Quasiturbine Aviation
Propulsion à hélices:
Moteur multi-carburants refroidi à
l'air
Dans un avion à hélices, l'économie
de poids permet plus de charge utile ou d'autonomie,
l'économie de volume permet de réduire la traînée aérodynamique,
l'absence de vibration accroît la fiabilité des instruments, la qualité des
photos et le confort du vol,
la réduction du bruit augmente le niveau de discrétion,
le couple élevé permet l'usage d'hélices multi-pales
et la meilleure caractéristique d'admission de la Quasiturbine permet des vols
à plus haute altitude.
Comme la Quasiturbine a un centre évidé, l'arbre peut être attaché à l'aile
ou à la cellule de l'avion
avec son roulement d'effort axial et son hélice indépendamment du
moteur,
lequel se glisse simplement sur cet arbre, et se retire facilement pour le
service
(de plus, advenant que l'hélice frappe un objet,
l'arbre peut être endommagé et remplacé sans que le moteur Quasiturbine ne
soit affecté).
Finally, because the engine is longitudinally shorter that piston engine,
the airplane nose can be substantially shorten, and the propeller be closer to
the center of mass
with great advantage on all sort of vibrating forces generated by a far away
propeller...
Dans un hélicoptère, une
Quasiturbine de grand diamètre pourrait produire suffisamment de couple moteur
pour permettre de actionner les pales du rotor sans aucune boîte de rapport de
vitesse,
tout en produisant moins de bruit.
Note sur insensibilité de la Quasiturbine aux chocs
thermiques:
La grande
sensibilité des moteurs à pistons refroidis à l'air (ce qui réduit sa
fiabilité en aviation)
vient du fait que le cœur du piston est refroidi
alors que le cylindre est refroidi par un flux d'air.
La Quasiturbine refroidie à l'air est beaucoup moins sensible aux chocs
thermiques,
puisque que le stator et le rotor sont tous les
L'ingénierie d'un petit moteur Quasiturbine
QT600 refroidi à l'air pour avion ULM
dans la gamme 70 à 100 CV est en partie développé.
La construction d'un prototype expérimentale sera une priorité... lorsque la combustion deviendra commerciale.
Moteur hybride Quasiturbine-Fan (ou Quasiturbine-Jet)
Aucune limite de température dans la
tuyère!
Note pour les non initiés :
La magie des moteurs d'avion à turbines
Voici une façon simple de voir les moteurs à turbine.
Supposer une boîte rectangulaire de 12po par 12 po de section
par 5 pieds de long.
Supposer qu'il y a un dispositif magique à l'intérieur
qui n'ajoute aucune pression à la section d'entrée,
et une pression de 100 lb/po à la section de sortie.
Vous aurez alors un déplacement de la boîte, mais avec
quelle force ?
Tenez vous bien, parce que si 100 lb/po n'est pas une forte pression,
les 12po X 12po donne 144 po carré X 100 = 14,000 livres !
Si la boîte est attachée à un avion, il y aura 14,000 livres de poussée durant les 6000 pieds de piste,
et vous serez supersonique au décollage !
Si la pression était de seulement 10 lb/po carré, vous auriez déjà 1,400 lb de
poussée,
ce qui est beaucoup plus qu'un petit Cessna !
Conclusion, les pressions dans les turbines à gaz ne sont pas considérables,
bien que la vitesse des gaz le soit.
Cette simplification n'est pas parfaite, mais simplement utile...
Air motor power can be increased if
heat is given to the air to further increase its volume
and strongly reverse the nefast adiabatic cooling,
providing the air motor can accept this kind of hot air ?
This was the idea of Joule
(also Brayton) when the designed their cycle of turboshaft jet engine !
The best way to add heat to air between the compressor
or the storage air tank
and the air motor is to inject the fuel into that same
air flow and burn it insitu.
To accept that hot air/gas flow, conventional hot
turbines have been developed,
and similarly, Quasiturbine hot air motor could be
developed as well...
with efficiency and power modulation advantages over
conventional hot turbines.
Turboshaft jet engine are noting else than large air
heated motors carrying their own compressor !
One of the most efficient and high specific power
engines of all time !
En mode Brayton, les compresseurs
aérodynamiques conventionnelles présentent des risques de décrochage des pales
qui engendrent la brusque interruption du moteur (flamme out) avec des dommages
structurels importants.
Les compresseurs Quasiturbine suppriment totalement
ce risque de décrochage du compresseur,
et ils peuvent être très allongés le long de l'arbre pour atteindre des débits
comparables aux compresseurs aérodynamiques,
bien que tournant à des vitesses beaucoup inférieures.
Considérant la haute densité de
puissance, la faible section apparente
et les caractéristiques exceptionnelles d'admission de la Quasiturbine,
il est raisonnable de penser pouvoir concevoir des moteurs d'avion :
1) Quasiturbine-Prop
dans lesquels l'hélice serait entraîné par une Quasiturbine,
plutôt que par des turbines de puissance habituelle.
2) Quasiturbine-Fan
dans lesquels la souflante serait entraîné par une Quasiturbine,
plutôt que par des turbines de puissance habituelle.
3) Quasiturbine-Fan Hybride
dans les quels seul le compresseur (aussi Quasiturbine) serait mue par une Quasiturbine,
laissant toute l'énergie du réacteur disponible pour propulser un Fan encore
plus puissant.
L'air d'admission de la Quasiturbine pourrait venir du compresseur.
Le fait que la Quasiturbine ait son centre creux permet le passage de
l'arbre de la turbine au fan,
aussi bien que l'écoulement de l'air comprimé.
4) Quasiturbine-Jet à réaction (sans turbine chaude)
encore plus révolutionnaire serait un moteur à réaction sans turbine
de puissance dans l'écoulement des gaz chauds,
où le compresseur serait entraîné par une Quasiturbine, laissant au Jet toute
son énergie de propulsion.
L'air d'admission de la Quasiturbine pourrait venir du compresseur.
Dans ce dernier cas, la suppression de la turbine conventionnelle de
puissance
permettrait d'opérer le moteur à des températures beaucoup plus élevée sans
craindre de faire fondre la turbine inexistante,
et permettrait d'accroître substantiellement la vitesse et le rendement.
Ce dernier moteur d'avion opèrerait dans le même mode que les moteurs de fusées!
Pour une densité de puissance encore supérieure,
la Quasiturbine pourrait être alimentée en en mode pneumatique par du peroxyde
d'hydrogène.
Ces concepts permettraient de construire des
moteurs d'avions moins complexes et
coûtant beaucoup moins cher que les réacteurs conventionnels.
5) Deux Quasiturbines
en série (mode pneumatique).
Un réacteur sans Jet!
Power produced from pressured gases is proportional to (pressure) X (the
flow).
In the piston and Quasiturbine, power is produced by pressure increase during
combustion,
while in the Brayton cycle, the pressure is constant,
and the power is produced by an increased gas flow during combustion.
The "Brayton Cycle" (also known as Joule Cycle) of the
turboreactors.
http://www.fas.org/man/dod-101/navy/docs/swos/eng/62n1-16/sld003.htm
uses the intermediary transformation of pressure energy into kinetic energy,
which allow later the kinetic energy recovery at the same pressure that the
chamber intake.
The Quasiturbine is pressure sensitive and requires a higher pressure at intake
than at exit,
because it does not use kinetic energy transformation.
Nevertheless, two distinct Quasiturbines space away on the same shaft
sharing a common pressure in
between may be linked through an external combustion chamber (combustor) and looped (?)
(If the first one is a cold high pressure low flow rate, the second one will have to
be a hot low pressure high flow rate,
providing that some combustion comes in, to increase the flow at constant
pressure like in turboreactor).
Finally, from a high pressure source like in jet airplane conditioning system,
a Quasiturbine compressor could be link with a Quasiturbine pneumatic motor
through a cooling heat exchanger to act as a heat pump.
In Brayton cycle, the pressure is the commun denominator
between the compressor and the power stroke (power turbine).
Since the combustion increases de volume of gaz without any change in pressure,
the power flow in the hot Quasturbine has to be much more important
than the intake flow trough the compressor.
Using the two independant circuits in a single Quasiturbine would be great,
but because it would impose a same flow at intake and exit,
it would not produce net energy output.
By using 2 QT, a small one as compressor, driven by a larger hot one at exit,
would however makes it a net energy output engine.
Note that both Quasiturbines could in fact be of the same size
providing the QT compressor RPM rotates at lower RPM,
though a gearbox coupling, than the the hot power QT.
But suppression of the gearbox is highly desirable improvement over
conventionnal gas turbine,
and can be simply done by using different sizes Quasiturbine !
For a simple exemple of this cycle apply to heat process, see
www.starrotor.com
which also could in principle rely on 2 Quasiturbines of different sizes.
Il est anticipé que la Quasiturbine, particulièrement dans
le mode photo-détonation,
permettrait une substantielle amélioration de la propulsion aéronautique,
et constituerait même un complément aux techniques de détonations pulsées du
futur.
Voir - The Pulse-detonation Engine for airplane propulsion by Jim Kelly
dans le magazine Popular Science de septembre 2003 à :
http://www.popsci.com/popsci/aviation/article/0,12543,473272-5,00.html
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Quasiturbine Aviation Inc., Agence
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