ES2201257T3 - Poste de inyeccion de combustible para un estatorreactor enfriado por transpiracion. - Google Patents

Poste de inyeccion de combustible para un estatorreactor enfriado por transpiracion.

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ES2201257T3 ES97402899T ES97402899T ES2201257T3 ES 2201257 T3 ES2201257 T3 ES 2201257T3 ES 97402899 T ES97402899 T ES 97402899T ES 97402899 T ES97402899 T ES 97402899T ES 2201257 T3 ES2201257 T3 ES 2201257T3
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Alain Chevalier
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Abstract

LA PRESENTE INVENCION SE REFIERE A UN MASTIL (6) DE INYECCION DE COMBUSTIBLE PARA UN ESTATORREACTOR (1), QUE COMPRENDE UN ESTRAVE (7) PROVISTO DE UN BORDE DE ATAQUE (8). DE ACUERDO CON LA INVENCION, MENOS EN LAS PROXIMIDADES DE SU BORDE DE ATAQUE (8), POR UNA PARED PERMEABLE (12) Y REVISTA EN LA CONCAVIDAD DE LA CITADA PARED PERMEABLE (12) DEL ESTRAVE (7), Y MEDIOS DE INYECCION (15, 18) DE UN FLUIDO DE REFRIGERACION EN DICHA CAMARA, PARA QUE ATRAVIESE LA CITADA PARED PERMEABLE (12).

Description

Poste de inyección de combustible para un estatorreactor enfriado por transpiración.
La presente invención se refiere a un poste de inyección de combustible para un estatorreactor que funcione en una amplia gama de número de Mach, particularmente en un número de Mach elevado, por ejemplo del orden de 12 a 15.
Es sabido que, para la propulsión de aeronaves hipersónicas (misiles, aparatos, aviones, etc ...), los estatorreactores son particularmente ventajosos, ya que permiten que se funcione con una amplia gama de número de Mach, por ejemplo de 2 a 15, y presentan un consumo reducido específico de combustible. En función de la aplicación particular a una aeronave y eventualmente de la fase de vuelo de esta última, el combustible utilizado puede ser un hidrocarburo líquido, tal como el keroseno por ejemplo, o un gas, tal como el hidrógeno o el metano por ejemplo.
Es sabido además que un estatorreactor comporta, por una parte, al menos una entrada de comburente, constituida más generalmente por una manga de aire o una toma de aire, que dirige un chorro de comburente (particularmente aire) hacia una cámara de combustión y, por otra parte, al menos un dispositivo de inyección que permita inyectar el combustible a dicho chorro de comburente, de modo que se obtenga un flujo de mezcla comburente-combustible que se encienda en dicha cámara de combustión.
En los estatorreactores previstos para unos funcionamientos con un número de Mach poco elevado (por ejemplo hasta Mach 2), dicho dispositivo de inyección de combustible puede estar constituido por un conjunto de inyectores elementales, dispuestos en la pared interna del estatorreactor, en la periferia del chorro de comburente.
Sin embargo, para funcionamientos con números de Mach elevados, cuando la combustión en el estatorreactor se hace en un chorro supersónico o hipersónico, la inyección de combustible ya no puede realizarse únicamente en la pared interna del estatorreactor. En efecto, en este caso, la penetración de los chorros de combustible en el chorro de comburente es demasiado reducida para que se pueda obtener una buena mezcla del comburente y del combustible en el interior de dicho chorro, de modo que la combustión es mala, o incluso imposible. Naturalmente, dicho inconveniente es más importante cuanto mayores sean las dimensiones transversales del chorro de comburente.
También para remediarlo, se han previsto ya unos dispositivos de inyección en forma de rampas, provistos de una pluralidad de inyectores elementales repartidos a lo largo del mismo, que se dispone en dicho chorro de comburente, transversalmente a éste, solidarizando las extremidades de dichas rampas a las paredes opuestas de dicho estatorreactor, como describe el documento US 3 727 409 A. Dicho dispositivo de inyección está generalmente designado por el término "poste de inyección" y se utiliza tanto aisladamente como combinado con una inyección de combustible en pared.
Gracias a los postes de inyección, se puede obtener una mezcla comburente- combustible satisfactoria a través de toda la sección del chorro de comburente. Más generalmente, los postes de inyección implantados en un estatorreactor hipersónico permiten:
-
asegurar una alimentación de combustible en todo el chorro de comburente, a pesar de la reducida penetración de los chorros de combustible en un chorro de comburente a velocidad hipersónica;
-
aumentar la proporción de combustible en la mezcla comburente- combustible;
-
ayudar al encendido de la mezcla comburente-combustible y estabilizar la llama;
-
participar en la compresión del chorro de comburente, ralentizando el flujo de comburente captado por el estatorreactor.
Dichos postes de inyección, que están sometidos a la acción del chorro de comburente, se comportan por lo tanto, cada uno, desde el punto de vista aerodinámico, como un ala empotrada por sus extremos en dos paredes opuestas del estatorreactor. Además, en el lado de su roda opuesta, a los inyectores de combustible dispuestos en el zócalo del poste, que recibe el chorro de comburente, dichos postes de inyección deben presentar un borde de ataque de un radio reducido para que se reduzcan las pérdidas de presión, que limitarían las actuaciones propulsivas del estatorreactor y podrían incluso conducir a un bloqueo del chorro de comburente, que sólo puede quedar hipersónico en la cámara de combustión si la velocidad del comburente en dirección hacia arriba es suficientemente elevada.
Sin embargo, el recalentamiento de dicha roda, generado por el chorro de comburente hipersónico, es de modo sensible inversamente proporcional a la raíz cuadrada del radio del borde de ataque de dicha roda. Como consecuencia de ello, una roda con reducido radio del borde de ataque está sometida a calentamientos muy importantes. Se observará además que, estando dispuestos dichos postes de inyección en el interior del estatorreactor, es imposible asegurar su refrigeración por radiación con el aire en el que vuela la aeronave propulsada por dicho estatorreactor. Dicha roda está por lo tanto sometida a temperaturas muy elevadas, del orden de 5000 K para una aeronave que vuela Mach 12 a una altitud del orden de 30 Km. Es por lo tanto necesario construir los postes de inyección en materiales tales como cerámicas, siendo el radio de dicho borde de ataque del orden de 3 a 5 mm. Sin embargo, teniendo en cuenta, los procedimientos actuales de realización de piezas de cerámica, se concibe fácilmente que la fabricación de postes de inyección de material cerámico, que deban satisfacer una gran precisión, es obligatoriamente larga y costosa.
La presente invención tiene por objeto remediar estos inconvenientes. Se refiere a un poste de inyección para estatorreactor hipersónico, que, a la vez, presenta un borde de ataque con un radio reducido y que puede estar fabricado en materiales otros que cerámicas.
A este efecto, el poste de inyección de combustible para un estatorreactor destinado a funcionar con un número de Mach elevado y que comporta una cámara de combustión en la que es introducido un chorro de comburente, comportando dicho poste una roda que tiene un borde de ataque que recibe dicho chorro de comburente y que forma, en el zócalo de dicho poste, una rampa de inyectores elementales de combustible, dispuesta en dicho chorro de comburente transversalmente a ésta y que reparte dicho combustible en dicho chorro de comburente, es notable, según la invención, porque:
-
dicha roda está formada al menos cerca de su borde de ataque, por una pared permeable, y
-
dicho poste comporta:
-
una cámara prevista en la concavidad de dicha pared permeable de la roda, y
-
unos medios de inyección de un fluido de refrigeración en dicha cámara, siendo aptos dichos medios de inyección para generar una pluralidad de chorros de fluido de refrigeración repartidos a lo largo de la altura de dicha roda y que golpea la cara cóncava de dicha pared permeable, al menos en la zona de dicho borde de ataque, de modo que atraviese dicha pared permeable.
Así, se obtiene una refrigeración del borde de ataque del poste inyectando, a través de éste, un fluido de refrigeración a las más altas velocidades. Por otra parte, dicha permeabilidad del borde de ataque permite igualmente, como se verá más detalladamente a continuación, facilitar el encendido a las velocidades más bajas admitiendo aire a las velocidades más bajas aprovechando así la permeabilidad "en ambos sentidos" del borde de ataque.
A título de ejemplo, dicha pared de la roda puede realizarse, al menos cerca del borde de ataque de esta última, en un material permeable a los chorros de fluido de refrigeración, o puede presentar al menos una serie de perforaciones que se extienden a lo largo del borde de ataque de la roda, o también al menos una ranura que se extienda a lo largo del borde de ataque de la roda.
Ventajosamente, el fluido de refrigeración está constituido por combustible.
Según otra particularidad de la invención, dicha roda está constituida por una pieza con forma de diedro cuya arista forma el borde de ataque de la roda y define, en su concavidad, una cámara.
Además, el poste comporta ventajosamente un cuerpo que define, en el interior del poste de inyección, una cavidad interna en la que están dispuestas una pluralidad de cámaras elementales realizadas, cada una, bajo forma de un cilindro perforado abierto por los dos extremos.
En particular, dichas cámaras elementales están dispuestas la una encima de la otra y a una cierta distancia entre sí, en dicha cavidad, formando una fila.
De preferencia, un primer extremo de cada una de dichas cámaras desemboca en la concavidad de dicha roda, mientras que cualquier otro extremo de dichas cámaras, en el zócalo del poste de inyección, está realizado en forma de inyector principal de combustible.
Según otra característica de la invención, una pieza en forma de tapa, provista de orificios correspondientes, recubre el conjunto de los primeros extremos de dichas cámaras. Ventajosamente, en el zócalo del poste, está previsto, en cada intervalo entre dos cámaras elementales, un inyector secundario de combustible.
Por otra parte, la alimentación con combustible de dicho poste puede ser realizada por unos canales de alimentación previstos en los extremos del poste empotrados en las paredes opuestas de la cámara de inyección del estatorreactor.
Además, el poste puede comprender unos sensores de medición de la presión en el borde de ataque, de la del interior del poste y de la presión de alimentación con combustible, así como un sensor de medición de la temperatura de la pared del borde de ataque.
Se deducirá de las figuras del dibujo adjunto como puede realizarse la invención. En estas figuras, referencias idénticas designan elementos semejantes.
La figura 1 es una vista muy esquemática en perspectiva de un ejemplo de realización de un estatorreactor provisto de postes de inyección de combustible, suponiéndose que la cubierta de dicho estatorreactor es transparente.
La figura 2 es una vista en perspectiva en explosión de un ejemplo de realización del poste de inyección de combustible según la presente invención.
La figura 3 es una sección longitudinal media del poste de la figura 2.
Las figuras 4, 5, 6, 7 y 8 son secciones transversales de dicho poste de inyección de combustible, que corresponden respectivamente a las líneas de sección IV-IV, V- V, VI-VI, VII-VII y VIII-VIII de la figura 3.
La figura 9 es una media sección transversal esquemática de una parte de un poste de inyección según la invención en el flujo de combustible y de comburente.
La figura 10 es una media sección transversal esquemática de la parte del poste de inyección de la figura 9 en las paredes del motor, que presenta alimentaciones laterales de combustible.
Las figuras 11 y 12, análogas a la figura 9, ilustran dos modos de funcionamiento del poste de inyección según la invención.
El estatorreactor 1, mostrado en la figura 1, está destinado a la propulsión de una aeronave hipersónica (no representada) que debe volar en una amplia gama de números de Mach, por ejemplo de unos Mach 3 a un número de Mach del orden de 12 a 15.
El estatorreactor 1 comporta una cubierta 2 provista, en uno de sus extremos, de una toma de aire 3 para un chorro de aire que debe servir de comburente (simbolizada por flechas F) y , en su extremo opuesto, de una tobera 4. Más abajo de la toma de aire 3, la cubierta 2 forma una cámara de inyección 5, en cuyo interior están dispuestos dos postes de inyección de combustible 6, transversalmente al chorro de comburente F. Los postes de inyección 6 comportan, cada uno, una roda 7 que tiene un borde de ataque 8, que recibe dicho chorro de comburente y están solidarizados con la cubierta 2, por sus extremos 6A y 6B fijados en la cara interna de dos paredes opuestas 5A y 5B de la cámara de inyección 5. Entre la cámara de inyección 5 y la tobera 4, la cubierta 2 delimita una cámara de combustión 9, en cuya parte superior están previstos unos encendedores (no representados). En su parte trasera o zócalo (es decir enfrente de la cámara de combustión 9), dichos postes de inyección 6 comportan unas rampas de inyección longitudinales (no visibles en la figura 1, pero representadas en la figura 3 particularmente).
Así se reparte el combustible por todo el chorro de comburente F, a nivel de los postes de inyección 6, y la combustión del flujo de mezcla comburente- combustible se produce en la cámara de combustión 9, después de lo cual los gases de combustión son expulsados a través de la tobera 4. Se observará que, como combustible, se puede utilizar keroseno para los números de Mach de vuelo más bajos (hasta Mach 8) (eventualmente con un lavado con hidrógeno de modo que se facilite el encendido del estatorreactor y se dispare el chorro), a continuación, hidrógeno para los números de Mach más elevados. Pueden utilizarse igualmente otros combustibles, tales como metano, hidrocarburos endotérmicos, combustibles de síntesis, para un estatorreactor de este tipo.
En el ejemplo de realización particular representado en la figura 1, la cubierta 2 del estatorreactor presenta, en su conjunto, una forma de conducto de sección transversal rectangular o cuadrada, constituida generalmente por cuatro paredes opuestas dos a dos (que se suponen transparentes en esta figura 1). Por supuesto, dicha configuración no es limitativa en absoluto.
Como ya se ha mencionado anteriormente, el borde de ataque 8 de la roda 7 de los postes de inyección 6 soporta flujos térmicos muy importantes, cuando el chorro de comburente corresponde a un vuelo hipersónico. Así, a Mach 12, el borde de ataque de la roda puede ser elevado a una temperatura del orden de 5000K.
Las figuras 2 a 8 ilustran un modo de realización para un poste de inyección 6 según la invención y susceptible de resistir esfuerzos térmicos igual de elevados.
Como muestran estas figuras, en este modo de realización, el poste de inyección de combustible 6 comporta un cuerpo 10, en particular metálico, que puede estar formado, como ilustra la figura 2, por dos semicuerpos ensamblados 10A, 10B y dicha roda 7, puede estar constituida por una pieza, por ejemplo metálica, sensiblemente en forma de diedro cuya arista forme el borde de ataque 8 de la roda 7 y que defina, en su concavidad, una cámara 11. Como ya se ha indicado, la roda 7 está formada, al menos cerca de su borde de ataque 8, por una pared 12 permeable a los chorros de fluido de refrigeración.
Esta última puede realizarse, al menos cerca del borde de ataque 8 de la roda 7, de un material permeable a los chorros de fluido de refrigeración, es decir que, en este caso, la permeabilidad de la pared se debe a la porosidad natural del material empleado. Sin embargo, como se ilustra en las figuras, la pared 12 de la roda 7 puede presentar igualmente una serie de perforaciones 13, o una ranura 13a (en trazos mixtos en la figura 2), que se extienda a lo largo del borde de ataque 8 de la roda 7. Se observará que puede preverse cualquier otro dispositivo que permita conferir la permeabilidad deseada mientras conserve a la vez una estabilidad mecánica suficiente.
A título de ejemplo, sabiendo que cualquier dimensionado depende por supuesto de la aplicación y de los casos particulares, las dimensiones típicas, a nivel de la roda pueden tener un espesor del orden de 30 mm, un radio de borde de ataque milimétrico, un ángulo de 6º para la roda, una longitud de varias decenas de centímetros, y una amplitud que puede llegar a 1 m. A este respecto, los dibujos, en particular la figura 2, no deben ser considerados una ilustración precisa de este dimensionamiento, sino que han sido elaborados más bien para mayor claridad de la representación.
Considerando que un fluido de refrigeración ventajoso está constituido por el propio combustible, del que puede inyectarse una pequeña parte a través del borde de ataque para refrigerar este último a los Mach de vuelo más elevados (a partir de Mach 6 por ejemplo), se describirá a continuación en detalle la estructura interna del cuerpo 10 del poste de inyección 6 según el ejemplo de realización de la invención ilustrado por las figuras 2 a 8.
Como se ve particularmente en la figura 2, los dos medios cuerpos 10A, 10B definen, en el interior del poste de inyección 6, una cavidad interna 14 en la cual están dispuestas una pluralidad de cámaras elementales 15 realizadas, cada una, bajo forma de un cilindro perforado abierto por los dos extremos. Las cámaras 15 están dispuestas la encima de la otra, y a una cierta distancia entre sí, en la cavidad 14 formando una fila y un primer extremo 15A de cada una de éstas desemboca en la concavidad de la roda 7, de preferencia por medio de un orificio correspondiente 16A de una pieza 16, constituyendo una especie de tapa, que recubre el conjunto de los extremos 15A de las cámaras 15. Cada uno de los demás extremos 15B de las cámaras 15 en el zócalo del poste de inyección 6, está realizado bajo forma de inyector principal de combustible.
En el zócalo del poste de inyección 6, está por otra parte previsto, en cada intervalo entre dos cámaras 15, un inyector secundario de combustible 17,
El conjunto es alimentado con combustible por unos canales de alimentación 18 previstos en los extremos 6A, 6B del poste 6 empotrados en las paredes opuestas 5A, 5B de la cámara de inyección 5. El combustible es distribuido en la cavidad 14, a través de las cámaras perforadas 15, estando canalizado por unos nervios longitudinales 19 que definen unos vaciados 20 a lo largo de la altura de la cavidad 14.
Además, las figuras 2 y 3 muestran unas tomas de presión 21, mientras que la referencia numérica 22 designa, en la figura 3, una placa de soporte y de apoyo para las cámaras 15 (ver también la figura 5).
Las figuras 9 y 10 ilustran aun la invención según un modo de realización simplificado del poste de inyección 6, que todavía comporta una roda 7 que presenta un borde de ataque permeable 8.
La representación simplificada del poste de inyección en las figuras 9 y 10 permite particularmente explicitar más claramente los dos modos de funcionamiento autorizados por la estructura del poste según la invención, con relación a las figuras 11 y 12 que siguen.
Por otra parte, la figura 9, representa, según una variante de realización en relación con las figuras 2 a 8 pero cuyo principio sigue siendo el mismo, una cámara interna 23 con pared permeable 24. La inyección principal de combustible se realiza en el chorro por medio de orificios 25, una inyección secundaria por los orificios 26, pudiendo dichas inyecciones ser ventajosamente sónicas o supersónicas.
En la figura 10, se ven alimentaciones con combustible 27, equipadas con un dispositivo de ajuste de presión y de caudal (no representado).
Además, el canal 28 permite la comunicación entre el borde de ataque permeable 8 y la cámara interna 23.
La pared externa del poste de inyección 6 puede ser eventualmente permeable localmente (en 29), por ejemplo para evacuar, por efecto de película, un flujo térmico local excesivo, vinculado al impacto de un choque.
Pueden ser necesarios tensores 30 para la buena estabilidad mecánica del poste.
Puede implantarse, en la cámara interna, un dispositivo de encendido 31 (figura 10), constituido por ejemplo por una o varias bujías accionadas eléctricamente.
Además, se utilizan mediciones de presión para administrar la inyección según el efecto deseado. Se mide, por ejemplo, la presión en el borde de ataque (sensor 32), la presión en la cámara interna (sensor 33) y la presión de alimentación con combustible (sensor 34). Si se desea, la medición de la temperatura (por ejemplo por termopar 35) de la pared del borde de ataque puede permitir que se active la refrigeración de este último.
La gestión del modo de funcionamiento del poste de inyección se efectúa jugando con:
-
la alimentación de ergoles con una presión dada,
-
la utilización o no del dispositivo de encendido,
-
a partir de medidas que proceden de los sensores de presión y de temperatura.
El sentido del flujo (admisión de comburente, en particular, aire o inyección de fluido refrigerador, en particular de combustible) a través del borde de ataque permeable de la roda del poste - en otras palabras, aspiración en modo "quemador" o inyección en modo "refrigeración del borde de ataque" (figuras 11 y 12) - depende ventajosamente de la diferencia de presión entre el exterior (aire incidente) y el interior del poste, sin utilizar ningún órgano mecánico móvil particular (como una válvula) a nivel de poste de inyección.
Se observará además que el uso de diferentes alimentaciones ofrece en particular la posibilidad de ajustar más fácilmente la presión en la cámara interna 23 inyectando siempre el caudal de combustible requerido por el motor.
El modo "quemador" (figura 11) es utilizado en caso de problemas de combustión, normalmente con un número reducido de Mach de vuelo supersónico, cuando la estabilidad del material que constituye el borde de ataque 7 del poste 6 no está implicada. Esto se traduce por una admisión de aire (flecha A) a nivel del borde de ataque permeable (en particular perforado) 8.
Una combustión llamada piloto tiene entonces lugar en la cámara interna 23 del poste 6 mediante mezcla con el combustible que se le inyecta (flechas B). A la salida del poste (extremo inferior en relación con el flujo del aire), se obtiene entonces, al lado de una inyección de combustible (flechas C), una inyección principal de gases quemados, por ejemplo enriquecidos (flecha D).
El efecto principal de la combustión en la cámara piloto 23 es el encendido y la estabilización de la combustión principal por creación de un chorro caliente. Al realizarse la combustión en la cámara piloto en un flujo subsónico y con una sección constante, hace disminuir la presión, lo que favorece la penetración del aire a través del borde de ataque.
La pared de la cámara piloto está sometida a flujos térmicos, pero:
-
la presión en ésta sigue siendo reducida, la mezcla es rica y los flujos térmicos generados siguen siendo razonables,
-
el combustible refrigera esta cámara (que además puede estar constituida de un material resistente a altas temperaturas si fuera necesario):
1/
por circulación, en particular en el caso en que se utilice una inyección de combustible (flechas C),
2/
por refrigeración parietal (transpiración o efusión) si se elige una tecnología de pared permeable para la cámara piloto, como se ve en la figura 11.
La gestión del encendido se efectúa del siguiente modo.
Cuando la temperatura de parada del aire es suficiente para generar una autoinflamación (1000 K con el hidrógeno por ejemplo), no es necesario utilizar el dispositivo de encendido 31.
Por contra, cuando las condiciones de vuelo son tales que no se genera una autoinflamación de la mezcla en la cámara piloto, es necesario utilizar el dispositivo de encendido. Si, por cualquier motivo, se desea evitar un encendido en estas condiciones, el mando del dispositivo de encendido facilita un grado de libertad suplementario.
Por otra parte, puede realizarse la combustión principal detrás del poste de inyección en un flujo subsónico o supersónico. El aire captado por la toma de aire principal evita el poste de inyección y se quema con el combustible quedando en los gases quemados enriquecidos (flecha D) y con el que se ha inyectado a nivel de las flechas C, llegado el caso.
Eventualmente, al menos una de las alimentaciones de combustible 27 puede permitir inyectar oxígeno u otro comburente con el fin, por ejemplo, de aumentar el empuje cuando la misión lo necesite (funcionamiento llamado de estatorreactor con eyectores).
Se utiliza el modo "refrigeración del borde de ataque" (figura 12) cuando la estabilidad del material que constituye el borde de ataque está implicada. Como ya se ha indicado, esto se traduce por una inyección de fluido de refrigeración (en particular del combustible) a través del borde de ataque permeable 8 de la roda 7 del poste de inyección 6.
En estas condiciones, la cámara interna sólo contiene combustible que transita en ésta antes de ser inyectado en parte hacia delante - - en el sentido del flujo de comburente- - (para refrigerar el borde de ataque 8 de la roda 7 mediante la creación de una película protectora alrededor de éste) y en parte hacia atrás formando la inyección principal de combustible (flecha D') y eventualmente inyecciones auxiliares (flechas C), para una inyección y una combustión en el motor.
En este caso, ninguna combustión tiene lugar en la cámara interna: el aire, que tuviera condiciones suficientes para un autoencendido posee entonces una presión inferior a la del combustible y, por lo tanto, no puede penetrar en la cámara interna.
\newpage
A título de ilustración, se indicará a continuación un ejemplo numérico, relativo a diferentes presiones del sistema, para un estatorreactor que propulsa una aeronave que vuela de Mach 3 a Mach 15.
Designando (ver la figura 9) por:
-
Pa: la presión del aire detrás de la parte derecha del choque desprendido Ä en el borde de ataque 8 del poste,
-
Pci: la presión en la cámara interna,
-
Pe: la presión de inyección del combustible o más generalmente de los ergoles (es decir la inyectada en el poste y regulada, con las pérdidas de carga),
se
observará que:
-
Pa depende de la forma del poste y de las condiciones aerodinámicas incidentes.
-
Pe es ajustado en función del efecto a obtener y de la respuesta del sistema,
-
Pci es el resultado del funcionamiento elegido.
Se recuerda que los parámetros de ajuste principales son:
-
la presión de alimentación que genera Pe,
-
el uso o no (SÍ; NO) del dispositivo de encendido.
La tabla que sigue resume las órdenes de magnitud de las presiones obtenidas en los diferentes elementos del sistema:
* Pa(bar) Pe(bar) Pci(bar)
Mach 3 SÍ 2,6 2 8
Mach 5 NO 6 4 10
Mach 6 NO 7,5 25 30
Mach 8 NO 9 25 30
Mach 15 NO 10 40 45
* utilización del dispositivo de encendido
Por otra parte, conviene cuidar que la presión de inyección a través de los inyectores principales y secundarios sea superior a la presión local del aire y si es posible, que las condiciones de inyección sean favorables a la mezcla de este fluido inyectado con el aire que se desvía del poste.
A menudo, la necesidad de refrigerar la cámara de combustión, así como las necesidades de empuje, implican un funcionamiento con un caudal de combustible que aumente fuertemente a partir de Mach 10, lo que explica el importante aumento de Pe, en la tabla anterior, entre Mach 8 y Mach 15.
Como se indica anteriormente, las ventajas del poste de inyección de combustible según la invención son numerosas. Sin embargo, es particularmente apto para un estatorreactor que funcione en una amplia gama de Mach en supersónico y en hipersónico y que utilice al menos en parte, un combustible que pueda presentar dificultades de encendido, como el keroseno. Es igualmente muy útil cuando se desea utilizar una combustión supersónica para unos Mach de vuelo inferiores a 6 o cuando, por diversos motivos, es necesaria una ayuda al encendido.
La idea de base de la invención es por lo tanto, además del hecho de refrigerar el borde de ataque del poste de inyección inyectando, a través de éste, un fluido de refrigeración (por ejemplo el combustible) a las más altas velocidades (modo "refrigeración del borde de ataque"), de facilitar el encendido a las velocidades más bajas, al admitir aire en el interior del poste (modo "quemador") sacando de este modo todo el partido a la permeabilidad en doble sentido del borde de ataque.
Se observará además que se obtiene esta función de válvula sin ningún órgano mecánico al nivel del poste de inyección, simplemente mediante la gestión del diferencial de presión entre el aire incidente y el interior del poste.

Claims (14)

1. Poste (6) de inyección de combustible para un estatorreactor (1) destinado a funcionar con un número de Mach elevado y que comporta una cámara de combustión (8) en la que se introduce un chorro de comburente (F), comportando dicho poste (6) una roda (7) que tiene un borde de ataque (8) que recibe dicho chorro de comburente y que forma, en el zócalo de dicho poste, una rampa de inyectores elementales de combustible, dispuesta en dicho chorro de comburente transversalmente a éste y que distribuye dicho combustible en dicho chorro de comburente,
caracterizado porque:
-
dicha roda (7) está formada, al menos cerca de su borde de ataque (8), por una pared (12) en la concavidad de la cual está dispuesta una cámara (11);
-
unos medios de inyección (15, 18) son aptos para generar, en dicha cámara (11), una pluralidad de chorros de un fluido de refrigeración repartidos a lo largo de dicha roda (7) y que golpean la cara cóncava de dicha pared (12), al menos en la zona de dicho borde de ataque (8); y
-
dicha pared (12) es permeable a los chorros de fluido de refrigeración que la golpean en su cara cóncava, de modo que dichos chorros de fluido de refrigeración atraviesan dicha pared (12).
2. Poste de inyección según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha pared (12) de la roda (7) está fabricada, al menos cerca del borde de ataque (8) de este último, en un material permeable a los chorros de fluido de refrigeración.
3. Poste de inyección según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha pared (12) de la roda (7) presenta al menos una serie de perforaciones (13) que se extienden a lo largo del borde de ataque (8) de la roda (7).
4. Poste de inyección según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha pared (12) de la roda (7) presenta al menos una ranura (13a) que se extiende a lo largo del borde de ataque (8) de la roda (7).
5. Poste de inyección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el fluido de refrigeración está constituido por combustible.
6. Poste de inyección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dicha roda (7) está constituida por una pieza sensiblemente en forma de diedro cuya arista forma el borde de ataque (8) de la roda y que define, en su concavidad, una cámara (11).
7. Poste de inyección según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque comporta un cuerpo (10) que define en el interior del poste de inyección (6), una cavidad interna (14) en la que están dispuestas una pluralidad de cámaras elementales (15) realizadas, cada una, bajo forma de un cilindro perforado abierto por ambos extremos.
8. Poste de inyección según la reivindicación 7, caracterizado porque dichas cámaras elementales (15) están dispuestas la una encima de la otra, y a una cierta distancia entre sí, en dicha cavidad (14), y en fila.
9. Poste de inyección según la reivindicación 8, caracterizado porque un primer extremo (15A) de cada una de dichas cámaras (15) desemboca en la concavidad de dicha roda (7), mientras que cualquier otro extremo (15B) de dichas cámaras (15), en el zócalo del poste de inyección (6), se realiza bajo forma de inyector principal de combustible.
10. Poste de inyección según la reivindicación 9, caracterizado porque una pieza en forma de tapa (16), provista de orificios correspondientes (16A), recubre el conjunto de los primeros extremos (15A) de dichas cámaras (15).
11. Poste de inyección según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque, en el zócalo del poste (6), está previsto, en cada intervalo entre dos cámaras elementales (15), un inyector secundario de combustible (17).
12. Poste de inyección según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizado porque la alimentación en combustible de dicho poste está asegurada por unos canales de alimentación (18) previstos en los extremos (6A, 6B) del poste (6) empotrados en las paredes opuestas (5A, 5B) de la cámara de inyección (5) del estatorreactor.
13. Poste de inyección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque comprende unos sensores (32, 33, 34) de medición de la presión en el borde de ataque, de la del interior del poste y de la presión de alimentación de combustible.
14. Poste de inyección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque comporta un sensor (35) de medición de la temperatura de la pared del borde de ataque.
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