FR3133892A1

FR3133892A1 - Turbomachine pour aéronef

Info

Publication number: FR3133892A1
Application number: FR2202579A
Authority: FR
Inventors: Guillaume Pierre MOULY; Guillaume Julien BECK; Simon Loïc Clément Lefebvre; Adrien Louis SIMON
Original assignee: Safran Transmission Systems SAS
Current assignee: Safran Transmission Systems SAS
Priority date: 2022-03-23
Filing date: 2022-03-23
Publication date: 2023-09-29
Anticipated expiration: 2042-03-23
Also published as: FR3133892B1

Abstract

Turbomachine (10) pour aéronef, comprenant un carter (30), un propulseur (20), un compresseur (50) et une turbine (90), la turbomachine (10) comprenant en outre un train épicycloïdal (40) comprenant un solaire (49) d’entrée entraîné en rotation par la turbine (90), au moins un satellite (41) à double étage porté par un porte-satellite (42) et en prise avec le solaire (49), et deux couronnes (45, 46) en prise chacune avec un étage (43, 44) différent de l’au moins un satellite (41), dans laquelle une première des couronnes (45) est fixe par rapport au carter (30), et dans laquelle la deuxième des couronnes (46) et le porte-satellite (42) forment deux sorties du train épicycloïdal (40), le propulseur (20) étant entraîné en rotation par une première desdites sorties et le compresseur (50) étant entraîné en rotation par la deuxième desdites sorties. Figure pour l’abrégé : Fig. 2

Description

Turbomachine pour aéronef

Le présent exposé concerne le domaine des aéronefs, et plus particulièrement une turbomachine pouvant être utilisée pour la propulsion aéronautique.

Les turbomachines utilisées pour la propulsion des aéronefs, par exemple les turboréacteurs, comprennent généralement un propulseur, ainsi qu’un carter dans lequel sont logés un compresseur et une turbine. Le compresseur fournit de l’air comprimé à une chambre de combustion et les gaz de combustion produits dans ladite chambre mettent en mouvement la turbine, qui entraîne à son tour le propulseur, par exemple une soufflante ou une hélice.

Pour maximiser le rendement de la turbine, il est souhaitable qu’elle tourne le plus vite possible. Inversement, la vitesse du propulseur est limitée par la vitesse de rotation en tête de pale, qui doit le plus souvent rester inférieure à la vitesse du son.

Pour pallier ce problème, on connaît des turbomachines munies d’un réducteur placé dans la chaîne de transmission entre la turbine et la soufflante. Un réducteur permet de faire tourner la turbine et la soufflante à des vitesses différentes.

Il existe néanmoins encore un besoin d’amélioration pour des turbomachines pour aéronef.

À cet effet, le présent exposé concerne une turbomachine pour aéronef, comprenant un carter, un propulseur, un compresseur et une turbine, la turbomachine comprenant en outre un train épicycloïdal comprenant un solaire d’entrée entraîné en rotation par la turbine, au moins un satellite à double étage ayant deux étages solidaires en rotation l’un de l’autre, le satellite étant porté par un porte-satellite et en prise avec le solaire, et deux couronnes en prise chacune avec un étage différent de l’au moins un satellite, dans laquelle une première des couronnes est fixe par rapport au carter, et dans laquelle la deuxième des couronnes et le porte-satellite forment deux sorties du train épicycloïdal, le propulseur étant entraîné en rotation par une première desdites sorties et le compresseur étant entraîné en rotation par la deuxième desdites sorties.

Comme évoqué précédemment, le propulseur peut être une hélice ou une soufflante.

Le train épicycloïdal joue le rôle de réducteur en ce qu’il permet de réduire la vitesse de rotation en sortie (typiquement, vers le propulseur et/ou le compresseur) par rapport à la vitesse de rotation en entrée (typiquement, depuis la turbine). Toutefois, au sens du présent exposé, le terme de réducteur est à comprendre au sens large et inclut également des configurations où une vitesse de sortie est supérieure à une vitesse d’entrée. Le rapport entre la vitesse de sortie et la vitesse d’entrée est connu sous le nom de rapport de réduction.

Un satellite à double étage est un pignon satellite dont les deux étages sont solidaires en rotation l’un de l’autre. Les deux étages tournent donc autour du même axe, dans le même sens et à la même vitesse angulaire. En d’autres termes, il existe une connexion fonctionnelle entre les deux étages du satellite, permettant la transmission d’un couple entre ces deux étages. Chaque étage est configuré pour être en prise avec un autre pignon du train épicycloïdal. Les deux étages peuvent avoir des diamètres différents afin d’offrir des rapports de réduction différents. Sauf mention contraire explicite ou ressortant du contexte, par la suite, les références aux rayons et diamètres des roues s’entendent comme des références aux rayons et diamètres primitifs, respectivement. Le cercle primitif est tel que les cercles primitifs de deux roues ou pignons engrenées ont la même vitesse tangentielle.

Le porte-satellite peut porter une pluralité de tels satellites, par exemple deux, trois ou plus. Par la suite, et sauf indication contraire, par « un » ou « le » satellite, on entend « au moins un » ou « l’au moins un » ou encore « chaque » satellite. Réciproquement, l’emploi générique du pluriel peut inclure le singulier. Le porte-satellite est configuré pour synchroniser la révolution des différents satellites par rapport au solaire ou aux couronnes.

Chaque satellite en est rotation autour d’un axe du porte-satellite. Le satellite étant en prise avec la première des couronnes (ci-après « la première couronne ») qui est fixe par rapport au carter, le satellite effectue une révolution autour de l’axe de la première couronne et entraîne en rotation le porte-satellite autour de cet axe. De cette façon, le porte-satellite peut former l’une des sorties du train épicycloïdal.

Dans la mesure où la première couronne est fixe par rapport au carter, le train épicycloïdal ne constitue pas un différentiel, qui nécessiterait un degré de liberté supplémentaire en rotation.

On appelle axe du train épicycloïdal, l'axe de rotation des éléments rotatifs du train épicycloïdal tel que le solaire, le porte-satellite ou encore la deuxième couronne. La direction axiale correspond à la direction de l'axe du train épicycloïdal et une direction radiale est une direction perpendiculaire à cet axe et coupant cet axe. De même, un plan axial est un plan contenant l'axe du train épicycloïdal et un plan radial est un plan perpendiculaire à cet axe. Une circonférence s’entend comme un cercle appartenant à un plan radial et dont le centre appartient à l’axe du train épicycloïdal. Une direction tangentielle ou circonférentielle est une direction tangente à une circonférence ; elle est perpendiculaire à l’axe du train épicycloïdal mais ne passe pas par l’axe.

Par ailleurs, sauf précision contraire, l’amont et l’aval sont repérés par rapport à la direction normale d’écoulement des gaz dans la turbomachine en fonctionnement.

Enfin, sauf précision contraire, les adjectifs intérieur et extérieur sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie intérieure d'un élément est, suivant une direction radiale, plus proche de l'axe du diffuseur que la partie extérieure du même élément.

La première couronne et la deuxième couronne sont situées radialement à l’extérieur de l’étage de satellite avec lequel elles s’engrènent respectivement.

La liaison mécanique entre les composants du train épicycloïdal (planétaire, satellites, porte-satellite, couronne) et les organes de la turbomachine (carter, propulseur, compresseur, turbine) peut être assurée au moyen d’arbres solidaires en rotation desdits organes.

Dans la configuration proposée, la deuxième couronne peut former la première sortie et le porte-satellite peut former la deuxième sortie du train épicycloïdal, ou vice versa.

Grâce au train épicycloïdal proposé, la turbomachine présente une grande flexibilité pour le dimensionnement des rapports de réduction souhaités, tout en ayant un réducteur présentant un encombrement limité et une masse réduite.

Dans certains modes de réalisation, le propulseur et le compresseur sont co-rotatifs. En d’autres termes, le propulseur et le compresseur sont entraînés en rotation dans le même sens. Dans d’autres modes de réalisation, le propulseur et le compresseur sont contrarotatifs. En d’autres termes, le propulseur et le compresseur sont entraînés en rotation dans des sens opposés. Le choix d’une architecture co-rotative ou contrarotative peut être lié aux dimensions des pignons

Dans certains modes de réalisation, le rapport de vitesses de rotation entre le compresseur et le propulseur est supérieur ou égal à 2. Le compresseur a pour rôle de comprimer l’air, tandis que le rôle du propulseur est de transformer l’énergie de rotation qui lui est transmise en un débit important qui favorise la création d’une poussée. Grâce au rapport précité, le compresseur peut tourner relativement vite pour avoir un meilleur rendement de compression, tandis que le propulseur peut tourner relativement lentement, ce qui permet d’envisager des pales de propulseur relativement longues, par exemple pour obtenir un taux de dilution élevé.

Dans certains modes de réalisation, le rapport de vitesses de rotation entre la turbine et le propulseur est supérieur ou égale à 8. La turbine a pour rôle d’absorber une partie de l’énergie de combustion des gaz d’échappement pour la transmettre au compresseur ainsi qu’au propulseur dans un mouvement de rotation. Grâce au rapport précité, la turbine peut tourner relativement vite pour avoir un meilleur rendement thermique, tandis que le propulseur peut tourner relativement lentement, ce qui permet d’envisager des pales de propulseur relativement longues, par exemple pour obtenir un taux de dilution élevé.

Dans certains modes de réalisation, la première sortie est soutenue par rapport au carter par au moins un palier situé en amont du train épicycloïdal. La première sortie, qui entraîne le propulseur généralement situé en amont du train épicycloïdal, est donc maintenue de manière à la fois efficace et simple. Cette première sortie peut être formée par la deuxième couronne, mais aussi, alternativement, par le porte-satellite.

Dans certains modes de réalisation, la deuxième sortie est soutenue par rapport au carter par au moins un palier situé en aval du train épicycloïdal. La deuxième sortie, qui entraîne le compresseur généralement situé en aval du train épicycloïdal, est donc maintenue de manière à la fois efficace et simple. Cette deuxième sortie peut être formée par le porte-satellite, mais aussi, alternativement, par la deuxième couronne.

Comme il ressort de cette description et de manière plus générale, dans certains modes de réalisation, les sorties du train épicycloïdal, en l’espèce la deuxième couronne et le porte-satellite, sont respectivement soutenues par des paliers situés de part et d’autre du train épicycloïdal, notamment dans une direction axiale. Cela assure une meilleure reprise des efforts et contribue à l’intégrité et la longévité de la turbomachine.

Dans certains modes de réalisation, comme évoqué précédemment, les deux étages du satellite ont des diamètres différents, notamment afin d’offrir des rapports de réduction différents.

Dans certains modes de réalisation, la première couronne est en prise avec l’étage du satellite de plus petit diamètre. L’étage de plus petit diamètre désigne celui des deux étages du satellite qui a le diamètre le plus petit. Réciproquement, la deuxième couronne peut être en prise avec l’étage du satellite de plus grand diamètre. L’inverse est également envisagé.

Dans certains modes de réalisation, le solaire est en prise avec l’un des étages de l’au moins un satellite, de préférence uniquement avec cet étage. L’autre étage du satellite peut être libre, hormis son engagement avec la couronne correspondante. Optionnellement, le solaire peut être en prise avec l’étage du satellite de plus grand diamètre. De manière plus générale, le diamètre du solaire peut être inférieur au diamètre d’au moins un des deux étages du satellite.

Dans certains modes de réalisation, la première couronne est en aval de la deuxième couronne. Le fait que la première couronne, fixe par rapport au carter, soit en aval de la deuxième couronne, qui forme l’une des sorties du train épicycloïdal, assure une meilleure reprise des efforts par le carter de la turbomachine.

Dans certains modes de réalisation, l’au moins un satellite présente des dentures pour son engrènement avec le solaire, la première couronne et la deuxième couronne. Lesdites dentures peuvent être choisies parmi des dentures droites, des dentures hélicoïdales ou des dentures en chevron. Les dentures peuvent être prévues identiques sur l’ensemble du satellite, ou varier d’un étage à l’autre.

Alternativement, l’au moins un satellite peut être configuré pour s’engrener avec le solaire, la première couronne et la deuxième couronne par engrenage, par friction ou via un champ magnétique.

En particulier, dans certains modes de réalisation, chaque étage de l’au moins satellite présente des dentures hélicoïdales, le sens d’inclinaison desdites dentures étant inversé d’un étage à l’autre (c’est-à-dire : entre un étage et un autre étage du satellite). Par exemple, en observant le satellite dans une direction radiale de sorte que la direction axiale apparaisse comme verticale, la denture d’un étage peut avoir une forme d’hélice partant vers la gauche, tandis que la denture de l’autre étage peut avoir une forme d’hélice partant vers la droite. Dans la mesure où les deux étages sont solidaires en rotation, l’une des dentures est susceptible de créer des efforts axiaux vers l’avant tandis que l’autre denture est susceptible de créer des efforts axiaux vers l’arrière. Ce faisant, un tel mode de réalisation permet, moyennant le bon choix d’angle des dentures hélicoïdales, par exemple en fonction de leur géométrie et de leur longueur, de réduire voire d’annuler les efforts axiaux sur le satellite.

Dans certains modes de réalisation, l’au moins un satellite comprend uniquement deux étages. Le satellite est donc particulièrement compact. En ne multipliant pas les étages au-delà de deux, on évite de multiplier les espaces inter-étages, nécessaires à la fabrication et qui sont particulièrement pénalisants en termes d’encombrement.

Dans certains modes de réalisation, le satellite est soutenu par rapport au porte-satellite par un palier flanqué de flasques, au moins l’un des flasques étant pourvu d’une souplesse. Ainsi, des flasques sont prévus de part et d’autre du palier, notamment dans une direction axiale. Les flasques peuvent être présents aux extrémités axiales opposées du palier. Par ailleurs, la souplesse peut être prévue sous la forme d’un soufflet.

Dans certains modes de réalisation, au moins l’une des deux couronnes est pourvue d’une souplesse. La souplesse peut être prévue sous la forme d’un soufflet.

Une souplesse peut être prévue pour raccorder ledit flasque ou ladite couronne à un autre organe, notamment afin d’accommoder les déformations, typiquement axiales et/ou radiales.

D'autres caractéristiques et avantages de l'objet du présent exposé ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux figures annexées.

La illustre la partie amont d’une demi-coupe axiale d’une turbomachine selon un mode de réalisation.

La représente schématiquement les entraînements d’un train épicycloïdal selon quatre modes de réalisation possibles.

La est une vue en coupe axiale et en perspective du train épicycloïdal de la (c), selon un mode de réalisation.

La est une vue schématique en plan d’un satellite selon un mode de réalisation.

Description détaillée

Une turbomachine 10 pour aéronef selon un mode de réalisation est représentée schématiquement sur la , en demi-coupe longitudinale partielle. En l’occurrence, la turbomachine 10 est un turboréacteur à double corps et double flux. En effet, la turbomachine 10 comprend un propulseur 20, en l’occurrence une soufflante, de préférence unique, un carter 30 interne disposé en aval du propulseur 20 et séparant une veine primaire 12 d’une veine secondaire 14. Un compresseur basse pression (compresseur BP) 50, un compresseur haute pression (compresseur HP) 60, une chambre de combustion 70, une turbine haute pression (turbine HP) 80 et une turbine basse pression (turbine BP) 90 sont agencés dans la veine primaire 12, de l’amont vers l’aval. Du fait que la turbomachine 10 est à double corps, elle comporte deux ensembles tournants cinématiquement indépendants, à savoir d’une part un corps haute pression (corps HP), comprenant le compresseur HP 60 et la turbine HP 80, et d’autre part un corps basse pression (corps BP) comprenant le compresseur BP 50 et la turbine BP 80. Chaque compresseur 50, 60 est entraîné directement ou indirectement par la turbine 80, 90 du corps correspondant, les turbines 80, 90 étant mises en mouvement par les gaz de combustion issus de la chambre de combustion 70.

Toutefois, le présent exposé est transposable au cas d’une turbomachine à simple corps. L’unique corps aurait la fonction du corps HP pour le fonctionnement de la turbomachine, mais son rôle par rapport au train épicycloïdal décrit ci-après serait celui du corps BP. Par ailleurs, le présent exposé est transposable au cas où le propulseur 20 n’est pas une soufflante, mais une hélice.

Le carter 30 est fixe dans le référentiel de la turbomachine eta fortioride l’aéronef, et les parties tournantes, à savoir les roues aubagées mobiles du propulseur 20, des compresseurs 50, 60 et des turbines 80, 90, tournent par rapport au carter 30.

La rotation de la turbine HP 80 entraîne le compresseur HP 60 via un arbre HP 82. Le compresseur HP 60 et la turbine HP 80 sont donc cinématiquement dépendants l’un de l’autre et, en particulier ici, tournent à la même vitesse. L’arbre HP 82 peut être soutenu par rapport au carter par au moins un palier, par exemple un premier palier, typiquement un roulement à billes, par rapport au carter et un deuxième palier, typiquement un palier à rouleaux, par rapport au carter.

Par ailleurs, dans ce mode de réalisation, la turbine BP 90 entraîne en rotation le compresseur BP 50. La turbine BP 90 entraîne également en rotation le propulseur 20. Plus précisément, la turbomachine 10 comprend une transmission, ici un train épicycloïdal 40, couplée à la turbine BP 90 via un arbre de turbine BP 92. Dans ce mode de réalisation, l’arbre de turbine BP 92 est agencé coaxialement à l’intérieur de l’arbre HP 82. Des paliers 94 peuvent être prévus pour soutenir l’arbre de turbine BP 92.

Par ailleurs, comme illustré sur la , le train épicycloïdal 40 est couplé en outre au propulseur 20 et au compresseur BP 50 afin de modifier le rapport de transmission de vitesse de rotation entre la turbine BP 90 et d’une part le propulseur 20, d’autre part le compresseur BP 50. Le train épicycloïdal 40 forme donc un réducteur entre la turbine BP 90 et d’une part le propulseur 20, d’autre part le compresseur BP 50.

En d’autres termes, comme illustré sur la , le train épicycloïdal 40 comprend une entrée entraînée en rotation par la turbine BP 90, une première sortie configurée pour entraîner en rotation le propulseur 20 et une deuxième sortie configurée pour entraîner en rotation le compresseur BP 50.

La structure du train épicycloïdal 40 est représentée en détail sur les schémas de la , selon différents modes de réalisation. La description qui suit s’intéresse en premier lieu au mode de réalisation de la (a).

Comme indiqué précédemment, le train épicycloïdal 40 comprend un solaire 49 d’entrée. Dans ce mode de réalisation, le solaire 49 est entraîné en rotation par la turbine BP 90. Plus précisément, le solaire 49 peut être entraîné en rotation, voire solidaire en rotation, de l’arbre de turbine BP 92. Ainsi, dans ce mode de réalisation, l’entrée du train épicycloïdal 40 comprend le solaire 49.

Le solaire 49 s’engrène avec au moins un satellite 41. Le satellite 41 est porté par un porte-satellite 42, plus précisément monté rotatif sur le porte-satellite 42. Le porte-satellite peut être de tout type convenant à l’application envisagée, par exemple de type cage avec porte-cage ou de type monobloc.

Le satellite 41 est un satellite à double étage : il comprend un premier étage 43 et un deuxième étage 44, chaque étage correspondant à une roue distincte. Les deux étages 43, 44 sont solidaires en rotation ; en pratique, ils peuvent être reliés par un même moyeu s’étendant autour de l’axe de rotation du satellite 41.

En l’espèce, le satellite 41 comprend uniquement deux étages, à l’exclusion de tout étage supplémentaire. Cela contribue à améliorer la compacité du train épicycloïdal, comme il ressort globalement de la .

En se référant à nouveau à la (a), on voit que le satellite 41 est en prise avec le solaire 49. Plus particulièrement, le solaire 49 est en prise avec l’un des étages du satellite 41, ici le premier étage 43. Le solaire 49 peut être en prise avec un seul étage du satellite 41.

Le train épicycloïdal 40 comprend par ailleurs deux couronnes 45, 46 en prise chacune avec un étage différent du satellite 41. En l’espèce, la première couronne 45 est en prise avec le premier étage 43 tandis que la deuxième couronne 46 est en prise avec le deuxième étage 44.

Comme illustré sur la (a), la première couronne 45 est fixe par rapport au carter 30.

Comme évoqué précédemment, le satellite 41 tourne sur lui-même. Par ailleurs, le satellite 41 suit un mouvement de révolution autour du solaire 49 ce qui, étant donné que la première couronne 45 est fixe, entraîne un mouvement de rotation du porte satellite 42. Par conséquent, le porte-satellite 42 forme une sortie du train épicycloïdal 40.

Par ailleurs, la deuxième couronne 46 forme également une sortie du train épicycloïdal 40.

Comme indiqué précédemment, le propulseur 20 est entraîné en rotation par une première desdites sorties et le compresseur 50 est entraîné en rotation par la deuxième desdites sorties. En l’occurrence, le propulseur 20 est entraîné en rotation par la deuxième couronne 46. Plus précisément, la deuxième couronne 46 peut entraîner en rotation, voire être solidaire en rotation d’un arbre de propulseur 22 lui-même solidaire en rotation de la soufflante 20. Par ailleurs, en l’occurrence, le compresseur BP 50 est entraîné en rotation par le porte-satellite 42. Plus précisément, le porte-satellite 42 peut entraîner en rotation, voire être solidaire en rotation d’un arbre de compresseur BP 52 lui-même solidaire en rotation du compresseur BP 50.

En fonctionnement, la rotation de la turbine BP 90 est transmise, via l’arbre de turbine BP 92, au solaire 49. La rotation du solaire 49 entraîne en rotation le satellite 41. Le premier étage 43 engrène la première couronne 45, fixe, ce qui entraîne en rotation le compresseur BP 50 via le porte-satellite 42 et l’arbre de compresseur BP 52. Le deuxième étage 44 entraîne en rotation le propulseur 20 via la deuxième couronne 46 et l’arbre de propulseur 22.

En appliquant les lois de la cinématique connues en elles-mêmes, les rayons du solaire 49, du premier étage 43, du deuxième étage 44 et des couronnes 45, 46 peuvent être déterminées pour obtenir un rapport de réduction souhaité entre la vitesse de la turbine BP 90, la vitesse du compresseur BP 50 et la vitesse du propulseur 20. Par exemple, le train épicycloïdal peut être dimensionné pour que le propulseur 20 et le compresseur BP 50 soient co-rotatifs, et/ou pour que le rapport de vitesses de rotation entre le compresseur BP 50 et le propulseur 20 soit supérieur ou égal à 2, et/ou pour que le rapport de vitesses de rotation entre la turbine BP 90 et le propulseur 20 soit supérieur ou égal à 8. Les rapports de réduction peuvent être constants.

Comme illustré sur la , l’arbre de propulseur 22 peut être soutenu par rapport au carter 30 par au moins un palier 24. De même mais de manière indépendante, l’arbre de compresseur BP 52 peut être soutenu par rapport au carter 30 par au moins un palier 54. On note que le palier 24, qui soutient donc la première sortie par rapport au carter 30, est en amont du train épicycloïdal, tandis que le palier 54, qui soutient donc la deuxième sortie par rapport au carter 30, est en aval du train épicycloïdal. Le fait d’avoir des paliers 24, 54 soutenant les sorties de part et d’autre du train épicycloïdal 40 assure une meilleure stabilité pour la turbomachine.

En outre, le fait que la sortie correspondant au porte-satellite 42 s’étende vers l’arrière permet de mieux gérer l’encombrement sous le satellite 41 et donc d’avoir un solaire 49 d’entrée relativement plus petit et un satellite 41 relativement plus grand, dans une direction radiale, spécifiquement sur l’étage qui n’engrène pas le solaire 49 (ici le deuxième étage 44).

En se référant à nouveau à la (a), par ailleurs, une sortie du train épicycloïdal, en l’espèce la première sortie qui entraîne le propulseur 20, s’étend vers l’amont, tandis que l’autre sortie du train épicycloïdal, en l’espèce la deuxième sortie qui entraîne le compresseur BP 50, s’étend vers l’aval. Le fait d’avoir deux sorties qui s’étendent de deux côtés différents du train épicycloïdal simplifie l’intégration du train épicycloïdal 40 et permet in fine des gains de coûts et de masse.

Par ailleurs, comme illustré sur la (a), la première couronne 45 est en aval de la deuxième couronne 46. Ainsi, la reprise d’effort du porte-satellites 42, qui est opposé à la deuxième couronne 46 par rapport à la première couronne 45, est faite en aval du train épicycloïdal.

Les vues (b), (c) et (d) de la présentent des variantes de la turbomachine de la (a). Sur ces vues, les éléments correspondant ou identiques à ceux de la (a) recevront le même signe de référence et ne seront pas décrits à nouveau.

Le mode de réalisation de la (b) diffère de celui de la (a) en ce que la première sortie, qui entraîne le propulseur 20, n’est plus la deuxième couronne 46 mais le porte-satellite 42 ; réciproquement, la deuxième sortie, qui entraîne le compresseur BP 50, n’est plus le porte-satellite 42 mais la deuxième couronne 46.

Afin de faciliter la fixation de la première couronne 45 par rapport au carter 30, la première couronne 45 est en amont de la deuxième couronne 46.

En outre, les rayons des premier et deuxième étages 43, 44 ont été adaptés afin de conserver un rapport de réduction souhaité, notamment entre la vitesse du propulseur 20 et la vitesse du compresseur BP 50.

Le mode de réalisation de la (c) est similaire à celui de la (a), à ceci près que le solaire 49 d’entrée n’est pas en prise avec le premier étage 43 du satellite 41, mais avec le deuxième étage 44 du satellite 41. À nouveau, les rayons du satellite 41 ont été adaptés afin de conserver un rapport de réduction souhaité.

De même, le mode de réalisation de la (d) est similaire à celui de la (b), à ceci près que le solaire 49 d’entrée n’est pas en prise avec le premier étage 43 du satellite 41, mais avec le deuxième étage 44 du satellite 41. À nouveau, les rayons du satellite 41 ont été adaptés afin de conserver un rapport de réduction souhaité.

Quel que soit le mode de réalisation envisagé, les deux sorties que forment le porte-satellite 42 et la deuxième couronne 46 peuvent être situées de part et d’autre de la première couronne 45, fixe. Cela permet de stabiliser le train épicycloïdal en fonctionnement, typiquement en limitant les efforts et les oscillations dans la direction radiale.

En outre, quel que soit le mode de réalisation envisagé, au moins l’un des étages 43, 44 du satellite 41 est en prise à la fois avec le solaire 49 d’entrée et avec l’une des deux sorties, à savoir soit la deuxième couronne 46, soit le porte-satellite 42.

La illustre, en coupe et en perspective, une partie du train épicycloïdal selon le mode de réalisation de la (c). Dans ce mode de réalisation, le train épicycloïdal 40 comprend quatre satellites 41 équirépartis, dont trois sont visibles, à savoir deux en coupe et un troisième à l’arrière-plan. Toutefois, un nombre quelconque de satellite est envisagé, par exemple entre trois et neuf satellites, voire entre trois et cinq satellites.

Comme représenté sur la , le satellite 41 peut présenter des portions de renfort pour limiter les déformations du satellite 41. Plus précisément, chaque étage 43, 44 peut comprendre une portion de renfort 43a, 44a entre la partie extérieure de l’étage et la partie radiale reliant la partie extérieure au moyeu du satellite 41. Par exemple, les portions de renfort 43a, 44a peuvent être prévu dans l’espace qui sépare les étages 43, 44 l’un de l’autre.

Par ailleurs, si nécessaire, des souplesses peuvent être prévues sur les organes du train épicycloïdal 40 et/ou sur les arbres précités, afin d’accommoder les déformations éventuelles, notamment axiales et/ou radiales. À cette fin, la illustre, à titre d’exemple, une souplesse 31 formée par un méandre entre la première couronne 45 et la fixation au carter 30, ainsi qu’une souplesse 51 formée par un méandre entre le porte-satellite 42 et l’arbre de compresseur BP 50.

Par souci de simplification, les moyens de prise entre les satellites 41 et d’une part le solaire 49 d’entrée, d’autre part les couronnes 45, 46, n’ont pas été représentés sur la . En pratique, les moyens de prise peuvent être quelconques et choisis par l’homme du métier selon ses besoins.

En particulier, le satellite 41 peut présenter des dentures pour son engrènement avec le solaire 49, la première couronne 45 et la deuxième couronne 46, lesdites dentures étant choisies parmi des dentures droites ou des dentures hélicoïdales.

La illustre schématiquement, dans une vue en plan d’un satellite 41, un cas où les dentures sont hélicoïdales. En l’espèce, les dentures des deux étages 43, 44 sont prévues hélicoïdales, mais cela pourrait ne concerner qu’un étage, l’autre étage étant alors prévu autrement.

Des dentures hélicoïdales sont avantageuses en termes de performances, mais la rotation des satellites 41 induit, en plus d’efforts tangentiels qui servent à entraîner le train épicycloïdal, des efforts axiaux.

Dans cette perspective, la illustre plus particulièrement le cas où le sens d’inclinaison desdites dentures hélicoïdales est inversé d’un étage à l’autre. En d’autres termes, le premier étage 43 présente une denture hélicoïdale dite « droite » tandis que le deuxième étage 44 présente une denture hélicoïdale dite « gauche », ou vice versa. Les angles des dentures, c’est-à-dire le pas de l’hélice qui sert à définir ces dentures, peuvent être dimensionnés de sorte que les efforts axiaux qui s’exercent dans un sens sur le premier étage 43 compensent les efforts axiaux qui s’exercent dans l’autre sens sur le deuxième étage 44. Ainsi, la stabilité et la longévité du train épicycloïdal 40 sont améliorées.

Bien que la présente description se réfère à des exemples de réalisation spécifiques, des modifications peuvent être apportées à ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En outre, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation illustrés ou mentionnés peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.

Claims

Turbomachine (10) pour aéronef, comprenant un carter (30), un propulseur (20), un compresseur (50) et une turbine (90), la turbomachine (10) comprenant en outre un train épicycloïdal (40) comprenant un solaire (49) d’entrée entraîné en rotation par la turbine (90), au moins un satellite (41) à double étage ayant deux étages (43, 44) solidaires en rotation l’un de l’autre, le satellite (41) étant porté par un porte-satellite (42) et en prise avec le solaire (49), et deux couronnes (45, 46) en prise chacune avec un étage (43, 44) différent de l’au moins un satellite (41), dans laquelle une première des couronnes (45) est fixe par rapport au carter (30), et dans laquelle la deuxième des couronnes (46) et le porte-satellite (42) forment deux sorties du train épicycloïdal (40), le propulseur (20) étant entraîné en rotation par une première desdites sorties et le compresseur (50) étant entraîné en rotation par la deuxième desdites sorties.
Turbomachine selon la revendication 1, dans laquelle le propulseur (20) et le compresseur (50) sont co-rotatifs.
Turbomachine selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le rapport de vitesses de rotation entre le compresseur (50) et le propulseur (20) est supérieur ou égal à 2.
Turbomachine selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la première sortie est soutenue par rapport au carter (30) par au moins un palier (24) situé en amont du train épicycloïdal (40), et/ou dans laquelle la deuxième sortie est soutenue par rapport au carter (30) par au moins un palier (54) situé en aval du train épicycloïdal (40).
Turbomachine selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle les deux étages (43, 44) du satellite (41) ont des diamètres différents.
Turbomachine selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle la première couronne (45) est en prise avec l’étage (43) du satellite (41) de plus petit diamètre.
Turbomachine selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle le solaire (49) est en prise avec l’un des étages de l’au moins un satellite (41), de préférence uniquement avec cet étage ; et de préférence dans laquelle le solaire (49) est en prise avec l’étage du satellite (41) de plus grand diamètre.
Turbomachine selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle la première couronne (45) est en aval de la deuxième couronne (46).
Turbomachine selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle l’au moins un satellite (41) présente des dentures pour son engrènement avec le solaire (49), la première couronne (45) et la deuxième couronne (46), lesdites dentures étant choisies parmi des dentures droites, des dentures hélicoïdales ou des dentures en chevron.
Turbomachine selon la revendication 9, dans laquelle chaque étage (43, 44) de l’au moins satellite (41) présente des dentures hélicoïdales, le sens d’inclinaison desdites dentures étant inversé d’un étage (43) à l’autre (44).
Turbomachine selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans laquelle l’au moins un satellite (41) comprend uniquement deux étages (43, 44).
Turbomachine selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans laquelle le satellite (41) est soutenu par rapport au porte-satellite (42) par un palier présentant des flasques à ses extrémités axiales opposées, au moins l’un des flasques étant pourvu d’un soufflet formant souplesse (51).
Turbomachine selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, dans laquelle au moins l’une des deux couronnes (45, 46) est pourvue d’un soufflet formant souplesse (31).