pas 35,       axialement    mobile, passant à travers le moyeu 4 à partir  de l'extrémité postérieure de celui-ci,

   et     reliant    la sou  pape 32 à une     tringlerie    34 actionnable manuellement.  Cependant, le mouvement axial du dispositif à piston 14  est converti en un mouvement angulaire de réglage des  pales 2 d'une façon différente : une bague 40 disposée à  l'intérieur du moyeu 4,     coaxialement    à celui-ci, est reliée  au dispositif à piston 14 par une couronne de tiges 41  et présente une gorge périphérique 42. Chaque racine 9  de pale porte, fixée sur elle, une manivelle 43, dont le  maneton 44 est muni d'un roulement à billes 45 dont la  bague extérieure est engagée dans la gorge 42.

   Ainsi, le  mouvement axial de la bague 40, avec le dispositif à pis  ton 14, sous l'effet de la     servo-soupape    32, fait tourner  toutes les manivelles 43 pour régler le pas de     l'aubage    du  ventilateur. Les tiges 41 traversent des canons de gui  dage 46 qui empêchent toute rotation, par rapport au  moyeu 4, du dispositif à piston 14 et de la bague 40.  



  Dans cette construction, le moyeu 4 est monté     rota-          tivement    sur un manchon fixe 47, dirigé vers l'avant, par  l'intermédiaire de roulements à rouleaux 48. Un arbre  tubulaire d'entraînement 49, à partir d'une boîte de ré  duction 7, traverse     coaxialement    le moyeu 4, à l'intérieur  du manchon 47, sa partie antérieure étant reliée, par un  accouplement à cannelures 50, à un manchon creux 52,  dirigé vers l'avant, sur lequel le dispositif à piston cou  lisse, et qui est venu d'une pièce avec un boîtier posté  rieur 53 du moyeu 4. Comme précédemment, un tube    central 54 traverse l'arbre tubulaire d'entraînement 49 et  constitue un conduit de pression acheminant l'huile four  nie par la pompe entraînée par l'engin.

   A son extrémité  antérieure, le tube 23 aboutit à une soupape de décharge  55. Celle-ci se décharge au centre de la paroi intérieure  d'une calotte centrale 56, à double paroi, du nez. L'huile  chaude est ainsi centrifugée et refroidie, par transfert de  chaleur, alors que la calotte du nez est réchauffée, ce qui  empêche la formation de givre.  



  Dans chacune des constructions décrites, la     servo-          soupape    32 coopère avec une soupape de verrouillage 57  qui est montée en série avec la soupape de commande 32  et qui est normalement en position ouverte. La soupape  de blocage est reliée à la     tringlerie    manuelle de com  mande 34 et se ferme si le dispositif à piston 14 vient à  se déplacer hors de la position de pas choisie, en raison,  par exemple, d'une chute de la pression d'huile, ou d'une  rupture de     tringlerie,    pour former alors un verrou hy  draulique maintenant le liquide à l'extrémité antérieure  du cylindre 13.  



  L'engin de la     fig.    4, qui n'illustre pas les caractères  constructifs internes du ventilateur 1, est une turbine li  bre à deux étages. Le ventilateur peut être d'un diamè  tre quelque peu supérieur à celui des deux constructions  précédemment décrites, son diamètre pouvant, par exem  ple, être supérieur à 1800 mm et être entraîné par une  turbine libre 60 à l'extrémité postérieure de l'engin. La  turbine 60 entraîne le ventilateur 1 par un arbre central  61 qui traverse les ensembles basse et haute pression 62  et 63,     coaxialement    à ceux-ci.

   L'ensemble 62 comprend  le compresseur à basse pression usuel 64, à plusieurs  étages, ainsi que la turbine 65, alors que l'ensemble 63  comprend un compresseur haute pression 66, à plusieurs  étages, et la turbine haute pression 67, de façon usuelle.  Des couronnes de pales fixes 68 sont disposées dans le  conduit 3, comme précédemment, juste à l'entrée 69 du  compresseur 64.  



  Dans ces trois constructions,     Paubage    2 du ventilateur  est réglable sur une plage comprenant une gamme de pas  positifs et une     game    de pas négatifs, ces derniers étant  utilisés pour renverser le flux dans le conduit 3 et, par là,  produire un freinage aérodynamique lorsque désiré. La  gamme comprend la position de pas nul, ou voisine de  zéro, et une position en drapeau. Lors du fonctionnement  de la turbine à gaz, le pas de     l'aubage    est réglé en fonc  tion de signaux fournis manuellement, pour s'adapter aux  conditions de fonctionnement désirées. Ainsi, le pas est  choisi pour correspondre aux exigences quant à l'admis  sion d'air au compresseur et quant au flux de l'air dans  le conduit by-pass 3.

   En cas de panne de     Pengin,    il est  nécessaire que les pales 2 du ventilateur 1 puissent être  amenées rapidement en drapeau, ce qui peut être effec  tué par la     servo-soupape    32, amenée dans sa position de  réglage grossier du pas, d'où il résulte un déplacement  automatique des pales 2, par réglage grossier, jusqu'à  leur position en drapeau.  



  Comme le montre la     fig.    3, le ventilateur des     fig.    2  et 3 comporte un grand nombre de pales, mais a un fac  teur de plénitude, c'est-à-dire un rapport entre la surface  des pales et la surface de la zone annulaire balayée par  celles-ci, inférieur à l'unité. C'est également le cas dans  la construction de la     fig.    1, d'où il résulte qu'il est possi  ble de passer d'un pas positif à un pas négatif par la posi  tion de pas nul. Ainsi, le bord d'attaque en pas positif  est également le bord d'attaque en pas renversé.  



  Le ventilateur 1 de l'engin de la     fig.    4 comprend un  grand nombre de pales relativement larges, de section      mince,     concavo-convexe,    fournissant un facteur de plé  nitude supérieur à l'unité, de sorte qu'il n'est pas possi  ble d'atteindre le pas nul et que les pales sont, en consé  quence, agencées de manière à pouvoir être amenées à  la position de pas renversé par passage à la position en  drapeau, dans laquelle le profil de la pale est générale  ment en alignement avec l'axe     A-A    de la     fig.    5.

   Dans  cette figure, trois pales 2 sont représentées de profil dans  une position de pas positif, correspondant à un vol nor  mal, une d'entre elles étant également représentée,     cri     traits mixtes, en position de pas renversé. La direction  de rotation est indiquée à la     fig.    5 par la flèche B et l'on  voit que les bords de fuite des pales 2 en position de pas  positif deviennent les bords d'attaque en position renver  sée. En raison de la section     concavo-convexe    mince des  pales mentionnées     ci-desus,    la géométrie modifiée, en  position de pas renversé, est pratiquement acceptable.

   En  outre, il apparaît que, lorsque     @    le ventilateur 1 est en  traîné par une turbine libre, le changement de géométrie  ne fait pas caler les étages de production de gaz de  l'engin.

Claims (1)

1. REVENDICATION Propulseur à turbine à gaz à by-pass comprenant un ventilateur tournant dans le by-pass, caractérisé par le fait que l'aubage du rotor du ventilateur est réglable. SOUS-REVENDICATIONS 1. Propulseur suivant la revendication, caractérisé par le fait que l'aubage du ventilateur est à pas variable. 2. Propulseur suivant la revendication, caractérisé par le fait que le ventilateur est monté en aval de la section compresseur de l'engin de telle manière qu'il charge en outre le compresseur. 3. Propulseur suivant la revendication et la sous-re- vendication 2, caractérisé par le fait qu'une couronne de pales fixes est disposée dans le conduit by-pass, entre le ventilateur et l'entrée de compresseur. 4.

   Propulseur suivant la revendication et les sous- revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que l'aubage fixe est à pas fixe. 5. Propulseur suivant la revendication, caractérisé par le fait que l'aubage du ventilateur est réglable de ma nière que les pales puissent être amenées en drapeau. 6. Propulseur suivant la revendication, caractérisé par le fait que l'aubage du ventilateur est réversible de ma nière à permettre de renverser la direction du flux d'air dans le conduit. 7.

   Propulseur suivant la revendication, caractérisé par le fait que l'aubage du ventilateur est agencé de manière à permettre un pas positif, un pas nul ou voisin de zéro, un pas négatif et une position en drapeau, afin de com mander le flux d'air dans le conduit by-pass. 8. Propulseur suivant la revendication et la sous- revendication 7, caractérisé par le fait que la rotation des pales du ventilateur, pour l'amener en position de pas renversé, s'effectue par le passage en position en drapeau, de telle manière que les bords de fuite des lames, en pas positif, deviennent les bords d'attaque des pales en posi tion de pas renversé. 9.

   Propulseur suivant la revendication, caractérisé par le fait que le servomécanisme actionnant l'aubage est monté à l'intérieur du moyeu du ventilateur. 10. Propulseur suivant la revendication, caractérisé par le fait que le servomécanisme actionnant l'aubage est commandé hydrauliquement et comprend une servo- soupape dont les déplacements produisent le réglage de pas, montée dans le piston d'un moteur de changement de pas du type à piston et cylindre, de manière que le piston suive les mouvements de la soupape de com mande. 11.

   Propulseur suivant la revendication, caractérisé par le fait que l'engin est du type à arbre unique et par le fait que le ventilateur est entraîné par l'intermédiaire d'une boîte réductrice. 12. Propulseur suivant la revendication, caractérisé par le fait que le ventilateur est entraîné par une turbine libre. 13. Propulseur suivant la revendication et la sous- revendication 12, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins deux étages, le ventilateur étant monté l'amont du compresseur basse pression de l'engin et étant entraîné par la turbine libre, disposée en aval de l'étage turbine basse pression, par l'intermédiaire d'un arbre tra versant les ensembles basse et haute pression.