FR3037038A1

FR3037038A1 - TURBO REACTOR DRIVING A BLOWER AND A GENERATOR, ITS MOUNTING ON A VERTICAL LANDING AEROFEF AND LANDFILLING

Info

Publication number: FR3037038A1
Application number: FR1501189A
Authority: FR
Inventors: Andre Chaneac
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-06-08
Filing date: 2015-06-08
Publication date: 2016-12-09

Abstract

Turbo réacteur (1) d'un aéronef à décollage et atterrissage vertical équipé d'une soufflante (5) et d'une génératrice (11) entrainé par un arbre moteur (2) caractérisé en ce que d'une part la soufflante (5) comporte dans sa partie centrale un compresseur d'air (4) pour alimenter en air sous pression le réacteur (1) afin de le faire fonctionner. Dans sa partie périphérique des pales pivotantes (6) à calage variable par rotation sur elles-mêmes permettant une variation du débit d'air sous pression allant du maximum à l'arrêt par rotation des pales (6) de la soufflante (5) se rejoignant suivant la commande du pilote et d'autre part la génératrice (11) de courant électrique solidaire du support fixe (7) solidaire du bâti (8) du turbo réacteur (1) soutenant l'arbre moteur (2) par son pallier (9) elle est équipée d'un dispositif permettant la variation du débit du courant induit, d'un débit maximum à un débit nul suivant la commande du pilote, cette génératrice (11) alimentant une centrale (13) électrique régulatrice alimentant au moins un moteur électrique (14) positionné soit dans la structure inférieure de l'aéronef soit dans les ailes équipé d'une soufflante (15) participant à la portance de l'aéronef par sa poussée sensiblement verticale pendant le décollage et l'atterrissage vertical de l'aéronef.Turbo reactor (1) of a vertical take-off and landing aircraft equipped with a blower (5) and a generator (11) driven by a driving shaft (2), characterized in that on the one hand the blower (5) ) comprises in its central part an air compressor (4) for supplying pressurized air to the reactor (1) in order to operate it. In its peripheral portion of the rotating blades (6) rotatably variable on themselves allowing a variation of the air flow under pressure from maximum to stop by rotation of the blades (6) of the fan (5) is joining according to the command of the pilot and secondly the generator (11) of electric current secured to the fixed support (7) integral with the frame (8) of the turbo reactor (1) supporting the motor shaft (2) by its abutment ( 9) it is equipped with a device for varying the flow rate of the induced current, a maximum flow at a zero flow rate according to the control of the pilot, the generator (11) supplying a central (13) electric regulator supplying at least one electric motor (14) positioned either in the lower structure of the aircraft or in the wings equipped with a blower (15) participating in the lift of the aircraft by its substantially vertical thrust during the take-off and the vertical landing of the aircraft; aero nave.

Description

1 TURBO REACTEUR ENTRAINANT UNE SOUFFLANTE ET UNE GENERATRICE, SON MONTAGE SUR UN AERONEF A DECOLLAGE ET ATTERRISSAGE VERTICAL s Domaine technique L'invention se rapporte à un aménagement de l'arbre moteur entrainant la soufflante d'un turbo réacteur afin d'utiliser la puissance de l'arbre moteur pour entrainer également une génératrice de courant électrique alimentant une centrale électrique entrainant au moins un 10 moteur électrique équipé d'une soufflante participant au décollage et à l'atterrissage vertical de l'aéronef. Domaine technique antérieur 15 Il existe des avions qui décollent verticalement grâce à l'utilisation de soufflante centrale et des volets modifiant la sortie des gaz issus du réacteur tel le F35 B américain ou comme le HARRIER anglais. Suite à nos recherches nous n'avons pas trouvé de brevet qui utilise la puissance de l'arbre moteur d'une soufflante d'un turbo réacteur pour entrainer également une génératrice de courant 20 électrique. Exposé de l'invention L'invention concerne donc le turbo réacteur d'un aéronef à décollage et atterrissage vertical 25 disposant d'un arbre moteur entrainant une soufflante aménagée au niveau de cette soufflante pour entrainer également une génératrice de courant électrique, un support fixe solidaire du bâti du turbo réacteur étant placé entre la soufflante et la génératrice soutenant l'arbre moteur par son pallier, l'induit de la génératrice étant fixé au support fixe. Plus précisément le turbo réacteur d'un aéronef à décollage et atterrissage vertical est équipé 30 d'un arbre moteur entraînant la soufflante mais aussi entraînant une génératrice de courant électrique, la soufflante comportant dans sa partie centrale un compresseur d'air pour alimenter en air sous pression le réacteur afin de le faire fonctionner et dans sa partie périphérique un ensemble de pales à calage variable par rotation sur elles-mêmes à la commande du pilote 3037038 2 permettant une variation du débit d'air sous pression allant du débit maximum à l'arrêt de ce débit quand la rotation rend les pales jointives. La génératrice de courant électrique dispose d'un inducteur entraîné par l'arbre moteur formé par des aimants permanents orientés dans un sens sur une moitié de l'inducteur et dans l'autre sens sur l'autre moitié de façon à créer un champ magnétique rotatif. Elle dispose également d'un induit fixe solidaire du support fixe. Egalement, l'induit de la génératrice de courant électrique est solidaire ,Ju support fixe placé entre la soufflante et la génératrice, elle est équipée d'un dispositif permettant la variation du débit du courant induit d'un débit maximum à un débit nul à la demande du pilote, elle alimente une centrale électrique régulatrice qui alimente à son tour au moins un moteur électrique positionné soit dans la structure inférieure de l'aéronef soit dans les ailes, équipé d'une soufflante sensiblement horizontale participant à la portance de l'aéronef par sa poussée sensiblement verticale pendant le décollage et l'atterrissage vertical.The invention relates to an arrangement of the motor shaft driving the blower of a turbo reactor in order to utilize the power of a turbo-jet engine and a generator thereof, and its assembly on a vertical take-off and landing helicopter. the motor shaft to also drive an electric generator power supplying a power plant driving at least one electric motor equipped with a blower participating in the take-off and vertical landing of the aircraft. Previous Technical Field 15 There are planes that take off vertically through the use of central blower and flaps modifying the output of the gases from the reactor such as the US F35 B or English HARRIER. As a result of our research, we have not found a patent that uses the power of the drive shaft of a blower of a turbo reactor to also drive an electric current generator. DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention therefore relates to the turbo reactor of a vertical take-off and landing aircraft having a motor shaft driving a blower arranged at this blower to also drive an electric current generator, a fixed support. integral with the frame of the turbo reactor being placed between the fan and the generator supporting the motor shaft by its bearing, the armature of the generator being fixed to the fixed support. More specifically, the turbojet engine of a vertical take-off and landing aircraft is equipped with a motor shaft driving the fan but also driving an electric current generator, the fan comprising in its central part an air compressor for supplying air. pressurized the reactor in order to operate it and in its peripheral part a set of variable-pitch blades by rotation on themselves at the pilot's control 3037038 2 allowing a variation of the air flow under pressure ranging from the maximum flow rate to the stop this flow when the rotation makes the blades join. The electric current generator has an inductor driven by the motor shaft formed by permanent magnets oriented in one direction on one half of the inductor and in the other direction on the other half so as to create a magnetic field rotary. It also has a fixed armature fixed to the fixed support. Also, the armature of the electric current generator is integral, Ju fixed support placed between the fan and the generator, it is equipped with a device allowing the variation of the flow rate of the induced current of a maximum flow at a flow rate of zero to the request of the pilot, it feeds a regulating power plant which in turn feeds at least one electric motor positioned either in the lower structure of the aircraft or in the wings, equipped with a substantially horizontal blower participating in the lift of the aircraft by its substantially vertical thrust during takeoff and vertical landing.

De même les soufflantes entraînées par les moteurs électriques alimentés par la centrale électrique comportent des volets qui sont fermés pendant le vol en mode avion mais qui doivent être ouverts pendant le vol en mode drone pour permettre le fonctionnement des soufflantes positionnées soit dans la structure inférieure de l'aéronef, les volets de fermeture se déplaçant pour permettre l'ouverture des soufflantes, soit dàns les ailes les volets de fermeture supérieurs se pliant au centre suivant l'axe de tangage de l'aéronef' les volets inférieurs se déplaçant pour permettre le fonctionnement des soufflantes. Turbo réacteur d'un aéronef à décollage et atterrissage vertical équipé d'une soufflante et d'une génératrice caractérisées en ce que la génératrice crée un courant induit continue par passage d'un champ magnétique rotatif dans un nombre important de spires enroulées sur une moitié dans un sens et sur l'autre moitié dans le sens contraire, en modifiant le sens des spires sur une moitié, on obtient l'annulation du courant induit ce qui permet au pilote de gérer la production du courant à la centrale électrique. Tuito réacteur d'un aéronef à décollage et atterrissage vertical équipé d'une soufflante et d'une génératrice caractérisé en ce que les moteurs électriques alimentés par la centrale électrique avec leur soufflante sont positionnés inclinés vers l'arrière de façon à faire avancer l'aéronef en position horizontale. Ce montage va permettre à l'aéronef d'obtenir une poussée horizontale, l'aéronef restant horizontal.Similarly, the blowers driven by the electric motors powered by the power plant include flaps which are closed during the flight in airplane mode but which must be open during the flight in drone mode to allow the operation of the blowers positioned either in the lower structure of the aircraft. the aircraft, the shutters moving to allow the opening of the blowers, or in the wings the upper closing flaps folding at the center along the axis of pitch of the aircraft 'the lower flaps moving to allow the blower operation. Turbo reactor for a take-off and landing vertical aircraft equipped with a fan and a generator characterized in that the generator creates a continuous induced current by passing a rotating magnetic field in a large number of coils wound on a half in one direction and on the other half in the opposite direction, by changing the direction of the turns on a half, we obtain the cancellation of the induced current which allows the pilot to manage the production of power to the power plant. Tuito reactor of a vertical takeoff and landing aircraft equipped with a blower and a generator characterized in that the electric motors powered by the power station with their blower are positioned inclined rearwardly so as to advance the aircraft in a horizontal position. This assembly will allow the aircraft to obtain a horizontal thrust, the aircraft remaining horizontal.

3037038 3 Description sommaire des figures La manière de réaliser l'invention , ainsi que les avantages qui en découlent ressortiront de la 5 description du mode de réalisation qui suit, donné à titre d'exemple indicatif mais non limitatif à l'appui des figures dans lesquelles : La figure 1 représente une vue d'un turbo réacteur en coupe longitudinale, la partie inferieure du turbo réacteur, les compresseurs basse et haute pression, la combustion ainsi 10 que les réducteurs éventuels de vitesse d'arbre moteur n'étant pas mentionnés. - La figure 2 représente une coupe perpendiculaire d'aile équipée d'un moteur électrique, de sa soufflante et de ses volets supérieurs et inférieurs.SUMMARY DESCRIPTION OF THE FIGURES The manner of carrying out the invention, as well as the advantages which result therefrom, will emerge from the description of the embodiment which follows, given by way of indicative but nonlimiting example in support of the figures in FIG. which: Figure 1 shows a view of a turbo reactor in longitudinal section, the lower part of the turbo reactor, the low and high pressure compressors, the combustion as well as the possible gear reducers are not mentioned . - Figure 2 shows a perpendicular wing section equipped with an electric motor, its fan and its upper and lower flaps.

15 Description détaillée de l'invention La figure 1 représente une vue d'un turbo réacteur (1) en coupe longitudinale avec son arbre moteur (2), le conduit (3) d'alimentation en air sous pression du turbo réacteur (1) pour le faire fonctionner. En (4) le compresseur d'alimentation du turbo réacteur solidaire de la 20 soufflante (5) solidaire de l'arbre moteur (2). La soufflante (5) est équipée de pales (6) pivotantes à calage variable par rotation sur elles-mêmes permettant à la demande du pilote une variation du débit d'air du maximum à l'arrêt, un support fixe (7) solidaire du bâti (8) du turbo réacteur (1) soutenant l'arbre moteur (2) par son pallier (9), l'arbre moteur (2) entrainant l'inducteur (10) d'une génératrice de courant (11) dont l'induit (12) est fixe solidaire du support fixe (7), l'induit 25 (12) produisant un courant continu par le passage d'un champ magnétique (10) produit par des aimants permanents rotatifs dans un nombre important des spires de l'induit (12), alimentant une centrale électrique régulatrice (13) qui alimente à son tour au moins un moteur électrique (14) muni d'une soufflante (15) participant à la portance de l'aéronef par sa poussée sensiblement verticale pendant le décollage et l'atterrissage vertical de l'aéronef.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION FIG. 1 represents a view of a turbo reactor (1) in longitudinal section with its drive shaft (2), the duct (3) supplying pressurized air to the turbo-reactor (1). to make it work. In (4) the compressor supply of the turbo reactor integral with the blower (5) integral with the drive shaft (2). The fan (5) is equipped with blades (6) rotatably variable rotationally on themselves allowing the pilot's request a variation of the maximum air flow at rest, a fixed support (7) integral with the frame (8) of the turbo reactor (1) supporting the motor shaft (2) by its step (9), the drive shaft (2) driving the inductor (10) of a current generator (11) whose armature (12) is fixedly secured to the fixed support (7), the armature (12) producing a direct current by the passage of a magnetic field (10) produced by rotating permanent magnets in a large number of turns of the armature (12), supplying a regulating power plant (13) which in turn supplies at least one electric motor (14) equipped with a blower (15) contributing to the lift of the aircraft by its substantially vertical thrust during takeoff and vertical landing of the aircraft.

30 La figure 2 représente une coupe perpendiculaire d'une aile équipée du moteur électrique (14) de sa soufflante (15) et de ses volets supérieurs (16, 17) et inférieurs (18) de fermeture de l'aile. nous trouvons les deux volets supérieurs (16, 17) séparés suivant le diamètre et repliés verticalement suivant l'axe de tangage de l'aéronef, le volet inférieur (18) ayant été déplacé 3037038 4 mécaniquement en (19). On remarque que le moteur (14) et sa soufflante (15) sont inclinés de façon à faire avancer l'aéronef par leur poussée sensiblement verticale. s Fonctionnement Pour décoller le pilote déplace les volets supérieurs (16, 17) et inférieur (18) pour permettre aux soufflantes (15) de fonctionner, il met en route le turbo réacteur (1) et fait pivoter les pales (6) de la soufflante (5) de façon à annuler toute production de pression d'air, il alimente 10 la production du courant à la centrale (13) électrique et régulatrice de façon à ce qu'elles puissent entrainer les moteurs électriques (14) avec leurs soufflantes (15) pour prendre en charge la portance de l'aéronef L'aéronef prend de la vitesse en s'élevant et la portance des ailes commence à jouer son rôle. Le pilote ou une centrale électronique règlent en permanence la production de courant 15 électrique à la centrale et le débit du volume d'air de la soufflante du turbo réacteur ainsi que l'alimentation en courant électrique des moteurs électriques alimentés par la centrale. Dès que la portance des ailes assure le vol de l'aéronef, le pilote arrête la production de courant électrique, ferme tous les volets des soufflantes alimentant la centrale électrique (13) et la puissance du réacteur entraîne entièrement la soufflante du turbo réacteur. 20Figure 2 shows a perpendicular section of a wing equipped with the electric motor (14) of its fan (15) and its upper flaps (16, 17) and lower (18) closing the wing. we find the two upper flaps (16, 17) separated along the diameter and folded vertically along the pitch axis of the aircraft, the lower flap (18) having been moved mechanically (19). Note that the motor (14) and its fan (15) are inclined to advance the aircraft by their substantially vertical thrust. s Operation To take off the pilot moves the upper flaps (16, 17) and lower (18) to allow the blowers (15) to operate, it starts the turbo reactor (1) and rotates the blades (6) of the blower (5) so as to cancel any production of air pressure, it supplies the production of the current to the central (13) electrical and regulator so that they can drive the electric motors (14) with their blowers (15) to support the lift of the aircraft The aircraft gains speed by climbing and the wing lift begins to play its role. The pilot or an electronic control unit continuously regulates the production of electrical current at the power plant and the flow rate of the air volume of the turbojet blower as well as the power supply of the electric motors supplied by the power plant. As soon as the lift of the wings ensures the flight of the aircraft, the pilot stops the production of electric current, closes all the flaps of the blowers feeding the power plant (13) and the reactor power completely drives the blower of the turbo-reactor. 20

Claims

CLAIMS1 Turbo reactor (1) of a vertical take-off and landing aircraft equipped with a blower (5) driven by a driving shaft (2), characterized in that this driving shaft (2) then drives a generator (11) of electric current, a fixed support (7) being placed between the fan (5) and the generator (11), integral with the frame (8), the turbo reactor (1) supporting the motor shaft (2) by its bearing (9). ), the armature of the generator being fixed to the fixed support (7).

2 Turbo reactor (1) of a vertical take-off and landing aircraft equipped with a blower (5) and a generator (11) driven by a driving shaft (2) according to the first claim characterized in that d firstly the blower (5) comprises in its central part an air compressor (4) for supplying pressurized air to the reactor (1) in order to operate it. At its peripheral portion of the rotating blades (6) variable rotationally on themselves allowing a variation of the air flow under pressure from the maximum to the stop 15 by rotation of the blades (6) of the fan (5) joining together according to the control of the pilot and secondly the generator (11) of electric current having an inductor (10) driven by the drive shaft (2) formed by permanent magnets oriented in one direction on a half of the inductor and in the other direction on the other half so as to create a rotating magnetic field and having a fixed armature (12) integral with the fixed support (7) integral with the frame (8) of the turbo reactor ( 1) supporting the drive shaft (2) by its step (9) .It is equipped with a device for varying the flow rate of the induced current, a maximum flow at a zero flow rate according to the order of the pilot, this generator (11) powering a power plant (13) electric regulator feeding at least s an electric motor (14) positioned either in the lower structure of the aircraft or in the wings equipped with a blower (15) participating in the lift of the aircraft by its substantially vertical thrust 25 during take-off and landing vertical of the aircraft 3 Turbo reactor (1) of a vertical take-off and landing aircraft equipped with a blower (5) and a generator (11) according to the first two claims characterized in that the blowers (15) driven by the electric motors (14) comprise shutters 30 (16,17,18) closed during the airplane mode and open during the drone mode allowing the circulation of air, these flaps (16,17,18) being positioned either in the lower structure of the aircraft moving at (19) to allow the opening of the blowers, or in the wings, the flaps (16, 17) of upper closure folding at the center along the pitch axis of the aircraft, the lower flaps (18 ) moving at (19) to allow the blowers to operate. 3037038 6 4 Turbo reactor (1) of a vertical takeoff and landing aircraft equipped with a blower (5) and a generator (11) according to the first three claims characterized in that the generator (11) creates a current continuously induced by the passage of a magnetic field (10) formed by permanent magnets in a large number of turns wound on one half of the armature (12) in one direction and the other half in the opposite direction, by modifying the direction of the turns on a half one obtains the cancellation of the induced current which allows the pilot to manage the production of the current at the power station (13). 5 Turbo reactor (1) of a vertical take-off and landing aircraft equipped with a blower (5) and a generator (11) according to the preceding claims, characterized in that the blowers (15) and their electric motors (14) ) fed by the power plant (13) are positioned inclined towards the rear of the aircraft so as to advance the aircraft in a horizontal position, this arrangement making it possible to obtain a horizontal thrust when the aircraft is horizontal, the pilot or an electronic control unit continuously regulate the production of the electric current at the central unit (13) and the flow rate of the air volume of the blower (5) of the turbo-reactor (1).