FR3119373A1 - Turbomachine pour un aeronef comprenant des machines electriques - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne une turbomachine (1, 1’) pour un aéronef, comprenant une turbine à gaz (2), une première machine électrique (7a) comprenant un premier arbre de transmission de puissance (8a) présentant un axe de rotation (B) s’étendant sensiblement radialement par rapport à l’axe longitudinal (A), une seconde machine électrique (7b) comprenant un second arbre de transmission de puissance (8b) présentant un axe de rotation (B’) s’étendant sensiblement radialement par rapport à l’axe longitudinal (A), au moins un module de transmission mécanique (10) reliant les première et seconde machines électriques (7a, 7b) à la turbine à gaz (2), le module de transmission mécanique (10) comprenant : un arbre intermédiaire (11) relié à l’arbre de turbine (3) et sur lequel est monté un premier pignon conique (12a), un premier pignon d’entrée (13a) monté sur une extrémité du premier arbre de transmission (8a) et coopérant avec le premier pignon conique (12a), et un second pignon d’entrée (13b) monté sur une extrémité du second arbre de transmission (8b) et coopérant avec le premier pignon conique (12a) Figure d’abrégé : Figure 1
Description
Domaine technique de l'invention
L’invention concerne le domaine technique des turbomachines pour aéronefs. En particulier, les turbomachines selon l’invention sont des turbopropulseurs ou turbogénérateurs.
Arrière-plan technique
Une turbomachine pour aéronef comprend typiquement une turbine à gaz. La turbine à gaz comprend classiquement un arbre de turbine s’étendant selon un axe longitudinal. La turbine à gaz comprend d’amont en aval, dans le sens d’écoulement des gaz le long de l’axe longitudinal, un compresseur, au moins une chambre de combustion annulaire et une turbine, le compresseur et la turbine étant entrainés par l’arbre de turbine.
Il existe différentes catégories de turbomachines équipant les aéronefs qui se distinguent notamment par leurs architectures spécifiques. Ainsi, la turbomachine peut être par exemple un turbopropulseur ou un turbogénérateur.
Un turbopropulseur comprend en amont de la turbine à gaz, une hélice de propulsion agencée autour d’un arbre d’hélice qui est entrainé en rotation par l’arbre de turbine.
Dans le cas d’un turbogénérateur, au moins une génératrice électrique est agencée à l’amont de la turbine à gaz.
Les aéronefs et/ou les turbomachines sont généralement équipés de divers équipements électriques qui doivent être alimentés en énergie électrique. Aussi, certaines phases de fonctionnement de la turbomachine nécessitent un apport d’énergie alternatif à celui apporté par la turbine à gaz. Dans ce cadre, il est connu d’équiper les turbomachines d’aéronef de machines électriques réversibles. Les machines électriques réversibles sont des machines qui fonctionnent à la fois comme un générateur et comme un moteur. Elles permettent ainsi une injection de puissance mécanique sur l’arbre de la turbine selon les besoins de la turbomachine à partir d’une puissance électrique et de prélever de la puissance mécanique, qui sera transformée en électricité pour alimenter les équipements électriques de l’aéronef et/ou de la turbomachine elle-même.
Le document WO-A1-2019155173 décrit par exemple un turbopropulseur comprenant une turbine à gaz s’étendant selon un axe longitudinal. La turbine à gaz selon ce document comprend d’amont en aval, une hélice, un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion annulaire, une turbine haute pression et une turbine basse pression. L’hélice est reliée au compresseur basse pression et à la turbine basse pression par un arbre de turbine basse pression et le compresseur haute pression est relié à la turbine haute pression par un arbre de turbine haute pression.
Selon ce document, le turbopropulseur comprend en outre une première machine électrique réversible reliée par une première transmission à l’arbre basse pression et une seconde machine électrique réversible reliée à l’arbre haute pression par une seconde transmission. Les première et seconde machines électriques comprennent respectivement un arbre de transmission de puissance s’étendant selon un axe de rotation qui est parallèle à l’axe longitudinal de la turbine à gaz.
Une telle configuration du turbopropulseur ne donne pas entière satisfaction. Les machines électriques ont l’inconvénient de présenter un facteur de forme important, le facteur de forme désignant le rapport entre la longueur et le diamètre de la machine. Ainsi, l’encombrement axial de la turbomachine est important du fait de l’intégration de la machine électrique sur l’arbre basse pression avec un arbre de transmission de puissance s’étendant parallèlement à l’axe longitudinal.
En outre, le besoin de puissance élevé et les exigences de redondance tendent à multiplier le nombre de machines électriques dans la turbomachine. Or, la configuration précitée n’est pas adaptée à la présence d’une pluralité de machines électriques reliées au même arbre car l’encombrement axial de la turbomachine serait trop important. Aussi, la juxtaposition de machines électriques dans la turbomachine dont les arbres de transmission s’étendent parallèlement à l’axe longitudinal de la turbomachine augmenterait considérablement l’encombrement radial de la turbomachine.
Ainsi, il existe un besoin de fournir une turbomachine pour un aéronef dont la puissance est augmentée tout en présentant un encombrement réduit.
A cet effet, l’invention propose une turbomachine pour un aéronef, comprenant :
une turbine à gaz comprenant un arbre de turbine s’étendant selon un axe longitudinal,
une première machine électrique comprenant un premier arbre de transmission de puissance présentant un axe de rotation s’étendant sensiblement radialement par rapport à l’axe longitudinal,
une seconde machine électrique comprenant un second arbre de transmission de puissance présentant un axe de rotation s’étendant sensiblement radialement par rapport à l’axe longitudinal,
au moins un module de transmission mécanique reliant les première et seconde machines électriques à la turbine à gaz, le module de transmission mécanique comprenant :
un arbre intermédiaire relié à l’arbre de turbine et sur lequel est monté un premier pignon conique, l’arbre intermédiaire s’étendant selon l’axe longitudinal et dans le prolongement de l’arbre de turbine,
un premier pignon d’entrée monté sur une extrémité du premier arbre de transmission et coopérant avec le premier pignon conique, et
un second pignon d’entrée monté sur une extrémité du second arbre de transmission et coopérant avec le premier pignon conique.
Selon l’invention, la turbomachine comprend deux machines électriques reliées à la turbine à gaz par un même module de transmission mécanique. En particulier, le module de transmission mécanique présente un arbre intermédiaire qui s’étend dans le prolongement de l’arbre de la turbine. L’arbre intermédiaire comprend un pignon conique qui engrène avec le pignon d’entrée de l’arbre de transmission de la première machine électrique et avec le pignon d’entrée de l’arbre de transmission de la seconde machine électrique. Ainsi, selon l’invention, les arbres de transmission de chacune des machines électriques s’étendent radialement par rapport à l’axe longitudinal de la turbine à gaz. L’encombrement axial de la turbomachine selon l’invention est par conséquent réduit et le besoin en puissance est satisfait par la présence d’au moins deux machines électriques reliées à l’arbre de turbine.
La turbomachine selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :
- les axes de rotation des premier et second arbres de transmission sont situés dans un même plan perpendiculaire à l’axe longitudinal, et forment ensemble un V ;
- l’arbre intermédiaire est agencé entre la turbine à gaz et un ensemble tournant qui est apte à être couplé et désaccouplé de l’arbre intermédiaire ;
- un système d’accouplement et de désaccouplement de l’ensemble tournant à l’arbre intermédiaire comprenant un organe coulissant relié à l’ensemble tournant ou à l’arbre intermédiaire, l’organe coulissant étant configuré pour être déplacé en translation entre une première position dans laquelle l’ensemble tournant et l’arbre intermédiaire sont couplés et une seconde position dans laquelle ils sont désaccouplés l’un de l’autre ;
- l’ensemble tournant est relié à un stator annulaire par des moyens de liaison débrayables comportant un organe mobile entre une première position dans laquelle l’ensemble tournant est couplé à l’arbre intermédiaire et une seconde position dans laquelle l’ensemble tournant est désaccouplé de l’arbre intermédiaire et fixé au stator ;
- l’arbre de turbine est relié à l’arbre intermédiaire par un mécanisme de roue libre configuré pour que l’arbre de turbine entraîne l’arbre intermédiaire lorsque l’arbre de turbine tourne à une vitesse de rotation supérieure à celle de l’arbre intermédiaire, et pour que l’arbre intermédiaire soit libre en rotation lorsque l’arbre intermédiaire tourne à une vitesse de rotation supérieure à celle de l’arbre de turbine ;
- l’arbre intermédiaire comprend une première portion sur laquelle est agencée le premier pignon conique et une seconde portion sur laquelle est agencée un second pignon conique, les premier et second pignons d’entrée coopérant à la fois avec le second pignon conique et le premier pignon conique ;
- le module de transmission comprend un carter, les première et seconde machines électriques étant fixées au carter ;
- le module de transmission mécanique est amovible ;
- la turbomachine forme un turbopropulseur ou un turbogénérateur.
Brève description des figures
D’autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d’un mode de réalisation non limitatif de l’invention en référence aux dessins annexés sur lesquels :
Description détaillée de l'invention
Les figures 1 et 2 représentent des exemples de turbomachines 1, 1’ pour aéronef selon l’invention. La turbomachine 1, 1’ comprend une turbine à gaz 2 dans laquelle s’écoule des gaz selon une direction F.
Dans la suite de la description, les termes « amont » et « aval » sont entendus par rapport au sens d’écoulement des gaz dans la turbomachine 1, 1’.
La turbomachine 1, 1’ comprend en outre un ensemble tournant 15 agencé à l’amont de la turbine à gaz 2.
La turbine à gaz 2 comprend un arbre de turbine 3 qui s’étend selon un axe longitudinal A. La turbine à gaz 2 comprend par ailleurs d’amont en aval, un compresseur 4, une chambre de combustion 5 et une turbine 6. Le compresseur 4 et la turbine 6 sont reliés par l’arbre de turbine 3.
Selon un autre exemple de réalisation non représenté, la turbine à gaz 2 comprend d’amont en aval, un compresseur basse pression et un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression. Le compresseur basse pression et la turbine basse pression sont reliés par un arbre de turbine basse pression et le compresseur haute pression et la turbine haute pression sont reliés par un arbre de turbine haute pression. L’arbre de turbine 3 selon l’invention peut ainsi être l’arbre de turbine basse pression ou haute pression.
La turbomachine 1, 1’ selon l’invention comprend en outre une première machine électrique 7a et une seconde machine électrique 7b. La première machine électrique 7a et la seconde machine électrique 7b sont agencées axialement entre l’ensemble tournant 15 et la turbine à gaz 2.
La première machine électrique 7a fonctionne en tant que générateur et/ou moteur et la seconde machine électrique 7b fonctionne en tant que générateur et/ou moteur. Préférentiellement, les première et seconde machines électriques 7a, 7b sont réversibles. Ainsi, elles peuvent fonctionner en tant que générateur, c’est-à-dire qu’elles permettent la conversion d’énergie mécanique prélevée dans la turbomachine 1, 1’ en énergie électrique pour alimenter divers organes de la turbomachine 1, 1’ et/ou de l’aéronef et en tant que moteur de façon à convertir de l’énergie électrique en énergie mécanique qui est injectée dans la turbomachine 1, 1’. Les première et seconde machines électriques 7a, 7b présentent un facteur de forme compris entre 1 et 2. Le facteur de forme représente ici le rapport entre la longueur et le diamètre des machines électriques 7a, 7b.
La première machine électrique 7a comprend un premier arbre de transmission 8a et la seconde machine électrique 7b comprend un second arbre de transmission 8b. Les premier et second arbre de transmission 8a, 8b présentent respectivement un axe de rotation B, B’ s’étendant sensiblement radialement par rapport à l’axe longitudinal A.
Préférentiellement, et comme mieux visible sur la , les axes de rotation B, B’ des premier et second arbres de transmission 8a, 8b sont situés dans un même plan perpendiculaire à l’axe longitudinal A et forment ensemble un V.
Une telle configuration des première et seconde machines électriques 7a, 7b permet de réduire l’encombrement axial de la turbomachine 1, 1’.
Les premières et seconde machines électriques 7a, 7b comprennent en outre chacune une enveloppe 9a, 9b montée autour de l’arbre de transmission 8a, 8b.
Selon l’invention, la turbomachine 1, 1’ comprend en outre un module de transmission mécanique 10 permettant de relier les première et seconde machines électriques 7a, 7b à la turbine à gaz 2. Le module de transmission mécanique 10 est amovible et constitue ainsi un ensemble indépendant de la turbine à gaz 2. Les première et seconde machines électriques 7a, 7b peuvent être intégrées au module de transmission mécanique 10. Le module de transmission mécanique 10 est relié à l’ensemble formé par la turbine à gaz 2 par des moyens de fixation amovibles tels que des vis. Une telle configuration facilite le montage de la turbomachine 1, 1’ dans l’aéronef.
Le module de transmission mécanique 10 comprend un arbre intermédiaire 11 relié à l’arbre de turbine 3 d’une part et apte à être relié à l’ensemble tournant 15 d’autre part. L’arbre intermédiaire 11 comprend par exemple une première extrémité couplée à l’arbre de turbine 3 et une seconde extrémité opposée apte à être couplée à l’ensemble tournant 15. L’arbre intermédiaire 11 est situé dans le prolongement de l’arbre de turbine 3 et s’étend ainsi selon l’axe longitudinal A à l’amont de la turbine à gaz 2. L’arbre intermédiaire 11 constitue ainsi une portion indépendante de l’arbre de turbine 3. Une telle configuration permet d’adapter facilement la chaine de transmission selon les applications souhaitées en découplant ou non l’arbre de turbine 3 des première et seconde machines électriques 7a, 7b par exemple et/ou en découplant la turbine à gaz 2 de l’ensemble tournant 15.
Le module de transmission mécanique 10 comprend en outre selon l’invention, un premier pignon conique 12a monté sur l’arbre intermédiaire 11, un premier pignon d’entrée 13a monté sur une extrémité du premier arbre de transmission 8a et un second pignon d’entrée 13b monté sur une extrémité du second arbre de transmission 8b. Les premier et second pignons d’entrée 13a, 13b sont coniques. Le premier pignon conique 12a engrène avec les premier et second pignons d’entrée 13a, 13b assurant ainsi la transmission entre l’arbre intermédiaire 11 et les arbres de transmission 8a, 8b en garantissant un faible encombrement axial.
En référence à la , avantageusement, l’arbre intermédiaire 11 comprend une première portion 11a sur laquelle est agencée le premier pignon conique 12a et une seconde portion 11b sur laquelle est agencée un second pignon conique 12b. La première portion 11a et la seconde portion 11b sont distantes l’une de l’autre. La première portion 11a est apte à être couplée à l’arbre de turbine 3 et la seconde portion 12b est apte à être couplée à la machine tournante 15. Aussi, les premier et second pignons d’entrée 13a, 13b coopèrent à la fois avec le second pignon conique 12b et le premier pignon conique 12a. Cette configuration présente l’avantage de permettre une rotation de la première portion 11a selon un sens opposé à celui de la seconde portion 11b afin d’inverser le sens de rotation de la machine tournante 15 par rapport au sens de rotation de l’arbre de turbine 3 et des arbres de transmission 8a, 8b sans modifier leur architecture.
Avantageusement, le module de transmission 10 comprend un carter (non représenté) dans lequel est agencé l’arbre intermédiaire 11 et les premier et second pignons d’entrée 13a, 13b. Les première et seconde machines électriques 7a, 7b sont par exemple fixées à ce carter via les enveloppes 9a, 9b. En outre, le carter du module de transmission 10 est également fixé à un carter de la turbine à gaz 2 par les moyens de fixation amovibles.
L’ensemble tournant 15 comprend un arbre d’entrainement 150.
Avantageusement, l’ensemble tournant 15 est apte à être couplé et désaccouplé de l’arbre intermédiaire 11. A cet effet, la turbomachine 1, 1’ comprend un système d’accouplement et de désaccouplement 16 de l’ensemble tournant 15 à l’arbre intermédiaire 11. Comme mieux visible sur les figures 5a et 5b, le système d’accouplement et de désaccouplement 16 comprend un organe coulissant 17 relié à l’arbre intermédiaire 11 ou à l’ensemble tournant 15 et configuré pour être déplacé en translation entre une première position dans laquelle l’arbre intermédiaire 11 et l’arbre d’entrainement 150 sont couplés comme visible sur la et une seconde position dans laquelle ils sont désaccouplés comme visible sur la . L’organe coulissant 17 comprend par exemple un arbre de liaison 17a mobile en translation et monté autour de l’arbre d’entrainement 150.
Le système d’accouplement et de désaccouplement 16 comprend avantageusement un actionneur 18 permettant de commander le déplacement de l’organe coulissant 17. Dans la première position, l’arbre de liaison 17a et l’arbre intermédiaire 11 coopèrent par exemple par des cannelures, dentures faciales, cônes de friction, ou tout autre moyen de liaison.
Le système d’accouplement et de désaccouplement 16 permet ainsi de désaccoupler au besoin l’arbre intermédiaire 11 de l’arbre d’entrainement 150. Dans cette configuration, la turbine à gaz 2 apporte de la puissance aux machines électriques 7a, 7b alors que l’ensemble tournant 15 est à l’arrêt. Une telle configuration est visée lors des phases de génération électrique au sol ou en cas de défaillance de l’ensemble tournant 15 pour laquelle les machines électriques 7a, 7b fonctionnent alors comme générateur, c’est-à-dire qu’elles prélèvent de l’énergie mécanique sur l’arbre intermédiaire 11 fournit par la turbine à gaz 2 pour alimenter en électricité des composants de l’aéronef ou de la turbomachine 1, 1’.
En outre, avantageusement et en référence à la , lorsque l’ensemble tournant 15 est dans la seconde position, c’est-à-dire qu’il est désaccouplé de l’arbre intermédiaire 11, l’ensemble tournant 15 est relié à un stator annulaire (non représenté) de la turbomachine 1, 1’ par des moyens de liaison débrayables 19. Les moyens de liaison débrayables comprennent par exemple un organe mobile entre une première position dans laquelle l’arbre d’entrainement 150 est couplé à l’arbre intermédiaire 11 et une seconde position dans laquelle l’arbre d’entrainement 150 est désaccouplé de l’arbre intermédiaire 11 et fixé au stator annulaire. L’organe mobile est par exemple agencé autour d’une bride annulaire 19a monté sur l’arbre coulissant 17a. L’ensemble tournant 15 peut ainsi être freiné. Selon ce mode, les machines électriques 7a, 7b permettent de freiner la rotation de l’ensemble tournant 15 par prélèvement de puissance et les moyens de liaison débrayables permettent le blocage mécanique.
Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, l’arbre de turbine 3 est relié à l’arbre intermédiaire 11 par un mécanisme de roue libre 14. Comme visible sur les figures 4a et 4b, le mécanisme de roue libre 14 est par exemple un mécanisme de roue libre à osselets. Cependant, n’importe quel mécanisme de roue libre pourrait être utilisé. Le mécanisme de roue libre 14 permet à l’arbre de turbine 3 d’entrainer l’arbre intermédiaire 11 lorsque l’arbre de turbine 3 tourne à une vitesse de rotation supérieure à celle de l’arbre intermédiaire 11 comme visible sur la . Dans cette configuration, la turbine à gaz 2 apporte de la puissance à l’ensemble tournant 15 et les machines électriques 7a, 7b prélèvent de la puissance sur l’arbre de turbine 3 ou apportent de la puissance à l’ensemble tournant 15 qui est couplé à l’arbre intermédiaire 11.
Lorsque l’arbre intermédiaire 11 présente une vitesse de rotation supérieure à la vitesse de rotation de l’arbre de turbine 3 alors l’arbre intermédiaire 11 n’entraine pas l’arbre de turbine 3 comme visible sur la , l’arbre intermédiaire 11 est libre en rotation. Dans cette configuration, les machines électriques 7a, 7b apportent de la puissance à l’ensemble tournant 15 qui est couplé à l’arbre intermédiaire 11 ou l’ensemble tournant 15 apporte de la puissance aux machines électriques 7a, 7b tandis que la turbine à gaz 2 est à l’arrêt. Cette configuration est particulièrement visée durant les phases de taxiage électrique au sol ou lors de rechargements de batteries lors des phases de descente.
Selon un premier mode de réalisation de l’invention représenté sur la , la turbomachine 1 est un turbopropulseur. Selon ce mode de réalisation, l’ensemble tournant 15 comprend un réducteur mécanique de vitesse 20 agencé entre une hélice de propulsion 21 et l’arbre intermédiaire 11.
L’hélice de propulsion 21 est par exemple non carénée. Elle comprend un moyeu 21a rotatif sur lequel est agencé des aubes 21b. L’arbre d’entrainement 150 entraine en rotation selon ce premier mode l’hélice de propulsion 21. L’angle de calage des aubes 21b peut être fixe ou variable. Le turbopropulseur peut comprendre deux hélices contrarotatives non carénées (non représenté).
Le réducteur mécanique de vitesse 20 permet à l’hélice de propulsion 21 de tourner à une vitesse réduite par rapport à celle de l’arbre de turbine 3. Ainsi, la vitesse de rotation de l’arbre d’entrainement 150 est inférieure à la vitesse de rotation de l’arbre de turbine 3.
Comme mieux visible sur les figures 7a à 7e, le réducteur mécanique de vitesse 20 peut être de type épicycloïdal à simple dentures ou double dentures, planétaire à simple ou double dentures ou encore à lignes intermédiaires.
Selon le mode de réalisation des figures 7a à 7d, le réducteur mécanique de vitesse 20 comprend une couronne, un solaire apte à être couplé ou désaccouplé de l’arbre intermédiaire 11, des satellites qui coopèrent avec la couronne et le solaire et un porte-satellites.
Sur l’exemple de la représentant un réducteur mécanique de vitesse 20 de type épicycloïdal à simple dentures, la couronne est fixe et le porte-satellites est couplé à l’arbre d’entrainement 150.
Sur l’exemple de la , le réducteur mécanique de vitesse 20 de type épicycloïdal est à double dentures.
Sur l’exemple de la représentant un réducteur mécanique de vitesse 20 de type planétaire à simple dentures, la couronne est reliée à l’arbre d’entrainement 150 et le porte-satellites est fixe.
Sur l’exemple de la , le réducteur mécanique de vitesse 20 de type planétaire est à double dentures.
Sur l’exemple de la , le réducteur mécanique de vitesse 20 est à lignes intermédiaires, une ligne étant couplée à l’arbre d’entrainement 150 et une autre étant apte à être couplée ou désaccouplée de l’arbre intermédiaire 11.
Selon un second mode de réalisation de l’invention représenté sur la , la turbomachine 1’ est un turbogénérateur. Par turbogénérateur, il est entendu une turbomachine dans laquelle la turbine à gaz est reliée à au moins une génératrice. L’ensemble tournant 15 comprend ainsi une génératrice telle qu’une pompe.
Selon un mode de réalisation non représenté, la turbomachine 1, 1’ comprend une troisième machine électrique. La troisième machine électrique est agencée par exemple en partie basse de la turbomachine 1, 1’.
Selon encore un mode de réalisation non représenté, la turbomachine 1, 1’ comprend quatre machines électriques et deux modules de transmission mécanique, chaque module de transmission mécanique reliant deux machines électriques selon la configuration décrite ci-dessus.
Ainsi, l’invention offre la possibilité d’agencer une pluralité de machines électriques 7a, 7b sur un même arbre de turbine 3 en minimisant l’encombrement axial et radial de la turbomachine 1, 1’. La turbomachine 1, 1’ peut donc disposer d’une puissance plus élevée tout en présentant un encombrement réduit.
En outre, grâce à la présence d’un module de transmission 10 et en particulier de la configuration de l’arbre intermédiaire 11, il est possible d’inverser le sens de rotation de l’hélice de propulsion 21 sans impacter le sens de rotation de l’arbre de turbine 3 ou de l’arbre de transmission 8a, 8b. Il est également possible d’envisager une large gamme de scénarios compatible avec n’importe quel type de réducteur mécanique de vitesse 20 dans lesquels par exemple :
- la turbine à gaz 2 entraine les machines électriques 7a, 7b et l’hélice de propulsion 21,
- la turbine à gaz 2 entraine uniquement les machines électriques 7a, 7b, lorsque l’hélice de propulsion 21 est à l’arrêt notamment grâce au système d’accouplement et de désaccouplement 16,
- les machines électriques 7a, 7b injectent de la puissance pour assister la turbine à gaz 2 à entrainer l’hélice de propulsion 21,
- les machines électriques 7a, 7b entrainent l’hélice de propulsion 21 uniquement, la turbine à gaz 2 étant à l’arrêt grâce notamment au mécanisme de roue libre 14,
- les machines électriques 7a, 7b sont entrainées par l’hélice de propulsion 21 lorsque la turbine à gaz 2 est à l’arrêt.
Enfin, les machines électriques 7a, 7b présentent des vitesses de rotation importantes. Selon l’invention, elles sont positionnées sur l’arbre intermédiaire 11 et donc sur la partie haute vitesse de la turbomachine 1, 1’. Les machines électriques 7a, 7b présentant des vitesses de rotation élevées, elles sont entrainées selon l’invention par l’arbre intermédiaire 11 qui présente une vitesse de rotation élevée également. Il n’est donc pas nécessaire de multiplier les vitesses de rotation ce qui simplifie la configuration de la turbomachine 1, 1’ contrairement aux configurations dans lesquelles les machines électriques sont reliées à la partie basse vitesse de la turbomachine.
Claims (10)
- Turbomachine (1, 1’) pour un aéronef, comprenant :
une turbine à gaz (2) comprenant un arbre de turbine (3) s’étendant selon un axe longitudinal (A),
une première machine électrique (7a) comprenant un premier arbre de transmission de puissance (8a) présentant un axe de rotation (B) s’étendant sensiblement radialement par rapport à l’axe longitudinal (A),
une seconde machine électrique (7b) comprenant un second arbre de transmission de puissance (8b) présentant un axe de rotation (B’) s’étendant sensiblement radialement par rapport à l’axe longitudinal (A),
au moins un module de transmission mécanique (10) reliant les première et seconde machines électriques (7a, 7b) à la turbine à gaz (2), le module de transmission mécanique (10) comprenant :
un arbre intermédiaire (11) relié à l’arbre de turbine (3) et sur lequel est monté un premier pignon conique (12a), l’arbre intermédiaire (11) s’étendant selon l’axe longitudinal (A) et dans le prolongement de l’arbre de turbine (3),
un premier pignon d’entrée (13a) monté sur une extrémité du premier arbre de transmission (8a) et coopérant avec le premier pignon conique (12a), et
un second pignon d’entrée (13b) monté sur une extrémité du second arbre de transmission (8b) et coopérant avec le premier pignon conique (12a). - Turbomachine (1, 1’) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les axes de rotation (B, B’) des premier et second arbres de transmission (8a, 8b) sont situés dans un même plan perpendiculaire à l’axe longitudinal (A), et forment ensemble un V.
- Turbomachine (1, 1’) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l’arbre intermédiaire (11) est agencé entre la turbine à gaz (2) et un ensemble tournant (15) qui est apte à être couplé et désaccouplé de l’arbre intermédiaire (11).
- Turbomachine (1, 1’) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu’elle comprend un système d’accouplement et de désaccouplement (16) de l’ensemble tournant (15) à l’arbre intermédiaire (11) comprenant un organe coulissant (17) relié à l’ensemble tournant (15) ou à l’arbre intermédiaire (11), l’organe coulissant (17) étant configuré pour être déplacé en translation entre une première position dans laquelle l’ensemble tournant (15) et l’arbre intermédiaire (11) sont couplés et une seconde position dans laquelle ils sont désaccouplés l’un de l’autre.
- Turbomachine (1, 1’) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l’ensemble tournant (15) est relié à un stator annulaire par des moyens de liaison débrayables (19) comportant un organe mobile entre une première position dans laquelle l’ensemble tournant (15) est couplé à l’arbre intermédiaire (11) et une seconde position dans laquelle l’ensemble tournant (15) est désaccouplé de l’arbre intermédiaire (11) et fixé au stator.
- Turbomachine (1, 1’) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’arbre de turbine (3) est relié à l’arbre intermédiaire (11) par un mécanisme de roue libre (14) configuré pour que l’arbre de turbine (3) entraîne l’arbre intermédiaire (11) lorsque l’arbre de turbine (3) tourne à une vitesse de rotation supérieure à celle de l’arbre intermédiaire (11), et pour que l’arbre intermédiaire (11) soit libre en rotation lorsque l’arbre intermédiaire (11) tourne à une vitesse de rotation supérieure à celle de l’arbre de turbine (3).
- Turbomachine (1, 1’) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’arbre intermédiaire (11) comprend une première portion (11a) sur laquelle est agencée le premier pignon conique (12a) et une seconde portion (11b) sur laquelle est agencée un second pignon conique (12b), les premier et second pignons d’entrée (13a, 13b) coopérant à la fois avec le second pignon conique (12b) et le premier pignon conique (12a).
- Turbomachine (1, 1’) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le module de transmission (10) comprend un carter, les première et seconde machines électriques (7a, 7b) étant fixées au carter.
- Turbomachine (1, 1’) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le module de transmission mécanique (10) est amovible.
- Turbomachine (1, 1’) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle forme un turbopropulseur ou un turbogénérateur.
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|---|---|---|---|---|
| US20110154827A1 (en) * | 2009-12-29 | 2011-06-30 | Ress Jr Robert A | Turbofan engine with hp and lp power off-takes |
| US20170320584A1 (en) * | 2016-05-05 | 2017-11-09 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Hybrid gas-electric turbine engine |
| EP3335995A1 (fr) * | 2016-12-13 | 2018-06-20 | General Electric Company | Système de commande électrique hybride |
| WO2019155173A1 (fr) | 2018-02-09 | 2019-08-15 | Safran | Propulsion hybride pour un aéronef |
| EP3543516A1 (fr) * | 2018-03-21 | 2019-09-25 | Hamilton Sundstrand Corporation | Système et procédé de refroidissement de moteur à propulsion électrique |
-
2021
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-
2022
- 2022-01-27 WO PCT/FR2022/050148 patent/WO2022162315A1/fr active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110154827A1 (en) * | 2009-12-29 | 2011-06-30 | Ress Jr Robert A | Turbofan engine with hp and lp power off-takes |
| US20170320584A1 (en) * | 2016-05-05 | 2017-11-09 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Hybrid gas-electric turbine engine |
| EP3335995A1 (fr) * | 2016-12-13 | 2018-06-20 | General Electric Company | Système de commande électrique hybride |
| WO2019155173A1 (fr) | 2018-02-09 | 2019-08-15 | Safran | Propulsion hybride pour un aéronef |
| EP3543516A1 (fr) * | 2018-03-21 | 2019-09-25 | Hamilton Sundstrand Corporation | Système et procédé de refroidissement de moteur à propulsion électrique |
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