FR2641251A1 - Systeme de propulsion d'aeronef et procede de fabrication d'un organe de ce systeme - Google Patents

Abstract

L'invention concerne les moteurs d'aéronef. Dans un système de propulsion d'aéronef, un anneau de support de pales d'hélice entoure un rotor, tel qu'une turbine. Une bande métallique formant une frette 50 est enroulée en plusieurs couches autour de l'anneau pour éviter une déformation importante de ce dernier en cas de rupture accidentelle de l'une des barres 29 qui le constituent. Applications aux moteurs à soufflante non carénée.

Description

La présente invention concerne le montage de pa-

les d'hélice dans des moteurs d'aéronefs. Dans un type de système de montage, la charge centrifuge des pales d'hélice est répartie sous la forme d'une contrainte périphérique dans un anneau, et ce dernier est luimême supporté par une turbine que l'anneau entoure. En cas de rupture de l'anneau pendant le fonctionnement, la charge centrifuge des pales d'hélice peut entraîner un "déroulement" de l'anneau qui se sépare ainsi de la turbine. L'invention protège contre un

tel "déroulement".

La figure 1 représente un moteur d'aéronef 3 du type à soufflante non carénée, dans lequel on peut utiliser l'invention. Une région 6 est représentée sur la figure 2 qui montre une turbine contrarotative 9 (hachurée) et une turbine 12 (ordinaire) qui sont entraînées par un flux de gaz chaud 15 provenant d'une turbine à gaz centrale (non représentée). Les turbines 9 et 12 entrainent à leur tour des pales de soufflantes contrarotatives 18 et 21 qui sont

représentées sur les figures 1 et 2. (Le terme "contrarota-

tives" signifie que les turbines 9 et 12, ainsi que les pa-

les 18 et 21 auxquelles elles sont accouplées, tournent dans des directions opposées, comme l'indiquent des flèches 24 et 27 sur la figure 1.) Une sous-région 6A de la figure 2 est représentée sur la figure 3, et sous forme plus détaillée sur la figure 4. Les aubes de turbine qui se trouvent dans la sous-région 6B de la figure 2, mais qui ne sont pas représentées, sont représentées schématiquement sur la figure 3 sous la forme

d'aubes 28, et de façon détaillée sur la figure 4. Les au-

bes de turbine 28 s'étendent entre un carter 24 et un moyeu intérieur 92 sur les figures 2, 3 et 4. Les aubes de turbi- ne extraient de l'énergie du flux d'air 15 sur la figure 2, et elles remplissent également la fonction d'une paroi

d'accouplement rigide entre le carter 24 et le moyeu 92.

Les pales de soufflante 18 de la figure 3 sont supportées par une structure qui est représentée sous la forme d'un anneau 22 sur la figure 4, et qui est fixée au carter 24 par des pattes 25. Pendant le fonctionnement, la charge centrifuge des pales de soufflante 18 est supportée

par l'anneau 22 sous la forme d'une contrainte périphérique.

La structure réelle qui est utilisée n'est pas l'anneau théorique 22 représenté sur la figure 4, mais est ce qu'on appelle un anneau polygonal 22P, représenté sur la figure 4A. L'anneau polygonal 22P comprend deux types de sections: un type est une section de support de pale 22B, ou "moyeu". Un moyeu est également représenté sur la figure et il comprend des paliers 22D capables de transmettreune

charge axiale et un couple, qui transmettent la charge cen-

trifuge que la pale de soufflante 18 impose à l'anneau 22B.

Les paliers à charge axiale 22D permettent de changer le

pas de la pale, comme l'indique une flèche 23.

L'autre type de section de l'anneau est une sec-

tion de liaison 22A qui relie des moyeux 22B voisins. La

section de liaison comprend des barres 29 qui sont en ten-

sion à cause de la force centrifuge des pales 18.

Un type d'anneau polygonal est décrit dans la de-

mande de brevet des E.U.A. déposée le 2 novembre 1984 sous

le numéro 667 663.

En cas de rupture de l'une des barres 29, comme il est indiqué par la cassure 31 dans la barre rompue 29B

de la figure 6, la contrainte périphérique qui était précé-

demment répartie sous la forme d'une tension dans les deux barres 29 est maintenant appliquée en totalité à la barre

intacte restante, 29I. En outre, la rupture provoque l'ap-

plication d'une charge de torsion à la barre intacte 29I, comme l'indique une flèche de torsion 33, du fait que la charge centrifuge 35 (qu'on peut considérer comme une force sur la figure 7 appliquée au centre de masse 18M de la

pale 18), est séparée d'une distance 36 de la ligne d'ac-

tion 38 de la barre intacte 29I. La pale 18 se déplace jus-

qu'à la position en pointillés 18P de la figure 7. La ten-

sion accrue et la torsion peuvent être très élevées, comme

un exemple le montrera.

On suppose par exemple que le diamètre de l'héli-

ce, c'est-à-dire la dimension 42 sur la figure 1, est de 3,66 m. On suppose qu'on peut considérer chaque pale de soufflante comme une masse ponctuelle 45 pesant 240 N et située à la circonférence d'un cercle 46 qui mesure 1,83 m

de diamètre. On suppose également que la vitesse de rota-

tion est de 1200 t/min, soit 20 tours par seconde, ce qui correspond à une vitesse angulaire de 2irx 20 radians par

seconde, c'est-à-dire environ 125,6 radians par seconde.

L'accélération centrifuge est égale à w r, en dé-

signant par w la vitesse angulaire (radians par seconde) et

par r le rayon. Dans cet exemple, l'accélération est d'en-

viron 14 430m/s2: 14 430 e 125,62 x 0,915 En divisant ce nombre par l'accélération due à la pesanteur, soit 9,81 m/s, on obtient un quotient d'environ 1471. Ce quotient est le champ de pesanteur, exprimé en G, auquel

sont soumises les masses ponctuelles.

Autrement dit, chaque masse ponctuelle 45 (représentant le poids de chaque pale), qui pesait à l'origine 240 N, pèse

maintenant environ 353 000 N en présence de la force cen-

trifuge (1471 x 240 = 353 040). Par conséquent, la force de

traction supplémentaire à laquelle est soumise la barre in-

tacte 29I sur la figure 6 est de l'ordre de la moitié de 353 000 N. En outre, si on suppose que la distance 36 est de 15,2 cm, la charge de torsion qui s'exerce sur la barre intacte29I devient approximativement 353 000 x 0,152 & 53 600 m.N. (La charge de torsion n'a pas exactement cette valeur, du fait que les barres voisines non rompues 29N sur la figure 6 assistent la barre intacte 29I pour résister au couple.) La rupture de la barre 29A applique donc des

charges de traction et de torsion élevées à la barre intac-

te restante 29I, ce qui peut entraîner une déformation et un dommage. De plus, si la course de la barre rompue 29B, indiquée par la distance 49, est suffisamment grande, -il peut apparaître à la fois un déséquilibre indésirable dans le système en rotation, ainsi qu'une rupture de la barre 29I. En outre, la déformation de l'anneau polygonal

22P peut entraîner une défaillance du mécanisme de change-

ment de pas (non représenté) de l'aéronef. Le mécanisme de

changement de pas est le mécanisme qui fait tourner les pa-

les de soufflante autour de l'axe 23A sur les figures 3 et dans le but de changer l'angle de pas. Il n'est pas né-

cessaire de connaître le fonctionnement détaillé du méca-

nisme, et il suffit de savoir que le mécanisme de change-

ment de pas doit rester en fonction pour pouvoir donner aux

pales le pas correct. Un pas correct des pales est néces-

saire pour de bonnes performances etunfonctionnement dans

de bonnes conditions de sécurité, et pour empêcher une sur-

vitesse de l'hélice.

L'invention a pour but de procurer un système de retenue de pales perfectionné pour l'utilisation dans un aéronef.

Un but supplémentaire de l'invention est de pro-

curer un système de support redondant pour des pales d'hé-

lice d'aéronef qui sont supportées par-un anneau.

Dans une forme de l'invention, des pales d'hélice d'aéronef sont supportées par un anneau qui entoure une turbine qui fait tourner l'anneau et les pales. L'invention

concerne un système destiné à empêcher que la charge cen-

trifuge des pales ne déroule l'anneau en le séparant de la turbine en cas de rupture de cet anneau. Un tel système comprend une frette entourant l'anneau, qui absorbe une partie ou la totalité de la contrainte périphérique de

l'anneau en cas de rupture de ce dernier.

La suite de la description se réfère aux dessins

annexés qui représentent respectivement:

Figure 1: un aéronef mû par des hélices contra-

rotatives.

Figure 2: une coupe simplifiée du moteur d'aéro-

nef 3 de la figure 1.

Figure 3: une vue simplifiée de la région 6A de

la figure 2.

Figure 4: une vue plus détaillée correspondant à

la figure 3.

Figure 4A: une illustration de l'anneau polygo-

nal réel 22P qui supporte les pales d'hélice 18. L'anneau polygonal 22P est représenté de façon simplifiée sous la

forme d'un anneau circulaire 22 sur la figure 4.

Figure 5: une illustration.de paliers qui per-

mettent le changement de pas de la pale d'hélice 18.

Figure 6: une illustration d'une rupture 31 dans l'anneau polygonal qui peut provoquer une torsion indiquée

par une flèche 33 dans une barre intacte 29I.

Figure 7: une illustration de la dislocation d'une pale d'hélice 18 qui peut se produire sous l'effet

de la torsion représentée sur la figure 6.

Figure 8: une forme de l'invention dans laquelle

des frettes 50 entourent l'anneau 29.

Figure 8A: une coupe selon les lignes 8A de la

structure représentée sur la figure 8.

Figure 9: une illustration de la manière selon laquelle la frette 50 empêche la dislocation d'une barre

rompue 29 qui amène cette barre dans la position 29PH re-

présentée en pointillés.

Figure 10: une illustration du déroulement de l'anneau polygonal 22P qui peut se produire à cause de la

rupture 31.

Figure 11: une autre forme de l'invention, dans

laquelle des frettes 50 sont contenues dans des rainures 56.

Figure 11A: une coupe selon les lignes 11A-1A

de la structure de la figure 11.

Figure 12: une illustration de l'enroulement d'une bande métallique 65 autour de l'anneau polygonal 22B

pour fabriquer les frettes 50 (non représentées).

Figure 13: un empilement de couches de bande mé-

tallique 65 qui forment la frette 50.

Figure 14: une représentation en coupe simpli-

fiée de l'anneau polygonal 29P de la figure 4A, selon les

lignes 14-14. De plus, le carter 24 de la figure 4 est re-

présenté, en compagnie d'éléments d'accrochage 70.

Figure 15: une illustration de la déformation de l'élément d'accrochage 70 qui peut se produire lorsque la

barre 29 est déplacée de force dans la direction 77.

Figures 16A, 16B et 16C: d'autres formes d'élé-

ments d'accrochage 70, qui éliminent la déformation de la

figure 15.

Figure 17: un empilement de couches de bande mé-

tallique formant une frette 50, et se trouvant à l'inté-

rieur d'une rainure 56.

Figure 18: une illustration de la dislocation de

couches de bande métallique 65 qui peut se produire lors-

qu'on tente d'enrouler les couches sur un anneau polygonal

en l'absence des parois de canal 120 de la figure 17.

Figure 19: une illustration de la déformation de

la région de moyeu 22B qui se produit lorsqu'une pale d'hé-

lice (non représentée) a un angle de pas tel que la charge

qui s'exerce sur la région de moyeu 22B peut être considé-

rée, d'une manière simplifiée, comme des forces 130.

Figure 20: un guide 131 qu'on peut utiliser pour aligner les couches de bande métallique 65 de la figure 17

pour former un empilement pendant l'enroulement.

Figure 21: une illustration de l'absence d'une

rainure 56 dans la région de moyeu 22B.

Figure 22: une autre forme de l'invention, dans

laquelle des anneaux 155 sont placés dans les barres 29.

Figure 23: une illustration de l'ondulation

d'une couche 183 qui se produit lorsqu'on courbe une struc-

ture multicouche.

Figure 24: une illustration d'une extrémité bi-

seautée d'une couche de bande métallique 65.

Figure 25: une solution utilisable en remplace-

ment des éléments d'accrochage 70 de la figure 14.

Figure 26: une autre forme de l'invention, dans laquelle l'anneau polygonal 22P entoure une transmission à engrenages 305, au lieu d'une turbine comme sur la figure 4.

Comme indiqué ci-dessus, la cassure 31 de la fi-

gure 6 conduit à une situation dans laquelle la barre res-

tante intacte 29I supporte la totalité de la charge centri-

fuge, indiquée par les flèches 35, des pales d'hélice 18 de la figure 4A. En outre, du fait que la force centrifuge 35

de la pale d'hélice est écartée d'une distance 36 par rap-

port à la barre 29, la charge centrifugre 35 de la pale ap-

plique un moment à la barre 29I: la barre est placée en torsion, comme l'indique la flèche 33. L'anneau 22B se vrille, ce qui fait que la barre rompue 29B est déplacée vers le haut, comme l'indique la flèche 49. La pale 18 se

déplace comme le montre la figure 7.

Dans une forme simplifiée de l'invention qui est représentée sur la figure 8, et en coupe sur la figure 8A, une paire de frettes parallèles 50 sont placées autour de l'anneau polygonal 22P. Si l'une des barres 29 vient à se

*rompre, comme l'indique la fissure 53, la frette 50 qui en-

toure cette barre absorbe la majeure partie de la contrain-

te périphérique que supportait précédemment la barre, ce qui empêche une déformation importante de la barre rompue,

indiquée par la barre en pointillés 29PH sur la figure 9.

Ainsi, la frette 50 de la figure 10 empêche l'anneau 22P de se déformer jusqu'à la position 22PH, sous l'effet de la cassure 31. Si une déformation importante se produisait,

elle pourrait induire dans la barre intacte 29I de la figu-

re 6 une torsion susceptible de l'endommager.

Dans une autre forme de l'invention qui est re-

présentée sur les figures 11 et 11A, une paire de rainures annulaires 56 sont usinées dans l'anneau polygonal 22P. Sur

la figure 11, les frettes 50 décrites au paragraphe ci-des-

sus sont contenues dans les rainures 56. Le positionnement

des frettes à l'intérieur des rainures a pour but de faci-

liter la fabrication des frettes, comme on va l'expliquer

maintenant.

Les frettes 50 peuvent être fabriquées à partir d'une bande métallique, telle qu'une bande de titane 17. On précontraint la bande métallique 65 de la figure 12 en l'enroulant autour de l'anneau, à l'intérieur du canal 56

(non représenté sur la figure 12), sous une certaine ten-

sion; la frette 50 constitue ainsi un enroulement précon-

traint. Une flèche 58 indique la rotation de l'anneau 22P et une flèche 60 indique la tension qui est appliquée à la bande métallique. La tension est de préférence de 21 MPa à 35 MPa. La bande métallique 65 mesure environ 0,25 mm d'épaisseur et environ 19 mm de largeur (dimension LL sur

la figure 11A, qu'on expliquera ultérieurement). Les cou-

ches de la bande métallique sont collées ensemble au moyen

d'un adhésif de type époxy, tel que celui vendu sous la ré-

férence de produit NR150-256X par DuPont, Wilmington,

Delaware, E.U.A. La bande métallique 65 est enroulée jus-

qu'à l'obtention du nombre de couches désiré pour la bande

métallique 65 de la figure 13, et ce nombre est de préfé-

rence de 50 couches. La frette 50 a ainsi une aire de sec-

tion droite de 9,7 cm. Du fait que le titane 17 a une ré- sistance à la rupture de 1050 MPa, la frette 50 aura une

résistance à la rupture d'environ 1 MN.

L'une des raisons pour lesquelles on applique une précontrainte à la frette 50 est la suivante: lorsque la contrainte périphérique de la barre 29B de la figure 6 est transférée à la frette, au moment de la rupture de la barre 29B, la contrainte supplémentaire sur la frette provoque un

allongement de cette dernière. En l'absence de précontrain-

te, l'allongement peut permettre à la barre rompue de se déplacer radialement vers l'extérieur en direction de la position en pointillés 29PH sur la figure 9. Ce mouvement

dégrade l'équilibre dynamique du système, comme on l'a in-

diqué ci-dessus. En outre, la torsion dans la barre intacte

29I augmente en même temps que le déplacement vers l'exté-

rieur, 49, sur la figure 6, de la barre rompue 29B. Le fait

de précontraindre la barre 50 sur les figures 11 et 18 ré-

duit l'allongement qui se produit dans la frette après la

défaillance d'une barre, et réduit donc la charge de tor-

sion qui est imposée à la barre intacte 29I.

Une autre forme de l'invention est représentée sur la figure 14, qui est une coupe de la figure 4A, selon les lignes 14-14. Des barres 29 sont représentées sur la figure 14. La structure de l'invention comprend une paire d'éléments d'accrochage 70 qui fonctionnent à la manière de crochets et accrochent un rebord 73 (qui fait partie de

l'anneau polygonal) en cas de rupture d'une barre 29. Au-

trement dit, l'élément d'accrochage 70 vient en contact

avec le rebord 73 en cas de rupture d'une barre, et il li-

mite le déplacement d'une barre 29 vers l'extérieur (c'est-

à-dire dans la direction de la flèche 115), si une rupture se produit. Les éléments d'accrochage 70 présentent une structure annulaire entourant le carter de turbine 24, et

ils sont fixés à ce dernier. On peut apporter des modifica-

tions au système d'éléments d'accrochage qui est représenté sur la figure 14, comme on va maintenant l'envisager en re-

lation avec la figure 15.

Sur cette figure-, la force radiale dirigée vers l'extérieur, 77, que le rebord 73 applique à l'élément d'accrochage 70, fait apparaître un moment dans l'élément d'accrochage, comme l'indique la flèche 80. Une raison de l'apparition de ce moment consiste en ce que le point de contact 83 entre le rebord et l'élément d'accrochage est

séparé d'une distance 89 du point de fixation 86 de l'élé-

ment d'accrochage au carter 24. Le moment provoque une ro-

tation de l'élément d'accrochage 70 jusqu'à la position en pointillés 70P, ce qui peut conduire à une libération du

rebord 73.

Plusieurs types de modification, représentés sur les figues 16A-16C, peuvent éviter cette libération. Par exemple (1) des contreforts 90 représentés sur la figure 16A peuvent s'étendre entre les éléments d'accrochage 70 et

le carter 24. (2) L'élément d'accrochage et le rebord peu-

vent se présenter sous la forme de griffes à section trapé-

zoidale 95, comme le montre la figure 16B. Lorsque les griffes viennent en contact sous l'effet de la rupture de la barre, les surfaces des parties de section trapézoïdale tendent à tirer l'élément de retenue vers le rebord, comme l'indiquent des flèches 100. (3) L'élément de retenue ou le

rebord peut comporter une languette ou un crochet, 105, re-

présenté sur l'élément de retenue 70 sur la figure 17C, qui

pénètre dans une rainure 107 en cas de rupture de la barre.

Plusieurs caractéristiques importantes de l'in-

vention sont indiquées ci-après.

1. Comme indiqué ci-dessus, les frettes 50 sur

les figures 8 et 11 sont précontraintes dans le but de li-

il miter la valeur 49 de la déformation de la barre rompue 29B, sur la figure 6. La déformation ne doit cependant pas être éliminée. Une certaine déformation est souhaitable

pour déséquilibrer intentionnellement le système de propul-

sion tournant, dans le but de créer une vibration qui atti- rera l'attention du pilote sur le moteur. Une-déformation indiquée par une distance 49 sur la figure 6 d'une valeur

de 1,3 mm, ou moins, doit être permise.

2. De façon similaire, un espace 110 représenté sur la figure 14 existe entre l'élément d'accrochage 70 et le rebord 73. L'espace 110 permet à la barre 29 qui se rompt, ainsi qu'aux pales d'hélice qui se trouvent près d'elles, de se déplacer radialement vers l'extérieur, dans

la direction de la flèche 115, et d'introduire un déséqui-

libre dans le système, comme au paragraphe ci-dessus.

3. On peut considérer que la paire d'éléments de retenue 70 définit un canal à l'intérieur duquel les barres 29 sont retenues prisonnières. Le canal est annulaire et il

a une section droite de forme générale en C, comme l'indi-

que le C en pointillés 300 sur la figure 15.

4. Dans l'explication ci-dessus, on a indiqué que

la frette 50 devait être enroulée dans un canal 56, repré-

senté sur les figures 11 et llA, qui a été creusé dans l'anneau 22P. L'une des raisons de procéder ainsi consiste

en ce que les parois 120 du canal sur la figure 18 main-

tiennent en alignement vertical les couches de bande métal-

lique, et elles empêchent que ces couches ne perdent leur

alignement pendant la fabrication, comme le montre la figu-

re 18.

Cependant, la formation d'une rainure 56 dans la

section de moyeu 22B sur la figure 11 implique un enlève-

ment de matière à partir du moyeu, ce qui l'affaiblit. Cet

affaiblissement est indésirable du fait que le moyeu sup-

porte la charge centrifuge de l'hélice, qui peut être d'en-

viron 353 000 N par pale, comme on l'a indiqué précédemment.

La charge centrifuge, associée à la charge aérodynamique

des pales d'hélice, donne lieu à une distribution de con-

trainte complexe et non uniforme à l'intérieur du moyeu.

A titre d'exemple excessivement simplifié des ef-

fets de cette contrainte, on peut considérer que la pale

d'hélice applique deux charges ponctuelles qui sont indi-

quées par les flèches 130 sur la figure 19. Les forces de traction qui sont appliquées par les barres, et qui sont indiquées par les flèches 133, résistent à ces charges ponctuelles. On peut voir que sous l'effet de ces charges, le moyeu 22B a tendance à se déformer d'un mouvement de flexion pour prendre la forme 136 qui est représentée en pointillés. Le fait d'enlever de la matière dans le moyeu,

comme c'est le cas lorsqu'on creuse la rainure 56 de la fi-

* gure 11, réduit la rigidité du moyeu et aggrave la flexion qui est représentée sur la figure 19. Il existe au moins

deux solutions à ce problème.

Une première solution consiste à creuser la rai-

nure 56 de façon que la matière qui est laissée au-dessous de la rainure (c'est-à-dire du côté intérieur en direction radiale), dans le rectangle 125 sur la figure 11A, ait un rapport de forme (c'est-à-dire TT/LL) égal au rapport de forme de la barre elle-même (c'est-à-dire T/L). Dans le cas de poutres de section droite rectangulaire, le rapport de forme indique le moment d'inertie de la poutre, et il donne donc une indication du rapport entre les charges de flexion et les charges de cisaillement à l'intérieur des rectangles respectifs. On souhaite conserver le même rapport relatif

entre la flexion et le cisaillement dans les deux rectan-

gles, bien que la capacité totale de support de charge de la barre comportant une rainure soit inférieure à celle de

la barre sans rainure.

Autrement dit, bien que l'effort de flexion total et l'effort de cisaillement total à l'intérieur du plus petit rectangle 125, par unité d'aire de section droite, soient supérieurs à l'effort de flexion total et à l'effort de cisaillement total, par unité d'aire de section droite, dans le plus grand rectangle correspondant à la barre 29

elle-même, le rapport doit être le même dans les deux rec-

tangles.

Une seconde solution consiste à éliminer la rai-

nure 56 dans les moyeux, ou à réduire sa profondeur. Comme indiqué cidessus, les rainures ont pour but de faciliter

l'empilement des bandes métalliques pendant la fabrication.

L'absence d'une rainure 56 dans les moyeux peut être com-

pensée par l'utilisation de cales de montage temporaires ', comme celle représentée sur la figure 20, qui sont bloquées sur l'anneau au moyen d'une pince 135, pendant la

fabrication de la frette. Les cales remplissent, temporai-

rement, la fonction des parois de rainure 120 de la figure

17 pour aligner les couches de bande métallique 65.

La figure 20 représente une forme de cette secon-

de solution, dans laquelle la frette 50 est logée à l'inté-

rieur de la rainure 56 dans les barres 29, et au contraire à la surface supérieure du moyeu 22B, qui ne comporte pas de rainure. Après la fabrication, la frette 50 occupe la

surface 140 qui est délimitée par des pointillés.

5. On a envisagé ci-dessus l'utilisation de fret-

tes constituées par une bande métallique multicouche. Selon une variante, on peut introduire à la presse des disques métalliques 155 dans des rainures annulaires 157 creusées

dans la face d'une barre 29, comme le montre la figure 22.

Dans le cas des disques métalliques 155 de la fi-

gure 22, comme dans le cas des frettes 50 formées par des bandes métalliques multicouches de la figure 18, on peut

utiliser des éléments de recouvrement 160 et 165, représen-

tés respectivement sur les figures 18 et 22, pour retenir

les disques ou la frette.

6. L'anneau polygonal 22P de la figure 4A est de préférence construit en titane, de même que les frettes 50

2 6 4 1 2 5 1

de la figure 8 et les disques 155 de la figure 2. La dila-

tation thermique des deux composants sera donc presque

dentique, ce qui est souhaitable. S'il existe une diffé-

rence de dilatation thermique, un composant glissera le long de l'autre en présence de changements de température,

ce qui entraînera un frottement et une usure.

7. Comme indiqué ci-dessus, les frettes 55 de la figure 17 sont précontraintes. Elles compriment donc le fond 170 de la rainure 56. Lorsqu'une section de moyeu se déforme sous l'effet de la force centrifuge, comme décrit

en relation avec la figure 19, la frette 50 glisse par rap-

port à la rainure 56. La figure 23 montre un exemple exagé-

ré de la raison pour laquelle un glissement se produit pen-

dant la déformation.

Si deux morceaux 183 et 185 d'un matériau plat sont collés ensemble le long d'un joint 180 et sont ensuite courbés, le morceau inférieur 183 se contracte en formant des ondulations, tandis que le morceau supérieur 185 s'étire. Une charge de cisaillement existe au niveau du joint 180. Le joint est analogue à l'interface entre la

frette 50 et le fond 170 de la rainure sur la figure 18.

Dans le but de réduire l'usure qui résulte du glissement, on introduit un lubrifiant dans la rainure, comme par exemple en revêtant la rainure avec une surface

de portée solide en polytétrafluoroéthylène, qui est un ma-

tériau commercialisé par DuPont Company sous le nom de Téflon.

Le glissement n'est pas un problème très impor-

tant à l'intérieur de la rainure 56 qui est formée dans les barres 29, du fait que les barres sont chargées de façon prédominante en tension, et ne présentent pas une flexion

notable.

8. L'extrémité de la couche extérieure 195 de

l'enroulement de bande métallique de la figure 18 est bi-

seautée, comme le montre la figure 24, sur les quelques derniers centimètres (c'est-à-dire moins de 15 cm), comme l'indique la dimension 201, dans le but de parvenir à une meilleure distribution des contraintes à l'intérieur de la

bande métallique. Cette forme biseautée est également sou-

haitable sur les quelques premiers centimètres de l'enrou- lement. 9.L'utilisation d'éléments multiples dans les frettes (par exemple les couches de bande métallique 65 sur la figure 18 et les disques de titane 155 sur la figure 21)

procure une capacité de support de charge redondante lors-

qu'une rupture se produit. Autrement dit, si à la place de cette configuration, les frettes étaient en une seule pièce,

une seule fissure pourrait sectionner la frette entière.

Cependant, dans le cas d'une frette multicouche, une seule

fissure ne peut sectionner qu'une seule couche.

En considérant la question d'une autre manière, on peut dire que l'inventiopn réduit le risque que présente une seule fissure. Avec l'anneau non protégé de la figure 4A, une seule fissure peut se propager et provoquer la rupture d'une barre, entraînant ainsi un déroulement de l'anneau. Cependant, avec l'invention, une seule fissure ne

peut pas entraîner un déroulement.

10. On a décrit les éléments de retenue 70 de la figure 14 en indiquant qu'ils étaient annulaires. Il n'est cependant pas obligatoire qu'ils soient continus, et ils peuvent être segmentés, comme le montre la figure 25, qui

ne représente qu'un seul jeu de segments de retenue 70A.

11. On peut considérer les frettes 50 de la figure 8 et les disques 155 de la figure 22 comme des cerclages ou des anneaux qui agissent de façon redondante en association

avec l'anneau polygonal 22P de la figure 4A. En cas de rup-

ture de l'anneau polygonal 22P, les frettes 50 et les dis-

ques 155 remplissent une fonction de secours.

12. On a décrit l'anneau polygonal 22P en indi-

quant qu'il entourait un rotor se présentant sous la forme

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d'une turbine, qui fournit l'énergie motrice aux pales d'hélice 18, comme le montrent les figures 2, 3 et 4. Ceci n'est cependant pas strictement nécessaire. A la place, l'anneau 22P peut entourer une transmission à engrenages 305 qui est représentée sur la figure 27. Une turbine 307 est entraînée par l'écoulement de gaz chaud 15 de la figure 2, mais tourne à une vitesse si élevée et avec un couple si faible, que la transmission 305 est nécessaire pour réduire la vitesse et augmenter le couple de la manière nécessaire

pour entraîner les pales d'hélice 18.

En outre, il n'est pas obligatoire que l'inven-

tion soit utilisée dans un moteur du type à double souf-

flante non carénée. La soufflante peut être une soufflante

unique, qui peut être carénée ou non.

13. L'explication qui précède a été présentée dans le contexte dans lequel les frettes 50 de la figure 8 remplissent une fonction de secours pour l'anneau polygonal 29P en cas de rupture de l'anneau. Dans une autre forme de l'invention, la contrainte périphérique de l'anneau 22P est partagée, pendant le fonctionnement normal, par les frettes et les barres 29 de la figure 8. Cependant, chacun de ces éléments est construit avec une résistance mécanique

suffisante de façon que chaque élément seul puisse suppor-

ter la charge des pales. Par conséquent, chacun se comporte en élément de secours pour l'autre: si une frette se rompt, une barre la remplace, tandis que si une barre se rompt,

une frette la remplace.

14. Dans la situation dans laquelle les frettes

sont préchargées, les frettes 50 et l'anneau 22P se par-

tagent la contrainte périphérique pendant le fonctionnement.

La contrainte périphérique que supporte l'anneau est donc réduite en comparaison avec celle que supporte un anneau qui n'est pas équipé d'une frette 50. En cas de défaillance de l'anneau 22P, la contrainte périphérique dans la frette préchargée augmente. On peut toujours considérer cette

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augmentation comme la prise en charge d'une contrainte pé-

riphérique par la frette 50.

Claims (30)

REVENDICATIONS

1. Système de propulsion d'aéronef caractérisé en

ce qu'il comprend: un rotor'(9); un anneau (22P) qui en-

toure le rotor (9) de façon à supporter un ensemble de pa-

les d'hélice (18), cet anneau étant soumis à une contrainte périphérique pendant le fonctionnement; et un dispositif

(50) conçu pour prendre en charge une partie de la con-

trainte périphérique en cas de défaillance de l'anneau

(22P).

2. Système de propulsion d'aéronef, caractérisé

en ce qu'il comprend: un rotor (9); un anneau (22P) entou-

rant le rotor de façon à supporter un ensemble de pales d'hélice (18); et un dispositif (50) destiné à empêcher que sous l'effet de la charge centrifuge, l'anneau (22P) ne se

détache du rotor (9) en cas de défaillance de cet anneau.

3. Système de propulsion d'aéronef, caractérisé

en ce qu'il comprend: un rotor (9); un anneau (22P) entou-

rant le rotor de façon à supporter un ensemble de pales d'hélice (18); et un dispositif (50) destiné à limiter la déformation de l'anneau (22P) qui résulte d'une rupture de l'anneau.

4. Système de propulsion d'aéronef, caractérisé

en ce qu'il comprend: un rotor (9); un anneau (22P) entou-

rant le rotor pour supporter un ensemble de pales d'hélice

(18), cet anneau (22P) étant soumis à une contrainte péri-

phérique qui est créée par la force centrifuge qui s'exerce sur les pales (18) pendant le fonctionnement; et une frette (50) qui entoure l'anneau (22P) pour prendre en charge au moins une partie de la contrainte périphérique en cas de

défaillance de l'anneau (22P).

5. Système de propulsion d'aéronef, caractérisé

en ce qu'il comprend: un rotor (9); un anneau (22P) entou-

rant le rotor (9) pour supporter un ensemble de pales d'hé-

lice (18); et un canal annulaire (300) qui est fixé au ro-

tor et à l'intérieur duquel l'anneau (22P)est captif, pour empêcher l'échappement de l'anneau en cas de défaillance de

ce dernier.

6. Système de propulsion d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend: un rotor (9); un anneau (22P) qui entoure le rotor pour supporter un ensemble de pales d'hé- lice (18); et un ensemble de segments de canal annulaire (70A) qui sont fixés au rotor et à l'intérieur desquels l'anneau (22P) est captif, pour empêcher l'échappement de

l'anneau en cas de défaillance de ce dernier.

7. Système de propulsion d'aéronef, caractérisé

en ce qu'il comprend: un rotor (9); un anneau (22P) entou-

rant le rotor pour supporter un ensemble de pales d'hélice (18), cet anneau (22P) supportant la charge centrifuge des

pales d'hélice (18) sous la forme d'une contrainte périphé-

rique; et une frette (50) placée autour de l'anneau (22P) pour absorber la charge centrifuge en cas de défaillance de

l'anneau (22P).

8. Système de propulsion d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend: un rotor (9); un premier anneau (22P) qui entoure le rotor pour supporter un ensemble de pales d'hélice (18), ce premier anneau supportant la charge centrifuge des pales d'hélice (18) sous la forme d'une contrainte périphérique; et un second anneau (50) disposé à la circonférence du premier anneau (22P) pour absorber la charge centrifuge en cas de défaillance du premier anneau

(22P).

9. Système de propulsion d'aéronef, caractérisé

en ce qu'il comprend: un rotor (9); un anneau (22P) entou-

rant le rotor pour supporter un ensemble de pales d'hélice (18), cet anneau supportant la charge centrifuge des pales d'hélice (18) sous la forme d'une contrainte périphérique; et des première et seconde frettes (50) qui sont de façon générale parallèles et qui entourent l'anneau (22P) ,pour

absorber au moins une partie de la charge centrifuge lors-

qu'une défaillance se produit dans l'anneau (22P).

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10. Système de propulsion d'aéronef, caractérisé

en ce qu'il comprend: un rotor (9); un anneau (22P) entou-

*ant le rotor pour supporter un ensemble de pales d'hélice (18), cet anneau supportant la charge centrifuge des pales d'hélice (18) sous la forme d'une contrainte périphérique; une rainure annulaire (56) contenue dans l'anneau (22P); et

une frette (50) contenue dans la rainure (56).

11. Système selon la revendication 10,caractérisé en ce quelafrette (50) consiste en une frette précontrainte

logée dans la rainure (56).

12. Système selon la revendication 11, caractéri-

sé en ce que la frette précontrainte (50) consiste en un

enroulement d'une bande métallique (65).

13. Système de propulsion d'aéronef, caractérisé

en ce qu'il comprend: un rotor (9); un anneau (22P) entou-

rant le rotor; un ensemble de pales d'hélice (18) suppor-

tées par l'anneau (22P); et des moyens (50) pour empêcher la séparation de l'anneau (22P) vis-à-vis du rotor, en cas

de défaillance structurale dans l'anneau (22P).

14. Système de propulsion d'aéronef, caractérisé

en ce qu'il comprend: un rotor (9); un anneau (22P) entou-

rant le rotor; un ensemble de pales d'hélice (18) suppor-

tées par l'anneau (22P); et des moyens (50) pour limiter la déformation de l'anneau (22P) à une valeur prédéterminée en

cas de défaillance de l'anneau.

15. Système de propulsion d'aéronef, caractérisé

en ce qu'il comprend: un rotor (9); un anneau (22P) entou-

rant le rotor pour supporter un ensemble de pales d'hélice (18), cet anneau (22P)supportant la charge centrifuge des

pales d'hélice (18) sous la forme d'une contrainte périphé-

rique; et un système d'accrochage (70, 73) pour empêcher la séparation de l'anneau (22P) par rapport au rotor en cas de

défaillance de l'anneau, et comprenant un ensemble de cro-

chets (70A) sur le rotor pour accrocher l'anneau (22P) en

cas de défaillance.

16. Système de propulsion d'aéronef, caractérisé

en ce qu'il comprend: un rotor (9); un anneau (22P) entou-

rant le rotor pour supporter un ensemble de pales d'hélice, cet anneau (22P) supportant la charge centrifuge des pales d'hélice (18) sous la forme d'une contrainte périphérique; un crochet annulaire (105) fixé au rotor; et une rainure annulaire (107) solidaire de l'anneau (22P),qui s'adapte &

une partie du crochet annulaire (105) lorsqu'une défaillan-

ce de l'anneau se produit.

17. Système de propulsion d'aéronef, caractérisé

en ce qu'il comprend: un rotor (9); un anneau (22P) entou-

rant le rotor pour supporter un ensemble de pales d'hélice (18), cet anneau (22P)supportant la charge centrifuge des

pales d'hélice (18) sous la forme d'une contrainte périphé-

rique; un rebord (73) sur l'anneau (22P); et un crochet

(70) sur le rotor pour accrocher le rebord lorsqu'un dé-

faillance de l'anneau se produit.

18. Système de propulsion d'aéronef, caractérisé

en ce qu'il comprend: un anneau polygonal (22P) qui entou-

re un rotor (9) pour supporter un ensemble de pales d'héli-

ce (18), cet anneau polygonal (22P) supportant la charge centrifuge des pales d'hélice (18) sous la forme d'une contrainte périphérique; et dans lequel l'anneau polygonal

(22P) comprend des paires de barres (29) qui s'étendent en-

tre des éléments de support de pale adjacents (22B), les paires de barres (29) définissant les côtés respectifs d'une paire de polygones; et une paire de frettes (50), chacune d'elles entourant l'un des polygones, pour réduire la déformation des polygones en cas de rupture d'une barre

(29).

19. Système de propulsion d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend: un rotor (9); un anneau (22P) ayant

des faces avant et arrière et entourant le rotor pour sup-

porter un ensemble de pales d'hélice (18), cet anneau (22P) supportant la charge centrifuge des pales d'hélice (18) sous la forme d'une contrainte périphérique; une première rainure annulaire (157) dans la face avant; une seconde rainure annulaire (157) dans la face arrière; un premier cerclage (155) dans la première rainure annulaire (157); et un second cerclage (155) dans la seconde rainure annulaire

(157).

20. Système selon la revendication 18, caractéri-

sé en ce que les frettes (50) sont constituées par un en-

semble de couches (65).

21. Système selon la revendication 19, caractéri-

sé en ce que les cerclages (155) sont constitués par des

disques accolés.

22. Système de propulsion d'aéronef, caractérisé

en ce qu'il comprend: un rotor (9); un anneau (22P) entou-

rant le rotor pour supporter un ensemble de pales d'hélice (18), cet anneau (22P) supportant la charge centrifuge des

pales d'hélice (18) sous la forme d'une contrainte périphé-

rique, dans lequel l'anneau comprend: des sections de moyeu (22B) qui supportent les pales d'hélice (18), ces

sections de moyeu (22B) étant soumises à des forces de fle-

xion à cause d'une distribution non uniforme de la charge

centrifuge des pales d'hélice (18); et des sections de bar-

res (29) qui relient des sections de moyeu (22B) voisines; une rainure annulaire (56) dans l'anneau (22P) ayant une profondeur plus faible dans les sections de moyeu (22B) que

dans les sections de barres (29); et une frette précon-

trainte en tension (50), qui s'étend à l'intérieur de la

rainure (56).

23. Système selon la revendication 22, caractéri-

sé en ce que la frette précontrainte en tension (50) est

constituée par un enroulement d'une bande métallique (65).

24. Système selon la revendication 22, caractéri-

sé en ce qu'il comprend en outre des moyens de lubrifica-

tion destinés à faciliter un mouvement relatif entre la

rainure (56) et la frette (50).

25. Système selon la revendication 22, caractéri-

sé en ce qu'il comprend en outre un lubrifiant dans la rai-

nure (56).

26. Système selon la revendication 22, caractéri-

sé en ce qu'il comprend en outre une surface de portée à

l'intérieur de la rainure (56).

27. Système de propulsion d'aéronef, caractérisé

en ce qu'il comprend: un rotor (9); un anneau (22P) entou-

rant le rotor pour supporter un ensemble de pales d'hélice (18), cet anneau (22P) supportant la charge centrifuge des

pales d'hélice (18) sous la forme d'une contrainte périphé-

rique, dans lequel l'anneau comprend: des sections de moyeu (22B) qui supportent les pales d'hélice (18), et qui sont soumises à des forces de flexion qui résultent d'une distribution non uniforme de la charge centrifuge des pales d'hélice (18); et des sections de barres (29) qui relient des sections de moyeu (22B) voisines; une rainure (56) dans chaque section de barre (29); et une frette précontrainte en tension (50) qui s'étend à l'intérieur des canaux (56)

et sur la surface supérieure des sections de moyeu (22B).

28. Procédé pour renforcer un organe de support

annulaire pour des pales d'hélice (18) d'aéronef,.caracté-

risé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: on en-

roule une longueur de bande métallique (65) sur l'organe de support, dans le but de former une frette (50) comprenant plusieurs couches de bande métallique (65); et on maintient

la frette (50) sous tension pendant qu'on l'enroule.

29. Procédé pour renforcer un organe de support

annulaire pour des pales d'hélice (18) d'aéronef, caracté-

risé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: on

forme une rainure annulaire (56) dans la surface de l'orga-

ne annulaire (22P); et on enroule une longueur de bande mé-

tallique (65) dans la rainure (56), dans le but de former

une frette (50) comprenant plusieurs couches de bande mé-

tallique (65).

30. Procédé selon la revendication 29, caractéri-

sé en ce qu'il comprend en outre l'opération qui consiste à maintenir la bande métallique (65) sous tension pendant

qu'on l'enroule.