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Domaine technique de l'invention.
REACTEUR D'AERONEF A COMBUSTION ISOCHORE
Etat de la technique.
Actuellement, les réacteurs utilisés en aéronautique et appelés communément
turbomachines fonctionnent selon un cycle thermodynamique dit de Joule-Brayton
par combustion à pression constante d'un mélange d'air comprimé et de
carburant. Les gaz issus de cette combustion sont ensuite éjectés à grande
vitesse dans l'atmosphère au travers d'une tuyère, produisant ainsi une force
propulsive.
Ces turbomachines ont fait l'objet depuis soixante ans de nombreux efforts de
R&D et arrivent à un degré de maturité élevé. Leur potentiel d'amélioration
est
aujourd'hui limité. Or, face à la pression environnementale et à
l'augmentation du
prix du carburant, l'industrie aéronautique doit trouver des nouvelles
solutions
technologiques pour améliorer les performances des réacteurs.
L'utilisation de réacteurs qui fonctionnent selon un cycle thermodynamique dit
de
Mi imnhreyi comble Aéra
~.~ une voie prûïlieitéuse. Contrairement aux turbomachines
traditionnelles, la combustion se fait non plus à pression constante mais à
volume
constant. Le potentiel théorique de tels réacteurs est connu depuis très
longtemps
mais leur réalisation se heurte à des difficultés technologiques.
Le réacteur à combustion à volume constant le plus connu est le wave rotor
.
Le wave rotor fonctionne selon le principe du barillet. Il est constitué
de
plusieurs enceintes disposées autour de l'axe d'un cylindre. Le cylindre
tourne
entre deux extrémités immobiles appelées flasques. Chacune de ses extrémités
comprend des ports contrôlant l'écoulement des gaz notamment vers le
compresseur et la turbine. Lors de la rotation du cylindre, les enceintes sont
ainsi
cycliquement reliées au compresseur et à la turbine.
Dans une première phase du cycle, l'enceinte est reliée uniquement au
compresseur. L'enceinte se remplit alors de gaz comprimé et de carburant.
Cette phase est suivie d'une phase pendant laquelle l'enceinte est fermée,
s'opposant à la circulation des gaz vers le compresseur ou la turbine. On
réalise
alors une combustion dans l'enceinte. Cette combustion se fait donc à volume
constant.
COPIE DE CONFIRMATION
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Enfin, l'enceinte est reliée à la turbine. Les gaz issus de la combustion sont
alors
éjectés vers la turbine.
Dans ce type de réacteur, il existe une fuite de gaz importante entre les
extrémités
fixes et le cylindre qui diminue considérablement les performances de tels
systèmes.
Afin de diminuer ces pertes, il existe des réacteurs à volume constant selon
le
cycle de Humphrey dans lesquels le volume de la chambre de combustion est
maintenu constant par des valves.
Le document FR2829528 décrit un tel réacteur qui comprend plusieurs chambres
de combustion fermées périodiquement par des valves papillons. Les valves
diminuent en partie la fuite de gaz mais, du fait de l'alternance des cycles
de
fermeture et d'ouverture, elles sont soumises à des chocs répétés qui, dans
les
conditions de températures élevées, de l'ordre de 2 000 C, entrainent une
usure
rapide.
Plus généralement, les réacteurs à combustion à volume constant actuels
présentent un risque d'usure important des surfaces soumises à des
fluctuations
de pression et de température.
De plus, à la baisse de performance engendrée par les fuites de gaz s'ajoutent
les
pertes d'efficacité dues aux nombreuses zones d'écoulement fortement
turbulent.
Objet de l'invention.
L'invention vise à proposer un réacteur qui ne présente pas les inconvénients
précités de l'art antérieur.
L'invention vise en particulier à proposer un réacteur avec des performances
élevées et adapté pour fonctionner dans des conditions de fluctuations de
pression importantes et de température élevée.
Pour ce faire, l'invention concerne un réacteur, notamment un réacteur
d'aéronef,
comprenant au moins une enceinte, dite chambre de combustion, adaptée pour y
réaliser une combustion lors d'au moins une étape, dite de combustion, et
étant
reliée à au moins une arrivée de gaz, dite arrivée de gaz comprimés,
permettant
d'alimenter la chambre de combustion en gaz comprimés lors d'au moins une
étape, dite de remplissage, et à au moins une sortie, dite sortie des gaz
brûlés,
par laquelle les gaz sont éjectés de la chambre de combustion lors d'au moins
une
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étape, dite de détente, ladite ou lesdites sortie des gaz brûlés comprenant
une
valve, dite valve d'éjection,
Selon l'invention, la valve d'éjection comprend deux pièces
rotatives, dites pièces rotatives d'éjection, les pièces rotatives d'éjection
comprenant des parois courbes et des parois intermédiaires reliant les parois
courbes et étant en rotation coordonnée et continue de façon à être :
* dans une position angulaire, dite position
fermée, dans laquelle une paroi courbe d'une pièce rotative d'éjection est
sensiblement en contact avec une paroi courbe de l'autre pièce, afin de
s'opposer
à une éjection significative de gaz de la chambre de combustion, lors d'au
moins
une étape de combustion, et
* dans une position angulaire, dite position
ouverte, dans laquelle une des parois intermédiaires d'une pièce rotative
d'éjection est située en regard d'une paroi de l'autre pièce rotative
d'éjection afin
de définir un espace ouvert entre les deux parois au travers duquel les gaz
sont
éjectés de la chambre de combustion lors d'au moins une étape de détente.
La chambre de coi ~bustiori est fermée grâce à la valve d'éjection pendant
rétape
de combustion. Ainsi, la combustion est réalisée à volume constant selon le
cycle
de Humphrey, et on obtient un rendement énergétique supérieur à celui des
turbomachines usuelles.
De plus, la fermeture de la chambre de combustion par les pièces rotatives
d'éjection permet d'éviter les fuites de gaz lorsque celles-ci-ci sont en
position
fermée.
Le mouvement de rotation des pièces rotatives est fluide et progressif ce qui
supprime les chocs et/ou les fortes fluctuations de pression notamment entre
les
étapes de combustion et de détente et par conséquent évite une usure
prématurée du réacteur.
Le fonctionnement des pièces rotatives d'éjection permet également de mieux
maîtriser les phénomènes de turbulence.
Avantageusement et selon l'invention, en position ouverte, une des parois
intermédiaires d'une pièce rotative d'éjection est située en regard d'une des
parois
intermédiaires de l'autre pièce rotative d'éjection.
Par ailleurs, selon l'invention, les pièces rotatives d'éjection sont
avantageusement en rotation directe par rapport au sens de l'éjection des gaz
de
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la chambre de combustion, de façon à accompagner le mouvement des gaz lors
de leur éjection et à diminuer les phénomènes de turbulence.
Il est toutefois à noter que les pièces d'éjection peuvent être également
agencées
de façon à être en rotation contraire par rapport au sens de l'éjection des
gaz de la
chambre de combustion. Cet agencement nécessite toutefois l'adjonction de
tuyères dites secondaires positionnées symétriquement par rapport à la tuyère
principale par laquelle les gaz de la chambre de combustion sont éjectés.
Cette
disposition offrant l'avantage d'un meilleur remplissage des gaz frais et
d'une
éjection des gaz brûlés plus complète, ainsi qu'une réduction sensible des
puissances mécaniques nécessaires à la rotation des pièces d'éjection.
Par ailleurs, avantageusement selon l'invention, les pièces rotatives sont
symétriques par rapport à l'axe de la chambre de combustion.
En outre, avantageusement et selon l'invention, les parois courbes d'une pièce
rotative ont le même rayon de courbure que les parois courbes de l'autre pièce
rotative.
Ainsi, en position fermée, les pièces rotatives viennent rouler l'une sur
l'autre,
sans rhnr.
En outre, avantageusement et selon l'invention, les parois intermédiaires des
pièces rotatives sont convexes.
Ainsi, l'espace ouvert par lequel les gaz sont éjectés de la chambre de
combustion
présentera une forme proche de celle du divergent d'une tuyère afin d'obtenir
une
vitesse d'éjection des gaz optimale.
De préférence, avantageusement et selon l'invention, l'arrivée de gaz
comprimés
comprend une valve, dite valve d'injection, adaptée pour s'opposer à
l'écoulement
des gaz entre l'arrivée de gaz comprimés et la chambre de combustion lors d'au
moins une étape de combustion.
En outre, avantageusement et selon l'invention la valve d'injection comprend
deux
pièces rotatives, dites pièces rotatives d'injection,
de structure semblable aux pièces rotatives d'éjection, et
- étant en rotation coordonnée de façon à être :
dans une position angulaire, dite position fermée, dans laquelle une paroi
courbe d'une pièce rotative d'injection est sensiblement en contact avec une
paroi
courbe de l'autre pièce, afin de s'opposer à un écoulement significatif des
gaz
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entre l'arrivée de gaz comprimés et la chambre de combustion, lors d'au moins
une étape de combustion, et
dans une position angulaire, dite position ouverte, dans laquelle une paroi
intermédiaire d'une pièce rotative d'injection est située en regard d'une
paroi
5 intermédiaire de l'autre pièce rotative d'injection afin de définir un
espace au
travers duquel les gaz comprimés alimentent la chambre de combustion, lors
d'au
moins une étape de remplissage.
Avantageusement et selon l'invention, les pièces rotatives d'injection et
d'éjection
sont adaptées pour être en position ouverte fixe pendant plusieurs étapes de
combustion-détente successives puis en rotation coordonnée et continue de
façon
à alterner plusieurs cycles successifs de combustion-détente durant lesquels
elles
sont en position fermée en phase de combustion puis en position ouverte en
phase de détente.
Lorsque les valves d'éjection et d'injection sont en position ouverte fixe, le
réacteur fonctionne comme une turbomachine à combustion à pression constante
classique. Ce mode de fonctionnement est continu contrairement à la combustion
à volume constant qui elle est puisée.
Durant certaines phases de vol, un mode de fonctionnement en continu est
parfois
préférable. Il s'agit en particulier des phases de décollage et
d'atterrissage.
Le réacteur selon l'invention peut autoriser un fonctionnement en continu à
pression constante lors du décollage suivi d'un fonctionnement pulsé à volume
constant lors de la phase de croisière.
Egalement, avantageusement et selon l'invention, les pièces rotatives
d'injection
et d'éjection sont adaptées pour être en rotation coordonnée et continue de
façon
à alterner plusieurs cycles successifs de combustion-détente durant lesquels
elles
sont en position fermée en phase de combustion puis en position ouverte en
phase de détente puis en position ouverte fixe pendant plusieurs étapes de
combustion - détente successives.
De même que précédemment, le réacteur selon l'invention autorise d'un
fonctionnement pulsé à volume constant lors de la phase de croisière suivi
d'un
fonctionnement en continu à pression constante lors de l'atterrissage.
Avantageusement et selon l'invention, chaque chambre de combustion
comprend au moins une alimentation en carburant et au moins un moyen
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d'allumage adapté pour enflammer un mélange de carburant et de gaz
comprimés.
De préférence, avantageusement et selon l'invention, le réacteur comprend
plusieurs moyens d'allumage situés chacun à des distances différentes de
l'arrivée de gaz comprimés, lesdits moyens d'allumage étant actionnés de
manière
différée.
Ainsi, pour une chambre de combustion comprenant deux moyens d'allumage
situés à des positions extrêmes de cette chambre, on peut actionner le moyen
d'allumage situés à une extrémité à un temps donné puis actionner le moyen
d'allumage situé à l'autre extrémité en temps différé.
Les gaz brûlés issus de la première combustion se dilatant vont comprimer les
gaz
non brûlés, dits gaz frais, et augmenter leur pression au delà de la pression
d'injection initiale due à la seule compression initiale des gaz comprimés.
Une fois
une certaine pression de gaz frais atteinte, un deuxième allumage est
déclenché.
La pression finale des gaz brûlés sera ainsi supérieure à celle atteinte par
des gaz
brûlés issus de gaz frais comprimés qui n'auraient subi qu'un unique allumage.
De plus, cette config iration permet de ten-~--. c
y.., ...,,,, , N.:1 1 1. u Lc~ .u vers une pression de gaz frais
suffisante pour qu'ils s'enflamment spontanément conformément au phénomène
de détonation.
Avantageusement et selon l'invention, les pièces rotatives d'éjection sont
situées
dans des chambres, chaque chambre présentant au moins une ouverture
permettant la circulation de gaz entre l'extérieur de ladite chambre et la
sortie de
gaz brûlés lorsque les pièces rotatives d'éjection sont en position fermée.
Au moment de la fermeture des valves d'éjection, par inertie, la pression des
gaz
brûlés au niveau de la sortie des gaz brûlés devient inférieure à la pression
atmosphérique extérieure créant ainsi une poussée négative. Pour remédier à ce
phénomène une ouverture relie l'extérieur et la sortie des gaz brûlés
rétablissant
ainsi la pression d'équilibre.
Avantageusement et selon l'invention, les pièces rotatives d'éjection
comprennent
un passage les traversant de part en part et adapté pour permettre une
circulation
de fluide au travers desdites pièces.
La circulation de fluide au travers des pièces assure leur refroidissement.
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En outre avantageusement et selon l'invention, le fluide circulant au travers
des
pièces rotatives d'éjection est du gaz comprimé qui provient de l'arrivée de
gaz
comprimés.
Le gaz comprimé alimentant la chambre de combustion est alors préchauffé par
la
chaleur des pièces rotatives d'éjection.
Avantageusement et selon l'invention, une partie de l'énergie thermique émise
par
les gaz issus de la sortie des gaz brûlés est utilisée pour réchauffer les gaz
comprimés en amont de la chambre de combustion.
Description des figures.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la
lecture
de la description suivante qui se réfère aux figures annexées représentant des
modes de réalisation préférentiels de l'invention, donnés uniquement à titre
d'exemples non limitatifs, et dans lesquelles :
In a figure 1 est une vue en coupe d'un mode de réaiisation
du réacteur,
la figure 2 une vue en coupe d'un mode de réalisation du
réacteur lors de l'étape de remplissage,
- la figure 3 est une vue en coupe d'un mode de réalisation
du réacteur au début de l'étape de combustion
la figure 4 est une vue en coupe d'un mode de réalisation
du réacteur en fin de l'étape de combustion,
- la figure 5 est une vue en coupe d'un mode de réalisation
du réacteur lors de l'étape de détente,
la figure 6 est une vue en perspective d'une pièce rotative,
la figure 7 est une vue en coupe d'une pièce rotative.
- la figure 8 est une vue partielle en coupe du réacteur au
niveau de la sortie des gaz brûlés,
la figure 9 est un schéma des rendements des différents
cycles thermodynamiques en fonction du rapport de compression du gaz
d'admission.
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Exposé détaillé d'une forme de réalisation préférentielle de l'invention
Description des figures.
Les figures 1 à 5 représentent un réacteur 1 selon l'invention comprenant une
chambre de combustion 3.
La chambre de combustion 3 est alimentée en gaz comprimé par une arrivée 4 de
gaz comprimés.
Le gaz comprimé est généré par un compresseur.
De préférence, le gaz comprimé est de l'air comprimé à une pression comprise
entre 2 et 4 bars.
La chambre de combustion 3 est adaptée pour y réaliser une combustion.
Pour ce faire, elle comprend au moins une alimentation en carburant 15 et au
moins un moyen d'allumage 16 pour enflammer un mélange de carburant et de
gaz comprimés.
Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention et comme représenté
sur
les figures 1 à 5, la chambre de combustion 3 comprend plusieurs moyens
d'âiiumage 16 situés chacun à des distances différentes de l'arrivée de gaz
comprimés 4. Les moyens d'allumage 16 peuvent être de préférence et
classiquement un allumage électrique commandé.
La chambre de combustion 3 peut également comprendre un tube à flamme 19
dont le but est de maintenir les gaz brûlés à très haute température hors du
contact avec les parois de la chambre de combustion 3.
La chambre de combustion 3 peut également comprendre des orifices 20 de
dilution et de gaufrage afin d'orienter une partie de l'air comprimé dit air
primaire , entre les gaz chauds et les parois de la chambre de combustion 3,
et
donc de confiner les gaz chauds hors du contact avec les parois.
La chambre de combustion 3 est reliée à une sortie 5 des gaz brûlés par
laquelle
les gaz peuvent être éjectés de la chambre de combustion. Cette sortie 5 est
équipée d'une valve d'éjection 6.
La valve d'éjection 6 est constituée de deux pièces rotatives d'éjection 7, de
préférence symétriques par rapport à l'axe de la chambre de combustion 3.
Les pièces rotatives d'éjection 7 comprennent des parois sensiblement courbes
8
et des parois intermédiaires 9 reliant les parois courbes 8.
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De préférence, comme représenté sur les figures 1 à 6, les pièces rotatives
d'éjection 7 comprennent deux parois courbes 8 et deux parois intermédiaires
9.
La figure 6 illustre une pièce rotative. Dans un mode de réalisation
préférentiel de
l'invention, la pièce rotative est dessinée à partir d'un cylindre. Les parois
courbes
8 suivent la géométrie de ce cylindre et ont par conséquent le même rayon de
courbure. Les parois intermédiaires 9 sont convexes et d'un rayon de courbure
supérieur au rayon du cylindre initial.
Comme illustré sur les figures 6 et 7, les pièces rotatives comprennent un
passage
les traversant de part en part et adapté pour permettre une circulation de
fluide, en
particulier un fluide de refroidissement, au travers desdites pièces.
Comme illustré sur la figure 7, selon un mode de réalisation préférentiel de
l'invention, le passage est de forme hélicoïdale, l'axe de l'hélicoïde étant
l'axe de
rotation des pièces de façon à accélérer la circulation du fluide de
refroidissement
au travers de la pièce rotative.
De préférence, comme représenté sur les figures 1 à 5, l'arrivée de gaz
comprimés 4 comprend une valve d'injection 11.
De préférence, comme représenté sur les figures 1 à 5, la valve d'injection 11
est
d'une structure similaire à la valve d'éjection 6 c'est à dire qu'elle est
constituée de
deux pièces rotatives, dites pièces rotatives d'injection 12, ces pièces
rotatives
d'injection 12 étant, elles-mêmes, d'une structure similaire aux pièces
rotatives
d'éjection 7. En effet, elles comprennent des parois courbes et des parois
intermédiaires reliant les parois courbes.
Selon un mode préférentiel de l'invention et comme représenté sur les figures
1 à
5, ces pièces rotatives d'injection 12 sont symétriques par rapport à l'axe de
la
chambre de combustion 3 et comprennent deux parois courbes et deux parois
intermédiaires convexes et présentant un rayon de courbure supérieur à celui
des
parois courbes.
Toutefois même si les pièces rotatives d'injection 12 et d'éjection 7
présentent des
structures similaires, elles peuvent présenter des dimensions et/ou un
mouvement
de rotation différents.
Comme représentés sur les figures 1 à 5, les pièces rotatives d'éjection 7 et
d'injection 12 sont de préférence situées dans des chambres 17.
Une ouverture 18 est ménagée au niveau des chambres 17 des pièces rotatives
d'éjection 7. Cette ouverture 18 relie l'extérieur à l'intérieur de la chambre
17.
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La figure 2 représente le réacteur 1 lors de l'étape de remplissage. Lors de
cette
étape la chambre de combustion 3 est alimentée en gaz comprimé.
Pour ce faire, la valve d'injection 11 est en position ouverte.
Comme représenté sur la figure 2, les pièces rotatives d'injection 12 sont
alors
5 dans une position angulaire, dite position ouverte, dans laquelle une paroi
intermédiaire 14 d'une pièce rotative d'injection est située en regard d'une
paroi
intermédiaire 14 d'une paroi de l'autre pièce rotative d'injection afin de
définir un
espace au travers duquel les gaz comprimés alimentent la chambre de
combustion 3, lors d'au moins une étape de remplissage.
10 La valve d'éjection 6 est également en position ouverte.
Comme représenté sur la figure 2, les pièces rotatives d'éjection 7 sont alors
dans
une position angulaire dans laquelle une des parois intermédiaires 9 d'une
pièce
rotative d'éjection 7 est située en regard d'une paroi intermédiaire d'une
paroi de
l'autre pièce rotative d'éjection 7 afin de définir un espace 10 ouvert entre
les deux
parois au travers duquel les gaz sont éjectés de la chambre de combustion 3.
La chambre de combustion 3 se remplit ainsi de gaz frais 21 comprimés, en
l'occurrence de l'air comprimé, chassant les gaz restant dans ia chambre de
combustion 3.
Les pièces rotatives d'éjection 7 sont en rotation autour de leur axe central.
Ce
mouvement s'effectue de préférence dans le sens de l'éjection des gaz de la
chambre de combustion 3 afin de diminuer les phénomènes de turbulences.
Les pièces rotatives d'éjection 7 qui étaient dans une position ouverte dans
laquelle deux de leurs parois intermédiaires 9 étaient en regard l'une de
l'autre
lors de l'étape de remplissage, comme cela était illustré sur la figure 2,
vont subir
un mouvement de rotation.
Ce mouvement de rotation est coordonné et continu de sorte qu'une paroi courbe
8 d'une pièce rotative d'éjection 7 vienne en contact avec une paroi courbe 8
de
l'autre pièce.
Ainsi, les parois courbes 8 s'opposent de par leur contact à l'éjection de gaz
de la
chambre de combustion 3. Les pièces rotatives d'éjection 7 sont alors dans une
position fermée, comme représenté sur les figures 3 et 4.
De préférence, il existe un jeu minimum entre les deux parois courbes 8 pour
éviter les risques de choc et d'usure au niveau de ces parois.
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Toutefois, le jeu est défini pour s'opposer à un écoulement significatif des
gaz par
la sortie 5 des gaz brûlés notamment de par le phénomène de blocage
aérodynamique.
Au moment de la fermeture des valves d'éjection, par inertie, la pression des
gaz
brûlés dans l'espace 10 devient inférieure à la pression atmosphérique
extérieure
créant ainsi une poussée négative. Pour remédier à ce phénomène l'ouverture 18
relie l'extérieur et la sortie des gaz brûlés lors du début de la phase de
combustion
représenté sur la figure 8. Grâce à cette ouverture 18, la pression
d'équilibre est
rétablie.
Tout comme les pièces rotatives d'éjection 7, les pièces rotatives d'injection
12 qui
étaient dans une position ouverte dans laquelle deux de leurs parois
intermédiaires étaient en regard l'une de l'autre lors de l'étape de
remplissage,
comme cela était illustré sur la figure 2, vont également subir un mouvement
de
rotation.
Ce mouvement s'effectue de préférence dans le sens de l'injection des gaz de
la
chambre de combustion 3 afin de diminuer les phénomènes de turbulences.
Ce mouvement de rotation est coordonné et continu de sorte qu'une paroi courbe
d'une pièce rotative d'injection 12 vienne en contact avec une paroi courbe de
l'autre pièce.
Ainsi les parois courbes s'opposent de par leur contact à l'écoulement des gaz
entre l'arrivée 4 des gaz comprimés et la chambre de combustion 3. Les pièces
rotatives d'injection 12 sont alors dans une position fermée, comme représenté
sur
les figures 3 et 4.
Tout comme pour les pièces rotatives d'éjection 7, il existe un léger jeu
entre les
deux parois courbes pour éviter les risques de choc et d'usure au niveau de
ces
parois.
Les valves d'injection et d'éjection sont ainsi en position fermée. Elles
s'opposent
respectivement à l'écoulement des gaz entre l'arrivée 4 de gaz comprimés et la
chambre de combustion 3 et à l'éjection des gaz de la chambre de combustion 3,
maintenant ainsi la chambre de combustion 3 à volume constant. L'étape de
combustion est alors réalisée. Cette étape est illustrée sur les figures 3 et
4.
Comme illustré sur la figure 9, la combustion à volume constant selon le cycle
de
Humphrey présente un rendement énergétique bien meilleur que la combustion à
pression constante selon le cycle de Joule-Brayton.
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Pour effectuer cette combustion, la chambre de combustion 3 est alimentée en
carburant par le biais d'une alimentation en carburant 15. Le mélange gaz
comprimé-carburant est enflammé par des moyens d'allumage 16.
Comme illustré sur la figure 3, on peut positionner deux moyens d'allumage 16
à
des positions extrêmes de la chambre de combustion 3, actionner un premier
moyen d'allumage 16 à un temps donné puis actionner le moyen d'allumage 16
situé à l'autre extrémité en temps différé.
Les gaz brûlés 22 issus de la première combustion se dilatant vont comprimer
les
gaz non brûlés, dits gaz frais, et augmenter leur pression au delà de la
pression
d'injection initiale. Une fois une certaine pression de gaz frais atteinte, un
deuxième allumage est déclenché. La pression finale des gaz brûlés sera ainsi
supérieure à celle atteinte par des gaz brûlés issus de gaz frais comprimés
qui
n'auraient subi qu'un unique allumage.
Lors de l'étape de combustion, les pièces rotatives d'éjection 7 et
d'injection 12
poursuivent leur rotation continue. En fait, les parois courbes 8 des pièces
rotatives roulent l'une sur l'autre de manière fluide et sans choc.
Du fait de ce mouvement de rotation, les pièces rotatives d'éjection 7
viennent en
position ouverte, comme représenté sur la figure 5. Les gaz brûlés lors de la
combustion sont alors éjectés de la chambre de combustion 3 en produisant une
force propulsive dont l'intensité est le produit du débit massique des gaz
brûlés
éjectés par leur vitesse d'éjection. Il s'agit alors de l'étape de détente.
Cette étape
est illustrée sur la figure 5.
Les parois intermédiaires 9 étant de forme convexe, lorsque les pièces
rotatives
d'éjection 7 sont en position ouverte, l'espace 10 par lequel les gaz sont
éjectés
de la chambre de combustion est d'une forme semblable à celle du divergent
d'une tuyère.
Comme représenté sur la figure 5, la valve d'injection 11 reste en position
fermée
lors de l'étape de détente.
Elle ne vient en position ouverte qu'à la fin de cette étape.
On se retrouve alors dans la configuration de l'étape de remplissage. Les gaz
comprimés chassent les gaz brûlés restant de la chambre de combustion 3. Un
nouveau cycle de remplissage, combustion, détente peut être réalisé.
Plusieurs cycles de remplissage-combustion-détente successifs peuvent ainsi
être
enchaînés.
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Il est également possible de réaliser plusieurs cycles successifs de
remplissage-
combustion-détente, également appelés cycle de combustion-détente, pendant
lesquels les valves d'éjection et d'injection restent en position ouvertes
fixes. On
se retrouve alors dans la configuration d'une turbomachine classique
fonctionnant
en continu et avec une combustion à pression constante.
Puis de réaliser des cycles de combustion-détente durant lesquels les valves
d'injection et d'éjection sont en rotation comme illustré sur les figures 2 à
5 et
comme décrit précédemment et enfin de repasser dans une configuration dans
laquelle les valves d'éjection et d'injection restent en position ouvertes
fixes
pendant plusieurs cycles de combustion-détente. On est alors dans une
configuration avec une combustion à volume constant et fonctionnant de manière
pulsée.
Ce type de fonctionnement alternant fonctionnement en continu (combustion à
pression constante) et pulsé (combustion à volume constant) est
particulièrement
intéressant dans le cas d'un réacteur 1 d'avion. En effet, durant certaines
phases
de vol, un mode de fonctionnement en continu est parfois préférable. Il s'agit
en
particulier des phases de décollage et d'atterrissage. Alors, qu'un mode de
fonctionnement avec une combustion à volume constant peut être préférable lors
de la phase de croisière.
Tel que cela ressort de l'examen de la figure 9, il apparaît d'un grand
intérêt de
développer une turbomachine qui réalise le cycle thermodynamique dit de
Humphrey qui autorise de fait, pour un même taux de compression P2/Pa des gaz
frais, des rendements i1 très supérieurs au cycle de Brayton (turbomachine
classique), et plus encore, au cycle de Beau de Rochas (moteur à combustion
interne/automobile). La consommation en carburant s'en trouve fortement
réduite.
L'invention a été décrite ci-dessus en référence à une forme de réalisation
donnée
à titre de pur exemple. Il va de soi qu'elle n'est pas limitée à cette forme
de
réalisation mais qu'elle s'étend à toutes les formes de réalisations couvertes
par
les revendications ci-annexées.
