FR3125095A1 - Module de turbomachine equipe de systeme de changement de pas des pales d’aubes de stator - Google Patents

Module de turbomachine equipe de systeme de changement de pas des pales d’aubes de stator Download PDF

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Abstract

L’invention concerne un module de turbomachine d’axe longitudinal X, comportant une hélice (2) non carénée entrainée en rotation autour de l’axe longitudinal X et au moins un redresseur (25) comprenant une pluralité d’aubes de stator (26) à calage variable s’étendant suivant un axe radial Z perpendiculaire à l’axe longitudinal X depuis un carter fixe. Selon l’invention, le module comprend un premier système de changement des pas (30) des pales des aubes de stator (26) qui comprend : - au moins un premier moyen de commande (31) comportant un premier corps fixe (75) relié au carter fixe et un premier corps mobile (76) axialement par rapport au premier corps fixe, - au moins un premier mécanisme de liaison (32) reliant chaque aube de stator (26) au premier corps mobile (76) du premier moyen de commande (31), le premier mécanisme de liaison (32) comprenant : - - un anneau de liaison (30), centré sur l’axe longitudinal, relié aux pieds (28) de chaque aube de stator et - - au moins un levier (73) relié d’une part, à l’anneau de liaison (60) et d’autre part, au premier corps mobile (76) du premier moyen de commande. Figure pour l’abrégé : Figure 4

Description

MODULE DE TURBOMACHINE EQUIPE DE SYSTEME DE CHANGEMENT DE PAS DES PALES D’AUBES DE STATOR
Domaine de l’invention
La présente invention concerne le domaine des turbomachines et en particulier un module de turbomachine comprenant une hélice non carénée. Elle vise également la turbomachine correspondante.
Arrière-plan technique
Des turbomachines comprenant au moins une hélice non carénée sont connues sous le terme anglais « open rotor » ou « unducted fan ». Dans cette catégorie de turbomachine, il existe celles qui ont deux hélices non carénées et contrarotatives (connues sous l’acronyme anglais UDF pour « Unducted Dual Fan ») ou celles ayant une seule hélice non carénée et un redresseur comprenant plusieurs aubes de stator (connues sous l’acronyme anglais USF pour Unducted Single Fan). L’hélice ou les hélices formant la partie propulsive peu(ven)t être placée(s) à l’arrière du générateur de gaz (ou moteur) de sorte à être du type pousseur ou à l’avant du générateur de gaz de sorte à être du type tracteur. Ces turbomachines sont des turbopropulseurs qui se distinguent des turboréacteurs par l’utilisation d’une hélice à l’extérieur de la nacelle (non carénée) au lieu d’une soufflante interne. Cela permet d’augmenter le taux de dilution de façon très importante sans être pénalisé par la masse des carters ou nacelles destiné(e)s à entourer les pales de l’hélice ou soufflante.
Dans le cas des turbomachines avec une seule hélice non carénée et un redresseur, ce dernier peut être du type à calage variable de manière à améliorer les performances de la turbomachine, notamment d’un point de vue aérodynamique. Les aubes du redresseur sont orientées selon le besoin et phases de vol (décollage, croisière, atterrissage, etc.) Toutefois, l’intégration de moyens permettant le calage des pales du redresseur est une problématique en termes de masse, de trainée, d’encombrement et de complexité de ces moyens en fonction de l’architecture de la turbomachine.
L’objectif de la présente invention est de fournir un module de turbomachine avec un système de changement de pas des pales d’un redresseur dont l’intégration est facilitée tout en évitant les modifications structurelles importantes.
Nous parvenons à cet objectif conformément à l’invention grâce à un module de turbomachine d’axe longitudinal X, comportant une hélice non carénée entrainée en rotation autour de l’axe longitudinal et au moins un redresseur comprenant une pluralité d’aubes de stator à calage variable s’étendant suivant un axe radial perpendiculaire à l’axe longitudinal depuis un carter fixe, le module comprenant un premier système de changement des pas des pales des aubes de stator qui comprend :
- au moins un premier moyen de commande comportant un premier corps fixe relié au carter fixe et un premier corps mobile axialement par rapport au premier corps fixe,
- au moins un premier mécanisme de liaison reliant chaque aube de stator au premier corps mobile du premier moyen de commande, le premier mécanisme de liaison comprenant :
- - un anneau de liaison, centré sur l’axe longitudinal, relié aux pieds de chaque aube de stator et
- - au moins un levier relié d’une part, à l’anneau de liaison et d’autre part, au premier corps mobile du premier moyen de commande,
le levier présentant une forme en L avec une première branche et une deuxième branche comprenant respectivement une première et une deuxième extrémité distales, la première extrémité distale de la première branche étant reliée suivant une liaison pivot avec une tige axiale du premier corps mobile du premier moyen de commande et la deuxième extrémité distale de la deuxième branche comprenant une rotule traversée par un deuxième axe d’articulation porté par l’anneau de liaison.
Ainsi, cette solution permet d’atteindre l’objectif susmentionné. En particulier, une telle configuration est simple à mettre en œuvre et permet de simplifier la cinématique du changement de pas des aubes de stator. En effet, avec le premier mécanisme de liaison, toutes les pales changent leurs orientations simultanément et sans faire intervenir de nombreux composants susceptibles de pénaliser la masse et de complexifier la cinématique.
Le module comprend également l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
- le premier mécanisme de liaison comprend une pluralité de bras dont chacun est relié à une aube de stator et à l’anneau de liaison.
- chaque bras comprend une première extrémité qui est pourvue d’une liaison rotule traversée par un premier axe d’articulation porté par l’anneau de liaison et une deuxième extrémité reliée au pied d’une aube de stator suivant une liaison encastrement.
- le levier est maintenu par un support solidaire du carter fixe et est relié de manière pivotante au support.
- le premier système de changement de pas comprend deux premiers moyens de commande et deux leviers reliés respectivement aux premiers moyens de commande et à l’anneau de liaison.
- le premier système de changement de pas est installé dans un espace annulaire d’un carter externe délimitant en partie une veine primaire dans laquelle circule un flux d’air primaire.
- le carter externe porte un bec de séparation et les premiers moyens de commande sont agencés au niveau du bec de séparation.
- les aubes de stator sont configurées pour pivoter entre -10° et +10°.
- l’anneau de liaison est unique.
- les premiers axes d’articulation des bras sont disposés régulièrement autour de l’axe longitudinal X.
- le module comprend un deuxième système de changement de pas des pales mobiles de l’hélice qui comprend :
- - un deuxième moyen de commande comportant un deuxième corps mobile axialement par rapport à un deuxième corps fixe monté sur un carter interne, les pales mobiles étant montées sur un carter rotatif porté par le carter interne,
- -au moins un palier de transfert de charge comportant une bague interne reliée au deuxième corps mobile et une bague externe; et
- - un deuxième mécanisme de liaison de la bague externe aux pales de l’hélice.
- le carter interne et le carter externe délimitent au moins en partie une veine primaire dans laquelle circule un flux d’air primaire.
L’invention concerne en outre une turbomachine d’aéronef comprenant au moins un module tel que susmentionné et un générateur de gaz destiné à entrainer l’hélice non carénée en rotation.
Brève description des figures
L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative détaillée qui va suivre, de modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples purement illustratifs et non limitatifs, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels :
La est une vue schématique, en coupe axiale et partielle d’un exemple de turbomachine avec une seule hélice non carénée à laquelle s’applique l’invention ;
La représente en perspective un système de changement de pas des pales des aubes de stator d’une turbomachine avec une seule hélice non carénée à laquelle s’applique l’invention ;
La est une vue en coupe axiale et partielle d’un pied d’aube de stator de turbomachine selon l’invention ;
La est une vue en perspective et partielle d’un système de changement de pas des aubes de stator d’une turbomachine avec une seule hélice non carénée selon l’invention ;
La est une vue en coupe axiale d’un levier d’un mécanisme de liaison relié à une tige d’un corps mobile d’un moyen de commande selon l’invention ;
La est une vue en coupe axiale d’un levier d’un mécanisme de liaison relié à un support et à un anneau de liaison selon l’invention ; et
La illustre suivant une vue en perspective et en amont un exemple de système de changement de pas de pale d’aubes de stator agencé dans un carter fixe d’une turbomachine selon l’invention.

Claims (9)

  1. Module de turbomachine d’axe longitudinal X, comportant une hélice (2) non carénée entrainée en rotation autour de l’axe longitudinal X et au moins un redresseur (25) comprenant une pluralité d’aubes de stator (26) à calage variable s’étendant suivant un axe radial Z perpendiculaire à l’axe longitudinal X depuis un carter fixe,caractérisé en ce qu’ilcomprend un premier système de changement des pas (30) des pales des aubes de stator (26) qui comprend :
    • au moins un premier moyen de commande (31) comportant un premier corps fixe (75) relié au carter fixe et un premier corps mobile (76) axialement par rapport au premier corps fixe (75),
    • au moins un premier mécanisme de liaison (32) reliant chaque aube de stator (26) au premier corps mobile (76) du premier moyen de commande (31), le premier mécanisme de liaison (32) comprenant :
      • un anneau de liaison (60), centré sur l’axe longitudinal, relié aux pieds (28) de chaque aube de stator et,
      • au moins un levier (73) relié d’une part, à l’anneau de liaison (60) et d’autre part, au premier corps mobile (76) du premier moyen de commande (31),
    le levier (73) présentant une forme en L avec une première branche (80) et une deuxième branche (81) comprenant respectivement une première et une deuxième extrémité distales (82), la première extrémité distale (82) de la première branche (80) étant reliée suivant une liaison pivot avec une tige axiale (78) du premier corps mobile (76) du premier moyen de commande (31) et la deuxième extrémité distale de la deuxième branche (81) comprenant une rotule (87) traversée par un deuxième axe d’articulation (88) porté par l’anneau de liaison (60).
  2. Module selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le premier mécanisme de liaison (32) comprend une pluralité de bras (65) dont chacun est relié à une aube de stator (26) et à l’anneau de liaison (60).
  3. Module selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque bras (65) comprend une première extrémité qui est pourvue d’une liaison rotule (68) traversée par un premier axe d’articulation (69) porté par l’anneau de liaison (60) et une deuxième extrémité reliée au pied (28) d’une aube de stator (26) suivant une liaison encastrement.
  4. Module selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le levier (73) est maintenu par un support (90) solidaire du carter fixe et est relié de manière pivotante au support (90).
  5. Module selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier système de changement de pas (30) comprend deux premiers moyens de commande (31) et deux leviers (73) reliés respectivement aux premiers moyens de commande (31) et à l’anneau de liaison (60).
  6. Module selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier système de changement de pas (30) est installé dans un espace annulaire (29) d’un carter externe (14) délimitant en partie une veine primaire (10) dans laquelle circule un flux d’air primaire.
  7. Module selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le carter externe (14) porte un bec de séparation (22) et les premiers moyens de commande (31) sont agencés au niveau du bec de séparation (22).
  8. Module selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les aubes de stator (26) sont configurées pour pivoter entre -10° et +10°.
  9. Turbomachine (1) d’aéronef comprenant au moins un module selon l’une quelconque des revendications précédentes et un générateur de gaz (3) destiné à entrainer l’hélice (2) non carénée en rotation.
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