EP4688558A1 - Rotor de soufflante avec actionneur a dispositif de verrouillage - Google Patents

Rotor de soufflante avec actionneur a dispositif de verrouillage

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Publication number
EP4688558A1
EP4688558A1 EP24722297.9A EP24722297A EP4688558A1 EP 4688558 A1 EP4688558 A1 EP 4688558A1 EP 24722297 A EP24722297 A EP 24722297A EP 4688558 A1 EP4688558 A1 EP 4688558A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
movable
locking
relative
fan rotor
ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24722297.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jacques AURIOL
Jean Charles Olivier RODA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Aircraft Engines SAS filed Critical Safran Aircraft Engines SAS
Publication of EP4688558A1 publication Critical patent/EP4688558A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C11/00—Propellers, e.g. of ducted type; Features common to propellers and rotors for rotorcraft
    • B64C11/30—Blade pitch-changing mechanisms
    • B64C11/32—Blade pitch-changing mechanisms mechanical
    • B64C11/325—Blade pitch-changing mechanisms mechanical comprising feathering, braking or stopping systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/34—Blade mountings
    • F04D29/36—Blade mountings adjustable
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/34—Blade mountings
    • F04D29/36—Blade mountings adjustable
    • F04D29/362—Blade mountings adjustable during rotation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/26—Locking mechanisms
    • F15B15/261—Locking mechanisms using positive interengagement, e.g. balls and grooves, for locking in the end positions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/26—Locking mechanisms
    • F15B2015/268—Fluid supply for locking or release independent of actuator pressurisation

Definitions

  • the present invention relates to the general field of actuators comprising a cylinder and a device for locking the movable part of the cylinder. It relates more particularly to the field of actuators intended for controlling the orientation of variable-pitch blades such as those equipping the fans of certain turbomachines.
  • turbojets with unducted fans better known under the English names “propfan”, “open fan”, “open rotor” and “unducted fan”
  • the invention also applies to turboprops with one or more propulsive propellers.
  • turbojets such as that described in document FR 2 941 493.
  • These turbojets comprise a conventional turboshaft gas generator, one or more turbine stages of which drive one or more unducted fans extending outside the engine nacelle.
  • the blades of this or these fans are, as in the case of conventional turboprops, with variable pitch, that is to say that the angular position of these blades (called the pitch angle) can be modified during flight.
  • the pitch angle of a blade corresponds to the angle, in a plane orthogonal to the pivot axis of the blade, between the axis of rotation of the fan and the chord of the blade at 75% of the radius of the fan. It can vary from a value equal to 90°, corresponding to a so-called “sail” or "flat” position of the blade, to a value equal to 0°, corresponding to a so-called "flag" position of the blade.
  • Control of the blade orientation is commonly achieved by means of a pitch change mechanism comprising a control cylinder comprising a part which can move in translation along the axis of the fan and a connection system connecting the moving part to the blade so as to convert the translation of the moving part into rotation of the variable-pitch blade.
  • a difficulty encountered with variable pitch blades is that, in the event of a malfunction in the systems controlling their orientation, the blades tend, under their own centrifugal effect, to move into the sail position.
  • a blade stuck in this position generates little resistive torque and risks causing the engine to overspeed, with potential risks of engine damage.
  • a blade stuck in this position also risks generating excessive and unacceptable drag for the controllability of the aircraft and/or its range in the case of a diversion mission.
  • a safety system that integrates into the actuator controlling the orientation of the blades a screw-nut system of the ball screw type coupled with a locking nut.
  • the nut of the screw-nut system follows the movements of the control actuator, thus causing the rotation of the screw around its axis, while the locking nut follows the thread of the screw without ever touching it (the tapping of the locking nut is designed to provide a slight clearance with the thread of the screw).
  • the screw of the screw-nut system is immobilized (its rotation is blocked) and the locking nut engages with said screw, thus preventing the pivoting of the blades towards the small pitches.
  • One objective of the invention is to enable, in a simple and robust manner, the locking of a cylinder in at least one direction.
  • Other objectives are to enable the locking of the cylinder in its current position (with a certain tolerance), to enable locking in the absence of power supply to the cylinder, to enable locking and/or unlocking with a low force, to enable locking resistant to very high loads, and to limit the size of the locking mechanism.
  • the invention relates, according to a first aspect, to an actuator comprising: a control cylinder comprising a fixed part and a movable part movable in translation along a longitudinal axis relative to the fixed part, and a locking device capable of blocking the translation of the movable part relative to the fixed part in at least one direction, in which the locking device comprises: a surface integral with the fixed part or movable jointly with the movable part relative to the fixed part, the surface being notched with a plurality of notches each extending orthogonally to the longitudinal axis, a locking member having an unlocking configuration away from the surface and a locking configuration engaged with the surface such that the movable part is immobilized in translation relative to the fixed part, in which the locking member is engaged in at least one of said notches, a movable member movable in translation relative to the locking member between a retracted position in which it leaves the locking member free to be in its unlocking configuration and a position deployed in which it forces the locking member into its locking configuration,
  • the actuator also has one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any technically possible combination(s): the predetermined conditions consist of a supply pressure of the chambers of the control cylinder greater than a threshold; said threshold is lower than a minimum supply pressure of the chambers of the control cylinder under normal operating conditions; the holding device comprises a counterbalancing cylinder with a counterbalancing chamber in contact with a piston secured to the movable member, capable of receiving a pressurized fluid to counterbalance the stress of the return device; the surface is movable jointly with the movable part relative to the fixed part and is preferably secured to the movable part, the blocking member being substantially fixed along the longitudinal axis relative to the fixed part; the surface comprises, for each pair of consecutive notches, a rib separating said notches, said rib having inclined sides, said sides having a maximum inclination preferably less than 88°, in particular less than 60°, for example less than 45°; the rib has a rounded top; each
  • the invention also relates, according to a second aspect, to a fan rotor for a turbomachine comprising a hub and a plurality of variable-pitch blades each pivotable relative to the hub about a specific pivot axis, the rotor further comprising an actuator according to the first aspect for adjusting an angular position of each of the variable-pitch blades about its respective pivot axis, the fixed part being fixed relative to the pivot axis, the actuator further comprising a connection system connecting the mobile part to the variable-pitch blade so as to convert the translation of the mobile part along the longitudinal axis into a rotation of the variable-pitch blade about the pivot axis.
  • the fan rotor also has the following characteristic: the longitudinal axis constitutes an axis of rotation of the rotor.
  • the invention also relates, according to a third aspect, to a turbomachine comprising a fan rotor according to the second aspect.
  • the turbomachine also has the following characteristic: the longitudinal axis constitutes an axis of elongation of the turbomachine.
  • the invention relates, according to a fourth aspect, to an aircraft comprising at least one turbomachine according to the third aspect.
  • Figure 1 is a top view of an aircraft according to an exemplary embodiment of the invention
  • Figure 2 is a simplified view in longitudinal section of a turbomachine of the aircraft of Figure 1
  • Figure 3 is a simplified view in longitudinal section of a portion of a pitch change mechanism of the turbomachine of Figure 2
  • Figure 4 is a simplified view along a radial axis of an arm for rotating a variable-pitch blade of the turbomachine of Figure 2
  • Figure 5 is a partial simplified view in longitudinal section of a first variant of a locking device of the pitch change mechanism of Figure 3, in a first configuration
  • Figure 6 is a view similar to that of Figure 5, the locking device being in a second configuration
  • FIG. 7 [Fig. 8] Figures 7 and 8 are partial simplified views in longitudinal section of other variations of the locking device of the pitch change mechanism of Figure 3, and
  • Figures 9 and 10 are front views of a locking member of the locking device of Figures 5 and 6.
  • the aircraft 10 shown in Figure 1 includes turbomachines 12 to propel it.
  • the aircraft 10 is an airplane.
  • the latter comprises, in a conventional manner, a fuselage 14, a tailplane 16 and two wings 18.
  • the turbomachines 12 are here two in number and are each housed under a respective wing 18.
  • the turbomachines 12 are arranged along the fuselage 14, for example near the tailplane 16.
  • the aircraft 10 comprises a single turbomachine 12 or at least three turbomachines 12.
  • One of the turbomachines 12 is shown in Figure 2.
  • the turbomachine 12 is elongated along a longitudinal axis X. It typically has an angular symmetry around said longitudinal axis X, that is to say that there exists at least one angle for which the turbomachine is invariant by rotation around the longitudinal axis X.
  • the turbomachine 12 comprises, in a conventional manner, a nacelle 20, an internal vein 22 for circulating an air flow through the nacelle 20, a combustion chamber 24 housed in the vein 22, an engine body 26 and a gas exhaust nozzle 28.
  • upstream and downstream are understood to refer to a direction of flow of an air flow through the vein 22.
  • the engine body 26 comprises a compressor 30, a turbine 32 and a transmission shaft 34 coupling the turbine 32 to the compressor 30 for driving the compressor 30 by the turbine 32.
  • the compressor 30 is arranged upstream of the combustion chamber 24 and supplies the combustion chamber 24 with compressed air.
  • the turbine 32 is arranged downstream of the combustion chamber 24 and receives the exhaust gases exiting the combustion chamber 24.
  • the transmission shaft 34 has the longitudinal axis X as its axis of rotation.
  • the transmission shaft 34 is guided in rotation relative to the nacelle 20 by means of bearings (not shown).
  • the turbomachine 12 is a multi-body turbomachine, in particular a double-body, comprising a low-pressure body 40 in addition to the engine body 26.
  • the engine body 26 then constitutes a high-pressure body, the compressor 30 being a high-pressure compressor, the turbine 32 being a high-pressure turbine and the transmission shaft 34 being a high-pressure shaft.
  • the low pressure body 40 comprises a low pressure compressor 42, a low pressure turbine 44 and a low pressure shaft 46 coupling the low pressure turbine 44 to the low pressure compressor 42 for driving the low pressure compressor 42 by the low pressure turbine 44.
  • the low-pressure compressor 42 is arranged upstream of the high-pressure compressor 30 and supplies the latter with compressed air.
  • the low-pressure turbine 44 is arranged downstream of the high-pressure turbine 32 and receives the exhaust gases leaving the latter.
  • the low pressure shaft 46 is guided in rotation relative to the nacelle 20 by means of bearings (not shown).
  • the low pressure shaft 46 is coaxial with the high pressure shaft 34. It therefore also has the longitudinal axis X as its axis of rotation. In particular, the low pressure shaft 46 extends inside the high pressure shaft 34.
  • the turbomachine 12 also comprises a fan 50 for driving the air flow in an external circulation vein 52 surrounding the nacelle 20.
  • a primary air flow A hot is thus distinguished, consisting of the portion of the air flow driven in the internal circulation vein 22, and a secondary air flow B (cold), consisting of the portion of the air flow driven in the external circulation vein 52.
  • the fan 50 comprises a fan rotor 54.
  • This fan rotor 54 is rotatably mounted relative to the nacelle 20 about the longitudinal axis X. It comprises a hub 55 ( Figure 3) provided with fan blades 56 extending substantially radially outwards from the hub 55. These blades 56, when they are rotated, drive the air flow in the external circulation vein 52.
  • each blade 56 includes a leading edge 57A, a trailing edge 57B and a chord C connecting the leading edge 57A to the trailing edge 57B.
  • the fan rotor 54 is driven in rotation by the low pressure turbine 44, via the low pressure shaft 46.
  • This drive is typically done via a reducer allowing the fan rotor 54 to rotate at a speed lower than that of the low pressure shaft 46.
  • this drive is direct, that is to say that the fan rotor 54 is integral in rotation with the low pressure shaft 46.
  • the fan 50 also comprises a fan stator 58 comprising fixed blades 59 arranged at the periphery of the nacelle 20, in the external circulation vein 52, along a plane orthogonal to the longitudinal axis X.
  • This fan stator 58 is here arranged downstream of the fan rotor 54.
  • the fan 50 comprises, in place of the fan stator 58, a counter-rotating fan rotor.
  • the blower 50 is, as shown, not ducted, that is to say that the external circulation vein 52 has no peripheral delimitation.
  • the turbomachine 12 is then constituted, as shown, by a turbojet with an unducted fan or, as a variant, by a turboprop.
  • the external circulation vein 52 is defined between the nacelle 20 and a fan casing surrounding the fan 50; the turbomachine 12 is then typically constituted by a turbojet with a high bypass ratio, the bypass ratio being defined as the ratio of the flow rate of the secondary flow B (cold) to the flow rate of the primary flow A (hot).
  • the turbomachine 12 is in particular of the “puller” type, that is to say that the fan 50 is arranged upstream of the internal circulation vein 22 and also drives the air flow in the latter.
  • the turbomachine is of the “pusher” type, that is to say that the fan 50 is placed around the downstream half of the nacelle 20.
  • the blades 56 of the fan rotor 54 are variable-pitch, that is to say that each blade 56 is pivotally mounted relative to the hub 55 around a specific pivot axis P.
  • This pivot axis P extends in the direction of elongation of the blade 56. It is orthogonal to the longitudinal axis X.
  • Each blade 56 is in particular able to pivot about the axis P relative to the hub 55 between a so-called flag position, in which the chord C of the blade 56 is substantially parallel to the longitudinal axis X, and a so-called sail position, in which the chord C of the blade 56 is substantially orthogonal to the longitudinal axis X.
  • each blade 56 is also able to pivot beyond the sail position, to a so-called reverse position, in which the chord C of the blade 56 forms an angle strictly greater than 90°, for example substantially equal to 95°, with the longitudinal axis X. Since the blades 56 are most often twisted, the chord C taken as a reference for measuring the pitch angle is, by convention, constituted by the chord of the blade at 75% of the radius of the fan rotor 54.
  • each blade 56 is secured, as visible in Figure 3, to an attachment part 60 arranged at the blade root.
  • This attachment part 60 is rotatably mounted relative to the hub 55 around the pivot axis P. More precisely, the attachment part 60 is rotatably mounted inside a housing 62 formed in the hub 55 by means of balls 64 or other rolling elements.
  • the fan 50 further comprises a pitch change mechanism 70 for adjusting the pitch angle of each blade 56 around its pivot axis P so as to adapt the performance of the turbomachine 12 to the different phases of flight.
  • this pitch change mechanism 70 comprises a frame 72, a control cylinder 74, a system 76 for controlling the cylinder 74 and a connection system
  • the frame 72 is integral with the hub 55 and is typically formed by a part of the hub 55. It is thus fixed relative to the pivot axes P.
  • the frame 72 comprises a base 80.
  • This base 80 is centered on the longitudinal axis X. Here, it is crossed by the pivot axes P.
  • the base 80 delimits a housing 82 open downstream.
  • This housing 82 is in particular cylindrical, typically cylindrical of revolution, and centered on the X axis.
  • An oil transfer bearing 84 is received in said housing 82.
  • the frame 72 also includes a cylinder 86 projecting upstream from the base 80.
  • This cylinder 86 is centered on the X axis and open at its upstream end 88. It is typically cylindrical in revolution.
  • This external peripheral surface 88 is substantially cylindrical and centered on the axis X. It is oriented radially outwards.
  • the control cylinder 74 comprises a fixed part 100, integral with the frame 72, and a movable part 102 movable in translation along the longitudinal axis X relative to the fixed part 100 between a retracted position, shown in Figure 3, and a deployed position (not shown).
  • the movable part 102 is also movable in rotation about the longitudinal axis X over a restricted angle, for example of the order of 5°.
  • the control cylinder 74 comprises in particular a continuous cylinder 104 forming one of the fixed part 100 and the movable part 102 and a piston 106 forming the other of the fixed part 100 and the movable part 102.
  • the cylinder 104 forms the movable part 102 and the piston 106 forms the fixed part 100.
  • the cylinder 104 forms the fixed part 100 and the piston 106 forms the movable part 102.
  • the cylinder 104 extends around the external peripheral surface 88 of the frame 72, coaxially with the latter, and the piston 106 is constituted by a collar 108 secured to the frame 72 extending radially outwards from the external peripheral surface 88 to the cylinder 104.
  • the cylinder 104 defines an internal cavity 110.
  • the piston 106 divides said internal cavity 110 into two contiguous fluid chambers 112, 114.
  • Each contains a control fluid, typically constituted by an oil, for controlling the movement of the movable part 102 relative to the fixed part 100.
  • This control fluid is at a first pressure in the first fluid chamber 112 and at a second pressure in the second fluid chamber 114.
  • the first and second fluid chambers 112, 114 are arranged such that the relative increase in the first pressure (i.e. relative to the second pressure) causes the piston 110 to move towards its position deployed, the relative increase in the second pressure (i.e. relative to the first pressure) causing the piston 110 to move towards its retracted position.
  • each of the fluid chambers 112, 114 is delimited internally by the external peripheral surface 88 of the frame 72 and externally by the cylinder 104.
  • the first fluid chamber 112 is furthermore delimited at its downstream end by the piston 106 and the second fluid chamber 114 is delimited at its upstream end by the piston 106.
  • the 74 control cylinder is therefore particularly compact, which makes it lighter.
  • the movable part 102 also comprises an upstream guide ring 116 and a downstream guide ring 118 each secured to the cylinder 104 and extending radially inwards from the cylinder 104 to the external peripheral face 88 of the frame 72.
  • the upstream guide ring 116 is arranged upstream of the piston 106 and delimits an upstream end of the first fluid chamber 112.
  • the downstream guide ring 118 is arranged downstream of the piston 106 and delimits a downstream end of the second fluid chamber 114.
  • each of the upstream and downstream guide rings 116, 118 constitutes a sealing ring and longitudinally closes the first fluid chamber 112, respectively the second fluid chamber 114.
  • the fluid chambers 112, 114 are thus closed at each of the longitudinal ends of the control cylinder 74.
  • the downstream guide ring 118 constitutes a sealing ring.
  • the upstream guide ring 116 has holes allowing the control fluid to flow through the upstream guide ring 116.
  • the moving part 102 does not include an upstream guide ring 116.
  • the control system 76 includes a pressure generator 130 for bringing the control fluid to a third pressure higher than the first and second pressures, a pressure control unit 132 for adjusting the pressure of the control fluid in the first and second fluid chambers 112, 114 using the third pressure, and a return line 136 for discharging the depressurized control fluid.
  • the control system 76 also includes a main reservoir 133, a backup circuit 134, and a control module 135.
  • the pressure generator 130 comprises for example a pump capable of pumping the fluid to bring it to the third pressure, for example 100 bars.
  • a main pressure relief valve 139A makes it possible to evacuate part of the control fluid to the return line 136 when the pressure of the control fluid downstream of the pressure generator 130 exceeds the third pressure.
  • the pressure control unit 132 is supplied with control fluid at the third pressure by the pressure generator 130. It is fluidically connected to the first fluid chamber 112 and to the second fluid chamber 114 via the oil transfer bearing 84. It is able to distribute the control fluid between the first fluid chamber 112 and the second fluid chamber 114 so as to adjust the fluid pressure inside each of these chambers 112, 114 and, thus, adjust the position of the piston 110 between its retracted and deployed positions. It is also able to discharge control fluid from the first and second fluid chambers 112, 114 into the return line 136.
  • the main reservoir 133 is configured to collect depressurized control fluid from the return line 136. It supplies the pressure generator 130.
  • the emergency circuit 134 is capable of supplying the first fluid chamber 112 with control fluid so as to move the piston 110 to its deployed position in the event of failure of the pressure generator 130.
  • the emergency circuit 134 comprises an auxiliary reservoir 137 and an auxiliary pump 138. In the example shown, it also comprises an auxiliary pressure relief valve 139B.
  • the auxiliary tank 137 is configured to collect depressurized control fluid from the return line 136. It supplies the auxiliary pump 138. In the example shown, it also supplies the main tank 133, with the depressurized control fluid from the return line 136 passing through the auxiliary tank 137 before reaching the main tank 133.
  • the auxiliary pump 138 is adapted to pump the control fluid into the auxiliary tank 137 to bring it to the third pressure. It is fluidically connected to the pressure control unit 132 so as to supply it with control fluid at the third pressure, the pressure control unit 132 being configured to redirect all of the control fluid coming from the auxiliary pump 138 to the first fluid chamber 112.
  • the pressure relief valve 139B is adapted to discharge a portion of the control fluid to the return line 136 when the pressure of the control fluid downstream of the auxiliary pump 138 exceeds the third pressure.
  • the control module 135 is configured to receive a timing instruction (not shown) and deduce therefrom a control signal transmitted to the pressure control unit 132.
  • the control module 135 is configured to transmit to the pressure control unit 132 a control signal intended to increase the pressure of fluid in the first chamber 112 when the timing instruction is intended to increase the pitch of the blades 56, and to transmit to the pressure control unit 132 a control signal intended to increase the fluid pressure in the second chamber 114 when the timing instruction is intended to reduce the pitch of the blades 56.
  • the control module 135 is also configured to transmit to the emergency circuit 134, more particularly to its auxiliary pump 138, a start instruction in the event of failure of the pressure generator 130.
  • the connecting system 78 connects the mobile part 102 to each blade 56 so as to convert the translation of the mobile part 102 along the longitudinal axis X and, where appropriate, the rotation of the mobile part 102 around the longitudinal axis X into a rotation of each blade 56 around its pivot axis P.
  • the connecting system 78 connects the mobile part 102 to each blade 56 so as to convert:
  • connection system 78 comprises a synchronization ring 140 secured to the moving part 102 and, for each of the blades 56, a mechanism 142 for connecting the blade 56 to the synchronization ring 140.
  • the synchronization crown 140 extends in a radial plane around the moving part 102. It is in particular fixed to an upstream end 143 of the moving part 102.
  • Each connecting mechanism 142 comprises a first articulation 144 secured to the movable part 102, a second articulation 146 secured to the blade 56, away from the pivot axis P of said blade 56, and a connecting member 148 connecting the first articulation 144 to the second articulation 146.
  • the first articulation 144 is carried by the synchronization crown 140. Here it is constituted by a ball joint.
  • the second articulation 146 is also constituted by a ball joint. It is eccentric relative to the pivot axis P.
  • the connecting member 148 has a first end 150 articulated to the first articulation 144 and a second end 152 articulated to the second articulation 146.
  • the connecting member 148 is rigid and of adjustable length, that is to say that the distance between the first and second ends 150, 152 can be modified, which allows its length to be precisely adjusted when stationary so as to allow the pitch angle of each blade 56 to be controlled by the pitch change mechanism 70.
  • the connecting member 148 here consists of a connecting rod 153.
  • each connecting mechanism 142 also comprises a crank 154 connecting the attachment part 60 to the second articulation 146.
  • This crank 154 is rigid and integral with the attachment part 60. It extends at least partly in a direction orthogonal to the pivot axis P. It forms an arm for rotating the blade 56.
  • the first direction is from upstream to downstream, i.e. moving the movable member 102 to its retracted position causes each blade 56 to rotate to its sail position
  • the second direction is from downstream to upstream, i.e. moving the movable member 102 to its deployed position causes each blade 56 to rotate to its flag position.
  • the first articulation 144 is arranged upstream of the second articulation 146.
  • the second articulation 16 is, as visible in Figure 4, placed opposite the trailing edge 57B relative to a plane Q orthogonal to the chord C and containing the pivot axis P.
  • the first direction goes from downstream to upstream, the first articulation 144 being arranged downstream of the second articulation 146.
  • the second articulation 146 is then placed on the same side of the trailing edge 57B relative to the plane Q orthogonal to the chord C and containing the pivot axis P.
  • the pitch change mechanism 70 also comprises a pitch locking device 160 capable of blocking the translation of the movable part 102 of the control cylinder 74 in the first direction, that is to say here towards its retracted position.
  • This locking device 160 comprises a cylindrical surface 162 movable together with the movable part 102 relative to the fixed part 100 and a blocking member 164 for immobilizing the movable part 102 relative to the fixed part 100 by engaging with the cylindrical surface 162.
  • the cylindrical surface 162 is in particular integral with the movable part 102.
  • the cylindrical surface 162 is advantageously, as shown, substantially coaxial with the X axis.
  • the cylindrical surface 162 is carried by an internal cylinder 165 housed inside the cylinder 86.
  • This internal cylinder 165 is here connected to the mobile part 102 by a ferrule 166.
  • This ferrule 166 here projects longitudinally upstream from the control cylinder 74. It is in particular frustoconical, its diameter decreasing from its downstream end 167, attached to the cylinder 74, to its upstream end 168, attached to an upstream end 169 of the internal cylinder 165.
  • the cylindrical surface 162 constitutes an external face of the internal cylinder 165.
  • the cylindrical surface 162 constitutes an internal face of the internal cylinder 165.
  • the cylindrical surface 162 is carried directly by the movable part 102; it typically constitutes an internal or external surface of the cylinder 104.
  • the cylindrical surface 162 is notched with a plurality of notches 170 each extending orthogonally to the longitudinal axis X.
  • the notches 170 are formed on only the portion of the cylindrical surface 162 which faces the blocking member 164 when the blades 56 are oriented according to the large pitches, that is to say when the pitch angle of the blades 56 is less than 60°.
  • the portion of the cylindrical surface 162 which faces the blocking member 164 when the blades 56 are oriented according to the small pitches or in reverse is devoid of notch 170.
  • the cylindrical surface 162 comprises, for each pair of consecutive notches 170, a rib 172 separating said notches 170.
  • Said rib 172 has inclined flanks 174. These flanks 174 have a maximum inclination, measured relative to the axis X, preferably less than 88°, in particular less than 60°.
  • the locking member 164 comprises at least one ring 180 arranged orthogonally to the longitudinal axis X. Said ring 180 is preferably, as shown, substantially coaxial with the axis X.
  • the ring 180 is circumferentially divided into several sectors 182 movable relative to each other between a close configuration, shown in Figure 10, in which the ring 180 has a reduced diameter, and a spaced configuration, shown in Figure 9, in which the ring 180 has an increased diameter.
  • These sectors 182 are at least two in number. Preferably, their number is greater than or equal to four. In the example shown, the sectors 182 are four in number.
  • the locking member 164 thus has an unlocking configuration, shown in Figure 5, in which the diameter of the ring 180 is such that the locking member 164 is away from the cylindrical surface 162, and a locking configuration, shown in Figure 6, in which the diameter of the ring 180 is such that the locking member 164 is engaged with the cylindrical surface 162 while being engaged in at least one of the notches 170.
  • the locking member 164 extends, as visible in Figure 3, around the cylindrical surface 162.
  • the cylindrical surface 162 is therefore interposed between the longitudinal axis X and the locking member 164.
  • the locking member 164 is thus in the locking configuration when the sectors 182 of the ring 180 are in the retracted configuration, and in the unlocking configuration when said sectors 182 are in the spaced apart configuration.
  • This arrangement is advantageous because it allows the centrifugal force to which the locking member 164 is subjected when the fan rotor 54 is rotating to maintain the locking member in its unlocking configuration.
  • the cylindrical surface 162 extends around the locking member 164.
  • the locking member 164 is then in the locking configuration when the sectors 182 of the ring 180 are in the spaced apart configuration, and in the unlocking configuration when said sectors 182 are in the retracted configuration.
  • This is for example the case when the cylindrical surface 162 constitutes an internal face of the internal cylinder 165 or of the cylinder 104.
  • Each sector 182 is rigid. It is typically made of metal.
  • the ring 180 further advantageously comprises a return element 184 urging the sectors 182 towards that of the spaced apart and close together configurations in which the blocking member 164 is in the unlocking configuration.
  • This return element 184 is here formed by an elastic ring, for example an O-ring, delimiting the inside of the ring 180 and to the outside of which the sectors 182 are attached.
  • the unlocking configuration constitutes the configuration of the blocking member 164 when it is at rest.
  • the ring 180 comprises a first circumferential face 190 oriented radially towards the cylindrical surface 162, a second circumferential face 192 opposite the first face 190 (and therefore oriented radially opposite the cylindrical surface 162), a first annular face 194 delimiting the ring 180 longitudinally upstream and a second annular face 196 delimiting the ring 180 longitudinally downstream.
  • the locking member 164 surrounding the cylindrical surface 162 the first circumferential face 190 constitutes an internal face of the ring 180 and the second circumferential face 192 constitutes a face external of the ring 180.
  • the locking member 164 is surrounded by the cylindrical surface 162, it is the opposite.
  • the ring 180 preferably has, as shown, a longitudinal extension (i.e. between its annular faces 194, 196) less than or equal to the longitudinal extension of each notch 170.
  • a longitudinal extension i.e. between its annular faces 194, 196
  • the ring 180 is engaged in only one of the notches 170, which facilitates the design and dimensioning of the locking device 160.
  • the locking member 164 is adapted to immobilize the movable part 102 in translation relative to the fixed part 100 when it is in the locking configuration. For this purpose, it is substantially fixed in the longitudinal direction relative to the fixed part 100. It is typically, as shown, at least partially engaged in at least one circumferential groove 198 formed in a wall 199 of the frame 72. In particular, the or each ring 180 forming the locking member 164 is at least partially engaged in a respective circumferential groove 198 formed in said wall 199.
  • the wall 199 is, in the example shown, constituted by the cylinder 86, the rib 198 being formed in an internal face of the latter.
  • the wall 199 is formed by a cylinder coaxial with the axis X and surrounded by the internal cylinder 165, the rib 198 being formed in an external face of this cylinder; this is typically the case when the cylindrical surface 162 constitutes an internal face of the internal cylinder 165; the wall 199 delimits at least in part the external peripheral surface 88 of the frame 72, the rib 198 being formed in said external peripheral surface 88; this is typically the case when the cylindrical surface 162 constitutes an internal surface of the cylinder 104; the wall 199 is formed by an external cylinder which surrounds the control cylinder 74, the rib 198 being formed in an internal face of this external cylinder; this is typically the case when the cylindrical surface 162 constitutes an external surface of the cylinder 104.
  • the locking device 160 also comprises a movable member 200, movable in translation relative to the frame 72 and to the blocking member 164 between a retracted position, shown in Figure 5, in which it leaves the blocking member 164 free to be in its unlocking configuration and a deployed position, shown in Figure 6, in which it forces the blocking member 164 into its locking configuration.
  • the movable member 200 is housed in a space 202 into which the rib 198 opens opposite the cylindrical surface 162. It is free to move in translation in the longitudinal direction (i.e. parallel to the longitudinal axis X) inside this space 202.
  • said space 202 is formed by a cavity inside the wall 199.
  • the movable member 200 has a retaining face 204 capable of being in contact with the second face 192 of the ring 180 when the blocking member 164 is in the locking configuration.
  • this retaining face 204 has a longitudinal extension and delimits in a radial plane a closed contour which has a diameter substantially equal to the diameter of the second face 192 of the ring 180 in the retracted configuration.
  • it is, as shown, devoid of radial extension.
  • the retaining face 204 In the retracted position, the retaining face 204 is longitudinally away from said second face 192.
  • the retaining face 204 and the second face 192 are crossed by the same radial plane; the retaining face 204 thus prevents the blocking member 164 from returning to its unlocking configuration.
  • the movable member 200 also has a contact face 206 through which it comes into contact with the ring 180, in particular with a contact edge 207 of the second face 192 of the ring 180, when it moves from its retracted position to its deployed position.
  • This contact face 206 is located between the ring 180 and the retaining face 204 when the movable member 200 is in the retracted position. It has a radial extension.
  • the contact face 206 extends radially from an end edge 208 delimiting a longitudinal end of the retaining face 204. Said end edge 208 thus forms a junction between the contact face 206 and the retaining face 204.
  • said contact face 206 is beveled, that is to say that it has a longitudinal extension, opposite the retaining face 204, in addition to its radial extension. The force that must be exerted by the movable member 200 on the blocking member 164 to force it into its locking configuration is thus reduced.
  • the contact face 206 is also provided with a plurality of bearings 210.
  • These bearings 210 are preferably, as shown, distributed circumferentially along the end edge 208. These bearings 210 contribute to reducing the friction between the movable member 200 and the locking member 164 and therefore to further reducing the force that must be exerted by the movable member 200 on the locking member 164 to force it into its locking configuration.
  • the contact face 206 is not provided with any bearing 210, or it is not beveled.
  • the movable member 200 comprises a ring 212 carrying the retaining face 204 and the contact face 206.
  • the retaining face 204 is thus cylindrical and the contact face 206 is annular, in particular frustoconical.
  • the retaining face 204 and the contact face 206 are carried by arms projecting longitudinally from a synchronizing ring; the retaining face 204 and the contact face 206 are then each formed of several sections spaced circumferentially from each other.
  • the locking device 160 further comprises a return member 220 urging the movable member 200 towards its deployed position, and a holding device 222 for holding the movable member 200 in its retracted position under certain predetermined conditions, typically when the third pressure is greater than a threshold, said threshold being less than a minimum supply pressure of the fluid chambers 112, 114 under normal operating conditions.
  • a minimum supply pressure of the fluid chambers 112, 114 under normal operating conditions is the minimum pressure provided by the pressure generator 130 in the absence of any malfunction, in particular in the absence of a leak or breakdown.
  • the position of the mobile member 200 at rest is the deployed position. This makes it possible to force the blocking member 164 into its locking configuration even in the event of a breakdown.
  • the return member 220 is here constituted by a compression spring compressed between the frame 72 and a shoulder 224 secured to the movable member 200.
  • the holding device 222 comprises a counterbalancing cylinder 230 having a counterbalancing piston 232 and a counterbalancing chamber 234.
  • the counterbalancing piston 232 is mounted to move in translation along the longitudinal axis X relative to the frame 72. It is in particular coaxial with the movable member 200. In the example shown, it is arranged in the longitudinal extension of the movable member 200, between the movable member 200 and the return member 220. It delimits in particular the shoulder 224 against which the return member 220 bears.
  • the counterbalancing chamber 234 is delimited between the counterbalancing piston 232 and the frame 72.
  • the counterbalancing chamber 234 is delimited between the counterbalancing piston 232 and a wall 236 separating said chamber 234 from the space 200.
  • the counterbalancing chamber 234 is fluidically connected to the pressure generator 130 by a fluid connection circuit 238 ( Figure 3) so as to be supplied with control fluid at the third pressure. It is intended to counterbalance the stress of the return device 220 when this supply is active.
  • the counterbalancing cylinder 230 is arranged so that the pressure exerted on the piston 232 by the fluid contained in the chamber 234 is oriented in a direction opposite to that of the stress of the return device 230.
  • the counterbalancing piston 232 is interposed between the chamber 234 and the shoulder 224 and the shoulder 224 is interposed between the piston 232 and the return device 220.
  • the counterbalancing piston 232 and the counterbalancing chamber 234 are dimensioned so that, when the chamber 234 is supplied with control fluid at a pressure greater than the threshold, the force exerted by the control fluid on the piston 232 is greater than the stress of the return device 220.
  • the stress on the return device 220 is canceled and the movable member 200 is maintained in the retracted position.
  • the chamber 234 is no longer supplied with control fluid at a pressure greater than the threshold, typically when the pressure generator 130 breaks down, the force of the return device 220 prevails and the movable member 200 is moved to its deployed position.
  • the pressure control unit 132 is here fluidly interposed between the pressure generator 130 and the fluid connection circuit 238. It has a first configuration, in which it isolates the fluid connection circuit 238 from the return line 136, and a second configuration, in which it fluidly connects the fluid connection circuit 238 to the return line 136.
  • the pressure control unit 132 is configured to be normally in its first configuration and to switch to its second configuration upon receipt of a control instruction transmitted by the control module 135.
  • the locking device 160 finally comprises an elastic sheath 240 between the cylindrical surface 162 and the fixed part 100, in particular between the cylindrical surface 162 and the wall 199.
  • This elastic sheath 240 here comprises an upstream portion 242 connecting an upstream edge 244 of the wall 199 to an upstream edge 246 of the surface 162 and a downstream portion 248 connecting a downstream edge 250 of the wall 199 to a downstream edge 252 of the surface 162.
  • the elastic sheath 240 comprises only the upstream portion 242 or only the downstream portion 248.
  • the elastic sheath 240 is dust and liquid-tight. It isolates the cylindrical surface 162 from the environment. It is capable of elastically deforming during the movement of the movable part 102 relative to the fixed part 100 while maintaining its sealing. Thus, the cylindrical surface 162 is protected from fouling that could fill the notches 170. Maintenance of the locking device 160 is therefore reduced.
  • the locking device 160 does not include the elastic sheath 240. This is particularly the case when the surface 162 is in a space in fluid communication with one of the chambers 112, 114, for example when the upstream guide ring 116 has holes allowing the control fluid to flow through the upstream guide ring 116 or when the movable part 102 does not include an upstream guide ring 116.
  • the sides 174 of the ribs 172 of the cylindrical surface 162 are straight.
  • the inclination of the sides 174 is then preferably at least equal to 45°.
  • each sector 182 of the ring 180 each have a polygonal section.
  • Each sector 182 then comprises two flanks 260 delimiting the sector 182 in the longitudinal direction.
  • these flanks 260 converge towards each other in the direction of the cylindrical surface 162.
  • they are substantially symmetrical with respect to a plane orthogonal to the longitudinal axis X and form between them an angle of between 4° and 90°, in particular greater than 60°.
  • the contact edge 207 is beveled. This makes it possible to further limit the force that must be exerted by the movable member 200 on the blocking member 164 to force it into its locking configuration. Here again, this contributes to limiting the restoring force of the member 220 and thus also the size of the counterbalancing chamber 234 and therefore the size of the mechanism 70.
  • the ribs 172 of the cylindrical surface 162 each have a rounded top.
  • the notches 170 of said surface 162 each have a rounded bottom, the transition from each rib top 172 to each notch bottom 170, via a rib 172 flank 174, being made without a break in slope.
  • the cylindrical surface 162 then has an undulating profile, as visible in the Figures.
  • the inclination of the flanks 174 of the ribs 172 varies from each notch bottom 170 to each rib top 172 and reaches a maximum at an inflection point substantially halfway through the cylindrical surface 162. path between the bottom of the notch 170 and the top of the rib 172; this maximum inclination is advantageously less than 45°.
  • each sector 182 of the or each ring 180 has a circular or ovoid section.
  • the locking member 164 comprises several rings 180, in this case two. This makes it possible to reduce the shear forces supported by the ribs 172 and each ring 180. The service life of the locking device 160 is thus increased.
  • the movable member 200 then comprises a retaining surface 204 and a contact surface 206 for each ring 180.
  • the control module 135 first receives a timing instruction to increase the pitch of the blades 56.
  • the control module 135 then transmits to the pressure control unit 132 a control signal to increase the fluid pressure in the first chamber 112.
  • the movable part 102 of the cylinder 74 moves in the second direction, towards its deployed position, which, via the connecting system 78, causes the blades 56 to pivot towards the large pitches (i.e. towards the flag position).
  • the blocking member 164 remains in the unlocking configuration away from the cylindrical surface 162 and therefore does not oppose the movement of the movable part 102.
  • the moving part 102 Once the moving part 102 has reached an equilibrium position, it stabilizes, the blades 56 maintaining a fixed orientation.
  • the control module 135 first receives a timing instruction to reduce the pitch of the blades 56.
  • the control module 135 then transmits to the pressure control unit 132 a control signal to increase the fluid pressure in the second chamber 114.
  • the movable part 102 of the cylinder 74 moves in the first direction toward its retracted position, which, by through the connecting system 78, causes the blades 56 to pivot towards the small pitches (i.e. towards the sail position).
  • the blocking member 164 remains in the unlocking configuration away from the cylindrical surface 162 and therefore does not oppose the movement of the movable part 102.
  • the moving part 102 Once the moving part 102 has reached an equilibrium position, it stabilizes, the blades 56 maintaining a fixed orientation.
  • the pitch change method also comprises, following the first or second step, a step of controlled locking of the orientation of the blades 56.
  • the control module 135 transmits a pitch locking command to the pressure control unit 132.
  • the pressure control unit 132 fluidly connects the fluid connection circuit 256 to the return line 136, causing a drop in the fluid pressure in the counterbalancing chamber 234.
  • the fluid pressure in said chamber 234 then falls below the threshold and is therefore insufficient to counterbalance the stress of the return device 220, which thus causes the deployment of the movable member 200.
  • the latter then presses on the second face 192 of the or each ring 180, which forces the locking member 164 to tilt into its locking configuration.
  • this rib 172 prevents the blocking member 164 from fully engaging with the cylindrical surface 162 and the tilting of the blocking member 164 into its locking configuration is complete.
  • the blades 56 are then not blocked in their orientation in the event of a loss of fluid pressure in one of the chambers 112, 114. Nevertheless, if such a loss of fluid pressure occurs, it will cause the displacement of the cylindrical surface 162 until a notch 170 is found facing the or each ring 180; the tilting of the blocking member 164 in its locking configuration then no longer being held back by the presence of a rib 172, it will end, immobilizing the blades 56.
  • the pitch change method comprises an additional step of non-controlled locking of the orientation of the blades 56.
  • the malfunction of the control system 76 causes a drop in the fluid pressure in the counterbalancing chamber 234, typically because the pressure generator 130 is no longer able to raise the third pressure beyond the threshold.
  • the fluid pressure in said chamber 234 is then insufficient to counterbalance the stress of the return device 220, which thus causes the deployment of the mobile member 200.
  • the latter then presses on the second face 192 of the or each ring 180, which forces the locking member 164 to tilt into its locking configuration.
  • the or each ring 180 is almost systematically opposite a notch 170 when this deployment occurs. Indeed, the loss of pressure in the chamber 234 is then almost always accompanied by a loss of pressure in at least one of the chambers 112, 114 and therefore by the movement of the cylindrical surface 162 relative to the locking member 164. The or each ring 180 therefore engages in a respective notch 170 and the tilting of the locking member 164 into its locking configuration is complete. The blades 56 are thus blocked in their orientation. In particular, the pivoting of the blades 56 towards the small pitches is then prevented by the locking device 160.
  • the non-controlled locking step is followed by a step of securing the fan 50.
  • the emergency circuit 134 is activated and supplies the first fluid chamber 112 and the counterbalancing chamber 234 with control fluid so as to increase the fluid pressure in these chambers.
  • the movable member 200 retracts and the blocking member 164 returns to the unlocking configuration.
  • the movable part 102 is therefore no longer immobilized and can move downstream under the effect of the increase in pressure in the first fluid chamber 112 until the blades 56 are in the flag position.

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Abstract

Ce rotor de soufflante comprend un actionneur avec un vérin de commande et un dispositif de verrouillage propre à immobiliser une partie mobile du vérin de commande. Ce dispositif de verrouillage comprend une surface (162) crantée, un organe de blocage (164) présentant une configuration de déverrouillage à l'écart de la surface (162) et une configuration de verrouillage en prise avec la surface (162), un organe mobile (200) mobile entre une position rétractée dans laquelle il laisse l'organe de blocage (164) libre d'être dans sa configuration de déverrouillage et une position déployée dans laquelle il force l'organe de blocage (164) dans sa configuration de verrouillage, un organe de rappel (220) sollicitant l'organe mobile (200) vers sa position déployée, et un dispositif de maintien (222) pour maintenir l'organe mobile (200) dans sa position rétractée.

Description

DESCRIPTION
TITRE : ROTOR DE SOUFFLANTE AVEC ACTIONNEUR A DISPOSITIF DE VERROUILLAGE
DOMAINE DE L’INVENTION
La présente invention concerne le domaine général des actionneurs comprenant un vérin et un dispositif de verrouillage de la partie mobile du vérin. Elle concerne plus particulièrement le domaine des actionneurs destinés à la commande de l’orientation d’aubes à calage variable telles que celles équipant les soufflantes de certaines turbomachines.
Un domaine privilégié d’application de l’invention est celui des turboréacteurs à soufflante non carénée (mieux connus sous les appellations anglaises « propfan », « open fan », « open rotor » et « unducted fan »). Toutefois, l’invention s’applique également aux turbopropulseurs à une ou plusieurs hélices propulsives.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
Une des voies actuellement explorées pour améliorer la consommation spécifique des moteurs d'avions civils est constituée par la mise au point de turboréacteurs à soufflante non carénée, tels que celui décrit dans le document FR 2 941 493. Ces turboréacteurs comportent un générateur de gaz de turbomoteur classique, dont un ou plusieurs étages de turbine entraînent une ou plusieurs soufflante(s) non carénée(s) s'étendant à l'extérieur de la nacelle du moteur.
Les aubes de cette ou de ces soufflante(s) sont, comme dans le cas des turbopropulseurs classiques, à calage variable, c'est à dire que la position angulaire de ces aubes (appelée angle de calage) peut être modifiée au cours du vol. Pour rappel, l’angle de calage d’une aube correspond à l’angle, dans un plan orthogonal à l’axe de pivotement de l’aube, entre l’axe de rotation de la soufflante et la corde de l’aube à 75% du rayon de la soufflante. Il peut varier d’une valeur égale à 90° , correspondant à une position dite « voile » ou « à plat » de l’aube, à une valeur égale à 0° , correspondant à une position dite « drapeau » de l’aube. Il peut également prendre une valeur strictement supérieure à 90° , typiquement sensiblement égale à 95° , correspondant à une position dite « reverse » de l’aube. Comme il est connu, cette modification de l’angle de calage au cours du vol permet de faire évoluer la poussée du moteur et optimiser le rendement de la soufflante en fonction de la vitesse de l'aéronef. En effet, le régime des soufflantes est quasiment constant sur toutes les phases de fonctionnement, et c'est le calage des aubes qui fait varier la poussée. Ainsi, en phase de vol de croisière, les aubes sont orientées de sorte à ajuster la poussée en minimisant la puissance prélevée sur l’arbre de turbine et la consommation et en optimisant le rendement. A l'inverse, au décollage, les aubes sont orientées de sorte à maximiser la poussée afin d'accélérer puis de faire décoller l'avion.
Le pilotage de l’orientation des aubes est communément réalisé au moyen d’un mécanisme de changement de pas comprenant un vérin de commande comportant une partie mobile en translation suivant l’axe de la soufflante et un système de liaison reliant la partie mobile à l’aube de sorte à convertir la translation de la partie mobile en rotation de l’aube à calage variable.
Une difficulté rencontrée avec les aubes à calage variable est que, en cas de dysfonctionnement des systèmes pilotant leur orientation, lesdites aubes ont tendance, sous leur propre effet centrifuge, à se mettre en position voile. Or, une aube bloquée dans cette position génère peu de couple résistif et risque de faire partir le moteur en survitesse, avec des risques de dégradation potentiels du moteur. Au surplus, une aube bloquée dans cette position risque également de générer une traînée excessive et inacceptable pour la contrôlabilité de l’avion et/ou son rayon d’action dans le cas d’une mission de diversion.
Pour remédier à cette difficulté, il est connu de recourir à des systèmes de sécurité aptes à s’opposer au déplacement des aubes à calage variable vers les petits pas (c’est-à- dire vers la position voile) en cas de défaillance du système de commande de l'orientation des aubes. Un tel système est par exemple connu de EP 3 400 169.
On connaît notamment un système de sécurité intégrant au vérin commandant l’orientation des aubes un système vis-écrou du type vis à billes couplé à un écrou de verrouillage. En fonctionnement normal, l’écrou du système vis-écrou suit les déplacements du vérin de commande, entraînant ainsi la rotation de la vis autour de son axe, pendant que l’écrou de verrouillage suit le filetage de la vis sans jamais la toucher (le taraudage de l’écrou de verrouillage est conçu de sorte à ménager un léger jeu avec le filetage de la vis). En cas de dysfonctionnement du système de commande de l’orientation des aubes, la vis du système vis-écrou est immobilisée (sa rotation est bloquée) et l’écrou de verrouillage vient en prise avec ladite vis, empêchant ainsi le pivotement des aubes vers les petits pas.
Ce système de sécurité ne donne cependant pas entière satisfaction. En effet, il requiert, pour un bon fonctionnement, une gestion précise et complexe des jeux entre l’écrou de verrouillage et le filetage de la vis. EXPOSE DE L’INVENTION
Un objectif de l’invention est de permettre, de manière simple et robuste, le verrouillage d’un vérin dans au moins un sens. D’autres objectifs sont de permettre le verrouillage du vérin dans sa position courante (avec une certaine tolérance), de permettre le verrouillage en l’absence d’énergie d’alimentation du vérin, de permettre le verrouillage et/ou le déverrouillage avec une force peu importante, de permettre un verrouillage résistant aux charges très importantes, et de limiter l’encombrement du mécanisme de verrouillage.
À cet effet, l’invention a pour objet, selon un premier aspect, un actionneur comprenant : un vérin de commande comportant une partie fixe et une partie mobile mobile en translation suivant un axe longitudinal relativement à la partie fixe, et un dispositif de verrouillage propre à bloquer la translation de la partie mobile relativement à la partie fixe dans au moins un sens, dans lequel le dispositif de verrouillage comprend : une surface solidaire de la partie fixe ou mobile conjointement avec la partie mobile relativement à la partie fixe, la surface étant crantée avec une pluralité de crans s’étendant chacun orthogonalement à l’axe longitudinal, un organe de blocage présentant une configuration de déverrouillage à l’écart de la surface et une configuration de verrouillage en prise avec la surface de sorte que la partie mobile soit immobilisée en translation relativement à la partie fixe, dans laquelle l’organe de blocage est engagé dans au moins l’un desdits crans, un organe mobile mobile en translation relativement à l’organe de blocage entre une position rétractée dans laquelle il laisse l’organe de blocage libre d’être dans sa configuration de déverrouillage et une position déployée dans laquelle il force l’organe de blocage dans sa configuration de verrouillage, un organe de rappel sollicitant l’organe mobile vers sa position déployée, et un dispositif de maintien pour maintenir l’organe mobile dans sa position rétractée sous certaines conditions prédéterminées.
Selon des modes de réalisation particuliers de l’invention, l’actionneur présente également une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) : les conditions prédéterminées consistent en une pression d’alimentation des chambres du vérin de commande supérieure à un seuil ; ledit seuil est inférieur à une pression minimale d’alimentation des chambres du vérin du commande en conditions normales d’opération ; le dispositif de maintien comprend un vérin de contrebalancement avec une chambre de contrebalancement en contact avec un piston solidaire de l’organe mobile, apte à recevoir un fluide sous pression pour contrebalancer la sollicitation du dispositif de rappel ; la surface est mobile conjointement avec la partie mobile relativement à la partie fixe et est de préférence solidaire de la partie mobile, l’organe de blocage étant sensiblement fixe suivant l’axe longitudinal relativement à la partie fixe ; la surface comprend, pour chaque paire de crans consécutifs, une nervure séparant lesdits crans, ladite nervure présentant des flancs inclinés, lesdits flancs présentant une inclinaison maximale de préférence inférieure à 88° , en particulier inférieure à 60° , par exemple inférieure à 45° ; la nervure a un sommet arrondi ; chaque cran a un fond arrondi, la transition d’un sommet de nervure à un fond de cran, via un flanc de nervure, se faisant sans rupture de pente ; l’organe de blocage comprend au moins un anneau disposé orthogonalement à l’axe longitudinal, ledit anneau étant circonférentiellement divisé en plusieurs secteurs mobiles les uns par rapport aux autres entre une configuration rapprochée, dans laquelle l’anneau a un diamètre réduit, et une configuration écartée, dans laquelle l’anneau a un diamètre augmenté, l’organe de blocage étant en configuration de verrouillage lorsque l’anneau est dans l’une des configurations écartée et rapprochée et en configuration de déverrouillage lorsque l’anneau est dans l’autre des configurations écartée et rapprochée ; le ou chaque anneau est, en configuration de verrouillage, engagé dans un seul des crans de la surface ; le ou chaque anneau comprend un élément de rappel sollicitant les secteurs vers celle des configurations écartée et rapprochée dans laquelle l’organe de blocage est en configuration de déverrouillage ; chaque secteur a une section circulaire ou ovoïde ; chaque secteur a une section polygonale ; chaque secteur comprend deux flancs délimitant le secteur selon la direction longitudinale, lesdits flancs convergeant l’un vers l’autre en direction de la surface ; les flancs sont sensiblement symétriques par rapport à un plan orthogonal à l’axe longitudinal et forment entre eux un angle compris entre 4° et 90° , en particulier supérieur à 60° ; l’organe de blocage présente une première face orientée vers la surface et une deuxième face opposée à la première face, et l’organe mobile comprend une face de retenue apte à être en contact avec la deuxième face de l’organe de blocage dans la configuration de verrouillage ; la deuxième face présente un bord de contact par lequel l’organe mobile entre en contact avec l’organe de blocage lors de son déplacement de sa position rétractée à sa position déployée, ledit bord de contact étant biseauté ; l’organe mobile présente au moins une face de contact par laquelle il entre en contact avec l’organe de blocage lors de son déplacement de sa position rétractée à sa position déployée, ladite face de contact étant biseautée et/ou pourvue d’au moins un roulement ; pour la ou chaque face de contact, au moins un roulement est localisé au niveau d’une jonction entre la face de contact et la face de retenue ; l’organe mobile présente une face de contact pour chaque anneau de l’organe de blocage, ladite face de contact formant une face par laquelle l’organe mobile entre en contact avec ledit anneau lors de son déplacement de sa position rétractée à sa position déployée ; le dispositif de verrouillage comprend une gaine élastique entre la surface et la partie fixe, ladite gaine élastique isolant la surface de l’environnement ; la surface est interposée entre l’axe longitudinal et l’organe de blocage ; et la surface est cylindrique et l’organe de blocage s’étend autour de ladite surface. L’invention a également pour objet, selon un deuxième aspect, un rotor de soufflante pour turbomachine comprenant un moyeu et une pluralité d’aubes à calage variable chacune pivotable relativement au moyeu autour d’un axe de pivotement propre, le rotor comprenant en outre un actionneur selon le premier aspect pour ajuster une position angulaire de chacune des aubes à calage variable autour de son axe de pivotement respectif, la partie fixe étant fixe relativement à l’axe de pivotement, l’actionneur comprenant en outre un système de liaison reliant la partie mobile à l’aube à calage variable de sorte à convertir la translation de la partie mobile suivant l’axe longitudinal en une rotation de l’aube à calage variable autour de l’axe de pivotement.
Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, le rotor de soufflante présente également la caractéristique suivante : l’axe longitudinal constitue un axe de rotation du rotor. L’invention a encore pour objet, selon un troisième aspect, une turbomachine comprenant un rotor de soufflante selon le deuxième aspect.
Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, la turbomachine présente également la caractéristique suivante : l’axe longitudinal constitue un axe d’élongation de la turbomachine.
Enfin, l’invention a pour objet, selon un quatrième aspect, un aéronef comprenant au moins une turbomachine selon le troisième aspect.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : la Figure 1 est une vue de dessus d’un aéronef selon un exemple de réalisation de l’invention, la Figure 2 est une vue simplifiée en coupe longitudinale d’une turbomachine de l’aéronef de la Figure 1 , la Figure 3 est une vue simplifiée en coupe longitudinale d’une partie d’un mécanisme de changement de pas de la turbomachine de la Figure 2, la Figure 4 est une vue simplifiée suivant un axe radial d’un bras de mise en rotation d’une aube à calage variable de la turbomachine de la Figure 2, la Figure 5 est une vue simplifiée partielle en coupe longitudinale d’une première variante d’un dispositif de verrouillage du mécanisme de changement de pas de la Figure 3, dans une première configuration, la Figure 6 est une vue similaire à celle de la Figure 5, le dispositif de verrouillage étant dans une deuxième configuration,
[Fig. 7] [Fig. 8] les Figures 7 et 8 sont des vues simplifiées partielles en coupe longitudinale d’autres variantes du dispositif de verrouillage du mécanisme de changement de pas de la Figure 3, et
[Fig. 9] [Fig. 10] les Figures 9 et 10 sont des vues de face d’un organe de blocage du dispositif de verrouillage des Figures 5 et 6.
DESCRIPTION DETAILLEE D’UN EXEMPLE DE REALISATION
L’aéronef 10 représenté sur la Figure 1 comprend des turbomachines 12 pour le propulser. Dans l’exemple représenté, l’aéronef 10 est un avion. Celui-ci comprend, de manière classique, un fuselage 14, un empennage 16 et deux ailes 18. Les turbomachines 12 sont ici au nombre de deux et sont chacune logées sous une aile 18 respective. En variante (non représentée), les turbomachines 12 sont disposées le long du fuselage 14, par exemple à proximité de l’empennage 16. En variante encore (également non représentée), l’aéronef 10 comprend une seule turbomachine 12 ou au moins trois turbomachines 12.
L’une des turbomachines 12 est représentée sur la Figure 2.
Comme visible sur cette Figure 2, la turbomachine 12 est allongée suivant un axe longitudinal X. Elle présente typiquement une symétrie angulaire autour dudit axe longitudinal X, c’est-à-dire qu’il existe au moins un angle pour lequel la turbomachine est invariante par rotation autour de l’axe longitudinal X.
Ici et dans la suite, les termes « intérieur » et « extérieur », « interne » et « externe », ainsi que leurs déclinaisons, s’entendent en référence à l’axe X, un élément qualifié de « intérieur » ou « interne » étant orienté vers l’axe X alors qu’un élément « extérieur » ou « externe » est orienté à l’opposé de l’axe X.
La turbomachine 12 comprend, de manière classique, une nacelle 20, une veine interne 22 de circulation d’un flux d’air à travers la nacelle 20, une chambre de combustion 24 logée dans la veine 22, un corps moteur 26 et une tuyère d’échappement des gaz 28.
Dans la suite, les termes « amont » et « aval » s’entendent en référence à un sens d’écoulement d’un flux d’air à travers la veine 22.
Le corps moteur 26 comprend un compresseur 30, une turbine 32 et un arbre de transmission 34 couplant la turbine 32 au compresseur 30 pour l’entraînement du compresseur 30 par la turbine 32. Le compresseur 30 est disposé en amont de la chambre de combustion 24 et alimente la chambre de combustion 24 en air comprimé. La turbine 32 est disposée en aval de la chambre de combustion 24 et reçoit les gaz d’échappement sortant de la chambre de combustion 24.
L’arbre de transmission 34 a pour axe de rotation l’axe longitudinal X.
L’arbre de transmission 34 est guidé en rotation par rapport à la nacelle 20 par le biais de paliers (non représentés).
Dans l’exemple représenté, la turbomachine 12 est une turbomachine à multiples corps, en particulier à double corps, comprenant un corps basse pression 40 en plus du corps moteur 26. Le corps moteur 26 constitue alors un corps haute pression, le compresseur 30 étant un compresseur haute pression, la turbine 32 étant une turbine haute pression et l’arbre de transmission 34 étant un arbre haute pression.
Le corps basse pression 40 comprend un compresseur basse pression 42, une turbine basse pression 44 et un arbre basse pression 46 couplant la turbine basse pression 44 au compresseur basse pression 42 pour l’entraînement du compresseur basse pression 42 par la turbine basse pression 44.
Le compresseur basse pression 42 est disposé en amont du compresseur haute pression 30 et alimente ce dernier en air comprimé. La turbine basse pression 44 est disposée en aval de la turbine haute pression 32 et reçoit les gaz d’échappement sortant de cette dernière.
L’arbre basse pression 46 est guidé en rotation par rapport à la nacelle 20 par le biais de paliers (non représentés).
L’arbre basse pression 46 est coaxial à l’arbre haute pression 34. Il a donc également pour axe de rotation l’axe longitudinal X. En particulier, l’arbre basse pression 46 s’étend à l’intérieur de l’arbre haute pression 34.
La turbomachine 12 comprend également une soufflante 50 pour entraîner le flux d’air dans une veine de circulation externe 52 entourant la nacelle 20. On distingue ainsi un flux d’air primaire À (chaud), constitué par la portion du flux d’air entraînée dans la veine de circulation interne 22, et un flux d’air secondaire B (froid), constitué par la portion du flux d’air entraînée dans la veine de circulation externe 52.
La soufflante 50 comprend un rotor de soufflante 54. Ce rotor de soufflante 54 est monté rotatif relativement à la nacelle 20 autour de l’axe longitudinal X. Il comprend un moyeu 55 (Figure 3) pourvu d’aubes de soufflante 56 s’étendant sensiblement radialement vers l’extérieur depuis le moyeu 55. Ces aubes 56, lorsqu’elles sont mises en rotation, entraînent le flux d’air dans la veine de circulation externe 52.
Comme visible sur la Figure 4, chaque aube 56 comprend un bord d’attaque 57À, un bord de fuite 57B et une corde C reliant le bord d’attaque 57À au bord de fuite 57B.
De retour à la Figure 2, le rotor de soufflante 54 est entraîné en rotation par la turbine basse pression 44, par l’intermédiaire de l’arbre basse pression 46. Cet entraînement se fait typiquement par l’intermédiaire d’un réducteur permettant au rotor de soufflante 54 de tourner à une vitesse inférieure à celle de l’arbre basse pression 46. En variante, cet entraînement est direct, c’est-à-dire que le rotor de soufflante 54 est solidaire en rotation de l’arbre basse pression 46.
Dans l’exemple représenté, la soufflante 50 comprend également un stator de soufflante 58 comprenant des aubes fixes 59 agencées à la périphérie de la nacelle 20, dans la veine de circulation externe 52, suivant un plan orthogonal à l’axe longitudinal X. Ce stator de soufflante 58 est ici agencé en aval du rotor de soufflante 54. En variante (non représentée), la soufflante 50 comprend, à la place du stator de soufflante 58, un rotor de soufflante contrarotatif.
Avantageusement, la soufflante 50 est, comme représenté, non carénée, c’est-à-dire que la veine de circulation externe 52 n’a aucune délimitation périphérique. La turbomachine 12 est alors constituée, comme représenté, par un turboréacteur à soufflante non carénée ou, en variante, par un turbopropulseur. En variante (non représentée), la veine de circulation externe 52 est définie entre la nacelle 20 et un carter de soufflante entourant la soufflante 50 ; la turbomachine 12 est alors typiquement constituée par un turboréacteur à fort taux de dilution (en anglais « bypass ratio »), le taux de dilution étant défini comme le rapport du débit du flux secondaire B (froid) sur le débit du flux primaire À (chaud).
Dans l’exemple représenté, la turbomachine 12 est en particulier du type « puller », c’est-à-dire que la soufflante 50 est disposée en amont de la veine de circulation interne 22 et entraîne également le flux d’air dans cette dernière. En variante (non représentée), la turbomachine est du type « pusher », c’est-à-dire que la soufflante 50 est placée autour de la moitié aval de la nacelle 20.
Les aubes 56 du rotor de soufflante 54 sont à calage variable, c’est-à-dire que chaque aube 56 est montée pivotante relativement au moyeu 55 autour d’un axe de pivotement P propre. Cet axe de pivotement P s’étend suivant la direction d’élongation de l’aube 56. Il est orthogonal à l’axe longitudinal X.
Chaque aube 56 est en particulier apte à pivoter autour de l’axe P relativement au moyeu 55 entre une position dite drapeau, dans laquelle la corde C de l’aube 56 est sensiblement parallèle à l’axe longitudinal X, et une position dite voile, dans laquelle la corde C de l’aube 56 est sensiblement orthogonale à l’axe longitudinal X. De préférence, chaque aube 56 est également apte à pivoter au-delà de la position voile, jusqu’à une position dite reverse, dans laquelle la corde C de l’aube 56 forme un angle strictement supérieure à 90° , par exemple sensiblement égal à 95° , avec l’axe longitudinal X. Les aubes 56 étant le plus souvent vrillées, la corde C prise comme référence pour la mesure de l’angle de calage est, par convention, constituée par la corde de l’aube à 75% du rayon du rotor de soufflante 54.
À cet effet, chaque aube 56 est solidaire, comme visible sur la Figure 3, d’une pièce d’attache 60 disposée en pied d’aube. Cette pièce d’attache 60 est montée rotative par rapport au moyeu 55 autour de l’axe de pivotement P. Plus précisément, la pièce d’attache 60 est montée rotative à l’intérieur d’un logement 62 ménagé dans le moyeu 55 par l’intermédiaire de billes 64 ou d’autres éléments roulants.
La soufflante 50 comprend en outre un mécanisme de changement de pas 70 pour ajuster l’angle de calage de chaque aube 56 autour de son axe de pivotement P de sorte à adapter les performances de la turbomachine 12 aux différentes phases de vol.
En référence à la Figure 3, ce mécanisme de changement de pas 70 comprend un bâti 72, un vérin de commande 74, un système 76 de pilotage du vérin 74 et un système de liaison Le bâti 72 est solidaire du moyeu 55 et est typiquement constitué par une partie du moyeu 55. Il est ainsi fixe relativement aux axes de pivotement P.
Le bâti 72 comprend un socle 80. Ce socle 80 est centré sur l’axe longitudinal X. Ici, il est traversé par les axes de pivotement P.
Dans l’exemple représenté, le socle 80 délimite un logement 82 ouvert vers l’aval. Ce logement 82 est en particulier cylindrique, typiquement cylindrique de révolution, et centré sur l’axe X. Un palier de transfert d’huile 84 est reçu dans ledit logement 82.
Dans l’exemple représenté, le bâti 72 comprend également un cylindre 86 faisant saillie vers l’amont depuis le socle 80. Ce cylindre 86 est centré sur l’axe X et ouvert à son extrémité amont 88. Il est typiquement cylindrique de révolution.
Le socle 80 et le cylindre périphérique 86 délimitent ensemble une surface périphérique externe 88 du bâti 72. Cette surface périphérique externe 88 est sensiblement cylindrique et centrée sur l’axe X. Elle est orientée radialement vers l’extérieur.
Le vérin de commande 74 comporte une partie fixe 100, solidaire du bâti 72, et une partie mobile 102 mobile en translation suivant l’axe longitudinal X relativement à la partie fixe 100 entre une position rétractée, représentée sur la Figure 3, et une position déployée (non représentée). Optionnellement, la partie mobile 102 est également mobile en rotation autour de l’axe longitudinal X sur un angle restreint, par exemple de l’ordre de 5° .
Le vérin de commande 74 comprend en particulier un cylindre 104, continu, formant l’un de la partie fixe 100 et de la partie mobile 102 et un piston 106 formant l’autre de la partie fixe 100 et de la partie mobile 102. Ici, le cylindre 104 forme la partie mobile 102 et le piston 106 forme la partie fixe 100. En variante (non représentée), c’est l’inverse : le cylindre 104 forme la partie fixe 100 et le piston 106 forme la partie mobile 102.
Ainsi, dans l’exemple représenté, le cylindre 104 s’étend autour de la surface périphérique externe 88 du bâti 72, coaxialement à cette dernière, et le piston 106 est constitué par une collerette 108 solidaire du bâti 72 s’étendant radialement vers l’extérieur depuis la surface périphérique externe 88 jusqu’au cylindre 104.
Le cylindre 104 délimite une cavité interne 110. Le piston 106 divise ladite cavité interne 110 en deux chambres fluidiques 112, 114 contigües. Chacune contient un fluide de commande, typiquement constitué par une huile, pour commander le déplacement de la partie mobile 102 relativement à la partie fixe 100. Ce fluide de commande est à une première pression dans la première chambre fluidique 112 et à une deuxième pression dans la deuxième chambre fluidique 114. Les première et deuxième chambres fluidiques 112, 114 sont agencées de sorte que l’augmentation relative de la première pression (c’est-à-dire relativement à la deuxième pression) entraîne le déplacement du piston 110 vers sa position déployée, l’augmentation relative de la deuxième pression (c’est-à-dire relativement à la première pression) entraînant le déplacement du piston 110 vers sa position rétractée.
Ici, chacune des chambres fluidiques 112, 114 est délimitée intérieurement par la surface périphérique externe 88 du bâti 72 et extérieurement par le cylindre 104. La première chambre fluidique 112 est par ailleurs délimitée à son extrémité aval par le piston 106 et la deuxième chambre fluidique 114 est délimitée à son extrémité amont par le piston 106.
Le vérin de commande 74 est ainsi particulièrement compact, ce qui permet de l’alléger.
Dans l’exemple représenté sur la Figure 3, la partie mobile 102 comprend également une bague de guidage amont 116 et une bague de guidage aval 118 chacune solidaire du cylindre 104 et s’étendant radialement vers l’intérieur depuis le cylindre 104 jusqu’à la face périphérique externe 88 du bâti 72. La bague de guidage amont 116 est disposée en amont du piston 106 et délimite une extrémité amont de la première chambre fluidique 112. La bague de guidage aval 118 est disposée en aval du piston 106 et délimite une extrémité aval de la deuxième chambre fluidique 114.
Dans l’exemple représenté sur la Figure 3, chacune des bagues de guidage amont et aval 116, 118 constitue une bague d’étanchéité et ferme longitudinalement la première chambre fluidique 112, respectivement la deuxième chambre fluidique 114. Les chambres fluidiques 112, 114 sont ainsi fermées à chacune des extrémités longitudinales du vérin de commande 74
En variante (non représentée), seule la bague de guidage aval 118 constitue une bague d’étanchéité. La bague de guidage amont 116 présente, elle, des perçages permettant au fluide de commande de s’écouler à travers la bague de guidage amont 116.
En variante encore (non représentée), la partie mobile 102 ne comprend pas de bague de guidage amont 116.
Le système de pilotage 76 comprend un générateur de pression 130 pour porter le fluide de commande à une troisième pression supérieure aux première et deuxième pressions, une unité de contrôle de pression 132 pour ajuster la pression du fluide de commande dans les première et deuxième chambres fluidiques 112, 114 au moyen de la troisième pression, et une ligne de retour 136 pour évacuer le fluide de commande dépressurisé. Le système de pilotage 76 comprend également un réservoir principal 133, un circuit de secours 134 et un module de commande 135.
Le générateur de pression 130 comprend par exemple une pompe apte à pomper le fluide pour le porter à la troisième pression, par exemple 100 bars. Une soupape de surpression principale 139À permet d’évacuer une partie du fluide de commande vers la ligne de retour 136 lorsque la pression du fluide de commande en aval du générateur de pression 130 excède la troisième pression.
L’unité de contrôle de pression 132 est alimentée en fluide de commande à la troisième pression par le générateur de pression 130. Elle est raccordée fluidiquement à la première chambre fluidique 112 et à la deuxième chambre fluidique 114 via le palier de transfert d’huile 84. Elle est apte à répartir le fluide de commande entre la première chambre fluidique 112 et la deuxième chambre fluidique 114 de manière à ajuster la pression de fluide à l’intérieur de chacune de ces chambres 112, 114 et, ainsi, ajuster la position du piston 110 entre ses positions rétractée et déployée. Elle est également apte à évacuer du fluide de commande provenant des première et deuxième chambres fluidiques 112, 114 dans la ligne de retour 136.
Le réservoir principal 133 est configuré pour collecter du fluide de commande dépressurisé provenant de la ligne de retour 136. Il alimente le générateur de pression 130.
Le circuit de secours 134 est apte à alimenter la première chambre fluidique 112 en fluide de commande de manière à déplacer le piston 110 vers sa position déployée en cas de défaillance du générateur de pression 130. À cet effet, le circuit de secours 134 comprend un réservoir auxiliaire 137 et une pompe auxiliaire 138. Dans l’exemple représenté il comprend également une soupape de surpression auxiliaire 139B.
Le réservoir auxiliaire 137 est configuré pour collecter du fluide de commande dépressurisé provenant de la ligne de retour 136. Il alimente la pompe auxiliaire 138. Dans l’exemple représenté, il alimente également le réservoir principal 133, le fluide de commande dépressurisé provenant de la ligne de retour 136 transitant par le réservoir auxiliaire 137 avant d’atteindre le réservoir principal 133.
La pompe auxiliaire 138 est apte à pomper le fluide de commande dans le réservoir auxiliaire 137 pour le porter à la troisième pression. Elle est raccordée fluidiquement à l’unité de contrôle de pression 132 de manière à l’alimenter en fluide de commande à la troisième pression, l’unité de contrôle de pression 132 étant configurée pour rediriger l’intégralité du fluide de commande provenant de la pompe auxiliaire 138 vers la première chambre fluidique 112.
La soupape de surpression 139B est apte à évacuer une partie du fluide de commande vers la ligne de retour 136 lorsque la pression du fluide de commande en aval de la pompe auxiliaire 138 excède la troisième pression.
Le module de commande 135 est configuré pour recevoir une instruction de calage (non représentée) et en déduire un signal de commande transmis à l’unité de contrôle de pression 132. En particulier, le module de commande 135 est configuré pour transmettre à l’unité de contrôle de pression 132 un signal de commande destiné à augmenter la pression de fluide dans la première chambre 112 lorsque l’instruction de calage vise à faire augmenter le pas des aubes 56, et pour transmettre à l’unité de contrôle de pression 132 un signal de commande destiné à augmenter la pression de fluide dans la deuxième chambre 114 lorsque l’instruction de calage vise à faire réduire le pas des aubes 56.
Le module de commande 135 est également configuré pour transmettre au circuit de secours 134, plus particulièrement à sa pompe auxiliaire 138, une instruction de démarrage en cas de défaillance du générateur de pression 130.
Le système de liaison 78 relie la partie mobile 102 à chaque aube 56 de sorte à convertir la translation de la partie mobile 102 suivant l’axe longitudinal X et, le cas échéant, la rotation de la partie mobile 102 autour de l’axe longitudinal X en une rotation de chaque aube 56 autour de son axe de pivotement P. En particulier, le système de liaison 78 relie la partie mobile 102 à chaque aube 56 de sorte à convertir :
- la translation de la partie mobile 102 suivant l’axe longitudinal X dans un premier sens en une rotation de l’aube à calage variable 56 autour de l’axe de pivotement P vers la position voile, et
- la translation de la partie mobile 102 suivant l’axe longitudinal X dans un deuxième sens opposé au premier sens en une rotation de l’aube à calage variable 56 autour de l’axe de pivotement P vers la position drapeau.
À cet effet, le système de liaison 78 comprend une couronne de synchronisation 140 solidaire de la partie mobile 102 et, pour chacune des aubes 56, un mécanisme 142 de liaison de l’aube 56 à la couronne de synchronisation 140.
La couronne de synchronisation 140 s’étend dans un plan radial autour de la partie mobile 102. Elle est en particulier fixée à une extrémité amont 143 de la partie mobile 102.
Chaque mécanisme de liaison 142 comprend une première articulation 144 solidaire de la partie mobile 102, une deuxième articulation 146 solidaire de l’aube 56, à l’écart de l’axe de pivotement P de ladite aube 56, et un organe de liaison 148 reliant la première articulation 144 à la deuxième articulation 146.
La première articulation 144 est portée par la couronne de synchronisation 140. Elle est ici constituée par une liaison rotule.
La deuxième articulation 146 est également constituée par une liaison rotule. Elle est excentrée relativement à l’axe de pivotement P.
L’organe de liaison 148 présente une première extrémité 150 articulée à la première articulation 144 et une deuxième extrémité 152 articulée à la deuxième articulation 146. Avantageusement l’organe de liaison 148 est rigide et de longueur réglable, c’est-à-dire que la distance entre les première et deuxième extrémités 150, 152 peut être modifiée, ce qui permet d’en régler précisément la longueur à l’arrêt de sorte à permettre le pilotage de l’angle de calage de chaque aube 56 par le mécanisme de changement de pas 70.
L’organe de liaison 148 est ici constitué par une bielle 153.
Dans l’exemple représenté chaque mécanisme de liaison 142 comprend également une manivelle 154 reliant la pièce d’attache 60 à la deuxième articulation 146. Cette manivelle 154 est rigide et solidaire de la pièce d’attache 60. Elle s’étend au moins pour partie suivant une direction orthogonale à l’axe de pivotement P. Elle forme un bras de mise en rotation de l’aube 56.
Dans l’exemple représenté, le premier sens va de l’amont vers l’aval, c’est-à-dire que le déplacement de l’organe mobile 102 vers sa position rétractée entraîne une rotation de chaque aube 56 vers sa position voile, et le deuxième sens va de l’aval vers l’amont, c’est-à-dire que le déplacement de l’organe mobile 102 vers sa position déployée entraîne une rotation de chaque aube 56 vers sa position drapeau. De plus, la première articulation 144 est disposée à l’amont de la deuxième articulation 146.
À cet effet, la deuxième articulation 1 6 est, comme visible sur la Figure 4, placée à l’opposé du bord de fuite 57B relativement à un plan Q orthogonal à la corde C et contenant l’axe de pivotement P.
En variante (non représentée), le premier sens va de l’aval vers l’amont, la première articulation 144 étant disposée à l’aval de la deuxième articulation 146. La deuxième articulation 146 est alors placée du même côté du bord de fuite 57B relativement au plan Q orthogonal à la corde C et contenant l’axe de pivotement P.
Ces agencements particuliers permettent, lorsque le mécanisme de changement de pas 70 est immobilisé, que les sollicitations naturelles de l’aube 56 vers sa position voile fassent travailler l’organe de liaison 148 en traction et non en compression. Le risque de flambage de l’organe de liaison 148 est donc très faible, de sorte qu’il est possible d’utiliser un organe de liaison 148 relativement peu résistant et ainsi d’alléger le mécanisme de changement de pas 70.
Le mécanisme de changement de pas 70 comprend encore un dispositif de verrouillage de pas 160 propre à bloquer la translation de la partie mobile 102 du vérin de commande 74 dans le premier sens, c’est-à-dire ici vers sa position rétractée.
Ce dispositif de verrouillage 160 comprend une surface cylindrique 162 mobile conjointement avec la partie mobile 102 relativement à la partie fixe 100 et un organe de blocage 164 pour immobiliser la partie mobile 102 relativement à la partie fixe 100 en venant en prise avec la surface cylindrique 162.
La surface cylindrique 162 est en particulier solidaire de la partie mobile 102. La surface cylindrique 162 est avantageusement, comme représenté, sensiblement coaxiale à l’axe X.
Dans l’exemple représenté, la surface cylindrique 162 est portée par un cylindre interne 165 logé à l’intérieur du cylindre 86.
Ce cylindre interne 165 est ici relié à la partie mobile 102 par une virole 166. Cette virole 166 fait ici saillie longitudinalement vers l’amont depuis le vérin de commande 74. Elle est en particulier tronconique, son diamètre allant décroissant depuis son extrémité aval 167, rattachée au vérin 74, jusqu’à son extrémité amont 168, rattachée à une extrémité amont 169 du cylindre interne 165.
Dans l’exemple représenté, la surface cylindrique 162 constitue une face externe du cylindre interne 165. En variante (non représentée), la surface cylindrique 162 constitue une face interne du cylindre interne 165. En variante encore (non représentée), la surface cylindrique 162 est portée directement par la partie mobile 102 ; elle constitue typiquement une surface interne ou externe du cylindre 104.
En référence aux Figures 5 à 8, la surface cylindrique 162 est crantée avec une pluralité de crans 170 s’étendant chacun orthogonalement à l’axe longitudinal X.
Avantageusement, les crans 170 sont formés sur la seule portion de la surface cylindrique 162 qui se retrouve face à l’organe de blocage 164 lorsque les aubes 56 sont orientées suivant les grands pas, c’est-à-dire lorsque l’angle de calage des aubes 56 est inférieur à 60° . En d’autres termes, la portion de la surface cylindrique 162 qui se retrouve face à l’organe de blocage 164 lorsque les aubes 56 sont orientées suivant les petits pas ou en reverse est dépourvue de cran 170.
La surface cylindrique 162 comprend, pour chaque paire de crans 170 consécutifs, une nervure 172 séparant lesdits crans 170. Ladite nervure 172 présente des flancs 174 inclinés. Ces flancs 174 présentent une inclinaison maximale, mesurée relativement à l’axe X, de préférence inférieure à 88° , en particulier inférieure à 60° .
De retour à la Figure 3, l’organe de blocage 164 comprend au moins un anneau 180 disposé orthogonalement à l’axe longitudinal X. Ledit anneau 180 est de préférence, comme représenté, sensiblement coaxial à l’axe X.
En référence aux Figures 9 et 10, l’anneau 180 est circonférentiellement divisé en plusieurs secteurs 182 mobiles les uns par rapport aux autres entre une configuration rapprochée, représentée sur la Figure 10, dans laquelle l’anneau 180 a un diamètre réduit, et une configuration écartée, représentée sur la Figure 9, dans laquelle l’anneau 180 a un diamètre augmenté. Ces secteurs 182 sont au moins au nombre de deux. De préférence, leur nombre est supérieur ou égal à quatre. Dans l’exemple représenté, les secteurs 182 sont au nombre de quatre. L’organe de blocage 164 présente ainsi une configuration de déverrouillage, représentée sur la Figure 5, dans laquelle le diamètre de l’anneau 180 est tel que l’organe de blocage 164 est à l’écart de la surface cylindrique 162, et une configuration de verrouillage, représentée sur la Figure 6, dans laquelle le diamètre de l’anneau 180 est tel que l’organe de blocage 164 est en prise avec la surface cylindrique 162 en étant engagé dans au moins un des crans 170.
Dans l’exemple représenté, l’organe de blocage 164 s’étend, comme visible sur la Figure 3, autour de la surface cylindrique 162. La surface cylindrique 162 est donc interposée entre l’axe longitudinal X et l’organe de blocage 164. L’organe de blocage 164 est ainsi en configuration de verrouillage lorsque les secteurs 182 de l’anneau 180 sont en configuration rétractée, et en configuration de déverrouillage lorsque lesdits secteurs 182 sont en configuration écartée. Cet agencement et avantageux car il permet que la force centrifuge à laquelle est soumis l’organe de blocage 164 lorsque le rotor de soufflante 54 est en rotation maintienne l’organe de blocage dans sa configuration de déverrouillage.
En variante (non représentée), la surface cylindrique 162 s’étend autour de l’organe de blocage 164. L’organe de blocage 164 est alors en configuration de verrouillage lorsque les secteurs 182 de l’anneau 180 sont en configuration écartée, et en configuration de déverrouillage lorsque lesdits secteurs 182 sont en configuration rétractée. C’est par exemple le cas lorsque la surface cylindrique 162 constitue une face interne du cylindre interne 165 ou du cylindre 104.
Chaque secteur 182 est rigide. Il est typiquement en métal.
De retour aux Figures 9 et 10, l’anneau 180 comprend en outre, avantageusement, un élément de rappel 184 sollicitant les secteurs 182 vers celle des configurations écartée et rapprochée dans laquelle l’organe de blocage 164 est en configuration de déverrouillage. Cet élément de rappel 184 est ici formé par un anneau élastique, par exemple un joint torique, délimitant l’intérieur de l’anneau 180 et à l’extérieur duquel sont rapportés les secteurs 182. Ainsi, la configuration de déverrouillage constitue la configuration de l’organe de blocage 164 lorsqu’il est au repos.
De retour aux Figures 5 et 6, l’anneau 180 comprend une première face circonférentielle 190 orientée radialement vers la surface cylindrique 162, une deuxième face circonférentielle 192 opposée à la première face 190 (et donc orientée radialement à l’opposé de la surface cylindrique 162), une première face annulaire 194 délimitant l’anneau 180 longitudinalement vers l’amont et une deuxième face annulaire 196 délimitant l’anneau 180 longitudinalement vers l’aval. Dans l’exemple représenté, l’organe de blocage 164 entourant la surface cylindrique 162, la première face circonférentielle 190 constitue une face interne de l’anneau 180 et la deuxième face circonférentielle 192 constitue une face externe de l’anneau 180. En variante, lorsque l’organe de blocage 164 est entouré par la surface cylindrique 162, c’est l’inverse.
L’anneau 180 a de préférence, comme représenté, une extension longitudinale (c’est- à-dire entre ses faces annulaires 194, 196) inférieure ou égale à l’extension longitudinale de chaque cran 170. Ainsi, lorsque l’organe de blocage 164 est en configuration de verrouillage, l’anneau 180 est engagé dans un seul des crans 170, ce qui facilite la conception et le dimensionnement du dispositif de verrouillage 160.
L’organe de blocage 164 est adapté pour immobiliser la partie mobile 102 en translation relativement à la partie fixe 100 lorsqu’il est en configuration de verrouillage. A cet effet, il est sensiblement fixe suivant la direction longitudinale relativement à la partie fixe 100. Il est typiquement, comme représenté, au moins partiellement engagé dans au moins une rainure circonférentielle 198 ménagée dans une paroi 199 du bâti 72. En particulier, le ou chaque anneau 180 formant l’organe de blocage 164 est au moins partiellement engagé dans une rainure circonférentielle 198 respective ménagée dans ladite paroi 199.
La paroi 199 est, dans l’exemple représenté, constituée par le cylindre 86, la nervure 198 étant ménagée dans une face interne de ce dernier. Selon d’autres variantes (non représentées) : la paroi 199 est formée par un cylindre coaxial à l’axe X et entouré par le cylindre interne 165, la nervure 198 étant ménagée dans une face externe de ce cylindre ; c’est typiquement le cas lorsque la surface cylindrique 162 constitue une face interne du cylindre interne 165 ; la paroi 199 délimite au moins en partie la surface périphérique externe 88 du bâti 72, la nervure 198 étant ménagée dans ladite surface périphérique externe 88 ; c’est typiquement le cas lorsque la surface cylindrique 162 constitue une surface interne du cylindre 104 ; la paroi 199 est formée par un cylindre externe qui entoure le vérin de commande 74, la nervure 198 étant ménagée dans une face interne de ce cylindre externe ; c’est typiquement le cas lorsque la surface cylindrique 162 constitue une surface externe du cylindre 104.
Toujours en référence aux Figures 5 et 6, le dispositif de verrouillage 160 comprend également un organe mobile 200, mobile en translation relativement au bâti 72 et à l’organe de blocage 164 entre une position rétractée, représentée sur la Figure 5, dans laquelle il laisse l’organe de blocage 164 libre d’être dans sa configuration de déverrouillage et une position déployée, représentée sur la Figure 6, dans laquelle il force l’organe de blocage 164 dans sa configuration de verrouillage. À cet effet, l’organe mobile 200 est logé dans un espace 202 dans lequel débouche la nervure 198 à l’opposé de la surface cylindrique 162. Il est libre de se déplacer en translation suivant la direction longitudinale (c’est-à-dire parallèlement à l’axe longitudinal X) à l’intérieur de cet espace 202. Dans l’exemple représenté, ledit espace 202 est formé par une cavité à l’intérieur de la paroi 199.
L’organe mobile 200 présente une face de retenue 204 apte à être en contact avec la deuxième face 192 de l’anneau 180 lorsque l’organe de blocage 164 est en configuration de verrouillage. À cet effet, cette face de retenue 204 présente une extension longitudinale et délimite dans un plan radial un contour fermé qui a un diamètre sensiblement égal au diamètre de la deuxième face 192 l’anneau 180 en configuration rétractée. Avantageusement, elle est, comme représenté, dépourvue d’extension radiale. En position rétractée, la face de retenue 204 est longitudinalement à l’écart de ladite deuxième face 192. En position déployée, la face de retenue 204 et la deuxième face 192 sont traversées par un même plan radial ; la face de retenue 204 empêche ainsi l’organe de blocage 164 de revenir dans sa configuration de déverrouillage.
L’organe mobile 200 présente également une face de contact 206 par laquelle il entre en contact avec l’anneau 180, en particulier avec un bord de contact 207 de la deuxième face 192 de l’anneau 180, lors de son déplacement de sa position rétractée à sa position déployée. Cette face de contact 206 est située entre l’anneau 180 et la face de retenue 204 lorsque l’organe mobile 200 est en position rétractée. Elle présente une extension radiale.
La face de contact 206 s’étend radialement depuis un bord d’extrémité 208 délimitant une extrémité longitudinale de la face de retenue 204. Ledit bord d’extrémité 208 forme ainsi une jonction entre la face de contact 206 et la face de retenue 204.
Dans l’exemple représenté, ladite face de contact 206 est biseautée, c’est-à-dire qu’elle présente une extension longitudinale, à l’opposé de la face de retenue 204, en plus de son extension radiale. La force devant être exercée par l’organe mobile 200 sur l’organe de blocage 164 pour le forcer dans sa configuration de verrouillage est ainsi réduite.
Dans l’exemple représenté, la face de contact 206 est également pourvue d’une pluralité de roulements 210. Ces roulements 210 sont de préférence, comme représenté, répartis circonférentiellement le long du bord d’extrémité 208. Ces roulements 210 contribuent à réduire les frottements entre l’organe mobile 200 et l’organe de blocage 164 et donc à réduire encore davantage la force devant être exercée par l’organe mobile 200 sur l’organe de blocage 164 pour le forcer dans sa configuration de verrouillage.
En variante (non représentée), la face de contact 206 n’est pourvue d’aucun roulement 210, ou elle n’est pas biseautée. Dans l’exemple représenté, l’organe mobile 200 comprend une bague 212 portant la face de retenue 204 et la face de contact 206. La face de retenue 204 est ainsi cylindrique et la face de contact 206 est annulaire, en particulier tronconique. En variante (non représentée), la face de retenue 204 et la face de contact 206 sont portées par des bras faisant saillie longitudinalement depuis une bague de synchronisation ; la face de retenue 204 et la face de contact 206 sont alors chacune formées de plusieurs sections espacées circonférentiellement les unes des autres.
Toujours en référence aux Figures 5 et 6, le dispositif de verrouillage 160 comprend encore un organe de rappel 220 sollicitant l’organe mobile 200 vers sa position déployée, et un dispositif de maintien 222 pour maintenir l’organe mobile 200 dans sa position rétractée sous certaines conditions prédéterminées, typiquement lorsque la troisième pression est supérieure à un seuil, ledit seuil étant inférieur à une pression minimale d’alimentation des chambres fluidiques 112, 114 en conditions normales d’opération. Une telle pression minimale d’alimentation des chambres fluidiques 112, 114 en conditions normales d’opération est la pression minimale fournie par le générateur de pression 130 en l’absence de tout dysfonctionnement, notamment en l’absence de fuite ou de panne.
Grâce à l’organe de rappel 220, la position de l’organe mobile 200 au repos est la position déployée. Cela permet de forcer l’organe de blocage 164 dans sa configuration de verrouillage même en cas de panne.
L’organe de rappel 220 est ici constitué par un ressort de compression comprimé entre le bâti 72 et un épaulement 224 solidaire de l’organe mobile 200.
Le dispositif de maintien 222 comprend un vérin de contrebalancement 230 comportant un piston de contrebalancement 232 et une chambre de contrebalancement 234.
Le piston de contrebalancement 232 est monté mobile en translation suivant l’axe longitudinal X relativement au bâti 72. Il est en particulier coaxial à l’organe mobile 200. Dans l’exemple représenté, il est agencé dans le prolongement longitudinal de l’organe de mobile 200, entre l’organe mobile 200 et l’organe de rappel 220. Il délimite en particulier l’épaulement 224 contre lequel appuie l’organe de rappel 220.
La chambre de contrebalancement 234 est délimitée entre le piston de contrebalancement 232 et le bâti 72. En particulier, la chambre de contrebalancement 234 est délimitée entre le piston de contrebalancement 232 et une paroi 236 séparant ladite chambre 234 de l’espace 200.
La chambre de contrebalancement 234 est raccordée fluidiquement au générateur de pression 130 par un circuit de connexion fluidique 238 (Figure 3) de sorte à être alimentée en fluide de commande à la troisième pression. Elle est destinée à contrebalancer la sollicitation du dispositif de rappel 220 lorsque cette alimentation est active. À cet effet, le vérin de contrebalancement 230 est agencé de sorte que la pression exercée sur le piston 232 par le fluide contenu dans la chambre 234 soit orientée dans une direction opposée à celle de la sollicitation du dispositif de rappel 230. Dans l’exemple représenté, le piston de contrebalancement 232 est interposé entre la chambre 234 et l’épaulement 224 et l’épaulement 224 est interposé entre le piston 232 et le dispositif de rappel 220. De plus, le piston de contrebalancement 232 et la chambre de contrebalancement 234 sont dimensionnés de sorte que, lorsque la chambre 234 est alimentée en fluide de commande à une pression supérieure au seuil, la force exercée par le fluide de commande sur le piston 232 soit supérieure à la sollicitation du dispositif de rappel 220.
Ainsi, tant que la pression fournie à la chambre 234 est supérieure au seuil, la sollicitation du dispositif de rappel 220 est annulée et l’organe mobile 200 maintenu en position rétractée. En revanche, lorsque la chambre 234 n’est plus alimentée en fluide de commande une pression supérieure au seuil, typiquement lorsque le générateur de pression 130 tombe en panne, la force du dispositif de rappel 220 l’emporte et l’organe mobile 200 est déplacé dans sa position déployée.
En référence à la Figure 3, l’unité de contrôle de pression 132 est ici interposée fluidiquement entre le générateur de pression 130 et le circuit de connexion fluidique 238. Elle présente une première configuration, dans laquelle elle isole le circuit de connexion fluidique 238 de la ligne de retour 136, et une deuxième configuration, dans laquelle elle raccorde fluidiquement le circuit de connexion fluidique 238 à la ligne de retour 136.
L’unité de contrôle de pression 132 est configurée pour être normalement dans sa première configuration et pour basculer dans sa deuxième configuration sur réception d’une instruction de commande transmise par le module de commande 135.
De retour aux Figures 5 et 6, le dispositif de verrouillage 160 comprend enfin une gaine élastique 240 entre la surface cylindrique 162 et la partie fixe 100, en particulier entre la surface cylindrique 162 et la paroi 199. Cette gaine élastique 240 comprend ici une portion amont 242 reliant un bord amont 244 de la paroi 199 à un bord amont 246 de la surface 162 et une portion aval 248 reliant un bord aval 250 de la paroi 199 à un bord aval 252 de la surface 162. En variante (non représentée), la gaine élastique 240 comprend uniquement la portion amont 242 ou uniquement la portion aval 248.
La gaine élastique 240 est étanche aux poussières et aux liquides. Elle isole la surface cylindrique 162 de l’environnement. Elle est apte à sa déformer élastiquement lors du déplacement de la partie mobile 102 relativement à la partie fixe 100 tout en conservant son étanchéité. Ainsi, la surface cylindrique 162 est protégée de l’encrassement qui pourrait combler les crans 170. La maintenance du dispositif de verrouillage 160 est donc réduite. En variante (non représentée), le dispositif de verrouillage 160 ne comprend pas la gaine élastique 240. C’est notamment le cas lorsque la surface 162 est dans un espace en communication fluidique avec l’une des chambres 112, 114, par exemple lorsque la bague de guidage amont 116 présente des perçages permettant au fluide de commande de s’écouler à travers la bague de guidage amont 116 ou lorsque la partie mobile 102 ne comprend pas de bague de guidage amont 116.
Dans la variante des Figures 5 et 6, les flancs 174 des nervures 172 de la surface cylindrique 162 sont droits. L’inclinaison des flancs 174 est alors de préférence au moins égale à 45° .
De plus, toujours dans cette variante, les secteurs 182 de l’anneau 180 ont chacun une section polygonale. Chaque secteur 182 comprend alors deux flancs 260 délimitant le secteur 182 selon la direction longitudinale. Dans l’exemple représenté, ces flancs 260 convergent l’un vers l’autre en direction de la surface cylindrique 162. Avantageusement, ils sont sensiblement symétriques par rapport à un plan orthogonal à l’axe longitudinal X et forment entre eux un angle compris entre 4° et 90° , en particulier supérieur à 60° .
Grâce à cette inclinaison des flancs 174 et à la convergence des flancs 260, les efforts de cisaillement supportés par les nervures 172 et l’organe de blocage 164 sont limités, ce qui permet d’augmenter la durée de vie du dispositif de verrouillage 160. Néanmoins, ces inclinaison et convergence restent suffisamment faibles pour limiter les efforts radiaux transmis à l’organe mobile 200 ; ainsi, on peut conserver pour l’organe de rappel 220 une force de rappel relativement modeste, ce qui permet de limiter la taille de la chambre de contrebalancement 234 et donc l’encombrement du mécanisme 70.
Par ailleurs, toujours dans cette variante des Figures 5 et 6, le bord de contact 207 est biseauté. Cela permet de toujours davantage limiter la force devant être exercée par l’organe mobile 200 sur l’organe de blocage 164 pour le forcer dans sa configuration de verrouillage. Là encore, cela contribue à limiter la force de rappel de l’organe 220 et ainsi également la taille de la chambre de contrebalancement 234 et donc l’encombrement du mécanisme 70.
Dans les variantes des Figures 7 et 8, les nervures 172 de la surface cylindrique 162 ont chacune un sommet arrondi. De plus, les crans 170 de ladite surface 162 ont chacun un fond arrondi, la transition de chaque sommet de nervure 172 à chaque fond de cran 170, via un flanc 174 de nervure 172, se faisant sans rupture de pente. La surface cylindrique 162 présente alors un profil ondulé, comme visible sur les Figures. Dans ce cas, l’inclinaison des flancs 174 des nervures 172 varie depuis chaque fond de cran 170 jusqu’à chaque sommet de nervure 172 et atteint un maximum au niveau d’un point d’inflexion sensiblement à mi- chemin entre le fond de cran 170 et le sommet de nervure 172 ; ce maximum d’inclinaison est avantageusement inférieur à 45° .
Par ailleurs, toujours dans ces variantes des Figures 7 et 8, chaque secteur 182 du ou de chaque anneau 180 a une section circulaire ou ovoïde.
Cela permet de réduire la friction de l’organe de blocage 164 sur la surface cylindrique 162 en conditions normales de fonctionnement, c’est-à-dire lorsque l’organe de blocage 164 est en configuration de déverrouillage. Cela est particulièrement avantageux lorsque le ou chaque anneau 180 est dépourvu d’élément de rappel 184.
Enfin, dans la variante de la Figure 8, l’organe de blocage 164 comprend plusieurs anneaux 180, en l’occurrence deux. Cela permet de réduire les efforts de cisaillement supportés par les nervures 172 et chaque anneau 180. La durée de vie du dispositif de verrouillage 160 est ainsi augmentée.
L’organe mobile 200 comprend alors une surface de retenue 204 et une surface de contact 206 pour chaque anneau 180.
Un procédé de changement du pas des aubes 56, mis en oeuvre par le mécanisme de changement de pas 70, va maintenant être décrit.
Lors d’une première étape de ce procédé, le module de commande 135 reçoit tout d’abord une instruction de calage visant à faire augmenter le pas des aubes 56. Le module de commande 135 transmet alors à l’unité de contrôle de pression 132 un signal de commande destiné à augmenter la pression de fluide dans la première chambre 112. La pression de fluide dans la première chambre 112 augmentant, la partie mobile 102 du vérin 74 se déplace dans le deuxième sens, vers sa position déployée, ce qui, par l’intermédiaire du système de liaison 78, entraîne le pivotement des aubes 56 vers les grands pas (c’est-à- dire vers la position drapeau).
Sous l’effet de la force centrifuge, éventuellement couplée à la sollicitation de l’élément de rappel 184, l’organe de blocage 164 reste en configuration de déverrouillage à l’écart de la surface cylindrique 162 et ne s’oppose donc pas au déplacement de la partie mobile 102.
Une fois la partie mobile 102 arrivée dans une position d’équilibre, elle se stabilise, les aubes 56 conservant une orientation fixe.
Lors d’une deuxième étape du procédé de changement de pas, le module de commande 135 reçoit tout d’abord une instruction de calage visant à faire réduire le pas des aubes 56. Le module de commande 135 transmet alors à l’unité de contrôle de pression 132 un signal de commande destiné à augmenter la pression de fluide dans la deuxième chambre 114. La pression de fluide dans la deuxième chambre 114 augmentant, la partie mobile 102 du vérin 74 se déplace dans le premier sens vers sa position rétractée, ce qui, par l’intermédiaire du système de liaison 78, entraîne le pivotement des aubes 56 vers les petits pas (c’est-à-dire vers la position voile).
Sous l’effet de la force centrifuge, éventuellement couplée à la sollicitation de l’élément de rappel 184, l’organe de blocage 164 reste en configuration de déverrouillage à l’écart de la surface cylindrique 162 et ne s’oppose donc pas au déplacement de la partie mobile 102.
Une fois la partie mobile 102 arrivée dans une position d’équilibre, elle se stabilise, les aubes 56 conservant une orientation fixe.
Optionnellement, le procédé de changement de pas comprend également, suite à la première ou à la deuxième étape, une étape de verrouillage commandé de l’orientation des aubes 56.
Lors de cette étape, le module de commande 135 transmet à l’unité de contrôle de pression 132 une commande de verrouillage de pas. Sous l’effet de cette commande, l’unité de contrôle de pression 132 raccorde fluidiquement le circuit de connexion fluidique 256 à la ligne de retour 136, entraînant une baisse de la pression de fluide dans la chambre de contrebalancement 234. La pression de fluide dans ladite chambre 234 passe alors sous le seuil et est donc insuffisante pour contrebalancer la sollicitation du dispositif de rappel 220, qui ainsi entraîne le déploiement de l’organe mobile 200. Celui-ci vient alors appuyer sur la deuxième face 192 du ou de chaque anneau 180, ce qui force le basculement de l’organe de blocage 164 dans sa configuration de verrouillage.
Si le ou chaque anneau 180 est en regard d’un cran 170 lorsque ce déploiement se produit, le ou chaque anneau 180 s’engage dans un cran 170 respectif et le basculement de l’organe de blocage 164 dans sa configuration de verrouillage est complet. Les aubes 56 sont ainsi bloquées dans leur orientation même en cas de perte de pression fluidique dans l’une des chambres 112, 114.
Si, au contraire, au moins un anneau 180 est en regard d’une nervure 172 lorsque ce déploiement se produit, cette nervure 172 empêche l’organe de blocage 164 de venir totalement en prise avec la surface cylindrique 162 et le basculement de l’organe de blocage 164 dans sa configuration de verrouillage est complet. Les aubes 56 ne sont alors pas bloquées dans leur orientation en cas de perte de pression fluidique dans l’une des chambres 112, 114. Néanmoins, si une telle perte de pression fluidique se produit, elle entraînera le déplacement de la surface cylindrique 162 jusqu’à ce qu’un cran 170 se retrouve en regard du ou de chaque anneau 180 ; le basculement de l’organe de blocage 164 dans sa configuration de verrouillage n’étant alors plus retenu par la présence d’une nervure 172, il s’achèvera, immobilisant les aubes 56. Ainsi, le pivotement des aubes 56 en cas de perte de pression fluidique reste limité. En cas de dysfonctionnement du système de pilotage 76, typiquement en cas de panne du générateur de pression 130, le procédé de changement de pas comprend une étape supplémentaire de verrouillage non-commandé de l’orientation des aubes 56.
Lors de cette étape, le dysfonctionnement du système de pilotage 76 entraîne une baisse de la pression de fluide dans la chambre de contrebalancement 234, typiquement parce que le générateur de pression 130 n’est plus en mesure de porter la troisième pression au-delà du seuil. La pression de fluide dans ladite chambre 234 est alors insuffisante pour contrebalancer la sollicitation du dispositif de rappel 220, qui ainsi entraîne le déploiement de l’organe de mobile 200. Celui-ci vient alors appuyer sur la deuxième face 192 du ou de chaque anneau 180, ce qui force le basculement de l’organe de blocage 164 dans sa configuration de verrouillage.
On notera que, dans ce cas, le ou chaque anneau 180 est presque systématiquement en regard d’un cran 170 lorsque ce déploiement se produit. En effet, la perte de pression dans la chambre 234 s’accompagne alors presque toujours d’une perte de pression dans au moins l’une des chambres 112, 114 et donc du déplacement de la surface cylindrique 162 par rapport à l’organe de blocage 164. Le ou chaque anneau 180 s’engage donc dans un cran 170 respectif et le basculement de l’organe de blocage 164 dans sa configuration de verrouillage est complet. Les aubes 56 sont ainsi bloquées dans leur orientation. En particulier, le pivotement des aubes 56 vers les petits pas est alors empêché par le dispositif de verrouillage 160.
L’étape de verrouillage non-commandé est suivie d’une étape de mise en sécurité de la soufflante 50. Lors de cette étape, le circuit de secours 134 est activé et alimente la première chambre fluidique 112 et la chambre de contrebalancement 234 en fluide de commande de manière à augmenter la pression fluidique dans ces chambres. Sous l’effet de l’augmentation de pression dans la chambre 234, l’organe mobile 200 se rétracte et l’organe de blocage 164 revient en configuration de déverrouillage. La partie mobile 102 n’est donc plus immobilisée et peut se déplacer vers l’aval sous l’effet de l’augmentation de pression dans la première chambre fluidique 112 jusqu’à ce que les aubes 56 se retrouvent en position drapeau.
On notera que ces différentes étapes peuvent être mises en oeuvre indépendamment les unes des autres.
Ainsi, grâce aux exemples de réalisation décrit ci-dessus, il est possible, de manière simple et robuste, de verrouiller l’orientation courante des aubes 56 (avec une certaine tolérance). Ce verrouillage est rendu possible même en l’absence d’énergie d’alimentation du vérin 74 et même avec une force peu importante, mais résiste néanmoins aux charges très importantes. Et ce verrouillage est permis sans augmentation significative de l’encombrement du mécanisme 70.
On notera que, bien que la description ci-dessus ait été donnée pour le mode de réalisation dans lequel la surface cylindrique 162 est mobile conjointement avec la partie mobile 102 relativement à la partie fixe 100, l’invention ne se limite aucunement à ce seul mode de réalisation. Ainsi, dans un autre mode de réalisation (non représenté), c’est l’organe de blocage 164 qui est mobile conjointement avec la partie mobile 102 relativement à la partie fixe 100, la surface cylindrique 162 étant alors solidaire de la partie fixe 100.

Claims

REVENDICATIONS
1. Rotor de soufflante (54) pour turbomachine comprenant un moyeu (55) et une pluralité d’aubes à calage variable (56) chacune pivotable relativement au moyeu (55) autour d’un axe de pivotement (P) propre, le rotor (54) comprenant en outre un actionneur (70) pour ajuster une position angulaire de chacune des aubes à calage variable (56) autour de son axe de pivotement (P) respectif, la partie fixe (100) étant fixe relativement à l’axe de pivotement (P), l’actionneur (70) comprenant en outre un système de liaison (78) reliant la partie mobile (102) à l’aube à calage variable (56) de sorte à convertir la translation de la partie mobile (102) suivant l’axe longitudinal (X) en une rotation de l’aube à calage variable (56) autour de l’axe de pivotement (P), l’actionneur comprenant : un vérin de commande (74) comportant une partie fixe (100) et une partie mobile (102) mobile en translation suivant un axe longitudinal (X) relativement à la partie fixe (100), la partie fixe (100) et la partie mobile (102) délimitant entre elles deux chambres fluidiques (112, 114) agencées de sorte que l’augmentation d’une pression de fluide dans l’une des chambres fluidiques (112, 114) relativement à une pression de fluide dans l’autre chambre fluidique (112, 114) entraîne le mouvement de la partie mobile (102) relativement à la partie fixe (100), et un dispositif de verrouillage (160) propre à bloquer la translation de la partie mobile (102) relativement à la partie fixe (100) dans au moins un sens, dans lequel le dispositif de verrouillage (160) comprend : une surface (162) solidaire de la partie fixe (100) ou mobile conjointement avec la partie mobile (102) relativement à la partie fixe (100), la surface (162) étant crantée avec une pluralité de crans (170) s’étendant chacun orthogonalement à l’axe longitudinal (X), un organe de blocage (164) présentant une configuration de déverrouillage à l’écart de la surface (162) et une configuration de verrouillage en prise avec la surface (162) de sorte que la partie mobile (102) soit immobilisée en translation relativement à la partie fixe (100), dans laquelle l’organe de blocage (164) est engagé dans au moins l’un desdits crans (170), un organe mobile (200) mobile en translation relativement à l’organe de blocage (164) entre une position rétractée dans laquelle il laisse l’organe de blocage (164) libre d’être dans sa configuration de déverrouillage et une position déployée dans laquelle il force l’organe de blocage (164) dans sa configuration de verrouillage, un organe de rappel (220) sollicitant l’organe mobile (200) vers sa position déployée, et un dispositif de maintien (222) pour maintenir l’organe mobile (200) dans sa position rétractée sous certaines conditions prédéterminées, les conditions prédéterminées consistant en une pression d’alimentation des chambres fluidiques (112, 114) supérieure à un seuil.
2. Rotor de soufflante (54) selon la revendication 1 , dans lequel la surface (162) comprend, pour chaque paire de crans (170) consécutifs, une nervure (172) séparant lesdits crans (170), ladite nervure (172) présentant des flancs (174) inclinés, lesdits flancs (174) présentant une inclinaison maximale de préférence inférieure à 88° , en particulier inférieure à 60° , par exemple inférieure à 45° .
3. Rotor de soufflante (54) selon la revendication 2, dans lequel la nervure (172) a un sommet arrondi.
4. Rotor de soufflante (54) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel chaque cran (170) a un fond arrondi, la transition d’un sommet de nervure (172) à un fond de cran (170), via un flanc (174) de nervure (172), se faisant sans rupture de pente.
5. Rotor de soufflante (54) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’organe de blocage (164) comprend au moins un anneau (180) disposé orthogonalement à l’axe longitudinal (X), ledit anneau (180) étant circonférentiellement divisé en plusieurs secteurs (182) mobiles les uns par rapport aux autres entre une configuration rapprochée, dans laquelle l’anneau (180) a un diamètre réduit, et une configuration écartée, dans laquelle l’anneau (180) a un diamètre augmenté, l’organe de blocage (164) étant en configuration de verrouillage lorsque l’anneau (180) est dans l’une des configurations écartée et rapprochée et en configuration de déverrouillage lorsque l’anneau (180) est dans l’autre des configurations écartée et rapprochée.
6. Rotor de soufflante (54) selon la revendication 5, dans lequel le ou chaque anneau (180) est, en configuration de verrouillage, engagé dans un seul des crans (170) de la surface (162).
7. Rotor de soufflante (54) selon la revendication 5 ou 6, dans lequel chaque secteur (182) a une section circulaire ou ovoïde.
8. Rotor de soufflante (54) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’organe de blocage (164) présente une première face (190) orientée vers la surface (162) et une deuxième face (192) opposée à la première face (190), et l’organe mobile (200) comprend une face de retenue (204) apte à être en contact avec la deuxième face (192) de l’organe de blocage (164) dans la configuration de verrouillage.
9. Rotor de soufflante (54) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’organe mobile (200) présente au moins une face de contact (206) par laquelle il entre en contact avec l’organe de blocage (164) lors de son déplacement de sa position rétractée à sa position déployée, ladite face de contact (206) étant biseautée et/ou pourvue d’au moins un roulement (210).
10. Rotor de soufflante (54) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surface (162) est cylindrique et l’organe de blocage (164) s’étend autour de ladite surface (162).
11. Rotor de soufflante (54) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surface (162) est mobile conjointement avec la partie mobile (102), l’organe de blocage (164) étant sensiblement fixe suivant l’axe longitudinal (X) relativement à la partie fixe (100).
12. Rotor de soufflante (54) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le seuil est inférieur à une pression minimale d’alimentation des chambres fluidiques (112, 114) en conditions normales d’opération.
13. Turbomachine (12) comprenant un rotor de soufflante (54) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
14. Aéronef (10) comprenant au moins une turbomachine (12) selon la revendication
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