FR2941496A1 - Turbomachine a combustion isochore, detente totale et effet statoreacteur pulse - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne une turbomachine constituée d'un réservoir d'air comprimé (1) et d'un injecteur air-carburant (2) alimentant une chambre de combustion (3) constituée en une de ses extrémités d'un système de valves rotatives (5) dont la géométrie permet de fermer ladite chambre durant tout le temps de la combustion. En rotation continue, les valves présentent ensuite une ouverture par laquelle s'évacuent les gaz brûlés à haute pression via une tuyère (6), produisant alors une poussée conséquente. Lorsque la pression dans la chambre de combustion est suffisamment basse, l'injecteur est de nouveau ouvert de façon à ce que le mélange gazeux air-carburant chasse complètement les gaz brûlés en fin de détente totale et ce, jusqu'à la fermeture des valves rotatives de nouveau en « contact ». L'injecteur (2) étant alors désactivé, un nouveau cycle de combustion-détente est déclenché via l'allumage commandé (4). La turbomachine selon l'invention crée une force propulsive à haut rendement et à vitesses d'éjection très élevées.

Description

TURBOMACHINE A COMBUSTION ISOCHORE ET EFFET STATOREACTEUR PULSE
La présente invention concerne une turbomachine ci-après dénommée Thermoréacteur qui réalise une combustion à volume constant et une détente 5 totale des gaz brûlés. Les turbomachines qui créent une force propulsive se répartissent principalement selon trois modes : 1 ù Le turboréacteurs : il prélève une masse d'air dans l'atmosphère, la comprime à l'aide principalement d'un compresseur centrifuge ou axial, la 10 mélange à un carburant qu'il brûle dans une chambre de combustion, puis oriente ces gaz brûlés à haute température vers une turbine reliée au compresseur rendant ainsi autonome la turbomachine. Ces gaz brûlés sont ensuite éjectés à grande vitesse dans l'atmosphère au travers d'une tuyère, produisant ainsi une force propulsive. 15 2 ù Le statoréacteur : il permet d'atteindre de très grandes vitesses mais nécessite au préalable une vitesse d'amorçage importante afin que la compression de l'air puisse se faire par simple effet aérodynamique, s'affranchissant ainsi du compresseur mécanique et de sa turbine. 3 ù le pulsoréacteur : surtout utilisé pendant la dernière guerre par les 20 Allemands avec les fameux VI fonctionne sur une combustion pulsée.
La turbomachine selon l'invention cumule les avantages de ces trois modes de propulsion en ce sens qu'au travers d'un compresseur volumique centrifuge (ou autres systèmes) autonome, une masse d'air prélevée dans 25 l'atmosphère après avoir subi une compression modérée, remplira un réservoir principal. Ce dernier alimente une ou plusieurs chambres de combustion via des injecteurs d'air et de carburant. Des zones d'allumage commandées y sont judicieusement réparties. A l'une de ses extrémité, deux valves rotatives de géométrie prédéfinies sont positionnées de telles sortes qu'elles roulent l'une 30 sur l'autre pour venir fermer cette même extrémité durant toute la phase de combustion réalisant véritablement une combustion à volume constant (isochore). Les valves entraînées en rotation, présenteront ensuite un profil qui dessinera une tuyère à géométrie variable permettant ainsi aux gaz brûlés de se détendre totalement en s'échappant à grande vitesse vers l'extérieur 35 produisant alors une force propulsive conséquente.
Dans leur mouvement de rotation continu, les valves après la pleine ouverture, entameront leur phase de fermeture, les gaz brûlés étant toujours en état de détente. Cette phase de fermeture déclenchera alors l'ouverture en premier lieu des injecteurs d'air évoqués supra, et dont le front d'onde balaiera les gaz brûlés, puis l'injection de carburant sera déclenchée selon les règles de la meilleure turbulence, de façon à ce que la fermeture totale des valves rotatives û ces dernières venant de nouveau à rouler l'une sur l'autre û coïncide avec l'évacuation complète des gaz brûlés, marquant ainsi la fin du remplissage de la chambre de combustion prête à entamer un nouveau cycle thermodynamique. Ce Thermoréacteur de deuxième génération est donc une turbomachine réalisant une combustion isochore à effet statoréacteur pulsé dont le nouveau cycle thermodynamique (1) représenté sur le diagramme de Clapeyron (P,V) autorise des gains en consommation très importants, comparé aux cycles de Joule-Brayton (2) pour les turbomachines en général, et au cycle Beau-de-Rochas (3) pour les moteurs à combustion interne (essence). 2941496 -3
Les dessins annexés illustrent l'invention : La figure 1 représente le Thermoréacteur constitué du réservoir (1), de 5 l'injecteur air-carburant (2), de la chambre de combustion (3), des allumeurs (4), des deux valves rotatives (5) et de la tuyère d'éjection (6). La figure 2a représente en perspective les deux valves rotatives (1) positionnées dans leur secteur cylindrique (2) et en rotation autour de l'axe (3). La figure 2b représente les deux valves dont la géométrie (4) est un 10 secteur circulaire centré sur l'axe de rotation (3) de façon à rouler (figure 2a) l'une sur l'autre durant le temps de la combustion, et une géométrie (5) pour dessiner ensuite une tuyère à géométrie variable permettant aux gaz brûlés (6) de se détendre vers l'extérieur. La figure 3 représente les différentes phases du cycle thermodynamique.
15 La figure 3a représente la phase de combustion isochore où l'injecteur (1) et les valves (3) sont fermés durant tout le temps de la combustion (2); la figure 3b représente les valves (3) en position ouvertes, les gaz brûlés (5) continuant de se détendre à l'extérieur au travers de la tuyère (6) ; la figure 3c représente les valves en position plein-ouvert (3) pendant que l'injecteur (1) introduit l'air frais (7) et le carburant (8) ; sur la figure 3d l'injection du mélange air-carburant se poursuit en (10) pendant que le front avant de ces gaz frais fini de chasser les gaz brûlés (12) et que les valves rotatives (3) commencent à fermer la chambre de combustion. La figure 3e représente la chambre de combustion totalement remplie de mélange air-carburant frais prêt à subir une nouvelle combustion.25

Claims (4)

  1. REVENDICATIONS1) Turbomachine caractérisée en ce que un mélange air-carburant injecté sous pression modérée dans une chambre de combustion (3) réalise une combustion à volume constant (isochore) et une détente totale des gaz brûlés.
  2. 2) Turbomachine selon la revendication 1 caractérisée en ce que la chambre de combustion (3) est constituée de valves rotatives (5) dont une de leurs fonctions est de maintenir son volume constant durant toute la phase de combustion puis, par leur rotation continue, de présenter une ouverture laissant les gaz brûlés se détendre totalement à l'extérieur via une tuyère (6) créant ainsi une force propulsive conséquente.
  3. 3) Turbomachine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'air injecté dans la chambre de combustion (3) est comprimé par un turbocompresseur (ou autre mécanisme) indépendant du fonctionnement de ladite chambre de combustion.
  4. 4) Turbomachine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle réalise un nouveau cycle thermodynamique composé d'une compression, d'une combustion isochore, d'une détente totale et d'une compression isobare.25
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