FR3089259A1 - Turboréacteur à double flux à réducteur - Google Patents

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Abstract

Turboréacteur à double flux à réducteur La présente description concerne un turboréacteur à double flux à réducteur. Des modes de réalisation donnés à titre d'exemple incluent un moteur à turbine à gaz (10) pour un aéronef, comprenant : un noyau central (11) comprenant une turbine (19), un compresseur (14), et un arbre central (26) reliant la turbine (19) au compresseur (14) ; un ensemble de soufflante (23) situé en amont du noyau central (11) ; et un réducteur (30) qui reçoit une entrée provenant de l'arbre central (26) et délivre en sortie un entraînement à l'ensemble de soufflante (23) pour entraîner l'ensemble de soufflante (23) à une vitesse de rotation inférieure à celle de l'arbre central (26), dans lequel l'ensemble de soufflante (23) comprend une pluralité d'aubes de soufflante (41) montées autour d'un moyeu (42), les aubes de soufflante (41) ayant des extrémités d'aubes définissant un diamètre externe de l'ensemble de soufflante (23) d'environ 220 cm à environ 400 cm, le moyeu (42) comprenant une pluralité de fentes (51) situées autour d'un rebord (52) du moyeu (42), chaque fente (51) recevant une racine d'une aube de soufflante correspondante (41), dans lequel un rapport d'une masse du moyeu à une masse totale de la pluralité d'aubes de soufflante est dans la plage d'environ 0,45 à environ 0,7.

Description

Description
Titre de l'invention : Turboréacteur à double flux à réducteur [0001] La présente description concerne un turboréacteur à double flux à réducteur.
[0002] Alors que les ensembles de soufflante pour réacteurs à double flux deviennent de plus en plus grands, par exemple en augmentant le diamètre externe de l'ensemble de soufflante, divers paramètres doivent changer afin de s'adapter à l'augmentation de taille. Un ensemble de soufflante plus important, par exemple, doit tourner plus lentement pour éviter une vitesse excessive au niveau des extrémités de soufflante. D'autres changements en conséquence peuvent alors devenir nécessaires, tels que l'introduction d'un réducteur pour permettre aux composants de turbine du moteur qui entraînent la soufflante de fonctionner à une vitesse supérieure à celle de la soufflante. Au fur et à mesure que les ensembles de soufflante deviennent plus grands, il peut être nécessaire de résoudre le problème des vibrations, notamment à de faibles vitesses de rotation. De telles vibrations peuvent survenir dans le moyeu de l'ensemble de soufflante ou se traduire par un flottement dans les aubes de soufflante. La simple modification des dimensions des différents composants constituant un ensemble de soufflante en fonction de l'augmentation des dimensions globales ne permet pas nécessairement de résoudre ce problème.
[0003] Selon un premier aspect, un moteur à turbine à gaz pour un aéronef est fourni, comprenant :
[0004] un noyau central comprenant une turbine, un compresseur, et un arbre central reliant la turbine au compresseur ;
[0005] un ensemble de soufflante situé en amont du noyau central ; et [0006] un réducteur qui reçoit une entrée depuis l'arbre central et délivre en sortie un entraînement à l'ensemble de soufflante de façon à entraîner l'ensemble de soufflante à une vitesse de rotation plus basse que l'arbre central, [0007] dans lequel l'ensemble de soufflante comprend une pluralité d'aubes de soufflante montées autour d'un moyeu, les aubes de soufflante ayant des extrémités d'aubes définissant un diamètre externe de l'ensemble de soufflante d'environ 220 cm à environ 400 cm, le moyeu comprenant une pluralité de fentes situées autour d'un rebord du moyeu, chaque fente recevant une racine d'une aube de soufflante correspondante, dans lequel un rapport d'une masse du moyeu à une masse totale de la pluralité d'aubes de soufflante est dans la plage d'environ 0,45 à environ 0,7.
[0008] Un rapport du moyeu à l'extrémité de l'ensemble de soufflante peut être compris entre environ 0,2 et 0,4.
[0009] Selon un deuxième aspect, un moteur à turbine à gaz pour un aéronef est fourni, comprenant :
[0010] un noyau central comprenant une turbine, un compresseur, et un arbre central reliant la turbine au compresseur ;
[0011] un ensemble de soufflante situé en amont du noyau central ; et [0012] un réducteur qui reçoit une entrée depuis l'arbre central et délivre en sortie un entraînement à l'ensemble de soufflante de façon à entraîner l'ensemble de soufflante à une vitesse de rotation plus basse que l'arbre central, [0013] dans lequel l'ensemble de soufflante comprend une pluralité d'aubes de soufflante montées autour d'un moyeu, un rapport du moyeu à l'extrémité de l'ensemble de soufflante étant compris entre environ 0,2 et 0,4, le moyeu comprenant une pluralité de fentes situées autour d'un rebord du moyeu, chaque fente recevant une racine d'une aube de soufflante correspondante, dans lequel un rapport d'une masse du moyeu à une masse totale de la pluralité d'aubes de soufflante est dans la plage d'environ 0,45 à environ 0,7.
[0014] Le rapport de la masse du moyeu à une masse totale de la pluralité d'aubes de soufflante pour les premier ou deuxième aspects peut être dans la plage d'environ 0,5 à environ 0,65, ou d'environ 0,5 à environ 0,6.
[0015] Pour l'un ou l'autre des premier ou deuxième aspects, le rapport de la masse du moyeu à la masse totale de la pluralité d'aubes de soufflante, c'est-à-dire le rapport massique du moyeu à la soufflante, étant dans la plage d'environ 0,45 à environ 0,7, ou éventuellement d'environ 0,5 à environ 0,65, ou en outre éventuellement d'environ 0,5 à environ 0,6, permet de réduire ou de minimiser les vibrations telles que le flottement, notamment à des vitesses de rotation basses. Ceci est particulièrement efficace pour les applications de turboréacteur à double flux à réducteur, où des diamètres de soufflante plus grands tournent à des vitesses de rotation plus basses.
[0016] Le rapport massique du moyeu à la soufflante peut être d'environ 0,45, 0,46, 0,47, 0,48, 0,49, 0,50, 0,51, 0,52, 0,53, 0,54, 0,55, 0,56, 0,57, 0,58, 0,59, 0,60, 0,61, 0,62, 0,63, 0,64, 0,65, 0,66, 0,67, 0,68, 0,69, 0,70, ou peut être dans une plage définie par deux quelconques des valeurs précédentes.
[0017] Le rebord peut avoir une épaisseur radiale minimale entre une base de chaque fente et une cavité interne à l'intérieur du moyeu, dans lequel l'épaisseur radiale minimale est dans la plage d'environ 0,5 % à environ 1,1 % du diamètre externe de la soufflante. Le maintien de l'épaisseur du rebord dans cette plage préférée permet de maintenir la masse globale du moyeu dans la plage souhaitée pour le rapport massique du moyeu à la soufflante.
[0018] La définition de l'épaisseur radiale minimale comme étant dans cette plage permet de réduire les vibrations du moyeu, et le flottement des soufflantes, du fait de l'augmentation localisée de l'épaisseur du rebord du moyeu qui augmente la raideur du moyeu dans cette région et augmente la masse globale du moyeu. L'augmentation de l'épaisseur du rebord a également pour avantage d'augmenter proportionnellement davantage l'inertie du moyeu qu'une augmentation de masse vers le centre du moyeu, réduisant ainsi potentiellement l'amplitude des vibrations survenant au niveau de la racine de soufflante.
[0019] L'épaisseur radiale minimale peut par exemple être dans la plage d'environ 0,5 % à environ 1,1 % du diamètre externe de la soufflante.
[0020] L'épaisseur radiale minimale peut être d'environ 0,50 %, 0,55 %, 0,60 %, 0,65 %, 0,70 %, 0,75 %, 0,80 %, 0,85 %, 0,90 %, 0,95 %, 1,00 %, 1,05 %, 1,10 % ou au sein d'une plage quelconque définie par deux des valeurs susmentionnées. L'épaisseur radiale minimale ne peut pas être supérieure à 35 mm, afin d'éviter une masse excessive du moyeu, qui peut conduire à un rapport massique du moyeu à la soufflante supérieur 0,7, affectant le rendement global du moteur. L'épaisseur radiale minimale peut être d'environ 15 mm, environ 16 mm, environ 17 mm, environ 18 mm, environ mm, environ 20 mm, environ 21 mm, environ 22 mm, environ 23 mm, environ mm, environ 25 mm, environ 26 mm, environ 27 mm, environ 28 mm, environ mm, environ 30 mm, environ 31 mm, environ 32 mm, environ 33 mm, environ mm, environ 35 mm, ou dans une plage définie par deux quelconques des valeurs susmentionnées.
[0021] Le diamètre externe de l'ensemble de soufflante peut être d'environ 280 cm ou plus, ou d'environ 330 cm ou plus.
[0022] Une moyenne de l'épaisseur de rebord minimale le long d'un axe de rotation de l'ensemble de soufflante peut être comprise dans la plage d'environ 0,5 à 1,1 % du diamètre externe de la soufflante, si par exemple l'épaisseur de rebord minimale varie le long de l'axe de rotation de l'ensemble de soufflante.
[0023] Lorsque la turbine est une première turbine, le compresseur un premier compresseur, et l'arbre central un premier arbre central, le noyau central peut en outre comprendre une deuxième turbine, un deuxième compresseur, et un deuxième arbre central reliant la deuxième turbine au deuxième compresseur, la deuxième turbine, le deuxième compresseur, et le deuxième arbre central étant agencés pour tourner à une vitesse de rotation supérieure à celle du premier arbre central.
[0024] Des agencements de la présente description peuvent être particulièrement avantageux pour des soufflantes qui sont entraînées par l'intermédiaire d'un réducteur. L'entrée vers le réducteur peut être directement à partir de l'arbre de cœur, ou indirectement à partir de l'arbre de cœur, par exemple par l'intermédiaire d'un arbre et/ou engrenage droits. L'arbre de cœur peut solidariser la turbine et le compresseur, de telle sorte que la turbine et le compresseur tournent à la même vitesse (avec la soufflante tournant à une vitesse plus basse).
[0025] Le réducteur est une boîte de réduction (en ce que la sortie vers la soufflante est à une vitesse de rotation plus basse que l'entrée depuis l'arbre de cœur). N'importe quel type de réducteur peut être utilisé. Par exemple, le réducteur peut être un réducteur « planétaire » ou « en étoile », tel que décrit d'une manière plus détaillée ailleurs dans le présent document. Par exemple, le rapport d'engrenage peut être supérieur à 2,5 et/ ou inférieur à 5. A titre d'exemple plus spécifique, le rapport d'engrenage peut être compris dans la plage de 3,2 à 5 ou de 3,4 à 4,2. A titre d'exemple supplémentaire, le rapport d'engrenage peut être de l'ordre de ou d'au moins 3, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, 3,6, 3,7, 3,8, 3,9, 4, 4,1 ou 4,2, ou entre deux quelconques des valeurs de cette phrase. Dans certains agencements, le rapport d'engrenage peut être à l'extérieur de ces plages.
[0026] Le moteur à turbine à gaz tel que décrit et/ou revendiqué ici peut avoir n'importe quelle architecture générale appropriée. Par exemple, le moteur à turbine à gaz peut avoir n'importe quel nombre souhaité d'arbres qui relient des turbines et des compresseurs, par exemple un, deux ou trois arbres. A titre d'exemple uniquement, la turbine reliée à l'arbre de cœur peut être une première turbine, le compresseur relié à l'arbre de cœur peut être un premier compresseur, et l'arbre de cœur peut être un premier arbre de cœur. Le cœur de moteur peut comprendre en outre une deuxième turbine, un deuxième compresseur et un deuxième arbre de cœur reliant la deuxième turbine au deuxième compresseur. La deuxième turbine, le deuxième compresseur et le deuxième arbre de cœur peuvent être agencés pour tourner à une vitesse de rotation plus élevée que le premier arbre de cœur.
[0027] Dans un tel agencement, le deuxième compresseur peut être positionné axialement en aval du premier compresseur. Le deuxième compresseur peut être agencé pour recevoir (par exemple recevoir directement, par exemple par l'intermédiaire d'un conduit généralement annulaire) un flux depuis le premier compresseur.
[0028] Le réducteur peut être agencé pour être entraîné par l'arbre de cœur qui est configuré pour tourner (par exemple en cours d'utilisation) à la vitesse de rotation la plus basse (par exemple le premier arbre de cœur dans l'exemple ci-dessus). Par exemple, le réducteur peut être agencé pour être entraîné uniquement par l'arbre de cœur qui est configuré pour tourner (par exemple en cours d'utilisation) à la vitesse de rotation la plus basse (par exemple par uniquement le premier arbre de cœur, et non le deuxième arbre de cœur, dans l'exemple ci-dessus). En variante, le réducteur peut être agencé pour être entraîné par n'importe quel ou n'importe quels arbre(s), par exemple les premier et/ou deuxième arbres dans l'exemple ci-dessus.
[0029] Dans n'importe quel moteur à turbine à gaz tel que décrit et/ou revendiqué ici, une chambre de combustion peut être fournie axialement en aval de la soufflante et du ou des compresseur(s). Par exemple, la chambre de combustion peut être directement en aval du (par exemple à la sortie du) deuxième compresseur, lorsqu'un deuxième compresseur est fourni. A titre d'exemple supplémentaire, le flux à la sortie vers la chambre de combustion peut être fourni à l'entrée de la deuxième turbine, lorsqu'une deuxième turbine est fournie. La chambre de combustion peut être fournie en amont de la ou des turbine(s).
[0030] Le ou chaque compresseur (par exemple le premier compresseur et le deuxième compresseur tels que décrits ci-dessus) peut comprendre n'importe quel nombre d'étages, par exemple de multiples étages. Chaque étage peut comprendre une rangée d'aubes de rotor et une rangée d'aubes de stator, qui peuvent être des aubes de stator variables (en ce que leur angle d'incidence peut être variable). La rangée d'aubes de rotor et la rangée d'aubes de stator peuvent être axialement décalées l'une de l'autre.
[0031] La ou chaque turbine (par exemple la première turbine et la deuxième turbine telles que décrites ci-dessus) peuvent comprendre n'importe quel nombre d'étages, par exemple de multiples étages. Chaque étage peut comprendre une rangée d'aubes de rotor et une rangée d'aubes de stator. La rangée d'aubes de rotor et la rangée d'aubes de stator peuvent être axialement décalées l'une de l'autre.
[0032] Chaque aube de soufflante peut être définie comme ayant une portée radiale s'étendant d'une racine (ou d'un moyeu) au niveau d'un emplacement radialement interne lavé par les gaz, ou position de portée de 0 %, jusqu'à une extrémité à une position de portée de 100 %. Le rapport du rayon (ou diamètre) de l'aube de soufflante au niveau du moyeu au rayon (ou diamètre) de l'aube de soufflante au niveau de l'extrémité peut être inférieur à (ou de l'ordre de) l'un quelconque parmi : 0,4, 0,39, 0,38, 0,37, 0,36, 0,35, 0,34, 0,33, 0,32, 0,31, 0,3, 0,29, 0,28, 0,27, 0,26, 0,25, 0,24, 0,23, 0,22, 0,21 ou 0,20. Le rapport du rayon de l'aube de soufflante au niveau du moyeu au rayon de l'aube de soufflante au niveau de la pointe peut être dans une plage incluse délimitée par deux quelconques des valeurs de la phrase précédente (c'est-à-dire que les valeurs peuvent former des limites supérieures ou inférieures). Ces rapports peuvent être couramment désignés le rapport du moyeu à l'extrémité. Le rayon au niveau du moyeu et le rayon au niveau de l'extrémité peuvent l'un et l'autre être mesurés au niveau de la partie de bord d'attaque (ou axialement le plus en avant) de l'aube. Le rapport du moyeu à l'extrémité fait référence, bien sûr, à la partie lavée par les gaz de l'aube de soufflante, c'est-à-dire la partie radialement à l'extérieur de l'une quelconque plate-forme. De telles plages peuvent être particulièrement adaptées aux ensembles de turboréacteur à double flux à faible vitesse, par exemple ceux entraînés par un réducteur et ayant un diamètre d'extrémité de soufflante relativement plus important par comparaison avec le diamètre externe du moyeu.
[0033] Le rayon de la soufflante peut être mesuré entre la ligne centrale du moteur et l'extrémité d'une aube de soufflante au niveau de son bord d'attaque. Le diamètre de soufflante (qui peut être simplement deux fois le rayon de la soufflante) peut être supérieur à (ou de l'ordre de) l'un quelconque parmi : 220 cm (environ 85 pouces),
250 cm (environ 100 pouces), 260 cm, 270 cm (environ 105 pouces), 280 cm (environ 110 pouces), 290 cm (environ 115 pouces), 300 cm (environ 120 pouces), 310 cm, 320 cm (environ 125 pouces), 330 cm (environ 130 pouces), 340 cm (environ
135 pouces), 350 cm, 360 cm (environ 140 pouces), 370 cm (environ 145 pouces), 380 cm (environ 150 pouces) ou 390 cm (environ 155 pouces). Le diamètre de soufflante peut être une plage incluse délimitée par deux quelconques des valeurs de la phrase précédente (c'est-à-dire que les valeurs peuvent former des limites supérieures ou inférieures).
[0034] La vitesse de rotation de la soufflante peut varier en cours d'utilisation. Généralement, la vitesse de rotation est plus basse pour des soufflantes avec un diamètre plus élevé. Strictement à titre d'exemple non limitatif, la vitesse de rotation de la soufflante aux conditions de croisière peut être inférieure à 2500 tr/min, par exemple inférieure à 2300 tr/min. Strictement à titre d'exemple non limitatif supplémentaire, la vitesse de rotation de la soufflante aux conditions de croisière pour un moteur ayant un diamètre de soufflante dans la plage allant de 250 cm à 300 cm (par exemple 250 cm à 280 cm) peut être dans la plage allant de 1700 tr/min à 2500 tr/min, par exemple dans la plage allant de 1800 tr/min à 2300 tr/min, par exemple dans la plage allant de 1900 tr/min à 2100 tr/min. A titre d'exemple supplémentaire non limitatif uniquement, la vitesse de rotation de la soufflante dans des conditions de croisière pour un moteur ayant un diamètre de soufflante dans la plage de 320 cm à 380 cm peut être comprise dans la plage de 1 200 tr/min à 2 000 tr/min, par exemple dans la plage de 1 300 tr/min à 1 800 tr/min, par exemple dans la plage de 1 400 tr/min à 1 600 tr/min.
[0035] En cours d'utilisation du moteur à turbine à gaz, la soufflante (avec les aubes de soufflante associées) tourne autour d'un axe de rotation. Cette rotation résulte en un déplacement de l'extrémité de l'aube de soufflante avec une vitesse Utip. Le travail effectué par les aubes de soufflante 13 sur le flux conduit à une élévation de l'enthalpie dH du flux. Une charge d'extrémité de soufflante peut être définie par dH/U tip 2, où dH est l'augmentation d'enthalpie (par exemple l'augmentation d'enthalpie moyenne 1-D) à travers la soufflante et Utip est la vitesse (de transition) de l'extrémité de soufflante, par exemple au niveau du bord d'attaque de l'extrémité (qui peut être défini en tant que rayon d'extrémité de soufflante au niveau du bord d'attaque multiplié par la vitesse angulaire). La charge d'extrémité de soufflante aux conditions de croisière peut être supérieure à (ou de l'ordre de) l'un quelconque parmi : 0,28, 0,29, 0,3, 0,31, 0,32, 0,33, 0,34, 0,35, 0,36, 0,37, 0,38, 0,39 ou 0,4 (toutes les unités dans ce paragraphe étant Jkg *K V(ms *)2)· La charge de pointe de soufflante être une plage incluse délimitée par deux quelconques des valeurs de la phrase précédente (c'est-à-dire que les valeurs peuvent former des limites supérieures ou inférieures).
[0036] Des moteurs à turbine à gaz conformément à la présente description peuvent avoir n'importe quel rapport de contournement souhaité, où le rapport de contournement est défini comme le rapport du débit massique du flux à travers le conduit de contournement au débit massique du flux à travers le cœur aux conditions de croisière. Dans certains agencements le rapport de contournement peut être supérieur à (ou de l'ordre de) n'importe lequel des suivants : 10, 10,5, 11, 11,5, 12, 12,5, 13, 13,5, 14, 14,5, 15, 15,5, 16, 16,5, 17, 17,5, 18, 18,5, 19, 19,5 ou 20. Le rapport de contournement peut être une plage incluse délimitée par deux quelconques des valeurs de la phrase précédente (c'est-à-dire que les valeurs peuvent former des limites supérieures ou inférieures). Le conduit de contournement peut être sensiblement annulaire. Le conduit de contournement peut être radialement à l'extérieur du moteur de cœur. La surface radialement externe du conduit de contournement peut être définie par une nacelle et/ou un carter de soufflante.
[0037] Le rapport de pression global d'un moteur à turbine à gaz tel que décrit et/ou revendiqué ici peut être défini comme le rapport de la pression totale en amont de la soufflante à la pression totale au niveau de la sortie du compresseur haute pression (avant entrée dans la chambre de combustion). A titre d'exemple non limitatif, le rapport de pression global d'un moteur à turbine à gaz tel que décrit et/ou revendiqué ici en croisière peut être supérieur à (ou de l'ordre de) n'importe lequel des suivants : 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75. Le rapport de pression global peut être une plage incluse délimitée par deux quelconques des valeurs de la phrase précédente (c'est-à-dire que les valeurs peuvent former des limites supérieures ou inférieures).
[0038] La poussée spécifique d'un moteur peut être définie comme la poussée nette du moteur divisée par le débit massique total à travers le moteur. Aux conditions de croisière, la poussée spécifique d'un moteur décrit et/ou revendiqué ici peut être inférieure à (ou de l'ordre de) n'importe laquelle des suivantes : 110 Nkg *s, 105 Nkg *s, 100 Nkg *s, 95 Nkg *s, 90 Nkg *s, 85 Nkg ’s ou 80 Nkg *s. La poussée spécifique peut être une plage incluse délimitée par deux quelconques des valeurs de la phrase précédente (c'est-à-dire que les valeurs peuvent former des limites supérieures ou inférieures). De tels moteurs peuvent être particulièrement efficaces par comparaison avec des moteurs à turbine à gaz classiques.
[0039] Un moteur à turbine à gaz tel que décrit et/ou revendiqué ici peut avoir n'importe quelle poussée maximale souhaitée. Strictement à titre d'exemple non limitatif, une turbine à gaz telle que décrite et/ou revendiquée ici peut être susceptible de produire une poussée maximale d'au moins (ou de l'ordre de) n'importe laquelle des suivantes : 160 kN, 170 kN, 180 kN, 190 kN, 200 kN, 250 kN, 300 kN, 350 kN, 400 kN, 450 kN, 500 kN ou 550 kN. La poussée maximale peut être une plage incluse délimitée par deux quelconques des valeurs dans la phrase précédente (c'est-à-dire que les valeurs peuvent former des limites supérieures ou inférieures). La poussée à laquelle il est fait référence ci-dessus peut être la poussée nette maximale dans des conditions atmosphériques types au niveau de la mer plus 15 deg C (pression ambiante 101,3 kPa, température 30 deg C), avec le moteur statique.
[0040] En cours d'utilisation, la température du flux à l'entrée de turbine haute pression peut être particulièrement élevée. Cette température, dite TET, peut être mesurée en sortie de la chambre de combustion, par exemple immédiatement en amont de la première aube de turbine, qui elle-même peut être appelée aube directrice de tuyère. En conditions de croisière, la TET peut être au moins (ou de l'ordre de) l'une quelconque des valeurs suivantes : 1 400 K, 1 450 K, 1 500 K, 1 550 K, 1 600 K ou 1 650 K. La TET en conditions de croisière peut être dans une plage inclusive délimitée par deux quelconques des valeurs de la phrase précédente (c'est-à-dire que les valeurs peuvent former des limites supérieures ou inférieures). La TET maximale en utilisation du moteur peut être, par exemple, au moins (ou de l'ordre de) l'une quelconque des valeurs suivantes : 1 700 K, 1 750 K, 1 800 K, 1 850 K, 1 900 K, 1 950 K ou 2 000 K. La TET maximale peut être une plage incluse délimitée par deux quelconques des valeurs de la phrase précédente (c'est-à-dire que les valeurs peuvent former des limites supérieures ou inférieures). La TET maximale peut se produire, par exemple, dans une condition de poussée élevée, par exemple dans une condition de poussée maximale au décollage (MTO).
[0041] Une partie d'aube de soufflante et/ou de profil aérodynamique d'une aube de soufflante décrite et/ou revendiquée ici peut être fabriquée à partir de n'importe quel matériau ou combinaison de matériaux approprié(e). Par exemple au moins une partie de l'aube de soufflante et/ou du profil aérodynamique peut être fabriquée au moins en partie à partir d'un composite, par exemple un composite à matrice métallique et/ou un composite à matrice organique, tel qu'une fibre de carbone. A titre d'exemple supplémentaire au moins une partie de l'aube de soufflante et/ou du profil aérodynamique peut être fabriquée au moins en partie à partir d'un métal, tel qu'un métal à base de titane ou un matériau à base d'aluminium (tel qu'un alliage aluminium-lithium) ou un matériau à base d'acier. L'aube de soufflante peut comprendre au moins deux régions fabriquées en utilisant des matériaux différents. Par exemple, l'aube de soufflante peut avoir un bord d'attaque protecteur, qui peut être fabriqué en utilisant un matériau qui est plus à même de résister à un impact (par exemple par des oiseaux, de la glace ou un autre matériau) que le reste de l'aube. Un tel bord d'attaque peut, par exemple, être fabriqué en utilisant du titane ou un alliage à base de titane. Ainsi, strictement à titre d'exemple, l'aube de soufflante peut avoir un corps en fibre de carbone ou à base d'aluminium (tel qu'un alliage aluminium-lithium) avec un bord d'attaque en titane.
[0042] Une soufflante telle que décrite et/ou revendiquée ici peut comprendre une partie centrale, à partir de laquelle les aubes de soufflante peuvent s'étendre, par exemple dans une direction radiale. Les aubes de soufflante peuvent être reliées à la partie centrale de n'importe quelle manière souhaitée. Par exemple, chaque aube de soufflante peut comprendre un élément de fixation qui peut venir en prise avec une encoche correspondante dans le moyeu (ou disque). Strictement à titre d'exemple, un tel élément de fixation peut être sous la forme d'une queue d'aronde qui peut s'encocher dans et/ou venir en prise avec une encoche correspondante dans le moyeu/disque afin de fixer l'aube de soufflante au moyeu/disque. A titre d'exemple supplémentaire, les aubes de soufflante peuvent être formées de manière solidaire à une partie centrale. Un tel agencement peut être appelé disque aubagé monobloc ou disque à aubes. Tout procédé approprié peut être utilisé pour fabriquer un tel disque aubagé monobloc ou disque à aubes. Par exemple, au moins une partie des aubes de soufflante peut être usinée à partir d'un bloc et/ou au moins une partie des aubes de soufflante peut être reliée au moyeu/disque par soudure, telle qu'une soudure par friction linéaire.
[0043] Les moteurs à turbine à gaz décrits et/ou revendiqués ici peuvent être ou non pourvus d'une tuyère à section variable (VAN). Une telle tuyère à section variable peut permettre de faire varier faire de sortie du conduit de contournement en cours d'utilisation. Les principes généraux de la présente description peuvent s'appliquer à des moteurs avec ou sans VAN.
[0044] La soufflante d'une turbine à gaz telle que décrite et/ou revendiquée ici peut avoir n'importe quel nombre souhaité d'aubes de soufflante, par exemple 14, 16, 18, 20, 22, 24 ou 26 aubes de soufflante.
[0045] Telles qu'elles sont utilisées ici, les conditions de croisière ont la signification classique et seraient aisément comprises par le spécialiste. Ainsi, pour un moteur à turbine à gaz donné pour un aéronef, le spécialiste reconnaîtrait immédiatement que des conditions de croisière signifient le point de fonctionnement du moteur à microisière d'une mission donnée (qui peut être désignée dans l'industrie en tant que « mission économique ») d'un aéronef auquel le moteur à turbine à gaz est conçu pour être fixé. En ce sens, la mi-croisière est le point dans un cycle de vol d'aéronef au niveau duquel 50 % du carburant total qui est brûlé entre la fin de la montée et le début de la descente a été brûlé (ce qui peut être approximé par le point médian - en termes de temps et/ou de distance - entre la fin de la montée et le début de la descente). Des conditions de croisière définissent ainsi un point de fonctionnement du moteur à turbine à gaz qui fournit une poussée qui assurerait un fonctionnement en régime permanent (c'est-à-dire le maintien d'une altitude constante et d'un nombre de Mach constant) à mi-croisière d'un aéronef auquel il est conçu pour être fixé, en tenant compte du nombre de moteurs fournis sur cet aéronef. Par exemple lorsqu'un moteur est conçu pour être fixé à un aéronef qui a deux moteurs du même type, aux conditions de croisière le moteur fournit la moitié de la poussée totale qui serait requise pour un fonctionnement en régime permanent de cet aéronef à mi-croisière.
[0046] En d'autres termes, pour un moteur à turbine à gaz donné pour un aéronef, les conditions de croisière sont définies en tant que point de fonctionnement du moteur qui fournit une poussée spécifiée (requise pour fournir - en combinaison avec n'importe quels autres moteurs sur l'aéronef - un fonctionnement en régime permanent de l'aéronef auquel il est conçu pour être fixé à un nombre de Mach à mi-croisière donné) aux conditions atmosphériques à mi-croisière (définies par l'atmosphère type internationale selon ISO 2533 à l'altitude à mi-croisière). Pour n'importe quel moteur à turbine à gaz donné pour un aéronef, la poussée à mi-croisière, les conditions atmosphériques et le nombre de Mach sont connus, et donc le point de fonctionnement du moteur aux conditions de croisière est clairement défini.
[0047] Strictement à titre d'exemple, la vitesse avant à la condition de croisière peut être n'importe quel point dans la plage allant de Mach 0,7 à 0,9, par exemple 0,75 à 0,85, par exemple 0,76 à 0,84, par exemple 0,77 à 0,83, par exemple 0,78 à 0,82, par exemple 0,79 à 0,81, par exemple de l'ordre de Mach 0,8, de l'ordre de Mach 0,85 ou dans la plage allant de 0,8 à 0,85. N'importe quelle vitesse au sein de ces plages peut faire partie des conditions de croisière. Pour un certain aéronef, les conditions de croisière peuvent être à l'extérieur de ces plages, par exemple en dessous de Mach 0,7 ou au-dessus de Mach 0,9.
[0048] Strictement à titre d'exemple, les conditions de croisière peuvent correspondre à des conditions atmosphériques types (selon l'atmosphère type internationale, ISA) à une altitude qui est dans la plage allant de 10 000 m à 15 000 m, par exemple dans la plage allant de 10 000 m à 12 000 m, par exemple dans la plage allant de 10 400 m à 11 600 m (à peu près 38 000 pieds), par exemple dans la plage allant de 10 500 m à 11 500 m, par exemple dans la plage allant de 10 600 m à 11 400 m, par exemple dans la plage allant de 10 700 m (à peu près 35 000 pieds) à 11 300 m, par exemple dans la plage allant de 10 800 m à 11 200 m, par exemple dans la plage allant de 10 900 m à 11 100 m, par exemple de l'ordre de 11 000 m. Les conditions de croisière peuvent correspondre à des conditions atmosphériques types à n'importe quelle altitude donnée dans ces plages.
[0049] Strictement à titre d'exemple, les conditions de croisière peuvent correspondre à un point de fonctionnement du moteur qui fournit un niveau de poussée requis connu (par exemple une valeur dans la plage allant de 30 kN à 35 kN) à un nombre de Mach avant de 0,8 et des conditions atmosphériques types (selon l'atmosphère type internationale) à une altitude de 38 000 pieds (11 582 m). Strictement à titre d'exemple supplémentaire, les conditions de croisière peuvent correspondre à un point de fonctionnement du moteur qui fournit un niveau de poussée requis connu (par exemple une valeur dans la plage allant de 50 kN à 65 kN) à un nombre de Mach avant de 0,85 et des conditions atmosphériques types (selon l'atmosphère type internationale) à une altitude de 35 000 pieds (10 668 m).
[0050] En cours d'utilisation, un moteur à turbine à gaz décrit et/ou revendiqué ici peut fonctionner aux conditions de croisière définies ailleurs dans le présent document. De telles conditions de croisière peuvent être déterminées par les conditions de croisière (par exemple les conditions à mi-croisière) d'un aéronef auquel au moins un (par exemple 2 ou 4) moteur à turbine à gaz peut être monté afin de fournir une poussée de propulsion.
[0051] Selon un aspect, on fournit un aéronef comprenant un moteur à turbine à gaz tel que décrit et/ou revendiqué ici. L'aéronef selon cet aspect est l'aéronef pour lequel le moteur à turbine à gaz a été conçu pour être fixé. Ainsi, les conditions de croisière selon cet aspect correspondent à la mi-croisière de l'aéronef, telle que définie ailleurs dans le présent document.
[0052] Selon un aspect, on fournit un procédé de fonctionnement d'un moteur à turbine à gaz tel que décrit et/ou revendiqué ici. Le fonctionnement peut être aux conditions de croisière telles que définies ailleurs dans le présent document (par exemple en termes de poussée, de conditions atmosphériques et de nombre de Mach).
[0053] Selon un aspect, on fournit un procédé de fonctionnement d'un aéronef comprenant un moteur à turbine à gaz tel que décrit et/ou revendiqué ici. Le fonctionnement selon cet aspect peut inclure (ou peut être) un fonctionnement à la mi-croisière de l'aéronef, tel que défini ailleurs dans le présent document.
[0054] L'homme du métier comprendra que, sauf exclusivité mutuelle, une caractéristique ou un paramètre décrit en relation avec l'un quelconque des aspects ci-dessus peut être appliqué à tout autre aspect. Par ailleurs, sauf exclusivité mutuelle, toute caractéristique ou tout paramètre décrit ici peut être appliqué à tout aspect et/ou associé à toute autre caractéristique ou tout autre paramètre décrit ici.
[0055] Des modes de réalisation vont maintenant être décrits à titre d'exemple uniquement, en référence aux Ligures, sur lesquelles :
[0056] [fig.l] est une vue latérale en coupe d'un moteur à turbine à gaz ;
[0057] [fig-2] est une vue latérale en coupe rapprochée d'une partie amont d'un moteur à turbine à gaz ;
[0058] [fig-3] est une vue partiellement écorchée d'un réducteur pour un moteur à turbine à gaz ;
[0059] [fig-4] est une vue schématique en élévation de face d'un exemple d'ensemble de soufflante pour un turboréacteur à double flux ;
[0060] [fig-5] est une vue écorchée partielle d'un exemple de moyeu pour l'ensemble de soufflante de la Ligure 4 ; et [0061] [fig.6] est une vue schématique en coupe d'une partie du moyeu de la Ligure 5.
[0062] La Ligure 1 illustre un moteur à turbine à gaz 10 ayant un axe de rotation principal 9. Le moteur 10 comprend une entrée d'air 12 et une soufflante de propulsion 23 qui génère deux flux d'air : un flux d'air de cœur A et un flux d'air de contournement B. Le moteur à turbine à gaz 10 comprend un cœur 11 qui reçoit le flux d'air A. Le cœur de moteur 11 comprend, en série de flux axial, un compresseur basse pression 14, un compresseur haute pression 15, un équipement de combustion 16, une turbine haute pression 17, une turbine basse pression 19 et une tuyère d'échappement de cœur 20. Une nacelle 21 entoure le moteur à turbine à gaz 10 et définit un conduit de contournement 22 et une tuyère d'échappement de contournement 18. Le flux d'air de contournement B s'écoule à travers le conduit de contournement 22. La soufflante 23 est fixée à, et entraînée par, la turbine basse pression 19 par l'intermédiaire d'un arbre 26 et d'un réducteur épicycloïdal 30. Le turboréacteur à double flux 10 peut donc être généralement appelé turboréacteur à double flux à réducteur.
[0063] En cours d'utilisation, le flux d'air de cœur A est accéléré et comprimé par le compresseur basse pression 14 et dirigé dans le compresseur haute pression 15 où une compression supplémentaire a lieu. L'air comprimé évacué du compresseur haute pression 15 est dirigé dans l'équipement de combustion 16 où il est mélangé à du carburant et le mélange est brûlé. Les produits de combustion chauds résultants se dilatent alors, et entraînent de ce fait, les turbines haute pression et basse pression 17, 19 avant d'être évacués à travers la tuyère 20 pour fournir une certaine poussée de propulsion. La turbine haute pression 17 entraîne le compresseur haute pression 15 par un arbre d'interconnexion approprié 27. La soufflante 23 fournit généralement la majorité de la poussée de propulsion. Le réducteur épicycloïdal 30 est une boîte de réduction.
[0064] Un agencement donné à titre d'exemple pour un moteur à turbine à gaz à soufflante à engrenages 10 est montré sur la Ligure 2. La turbine basse pression 19 (voir Ligure 1) entraîne l'arbre 26, qui est couplé à une roue planétaire, ou engrenage planétaire, 28 de l'agencement d'engrenage épicycloïdal 30. Radialement vers l'extérieur de l'engrenage planétaire 28 et s'engrenant avec celui-ci, il y a une pluralité d'engrenages satellites 32 qui sont couplés ensemble par un porte-satellites 34. Le porte-satellites 34 force les engrenages satellites 32 à changer d'orientation autour de l'engrenage planétaire 28 en synchronisme tout en permettant à chaque engrenage satellite 32 de tourner autour de son propre axe. Le porte-satellites 34 est couplé par l'intermédiaire de liaisons 36 à la soufflante 23 afin d'entraîner sa rotation autour de l'axe de moteur 9. Radialement vers l'extérieur des engrenages satellites 32 et s'engrenant avec ceux-ci, il y a un anneau ou couronne dentée 38 qui est accouplé, par l'intermédiaire de liaisons 40, à une structure de support stationnaire 24.
[0065] Il convient de noter que les termes « turbine basse pression » et « compresseur basse pression » tels qu'ils sont utilisés ici peuvent être pris pour indiquer les étages de turbine de plus basse pression et les étages de compresseur de plus basse pression (c'est-à-dire n'incluant pas la soufflante 23) respectivement et/ou les étages de turbine et de compresseur qui sont reliés ensemble par l'arbre d'interconnexion 26 avec la vitesse de rotation la plus basse dans le moteur (c'est-à-dire n'incluant pas l'arbre de sortie de réducteur qui entraîne la soufflante 23). Dans une certaine littérature, la « turbine basse pression » et le « compresseur basse pression » auxquels il est fait référence ici peuvent en variante être connus sous le nom de « turbine à pression intermédiaire » et « compresseur à pression intermédiaire ». Lorsqu'une telle nomenclature alternative est utilisée, la soufflante 23 peut être désignée premier étage de compression ou étage de compression de plus basse pression.
[0066] Le réducteur épicycloïdal 30 est montré à titre d'exemple de façon plus détaillée sur la Figure 3. Chacun parmi l'engrenage planétaire 28, les engrenages satellites 32 et la couronne dentée 38 comprend des dents autour de sa périphérie pour s'engrener avec les autres engrenages. Cependant, pour la clarté, seules des parties données à titre d'exemple des dents sont illustrées sur la Figure 3. Il y a quatre engrenages satellites 32 illustrés, bien qu'il sera apparent au lecteur spécialiste que plus ou moins d'engrenages satellites 32 puissent être fournis dans le champ d'application de l'invention revendiquée. Des applications pratiques d'un réducteur épicycloïdal planétaire 30 comprennent généralement au moins trois engrenages satellites 32.
[0067] Le réducteur épicycloïdal 30 illustré à titre d'exemple sur les Figures 2 et 3 est du type planétaire, en ce que le porte-satellite s 34 est couplé à un arbre de sortie par l'intermédiaire de liaisons 36, avec la couronne dentée 38 fixe. Cependant, n'importe quel autre type approprié de réducteur épicycloïdal 30 peut être utilisé. A titre d'exemple supplémentaire, le réducteur épicycloïdal 30 peut être un agencement en étoile, dans lequel le porte-satellites 34 est maintenu fixe, avec la couronne (ou anneau) dentée 38 autorisée à tourner. Dans un tel agencement, la soufflante 23 est entraînée par la couronne dentée 38. A titre d'autre exemple alternatif, le réducteur 30 peut être un réducteur différentiel dans lequel la couronne dentée 38 et le porte-satellites 34 sont l'un et l'autre autorisés à tourner.
[0068] On aura à l'esprit que l'agencement montré sur les Figures 2 et 3 est à titre d'exemple uniquement, et que diverses alternatives sont dans le champ d'application de la présente description. Strictement à titre d'exemple, n'importe quel agencement approprié peut être utilisé pour positionner le réducteur 30 dans le moteur 10 et/ou pour relier le réducteur 30 au moteur 10. A titre d'exemple supplémentaire, les connexions (telles que les liaisons 36, 40 sur l'exemple de la Figure 2) entre le réducteur 30 et d'autres parties du moteur 10 (telles que l'arbre d'entrée 26, l'arbre de sortie et la structure fixe 24) peuvent avoir n'importe quel degré souhaité de rigidité ou de flexibilité. À titre d'exemple supplémentaire, n'importe quel agencement approprié des paliers entre des parties rotatives et stationnaires du moteur (par exemple entre les arbres d'entrée et de sortie depuis le réducteur et les structures fixes, telles que le carter de réducteur) peut être utilisé, et la description n'est pas limitée à l'agencement donné à titre d'exemple de la Figure 2. Par exemple, lorsque le réducteur 30 a un agencement en étoile (décrit ci-dessus), le spécialiste comprendrait aisément que l'agencement des liaisons de sortie et de support et des emplacements de palier serait typiquement différent de celui montré à titre d'exemple sur la Figure 2.
[0069] Ainsi, la présente description s'étend à un moteur à turbine à gaz ayant n'importe quel agencement de styles de réducteur (par exemple en étoile ou planétaire), de structures de support, d'agencement d'arbres d'entrée et de sortie, et d'emplacements de palier.
[0070] Eventuellement, le réducteur peut entraîner des composants supplémentaires et/ou alternatifs (par exemple le compresseur à pression intermédiaire et/ou un surpresseur).
[0071] D'autres moteurs à turbine à gaz auxquels la présente description peut être appliquée peuvent avoir des configurations alternatives. Par exemple, de tels moteurs peuvent avoir un autre nombre de compresseurs et/ou de turbines et/ou un autre nombre d'arbres d'interconnexion. A titre d'exemple supplémentaire, le moteur à turbine à gaz montré sur la Figure 1 a une tuyère à flux divisé 20, 22 ce qui signifie que le flux à travers le conduit de contournement 22 a sa propre tuyère qui est indépendante de, et radialement à l'extérieur de, la tuyère de moteur de cœur 20. Cependant, ceci n'est pas limitant, et n'importe quel aspect de la présente description peut également s'appliquer à des moteurs dans lesquels le flux à travers le conduit de contournement 22 et le flux à travers le cœur 11 sont mélangés, ou combinés, avant (ou en amont de) une tuyère unique, qui peut être dénommée tuyère à flux mélangé. L'une et/ou l'autre des tuyères (qu'elles soient à flux mélangé ou divisé) peuvent avoir une aire fixe ou variable. Alors que l'exemple décrit se rapporte à un turboréacteur à double flux, la description peut s'appliquer, par exemple, à n'importe quel type de moteur à soufflante, tel qu'un rotor ouvert (dans lequel l'étage de soufflante n'est pas entouré par une nacelle) ou un turbopropulseur, par exemple. Dans certains agencements, le moteur 10 peut ne pas comprendre un réducteur 30. Dans d'autres agencements, la soufflante peut être entraînée par un moteur électrique plutôt que par une turbine à gaz.
[0072] D'autres turboréacteurs à double flux auxquels la présente description peut être appliquée peuvent avoir d’autres configurations. Par exemple, de tels moteurs peuvent avoir un autre nombre de compresseurs et/ou de turbines et/ou un autre nombre d'arbres d'interconnexion. A titre d'exemple supplémentaire, le turboréacteur à double flux 10 de la Figure 1 a une tuyère à flux divisé 20, 22 ce qui signifie que le flux à travers le conduit de contournement 22 a sa propre tuyère qui est indépendante de, et radialement à l'extérieur de, la tuyère de moteur de cœur 20. Cependant, ceci n'est pas limitant, et n'importe quel aspect de la présente description peut également s'appliquer à des moteurs dans lesquels le flux à travers le conduit de contournement 22 et le flux à travers le cœur 11 sont mélangés, ou combinés, avant (ou en amont de) une tuyère unique, qui peut être dénommée tuyère à flux mélangé. L'une et/ou l'autre des tuyères (qu'elles soient à flux mélangé ou divisé) peuvent avoir une aire fixe ou variable.
[0073] La géométrie du moteur à turbine à gaz 10, et des composants de celui-ci, est définie par un système d'axes classique, comprenant une direction axiale (qui est alignée sur l'axe de rotation 9), une direction radiale (dans la direction du bas vers le haut sur la Ligure 1) et une direction circonférentielle (perpendiculaire à la page sur la vue de la Ligure 1). Les directions axiale, radiale et circonférentielle sont mutuellement perpendiculaires.
[0074] La Ligure 4 est une vue schématique de face d'un ensemble de soufflante 23 pour un exemple de moteur 10 du type représenté sur les Ligures 1 et 2. L'ensemble de soufflante 23 comprend une pluralité d'aubes de soufflante 41 agencées autour, et fixées à, un disque ou moyeu de soufflante central 42, l'ensemble de soufflante 23 tournant autour d'un axe central 43. L'ensemble de soufflante 23 dans l'exemple illustré comprend 26 aubes de soufflante, mais peut comprendre dans d'autres exemples plus ou moins d'aubes de soufflante, comme décrit ci-dessus. Un premier cercle 44 peut être défini par un diamètre externe D h du moyeu 42. Un deuxième cercle 45 peut être défini par un trajet balayé par les extrémités des aubes de soufflante 41, définissant un diamètre externe Df de la soufflante 23. Un rapport du moyeu à l'extrémité, Rht, peut être défini comme le rapport entre le diamètre externe D h du moyeu 42 et le diamètre externe D f des aubes de soufflante 41 au niveau des extrémités d'aubes de soufflante, c'est-à-dire [Math. 1] ht Df’ [0075] Pour certains turboréacteurs à gaz à double flux existants, un rapport entre la masse du moyeu et la masse combinée des aubes de soufflante peut être compris dans la plage d'environ 0,45 à environ 0,7 définie ici. Cependant, de tels moteurs présentent typiquement un rapport du moyeu à l'extrémité sensiblement supérieur et/ou un diamètre externe de soufflante sensiblement inférieur. Alors que la technologie des moteurs a évolué pour fournir des rapports de la poussée à la masse accrus, le rapport du moyeu à l'extrémité a tendance à diminuer au fur et à mesure que le diamètre de l'ensemble de soufflante augmente, avec le but global général de réduire la masse autant que possible, y compris au niveau du moyeu d'ensemble de soufflante. De ce fait, les ensembles de soufflantes existants ayant un rapport du moyeu à l'extrémité compris entre environ 0,2 et 0,4, ou avec un diamètre externe de soufflante de 220 cm ou plus ont un rapport massique du moyeu à la soufflante inférieur (et typiquement bien inférieur) à 0,5 ou 0,45. Un faible rapport massique du moyeu à la soufflante est un facteur, ou une cause, étonnamment significatif, de vibrations survenant dans le moyeu et/ou les aubes de soufflante. En augmentant le rapport, ce qui peut être réalisé en augmentant la masse du moyeu et/ou en diminuant la masse des aubes de soufflante, on a trouvé qu'une réduction des vibrations problématiques est possible, notamment à de faibles vitesses de rotation de la soufflante.
[0076] Dans des modes de réalisation donnés à titre d'exemples, le diamètre externe de soufflante Df peut être de 220 cm ou plus, 280 cm ou plus, 330 cm ou plus, 350 cm ou plus, ou en général compris entre environ 220 et 400 cm. Comme mentionné ci-dessus, le rapport du moyeu à l'extrémité peut être compris entre environ 0,2 et 0,4, ou dans d'autres plages entre ces limites.
[0077] La Ligure 5 est une vue écorchée partielle d'un exemple de moyeu ou disque de soufflante 42 d'un ensemble de soufflante 23 du type présenté dans la Ligure 4. Chaque aube de soufflante (non représentée sur la Ligure 5) est fixée au moyeu 42 en positionnant la racine de l'aube de soufflante à l'intérieur d'une fente ou emboîture de racine de soufflante 51 ayant une forme d'emboîtement correspondante, formant un joint en queue d'aronde avec la racine de soufflante. Chacune des fentes 51 est située autour d'un rebord 52 du moyeu 42. Le rebord 52 a une épaisseur radiale minimale tmin 53 définie comme la distance radiale minimale entre une base de la fente 51 et une cavité interne 54 au sein du moyeu 42. Le moyeu 42 est couplé à une sortie du réducteur 30 (Ligure 3) du moteur 10 au niveau d'une extrémité en aval 55 du moyeu 42. Le raccordement au réducteur 30 peut par exemple être réalisé au moyen d'un raccordement cannelé à un arbre qui est entraîné par une sortie du réducteur. D'autres façons de raccorder le moyeu 42 au réducteur sont également possibles. Dans l'exemple représenté sur la Ligure 5, l'extrémité en aval 55 a la forme d'une section creuse conique. Une série de paires de fixations de charge annulaires 56 est répartie autour de la circonférence externe du moyeu 42, chaque paire 56 étant axialement espacée et configurée pour retenir une charge annulaire (non représentée) entre une paire d'aubes de soufflante adjacentes dans le moteur assemblé 10. Le diamètre externe du moyeu est défini par la surface externe des charges annulaires, qui affleurent la surface externe des racines de soufflante.
[0078] L'épaisseur minimale du rebord des moyeux d'ensembles de soufflante existants est généralement comprise entre environ 10 mm et 15 mm et est nominalement constante dans la direction axiale du moyeu. Pour les ensembles de soufflante plus grands, par exemple ceux ayant un diamètre externe Df supérieur à environ 220 cm, on a trouvé que l'utilisation d'un moyeu ayant une épaisseur de rebord dans cette plage entraînait des vibrations du moyeu, notamment pendant le fonctionnement du moteur à faible vitesse. Il a été déterminé que ceci était largement dû à la masse relativement élevée des aubes de soufflante. Pour des diamètres de soufflante supérieurs à environ 220 cm, on a trouvé que ces vibrations lors du fonctionnement du moteur à faible vitesse peuvent être réduites ou éliminées en s'assurant que l'épaisseur minimale du rebord tmin du moyeu 42 évolue, au moins dans une certaine mesure, avec le diamètre de soufflante du module de soufflante dont fait partie le moyeu 42.
[0079] L'épaisseur du rebord D du disque de soufflante 42 peut par exemple être comprise entre 0,5 % et 1,1 % du diamètre de soufflante Df de l'ensemble de soufflante 23. Si l'ensemble de soufflante 23 a un diamètre externe de soufflante Df de 229 cm, l'épaisseur minimale du rebord tmin du moyeu 42 serait dans la plage d'environ 11,4 mm à environ 25,1 mm. Une limite inférieure minimale supplémentaire de 15 mm peut s'appliquer ici pour éviter les vibrations. Si le module de soufflante 23 a un diamètre de soufflante de 356 cm, l'épaisseur minimale du rebord tmin du moyeu 42 serait comprise dans la plage d'environ 17,8 mm à environ 39,1 mm, bien que dans certains cas il ne soit pas nécessaire d'avoir une épaisseur de rebord supérieure à environ 35 mm. De manière générale, l'épaisseur minimale du rebord du moyeu peut donc être comprise entre environ 0,5 % et 1,1 % du diamètre externe de la soufflante, éventuellement avec une limite supérieure d'environ 35 mm et éventuellement en outre avec une limite inférieure de 15 mm.
[0080] Bien que l'augmentation de l'épaisseur du rebord soit une manière d'augmenter la masse du moyeu, d'autres façons d'augmenter la masse du moyeu peuvent également être utilisées, par exemple en augmentant l'épaisseur d'un ou de plusieurs des diaphragmes de support 57 s'étendant entre le rebord 52 et le centre du moyeu 42. D'autres caractéristiques du moyeu 42 peuvent en variante ou en outre être modifiées pour assurer une augmentation de la masse globale.
[0081] La masse du moyeu 42 peut être définie comme la masse du moyeu seul, c'est-à-dire à l'exclusion de la masse des parties de racine des aubes de soufflante et de la masse de toutes charges annulaires fixées au moyeu 42. La masse des aubes de soufflante peut être définie comme la masse des aubes incluant les parties de racine des aubes s'étendant dans le moyeu 42.
[0082] La Ligure 6 montre une vue schématique en coupe d'une partie du moyeu 42 de la Ligure 5 autour d'une des fentes 51 pour maintenir une racine de soufflante, en comparaison avec un moyeu classique. Le moyeu classique 61, indiqué en pointillés, présente un rebord 62 avec une épaisseur radiale minimale 63 inférieure à l'épaisseur radiale minimale tmin de l'exemple de moyeu 42, indiqué par des lignes pleines. Ceci peut conduire à une augmentation importante de la masse, qui peut être en elle-même suffisante pour élever le rapport massique du moyeu à la soufflante à l'intérieur de la plage souhaitée.
[0083] L'épaisseur radiale 53 peut être sensiblement constante selon la direction axiale du disque de soufflante 42. Dans d’autres exemples, l'épaisseur radiale 53 peut varier le long de la direction axiale, par exemple de manière à utiliser une augmentation de l'épaisseur, et donc de la masse, dans des emplacements où des pics de vibrations peuvent être attendus.
[0084] Il sera entendu que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits cidessus et que diverses modifications et améliorations peuvent être apportées sans s'écarter des concepts décrits ici. Sauf exclusion mutuelle, toute caractéristique peut être employée séparément ou en combinaison avec d'autres caractéristiques et la description s'étend à et inclut toutes les combinaisons et sous-combinaisons d'une ou plusieurs caractéristiques décrites ici.

Claims (1)

  1. [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3]
    Revendications
    Moteur à turbine à gaz (10) pour un aéronef, comprenant : un noyau central (11) comprenant une turbine (19), un compresseur (14), et un arbre central (26) reliant la turbine (19) au compresseur (14) ;
    un ensemble de soufflante (23) situé en amont du noyau central (11) ; et un réducteur (30) qui reçoit une entrée de l'arbre central (26) et délivre en sortie un entraînement à l'ensemble de soufflante (23) de façon à entraîner l'ensemble de soufflante (23) à une vitesse de rotation plus basse que l'arbre central (26), dans lequel l'ensemble de soufflante (23) comprend une pluralité d'aubes de soufflante (41) montées autour d'un moyeu (42), les aubes de soufflante (41) ayant des extrémités d'aubes définissant un diamètre externe de l'ensemble de soufflante (23) d'environ 220 cm à environ 400 cm, le moyeu (42) comprenant une pluralité de fentes (51) situées autour d'un rebord (52) du moyeu (42), chaque fente (51) recevant une racine d'une aube de soufflante correspondante (41), dans lequel un rapport d'une masse du moyeu à une masse totale de la pluralité d'aubes de soufflante est dans la plage d'environ 0,45 à environ 0,7.
    Moteur à turbine à gaz (10) selon la revendication 1 dans lequel un rapport du moyeu à l'extrémité de l'ensemble de soufflante est compris entre environ 0,2 et 0,4.
    Moteur à turbine à gaz (10) pour un aéronef, comprenant : un noyau central (11) comprenant une turbine (19), un compresseur (14), et un arbre central (26) reliant la turbine (19) au compresseur (14) ;
    un ensemble de soufflante (23) situé en amont du noyau central (11) ; et un réducteur (30) qui reçoit une entrée de l'arbre central (26) et délivre en sortie un entraînement à l'ensemble de soufflante (23) de façon à entraîner l'ensemble de soufflante (23) à une vitesse de rotation plus basse que l'arbre central (26), dans lequel l'ensemble de soufflante (23) comprend une pluralité d'aubes de soufflante (41) montées autour d'un moyeu (42), un rapport du moyeu à l'extrémité de l'ensemble de soufflante (23) étant compris entre environ 0,2 et 0,4, le moyeu (42) comprenant une pluralité de fentes (51) situées autour d'un rebord (52) du moyeu (42), chaque fente (51) recevant une racine d'une aube de soufflante corres20
    pondante (41), dans lequel un rapport d'une masse du moyeu à une masse totale de la pluralité d'aubes de soufflante (41) est dans la plage d'environ 0,45 à environ 0,7. [Revendication 4] Moteur à turbine à gaz (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le rapport de la masse du moyeu à une masse totale de la pluralité d'aubes de soufflante (41) est dans la plage d'environ 0,5 à environ 0,65. [Revendication 5] Moteur à turbine à gaz (10) selon la revendication 4, dans lequel le rapport de la masse du moyeu à une masse totale de la pluralité d'aubes de soufflante (41) est dans la plage d'environ 0,5 à environ 0,6. [Revendication 6] Moteur à turbine à gaz (10) selon la revendication 2 ou 3 dans lequel le rapport du moyeu à l'extrémité de l'ensemble de soufflante (23) est compris entre environ 0,2 et 0,3. [Revendication 7] Moteur à turbine à gaz (10) selon la revendication 3 dans lequel les aubes de soufflante (41) ont des extrémités d'aubes définissant un diamètre externe de l'ensemble de soufflante (23) d'environ 220 cm à environ 400 cm. [Revendication 8] Moteur à turbine à gaz (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel une épaisseur radiale minimale du rebord (52) est dans la plage d'environ 0,5 % à environ 1,1 % du diamètre externe de la soufflante. [Revendication 9] Moteur à turbine à gaz (10) selon la revendication 8 dans lequel l'épaisseur radiale minimale n'est pas supérieure à 35 mm. [Revendication 10] Moteur à turbine à gaz (10) selon la revendication 8 ou la revendication 9 dans lequel une moyenne de l'épaisseur minimale du rebord le long d'un axe de rotation de l'ensemble de soufflante est dans la plage d'environ 0,5 à environ 1,1 % du diamètre externe de la soufflante. [Revendication 11] Moteur à turbine à gaz (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le diamètre externe de l'ensemble de soufflante (23) est d'environ 280 cm ou plus. [Revendication 12] Moteur à turbine à gaz (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le diamètre externe de l'ensemble de soufflante (23) est d'environ 330 cm ou plus. [Revendication 13] Moteur à turbine à gaz (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le rapport d'engrenage du réducteur est dans la plage de 3,2 à 5. [Revendication 14] Moteur à turbine à gaz (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le rapport d'engrenage du réducteur est dans la
    plage de 3,2 à 4,2.
    [Revendication 15] Moteur à turbine à gaz (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel :
    la turbine est une première turbine (19), le compresseur est un premier compresseur (14), et l'arbre de cœur est un premier arbre de cœur (26) ; le cœur de moteur comprend en outre une deuxième turbine (17), un deuxième compresseur (15), et un deuxième arbre de cœur (27) reliant la deuxième turbine au deuxième compresseur ; et la deuxième turbine, le deuxième compresseur, et le deuxième arbre de cœur sont agencés pour tourner à une vitesse de rotation supérieure à celle du premier arbre de cœur.
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