FR3130874A1 - Module de turbomachine equipe d’un systeme de changement de pas et d’un dispostif de transfert de fluide a emmanchement en aveugle - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un module de turbomachine d’aéronef, comportant une soufflante pourvue d’aubes dont le calage est variable via un système de changement de pas qui comprend un moyen de commande (52) agissant sur les aubes, le module comprenant un dispositif de transfert de fluide configuré pour alimenter en fluide le moyen de commande (52). Selon l’invention, le dispositif de transfert de fluide est agencé en amont d’un réducteur de vitesse et comprend une partie stator (96) et une partie rotor (97) dans laquelle est engagée la partie stator, le module de turbomachine comprenant un organe de stator (98) pourvu d’une cavité d’ancrage (105) où est emmanchée avec étanchéité, en aveugle et par complémentarité de forme, une portion de la partie stator, l’organe de stator (98) comprenant au moins deux conduites (124, 125), s’étendant suivant l’axe longitudinal, et en communication fluidique avec deux canalisations (119, 120) de la partie stator (96). Figure pour l’abrégé : Figure 7
Description
Domaine de l’invention
La présente invention concerne le domaine des turbomachines d’aéronef. Elle vise en particulier un module de turbomachine comprenant des aubes à calage variable, un système de calage des pas des aubes et un dispositif de transfert de fluide vers le système de calage. Elle vise également la turbomachine correspondante.
Arrière-plan technique
Les turbomachines comprennent de manière générale une soufflante carénée ou une hélice non carénée équipée d’aubes mobiles à calage variable. Une soufflante carénée munie d’aubes à calage ou à pas variable permet de régler le calage ou l’orientation des pales des aubes en fonction des paramètres de vol de manière à optimiser le fonctionnement de la soufflante. Cette configuration permet d’optimiser le module dans lequel une telle soufflante est intégrée. Pour rappel, l’angle de calage d’une pale correspond à l’angle, dans un plan longitudinal perpendiculaire à l’axe de rotation de la pale, entre la corde de la pale et le plan de rotation de la soufflante. Les aubes à calage variable peuvent occuper une position dite d’inversion de poussée (connue sous le terme anglais « reverse ») dans laquelle celles-ci permettent de générer une contre poussée pour participer au ralentissement de l’aéronef et une position de mise en drapeau dans laquelle, en cas de défaillance ou de panne, celles-ci permettent de limiter leur résistance. Les aubes de la soufflante sont entraînées en rotation par un arbre moteur. Un tel exemple de soufflante avec des aubes à calage variable est décrit dans la demande de brevet FR-A1-3087233.
Les turbomachines équipées d’hélices non carénées 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 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 présentée ci-avant. 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. Le calage variable permet dans le même but de freiner l’aéronef ou de limiter la résistance en cas de défaillance.
Actuellement, que ce soient les soufflantes carénées ou les hélices non carénées à aubes à calage variable, le système de changement de pas comprend un moyen de commande qui est relié d’une part, à un arbre de soufflante qui est typiquement entrainé par l’arbre moteur via un réducteur de vitesse et d’autre part, à un mécanisme de liaison couplé aux aubes à calage variable. Le moyen de commande, situé dans un repère tournant de la turbomachine, comprend généralement un corps mobile qui en se déplaçant agit sur la position des pales des aubes à calage variable. Le moyen de commande est alimenté par un fluide de lubrification dont la source d’alimentation est agencée dans un repère fixe de la turbomachine. Un dispositif de transfert de fluide pour permettre le passage du repère fixe au repère tournant est typiquement agencé en aval du réducteur de vitesse impliquant une intégration à haut rayon lequel risque d’engendrer une augmentation des fuites de fluide. Le dispositif de transfert étant dans une zone difficile d’accès, cela peut entraîner des problèmes d’accessibilité pour la maintenance. .
Les aubes de soufflante présentent aujourd’hui des diamètres importants pour augmenter le taux de dilution des turbomachines. Cependant, avec le système de changement de pas et le grand diamètre de la soufflante, la masse du rotor de soufflante est importante et peut influer sur la stabilité de celui-ci lors de la rotation. Cette problématique d’instabilité peut également induire des fuites de fluide au niveau du moyen de commande et dans toute l’enceinte de lubrification.
Par ailleurs, l’agencement du dispositif de transfert de fluide dans un tel espace n’est pas facile d’accès et ne permet pas un montage ou démontage indépendant sans intervenir sur d’autres pièces de la turbomachine
L’objectif de la présente invention est de fournir un dispositif de transfert de fluide qui est compacte, simple et facile à monter/démonter dans un environnement d’un système de changement de pas, tout limitant les fuites.
Nous parvenons à cet objectif conformément à l’invention grâce à un module de turbomachine d’axe longitudinal X, comportant :
- une soufflante destinée à être entrainée en rotation autour de l’axe longitudinal X par un arbre de soufflante et comprenant une pluralité d’aubes de soufflante à calage variable,
- un réducteur de vitesse comprenant une couronne extérieure et destiné à entraîner l’arbre de soufflante en rotation via la couronne extérieure,
- un système de changement de pas des aubes de soufflante comprenant un moyen de commande agissant sur les aubes de la soufflante, le moyen de commande étant agencé en amont du réducteur de vitesse et comportant un corps annulaire solidaire en rotation de l’arbre de soufflante,
- un dispositif de transfert de fluide configuré pour alimenter en fluide le moyen de commande et monté sur le moyen de commande,
le dispositif de transfert de fluide étant agencé en amont du réducteur de vitesse et comprenant une partie stator et une partie rotor dans laquelle est engagée la partie stator,
le module de turbomachine comprenant un organe de stator pourvu d’une cavité d’ancrage dans laquelle est emmanchée de manière étanche, en aveugle et par complémentarité de forme, au moins une portion de la partie stator, l’organe de stator comprenant au moins deux conduites alimentées par une source d’alimentation et en communication fluidique avec au moins deux canalisations de la partie stator, les canalisations s’étendant suivant l’axe longitudinal.
Ainsi, cette solution permet d’atteindre l’objectif susmentionné. En particulier, l’intégration d’un dispositif de transfert en amont du réducteur de vitesse, soit dans un le repère tournant de la turbomachine (en particulier lorsque le dispositif de transfert de fluide est relié à un élément tournant du réducteur de vitesse facilement accessible), permet d’accéder facilement et rapidement au dispositif de transfert pour que celui-ci soit démonté/monté en vue de sa maintenance et indépendamment du réducteur de vitesse. La configuration de l’organe de stator et du dispositif de transfert permet un emmanchement en aveugle de ce dernier tout en garantissant une étanchéité entre l’organe de stator et une fiabilité de la connexion. La connexion hydraulique entre les canalisations de la partie stator et les conduites de l’organe de stator est automatique et simple. Cela diminue également le temps d’intervention ainsi que le coût d’intervention des opérateurs et l’immobilisation de l’aéronef dans les aéroports. Par ailleurs, le fait d’emmancher la portion du dispositif de transfert dans l’organe de stator permet d’obtenir un ensemble très compact.
Le module comprend également l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
- la partie stator comprend des moyens d’emmanchement en aveugle qui comportent au moins une tige s’étendant suivant l’axe longitudinal et au moins un passage de l’organe de stator dans lequel est reçu la tige.
- le dispositif de transfert de fluide comprend des moyens de réglage de l’orientation angulaire configuré de manière à permettre l’emmanchement en aveugle de la portion de la partie stator dans la cavité d’ancrage.
- l’organe de stator est relié à une structure fixe du module de turbomachine et la cavité d’ancrage débouche dans une face amont via une ouverture qui est destinée à recevoir une deuxième extrémité de la partie stator, l’ouverture étant bordée par un chanfrein.
- les deux conduites comprennent une première conduite et une deuxième conduite ayant chacune une entrée et les deux canalisations comprennent une première canalisation et deuxième canalisation ayant chacune une sortie, les entrées des première et deuxième conduites étant en coïncidence respectivement avec les sorties des première et deuxièmes canalisations, les coïncidences étant réalisées dans la cavité d’ancrage et à des positions axiales décalées.
- le dispositif de transfert est agencé à l’intérieur du moyen de commande et la partie rotor, centrée sur l’axe longitudinal, est solidaire en rotation du corps annulaire du moyen de commande.
- la partie rotor comprend des canaux qui sont en communication fluidique d’une part, avec les canalisations et d’autre part, avec des moyens d’alimentation du moyen de commande.
- le moyen de commande comprend une première chambre et une deuxième chambre à volumes variables, les moyens d’alimentation du moyen de commande comprennent un premier orifice débouchant dans la première chambre et un deuxième orifice débouchant dans la deuxième chambre.
- le réducteur de vitesse est à train d’engrenage planétaire et comporte un porte-satellites immobile en rotation.
- l’organe de stator est fixé au porte-satellites par une liaison souple, le porte-satellites étant traversé par au moins un premier tuyau d’alimentation et un deuxième tuyau d’alimentation qui sont couplés respectivement à la première conduite et à la deuxième conduite de l’organe de stator.
- le système de changement de pas comprend un mécanisme de liaison reliant le corps annulaire aux aubes de soufflante et en ce qu’il comprend une pièce annulaire présentant une forme générale en cloche, la pièce annulaire ayant une portion solidaire du corps mobile du moyen de commande et une bride solidarisée au mécanisme de liaison, la pièce annulaire s’étendant au moins en partie radialement à l’extérieur du corps annulaire.
- le mécanisme de liaison comprend des biellettes ayant chacune une première extrémité reliée au pied d’une aube de soufflante et une deuxième extrémité solidaire de la pièce annulaire.
- le corps annulaire comprend une première bride qui est fixée à une deuxième bride portée par l’arbre de soufflante.
- l’organe de stator comprend une bride radiale destinée à être fixée sur une collerette portée par un élément tubulaire et via des organes de fixation, la première bride comprenant une extrémité libre définissant une bordure externe laquelle délimite un diamètre externe qui est supérieur au diamètre externe de la bride délimitée par un bord externe.
- le moyen de commande comprend un corps mobile se déplaçant par rapport audit corps annulaire
- un système de changement de pas comprend un mécanisme de liaison relié aux aubes de la soufflante, le moyen de commande agissant sur le mécanisme de liaison et le corps mobile du moyen de commande étant relié au mécanisme de liaison.
- les chambres du moyen de commande entourent radialement le dispositif de transfert.
- le dispositif de transfert de fluide est relié à une source d’alimentation disposée en aval du réducteur de vitesse.
- le dispositif de transfert comprend des moyens en communication fluidique d’une part avec la source d’alimentation et d’autre part avec le moyen de commande.
- le dispositif de transfert de fluide est un dispositif de transfert d’huile.
L’invention concerne en outre une turbomachine d’aéronef comprenant au moins un module de turbomachine présentant l’une quelconque des caractéristiques précédentes.
L’invention concerne en outre un aéronef comprenant au moins une turbomachine telle que susmentionnée.
L’invention concerne également un procédé de montage du module tel que susmentionné, le procédé comprenant une étape de fixation du dispositif de transfert de fluide sur le moyen de commande et une étape de mise en place du moyen de commande dans le rotor de soufflante.
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 soufflante carénée à laquelle s’applique l’invention ;
La représente en perspective un exemple de moyen de commande relié à un arbre de soufflante et un dispositif de transfert de fluide monté à l’intérieur de l’arbre de soufflante selon l’invention ;
La illustre suivant une coupe axiale et partielle un exemple de dispositif de transfert de fluide intégré dans un moyen de commande d’un système de changement de pas selon l’invention ;
La est une vue en coupe axiale et de détail de l’emmanchement d’une portion d’un dispositif de transfert de fluide dans un organe de stator de la turbomachine selon l’invention ;
La est une vue en perspective et de détail d’une portion mâle d’un exemple de partie stator d’un dispositif de transfert de fluide selon l’invention ;
La est une vue en perspective et de détail d’un exemple d’organe de stator d’une turbomachine destiné à recevoir une portion mâle d’un dispositif de transfert de fluide selon l’invention ;
La est une vue en coupe d’un exemple d’une partie de stator d’un dispositif de transfert de fluide, montée sur un organe de stator avec des moyens d’emmanchement en aveugle selon l’invention.
Claims (15)
- Module de turbomachine d’axe longitudinal X, comportant :
- une soufflante (3) destinée à être entrainée en rotation autour de l’axe longitudinal X par un arbre de soufflante (32) et comprenant une pluralité d’aubes de soufflante (30) à calage variable,
- un réducteur de vitesse (34) comprenant une couronne extérieure (39) et destiné à entraîner l’arbre de soufflante (32) en rotation via la couronne extérieure (39),
- un système de changement de pas (50) des aubes de soufflante (30) comprenant un moyen de commande (52) agissant sur les aubes de la soufflante (30), le moyen de commande (52) étant agencé en amont du réducteur de vitesse (34) et comportant un corps annulaire (53) solidaire en rotation de l’arbre de soufflante (32),
- un dispositif de transfert (94) de fluide configuré pour alimenter en fluide le moyen de commande (52) et monté sur le moyen de commande (52),
et en ce quele module de turbomachine comprend un organe de stator (98) pourvu d’une cavité d’ancrage (105) dans laquelle est emmanchée de manière étanche, en aveugle et par complémentarité de forme, au moins une portion de la partie stator (96), l’organe de stator (98) comprenant au moins deux conduites (124, 125) alimentées par une source d’alimentation et en communication fluidique avec au moins deux canalisations (119, 120) de la partie stator (96), les canalisations (119, 120) s’étendant suivant l’axe longitudinal. - Module de turbomachine selon la revendication principale, caractérisé en ce que la partie stator (96) comprend des moyens d’emmanchement en aveugle qui comportent au moins une tige (113) s’étendant suivant l’axe longitudinal et au moins un passage (114) de l’organe de stator (98) dans lequel est reçu la tige (113).
- Module de turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de transfert (94) de fluide comprend des moyens de réglage de l’orientation angulaire configuré de manière à permettre l’emmanchement en aveugle de la portion de la partie stator (96) dans la cavité d’ancrage (105).
- Module de turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’organe de stator (98) est relié à une structure fixe du module de turbomachine et la cavité d’ancrage (105) débouche dans une face amont via une ouverture (106) qui est destinée à recevoir une deuxième extrémité (96b) de la partie stator (96), l’ouverture (106) étant bordée par un chanfrein (106a).
- Module de turbomachine selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux conduites comprennent une première conduite (124) et une deuxième conduite (125) ayant chacune une entrée et les deux canalisations comprennent une première canalisation (119) et deuxième canalisation (120) ayant chacune une sortie, les entrées des première et deuxième conduites (124, 125) étant en coïncidence respectivement avec les sorties des première et deuxièmes canalisations (119, 120), les coïncidences étant réalisées dans la cavité d’ancrage (105) et à des positions axiales décalées.
- Module de turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de transfert (94) est agencé à l’intérieur du moyen de commande (52) et la partie rotor (97), centrée sur l’axe longitudinal, est solidaire en rotation du corps annulaire (53) du moyen de commande (52).
- Module de turbomachine selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie rotor (97) comprend des canaux (130, 131) qui sont en communication fluidique d’une part, avec les canalisations (119, 120) et d’autre part, avec des moyens d’alimentation du moyen de commande (52).
- Module de turbomachine selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moyen de commande (52) comprend une première chambre (72a) et une deuxième chambre (72b) à volumes variables, les moyens d’alimentation comprennent un premier orifice (132) débouchant dans la première chambre (72a) et un deuxième orifice (133) débouchant dans la deuxième chambre (72b).
- Module de turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réducteur de vitesse (34) est à train d’engrenage planétaire et comporte un porte-satellites (38) immobile en rotation.
- Module de turbomachine selon la revendication 9, caractérisé en ce que l’organe de stator (98) est fixé au porte-satellites par une liaison souple, le porte-satellites (38) étant traversé par au moins un premier tuyau (95a) d’alimentation et un deuxième tuyau (95b) d’alimentation qui sont couplés respectivement à la première conduite 124) et à la deuxième conduite (125).
- Module de turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de changement de pas (50) comprend un mécanisme de liaison (51) reliant le corps annulaire (53) aux aubes de soufflante et en ce qu’il comprend une pièce annulaire (74) présentant une forme générale en cloche, la pièce annulaire (74) ayant une portion solidaire du corps mobile (54) du moyen de commande (52) et une bride solidarisée au mécanisme de liaison, la pièce annulaire (74) s’étendant au moins en partie radialement à l’extérieur du corps annulaire (53).
- Module de turbomachine selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le mécanisme de liaison (51) comprend des biellettes (82) ayant chacune une première extrémité reliée au pied (45) d’une aube de soufflante (30) et une deuxième extrémité solidaire de la pièce annulaire (74).
- Module de turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps annulaire (53) comprend une première bride (56) qui est fixée à une deuxième bride (57) portée par l’arbre de soufflante (32).
- Module de turbomachine selon la revendication 13, caractérisé en ce que l’organe de stator (98) comprend une bride radiale (109) destinée à être fixée sur une collerette (111) portée par un élément tubulaire (99) et via des organes de fixation (164), la première bride (56) comprenant une extrémité libre définissant une bordure externe (56a) laquelle délimite un diamètre externe (D1) qui est supérieur au diamètre externe (D3) de la bride (109) délimitée par un bord externe (109a).
- Turbomachine d’aéronef comprenant au moins un module de turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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- 2021-12-20 FR FR2113953A patent/FR3130874B1/fr active Active
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| FR3130874B1 (fr) | 2023-11-10 |
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