Structure d'accroche-flamme pour système de réchauffe de turboréacteur

Description

[0001] La présente invention concerne une structure d'accroche-flamme pour système de réchauffe de turboréacteur.

[0002] Il est généralement bien connu de prévoir dans un turboréacteur un système de réchauffe placé dans un canal situé en aval du moteur proprement dit, par rapport au sens normal de circulation des gaz. Ce système est ainsi placé dans le flux qui a traversé la turbine et dans le cas fréquent d'application à un moteur à double flux, le système se développe à la fois dans le flux chaud et dans le flux froid radialement extérieur, à la hauteur et légèrement en aval de la confluence de ces deux flux. Ce système procure ainsi une augmentation de poussée en introduisant une carburation complémentaire.

[0003] Diverses réalisations ont été essayées en vue d'assurer l'efficacité de ce genre de systèmes. Un exemple est fourni par US-A-3.931.707 qui décrit un dispositif d'accroche-flamme pour système de réchauffe dans lequel un passage annulaire est ménagé en amont d'un anneau à section en V entre deux anneaux placés à l'intérieur d'un canal de turboréacteur dans le flux des gaz qui ont traversé la turbine. Le mélange air-carburant est réalisé à l'intérieur de l'enceinte annulaire ainsi ménagée à l'intérieur de laquelle est disposée une rangée d'aubes de tourbillonnement en vue d'améliorer le mélange air-carburant et de favoriser la vaporisation avant inflammation.

[0004] US-A-4 445 339 décrit également un accroche-flamme comportant un anneau à section en V dont les deux faces radialement externe et interne portent chacune une grille d'ailettes, procurant une mise en rotation des écoulements à la fois du côté radialement externe et du côté radialement interne.

[0005] L'invention vise à obtenir une simplification de la structure utilisée tout en recherchant une amélioration des performances de réchauffe.

[0006] La structure d'accroche-flamme du genre précité et conforme à l'invention est caractérisée en ce que seulement la partie radialement externe de l'anneau porte ladite grille. De cette manière, une tranche cylindrique d'écoulement traversant la grille d'ailettes est mise en rotation, dans une zone limitée, procurant des résultats remarquables.

[0007] La giration ainsi provoquée dans cette tranche d'écoulement crée un gradient radial de pression qui augmente la zone de recirculation située en aval du dispositif d'accroche-flamme proprement dit. L'augmentation de ce volume de recirculation est un facteur qui améliore directement le domaine de stabilité du système de réchauffe.

[0008] Ce phénomène de recirculation induit également une turbulence de cisaillement au niveau de la frontière de mélange entre l'écoulement en giration et l'écoulement principal à l'extérieur du dispositif d'accroche-flamme qui n'est pas soumis à cette mise en rotation. Il en résulte une caractéristique de vitesse de propagation de flamme augmentée, ce qui amène une amélioration du rendement et surtout une valeur donnée de rendement est obtenue à une distance plus courte en aval du dispositif d'accroche-flamme. Cette amélioration des performances peut être prise en compte dans le dimensionnement du canal de turboréacteur qui peut, dans ces conditions, être plus court, ce qui amène une réduction intéressant de la masse et de l'encombrement qui sont des paramètres importants dans les applications aéronautiques concernées.

[0009] Avantageusement, dans la structure d'accroche-fiamme selon l'invention, chaque ailette en sus de la partie radialement externe de l'anneau correspondant à une branche de la section en V recouvre également la partie frontale adjacente de l'anneau correspondant à la base arrondie de la section en V.

[0010] Par contre, l'invention ne prévoit pas d'étendre chaque ailette sur la partie du dispositif d'accroche-flamme située vers l'axe du moteur, correspondant à la branche de la section en V radialement interne. Ce mode de construction aurait en particulier l'inconvénient de créer un écoulement en rotation radialement interne qui gènerait la recirculation en aval du dispositif accroche-flamme par l'influence d'une composante de vitesse centrifuge.

[0011] Avantageusement aussi, les bords radialement externes des ailettes peuvent être réunis par une enveloppe circulaire extérieure continue qui peut se prolonger longitudinalement par un rebord amont.

[0012] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui va suivre un mode de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés dans lesquels :

la figure 1 représente une vue partielle schématique en coupe longitudinale d'une partie arrière de turboréacteur montrant un exemple de réalisation d'un système de réchauffe ;

la figure 2 représente une vue de détail agrandie de la figure 1 montrant une structure d'accroche-flamme conforme à l'invention ;

la figure 3 représente une vue partielle développée de la figure 2 selon la direction F montrant la disposition de grille d'ailettes sur accroche-flamme.

[0013] On a représenté sur la figure 1 une partie arrière de turboréacteur en coupe longitudinale selon l'axe de rotation. 1 désigne un capot intérieur d'éjection qui délimite la veine de circulation des gaz chauds dont le flux à la sortie de la turbine (non représentée au dessin) est symbolisé par la flèche 2. Cette veine est délimitée extérieurement par une paroi 3 qui effectue la séparation entre ce flux chaud et un flux secondaire externe dit « flux froid qui circule dans le canal annulaire secondaire, entre ladite paroi 3 et une paroi externe 4 qui se prolonge vers l'aval. Un système complet de réchauffe 5 est schématiquement représenté à la figure 1 et comporte un anneau brûleur 6 radialement externe composé d'un anneau accroche-flamme 7 et d'une rampe d'injection 8 et disposé au niveau du flux froid, un anneau brûleur 9 également composé d'un anneau accroche-flamme 10 et d'une rampe d'injection 11 et disposé à l'extérieur du flux chaud, au niveau de la confluence entre flux froid et flux chaud, un anneau brûleur 12 composé d'un anneau accroche-flamme 13 et d'une rampe d'injection 14 et situé au niveau du flux chaud, un anneau accroche-flamme 15 radialement interne, à l'intérieur du flux chaud. Ces différents anneaux sont montés sur la paroi fixe 3 de séparation entre les deux flux au moyen de différentes biellettes de liaison 16, 17, 18, 19 comportant à leurs extrémités des articulations 20, 21, 22, 23, 24, 25. Un dispositif 26 d'amenée de carburant disposé en amont complète le système. Un ou plusieurs des accroche-flammes du système peuvent être réalisés conformément à l'invention, mais l'application la plus avantageuse est faite au niveau de l'accroche-flamme 10 à l'extérieur du flux chaud.

[0014] La figure 2 représente une vue agrandie de l'accroche-flamme 10 réalisé conformément à l'invention. Des ailettes 27 sont rapportées sur la face extérieure, sur la branche radialement externe 28 de la section en V de l'accroche-flamme 10. Chaque ailette recouvre cette branche externe 28 et également la partie frontale 29 formant la base arrondie de la section en V. La vue partielle développée de la figure 3 montre que des ailettes 27 sont régulièrement réparties sur la périphérie de l'accroche-flamme et ces ailettes 27 reçoivent un profil et une orientation qui assurent la mise en rotation de la tranche cylindrique d'écoulement qui traverse la grille d'ailettes.

[0015] Le bord externe des ailettes 27 est réuni par une enveloppe extérieure 30 continue qui se prolonge en amont des ailettes par un rebord 31. Cette disposition favorise la séparation du flux entre une tranche selon la flèche 32 mise en rotation et un flux extérieur selon la flèche 33 qui ne l'est pas et l'effet de cisaillement qui en résulte au niveau du mélange.

Revendications

1. Structure d'accroche-flamme pour système de réchauffe de turboréacteur, du genre comportant un anneau (10) à section en V et une grille d'ailettes (27) régulièrement réparties de telle sorte qu'une tranche cylindrique d'écoulement traversant ladite grille est mise en rotation, caractérisée en ce que seulement la partie radialement externe (28) de l'anneau (10) porte ladite grille.

2. Structure d'accroche-flamme selon la revendication 1 caractérisée en ce que chaque ailette (27) en sus de la partie radialement externe (28) de l'anneau (10) correspondant à une branche de la section en V recouvre également la partie frontale (29) adjacente de l'anneau (10) correspondant à la base arrondie de la section en V.

3. Structure d'accroche-flamme selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisée en ce que les bords radialement externes des ailettes (27) sont réunis par une enveloppe (30) circulaire extérieure continue.

4. Structure d'accroche-flamme selon la revendication 3 caractérisée en ce que ladite enveloppe extérieure (30) déborde par un rebord (31), longitudinalement en amont du bord amont des ailettes (27), l'amont étant défini par rapport au sens normal de circulation des gaz vers l'éjection.

Claims

1. Flame-baffle structure for a reheating system of a turbo-jet engine, of the type comprising a ring (10) of V-shaped cross-section and a grating of fins (27) uniformly distributed in such a way that a cylindrical flow segment passing through the said grating is set in rotation, characterized in that only the radially outer part (28) of the ring (10) carries the said grating.

2. Flame-baffle structure according to Claim 1, characterized in that each fin (27) covers not only the radially outer part (28) of the ring (10) corresponding to one branch of the V-shaped cross-section, but also the adjacent front part (29) of the ring (10) corresponding to the rounded base of the V-shaped cross-section.

3. Flame-baffle structure according to one of Claims 1 and 2, characterized in that the radially outer edges of the fins (27) are connected by means of a continuous outer circular casing (30).

4. Flame-baffle structure according to Claim 3, characterized in that the said outer casing (30) projects by means of a rim (31) longitudinally upstream of the upstream edge of the fins (27), upstream being defined in relation to the normal direction of circulation of the gases towards ejection.

Ansprüche

1. Flammhalter-Konstruktion für Nachverbrennungssysteme von Turbostrahltriebwerken, mit einem Ring (10) mit V-förmigem Querschnitt und einem Gitter mit Rippen (27), die in regelmäßiger Verteilung derart angeordnet sind, daß ein das Gitter durchdringender zylindrischer Strömungsabschnitt in Rotation versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nur der radial äußere Teil (28) des Rings (10) das genannte Gitter trägt.

2. Flammhalter-Konstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rippe (27) zusätzlich zu dem radial äußeren Teil (28) des Rings (10), der einem Schenkel des V-förmigen Querschnitts entspricht, auch den angrenzenden frontalen Teil (29) des Rings (10) überdeckt, der der abgerundeten Basis des des V-förmigen Querschitts entspricht.

3. Flammhalter-Konstruktion nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radial äußeren Ränder der Rippen (27) durch eine fortlaufende kreisförmige äußere Hülle (30) miteinander verbunden sind.

4. Flammhalter-Konstruktion nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Hülle (30) auf der stromaufwärtigen Seite den stromaufwärtigen Rand der Rippen (27) mit einer Randleiste (31) überragt, wobei die stromaufwärtige Seite relativ zu der normalen Strömungsrichtung der Gases in Ausstoßrichtung definiert ist.

Dessins