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SYSTEME POUR ALIMENTER DE COMBUSTIBLE:LA'TUYERE DE PROPULSION A EJECTION DE FLUIDE GAZEUX D UN AVION PROPULSE PAR TURBINE A GAZ.
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L?invention concerne on pro'sédé pour alimenter en combustible un systëse de '7 érur'eM' de l'éihnppenen d"wie turbine à gaz. ou un système de "3.échsaffage<? entra étages pour la turbine.
Pour que le "rêr0ha'.)iOfage\1 de 19ér'happemant soit avantageuse on est obligé de brûle? une qu-mtite relativement importante de c'ombustible; ce qui implique normalement la pression cr "un.\? pompe à combustible spéciale ayant les dimensions adéquates p':m.1" f"é:ux-niJr' le 0J:J1bus",:,ible nécessaire Cette pompe représente cependant un poids s'applementaire et;; dans certains cas, elle est munie d--au embrayage de la mettre en service en cas de besoin, em - brayage qui implique également rm poids supplénentaireo La commande .de la pom- pe paT- un moteur' élestriqus offre ::.;;,t"ll!lS 65 par rapport à une pompe r -o;mn zdée par un embraY'3g6. toutefois, da.'151 ce aas en doit compter avec le poids du moteur électrique;,, lequel devra fournir probablement une puissance minimum de 12 à 15 CV.
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15>inventioJ.:. 'Irise -principalement à établir un système d'alimentation perfectionné pour le "!l'éc.h uff S.g6 Ut Dans le procédé suivant fiention on fait passer un fluide ga- zeux sous hante pression (par exemple de l'air fourni par un compresseur ou
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de préférence une partie des produits de ec#bustion dilués avant qu'ils nat- teignent la turbine du groupe propulseur) dans un conduit d'alimentation auquel est associé un ajutage qui est orienté partiellement ou entièrement vers l'a-
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val du courant gazeux :tJ(a7ersant le groupe- et qui est relié à une source de combustible, le conduit d931imentation préS5Yitant, au voisinage du débouché de son ajutage;, une forme =elle que- le fluide gazeux agisse sur celui-ci avec un effet d'aspir2:
ùijn ou d'éjection.
Pour assurer le meilleur rendement, la pression du fluide gazeux doit être suffisamment élevée pour fournir un rapport de pressions non inférieur
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â. 2sl de part et diantre d."un étranglement prévu dans le conduit d'alimentation
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immédiatement en amont du débouché de l'ajutage à combustible (c'est-à-dire que le rapport entre la pression s'exerçant en amont de l'étranglement et celle agissant en aval de ce dernier ne doit pas être inférieur à 2:1), de ma- nière à obtenir des vitesses soniques dans l'étranglement.
Dans ce cas, un passage divergent approprié allant de l'étranglement jusqu'au débouché de l'a- jutage produira des vitesses superconiquesdans le fluide gazeux à la sortie de cet ajutagee
Au besoin, on peut prévoir en outre une pompe d'appoint à faible puissance, destinée à assurer une pression de combustible.positive dans l'aju- tage.
Dans les dessins annexés :
Fig. 1 est une élévation schématique, fragmentaire et en coupe d'une moitié d'un groupe moteur à turbine à gaz comportant un dispositif conforme à l'invention, pour fournir du carburant en vue de "réchauffer" les gaz d'échap- pement de la turbine.
Fig. 2 est une élévation en coupe de l'étranglement et de l'ajuta- ge, à beaucoup plus grande échelle.
Figs. 3 et 4 sont des élévations en.coupe, sensiblement à la même échelle que la Fig. 1, d'une variante du système destine à vaporiser le carbu- rant de réchauffage et à le débiter dans le tubé d''éjection.
La construction des Figs. 1 et 2 comporte un arbre 12 entraîné par un rotor de turbine 13 et entraînant le rotor 14 d'un. compresseur axial. Ce dernier débite dans une chambre de combustion 15 dans laquelle le combustible, amené par un tuyau 16, peut être;brûlé à une pression sensiblement constante.
Les gaz sortant de la chambre de combustion traversent, :La turbine et se diri- gent ensuite à travers'un passage-diffuseur annulaire 17, vers lé tube d'éjec- tion 18, qui se termine par une tuyère d'éjection 19 comme le montrent les.
Figs. 3 et 4. @ .
Suivant la présente invention, l'extrémité d'entrée d'un conduit d'alimentation 21 est reliée à une partie convenable de la chambre de combus- tion 15 qui, comme indiqué plus haut, fonctionné à pression sensiblement cons- tante, c'est-à-dire, pour n'importe'quelle ouverture de l'accélérateur. Dans le présent cas l'extrémité d'entrée du conduit d'alimentation 21 est reliée à l'extrémité de sortie de la chambre de combustion.22 représente la soupape de commande principale du conduit d'alimentation 21, laquelle sera ouverte pour permettre le "réchauffage" des gaz d'échappement. On remarquera que le tuyau d'alimentation est calorifugé sur toute sa longueur, comme indiqué en 23.
En un point approprié de la longueur du conduit d'alimentation, est prévue une partie de section réduite comportant un étranglement 25 - voir Fig. 2. Les pertes de pression qui se produisent le long du conduit d'alimen-. tation réduisent la pression de la partie des produite'de combustion, qui a été dérivée par ce conduit; cependant la pression en amont de l'étranglement sera encore assez élevée par rapport à la pression en: aval de cet étranglement pour fournir un rapport de pressions supérieur à 2 :1, de sorte que la vitesse d'écoulement dans l'étranglement sera sonique. Passé l'étranglement, le pas- sage devient divergent, comme montré en 26, et l'on atteint ici des vitesses supersoniques.
L'ajutage destiné à fournir le carburant de "réchauffage" comporte, comme le montrent les dessins, un passage annulaire 28 en communication avec une chambre annulaire 29 alimentée de carburant par un tuyau d'alimentation 30, muni, comme on le voit, d'une vanne de commande 31. On voit en outre que le passage 28 de l'ajutage débouche immédiatement en aval du débouché du diver- gent 26. En aval de cet endroit, le conduit d'alimentation présente une cham- bre de mélange cylindrique 32 conduisant à une partie divergente 33 formant diffuseur, laquelle ralentit la vitesse du courant et augmente sa pression jus- qu'à une valeur supérieure à celle de la pression statique dans le tube d'éjec- tion.
L'extrémité de sortie du conduit d'alimentation est reliée à un collec- teur annulaire 34 qui communique avec un certain nombre d'orifices d'admission 35 prévus dans la paroi du tube d'éjection. 36 désigne un dispositif pour
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l'allumage du combustible de "réchauffage", par exemple le dispositif décrit dans la demande de brevet anglais No. 30699/49, le combustible d'allumage des- tiné à ce dispositif étant fourni sous la forme d'un filet soutiré au barostat du groupe moteur par le tuyau 37 (Fig 3 ou 4).
Comme indiqué plus haut, le débouché de l'ajutage communique avec l'extrémité d'aval du divergent 26, où la pression diminue et où la vitesse augmente jusqu'à une valeur supersonique, de sorte que le débouché de l'ajuta- ge est soumis à l'action des produits de combustion dérivés qui s'écoulent à des vitesses supersoniques.
Ces produits de combustion. exercent sur l'ajutage un effet d'éjection et agissent d'une manière satisfaisante pour aspirer le combustible par la canalisation 30 (lorsque la vanne 31 est ouverte), en vue de son mélange avec les produits de combustion et de son utilisation comme com- bustible de "réchauffage"., Les produits de combustion traversant l'étranglement
25 entraînent un poids de combustible notablement supérieur à leur poids pro- pre, et qui peut s'élever dans des conditions favorables à cinq fois le poids de ces produits, ou davantage.
Le mélange du combustible avec la partie dérivée des produits de combustion favorise la vaporisation du combustible .ainsi introduit et, si né- cessaire, on peut prévoir des moyens supplémentaires pour favoriser davantage la vaporisation du combustible. Ainsi, dans la variante de la Figo 3, la par- ' tie du conduit d'alimentation 21, située au-delà de l'étranglement et d.e l'a- jutage, est enroulée autour du tube d'éjection comme indiqué en 39, la sortie 40 du serpentin ainsi formé venant aboutir au collecteur annulaire 34 mention- né à propos de la Fig. 1.
En variante, comme le montre la Fig. 4, le conduit d'alimentation
21 peut pénétrer dans le tube d'éjection 18 et y former un serpentin 42, le combustible pour le "réchauffage" étant débité par des fentes convenables et uniformément réparties, prévues dans l'extrémité d'aval de ce serpentin.
Il peut être préférable de faire en sorte que 1''ouverture de la vanne à combustible 31 et celle de la soupape de commande principale 22 s'ef- fectuent en synchronisme en vue du "réchauffage", et inversement. La soupape de commande 22 peut avoir des dimensions relativement importantes de sorte que l'étranglement 25 détermine la quantité de fluide gazeux effectivement dérivée de la chambre de-combustion; il va de soi que l'importance de la vaporisation du combustible de "réchauffage" dépendra de la température et de la quantité du fluide gazeux traversant l'étranglement, ce qui est à son tour fonction de la pression dans le conduit d'alimentation 21 en amont de cet étranglement.
Il convient de noter que, dans le cas de vitesses subsoniques dans l'étranglement 25, ce dernier aura la forme d'un ajutage ordinaire, c'est-à-. dire ne comportant pas le venturi à partie divergente 26 montré sur la Figo 2.