FR3135749A1 - Ensemble propulsif pour un aeronef - Google Patents
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Abstract
Ensemble propulsif (54) pour un aéronef, cet ensemble propulsif (54) comportant : - un générateur de gaz, - une soufflante (24) située en amont du générateur de gaz, - un carter de soufflante (26) s’étendant autour de la soufflante (24), - une nacelle (58) s’étendant autour du carter de soufflante (26) et d’au moins une partie du générateur de gaz, caractérisé en ce que le carter de soufflante (26) comprend, à une position circonférentielle prédéterminée autour de l’axe (A), une ouverture radiale (46) qui est fermée par un panneau (48) amovible, le panneau (46) un revêtement abradable (30), et l’ouverture (46) étant située au droit de la soufflante (24) et étant configurée pour permettre l’extraction radiale d’une des aubes (32) de la soufflante. Figure pour l'abrégé : Figure 4
Description
La présente invention concerne un ensemble propulsif pour un aéronef.
L’arrière-plan technique comprend notamment les documents FR-A1-3 021 295, FR-A1-3 046 409, FR-A1-3 112 819, WO-A1-2022/018353 et WO-A1-2022/018355.
De manière classique, un ensemble propulsif d’aéronef comprend une turbomachine entourée par une nacelle. La turbomachine comprend un générateur de gaz comportant au moins un compresseur, une chambre annulaire de combustion et au moins une turbine.
Dans le cas d’un turboréacteur, la turbomachine comprend en outre une soufflante qui est située en amont du générateur de gaz et qui est entrainée en rotation par un rotor du générateur de gaz. Dans le cas où le turboréacteur est à double corps, il comprend un corps haute pression et un corps basse pression. Le corps haute pression comporte un compresseur haute pression et une turbine haute pression dont les rotors sont reliés ensemble par un arbre haute pression qui est tubulaire. Le corps basse pression comporte un compresseur basse pression et une turbine basse pression dont les rotors sont reliés ensemble par un arbre basse pression qui traverse axialement le rotor haute pression et dont l’extrémité amont est reliée, directement ou par l’intermédiaire d’un réducteur, à un arbre de la soufflante.
Dans la présente demande, les expressions amont et aval font référence au sens d’écoulement des gaz dans la turbomachine et l’ensemble propulsif.
La soufflante est carénée et est donc entourée par un carter de soufflante. Le carter de soufflante comprend classiquement une paroi cylindrique dont la surface interne est recouverte avec un revêtement abradable qui entoure la soufflante et est apte à coopérer par frottement avec les sommets des aubes de la soufflante.
La nacelle entoure le carter de soufflante et au moins une partie de la turbomachine et comprend en général une manche d’entrée d’air juste en amont de la soufflante. Le flux d’air qui se présente devant l’ensemble propulsif est divisé en un flux externe qui s’écoule autour de la manche d’entrée d’air et de la nacelle et en un flux interne qui pénètre dans l’ensemble propulsif et traverse la soufflante. Dans le cas d’un turboréacteur à double flux, une partie interne de ce flux interne forme un flux primaire et alimente le générateur de gaz, et une partie externe de ce flux interne forme un flux secondaire et s’écoule autour du générateur de gaz.
La soufflante comprend un moyeu relié à l’arbre de soufflante ainsi qu’une rangée annulaire d’aubes qui s’étendent autour du moyeu et sensiblement radialement par rapport à l’axe de rotation de la soufflante. Chacune des aubes comprend une pale comportant un sommet libre à son extrémité radialement externe et un pied à son extrémité radialement interne. Chacune des aubes est montée individuellement sur le moyeu par l’intermédiaire de son pied.
Il existe au moins deux types d’attache d’une aube de soufflante sur un moyeu. Selon un premier type d’attache « brochée », le pied de chacune des aubes a une forme générale de « bulbe » ou en queue d’aronde et est engagé dans une alvéole de forme complémentaire de la périphérie externe du moyeu, par translation le long de l’axe de la soufflante. Dans cette technologie, on comprend donc que les aubes peuvent être montées et démontées individuellement depuis l’amont de l’ensemble propulsif ou de la turbomachine. Lors d’une opération de démontage d’une aube par exemple, l’aube est désolidarisée du moyeu et est retirée par translation axiale vers l’amont, ce retrait étant effectué à l’intérieur de la nacelle et de la manche d’entrée d’air de l’ensemble propulsif.
Selon un second type d’attache», le pied de chacune des aubes a une forme « tulipe » et comprend un renflement engagé dans un logement radial du moyeu, par translation radiale vis-à-vis de l’axe de la soufflante. Cette technologie est en général utilisée lorsque les aubes de la soufflante sont à calage variable, c’est-à-dire lorsque chacune des aubes a une orientation réglable autour d’un axe radial, appelé axe de calage. Un système de calage variable est alors associé au pied de chacune des aubes, dans le logement précité du moyeu, et les systèmes de calage de la soufflante sont en général reliés à un même actionneur de déplacement des aubes autour de leurs axes de calage.
Contrairement à la technologie précédente, les aubes à attache tulipe doivent être montées et démontées individuellement depuis l’extérieur du moyeu, par translation radiale. Lors d’une opération de démontage d’une aube 10 par exemple illustrée aux figures 1 à 3, la soufflante 12 comportant le moyeu 14 et les aubes 10 doit être désolidarisée du reste de la turbomachine 16 ou de l’ensemble propulsif pour être déplacée vers l’amont et l’extraire du carter de soufflante 18 voire de la manche d’entrée d’air (non représentée). L’aube 10 est ensuite désolidarisée du moyeu 14 et est retirée par translation radiale vers l’extérieur (flèche F1).
Comme on peut le comprendre, cette opération est longue et complexe et entraîne une durée d’immobilisation importante de l’aéronef équipé de cette turbomachine et de cet ensemble propulsif.
Il existe donc un besoin d’identifier une solution pour faciliter le démontage d’une aube de soufflante à attache tulipe, de manière à réduire la durée ainsi que le coût de cette opération de démontage.
L'invention propose un ensemble propulsif pour un aéronef, cet ensemble propulsif comportant :
- un générateur de gaz comportant au moins un compresseur, une chambre annulaire de combustion et au moins une turbine,
- une soufflante située en amont du générateur de gaz et entraînée en rotation par un rotor du générateur de gaz autour d’un axe, la soufflante comportant un moyeu et une rangée annulaire d’aubes qui s’étendent autour du moyeu et qui comportent chacune un pied monté par translation radiale dans un logement du moyeu,
- un carter de soufflante s’étendant autour de la soufflante, le carter de soufflante comportant une paroi cylindrique externe et un revêtement annulaire abradable interne,
- une nacelle s’étendant autour du carter de soufflante et d’au moins une partie du générateur de gaz, cette nacelle comprenant au moins un capotage annulaire situé autour du carter de soufflante,
caractérisé en ce que le carter de soufflante comprend, à une position circonférentielle prédéterminée autour de l’axe, une ouverture radiale qui est fermée par un panneau amovible recouvert par ledit capotage, le panneau comportant une partie de la paroi cylindrique et une partie du revêtement abradable, et l’ouverture étant située au droit de la soufflante et étant configurée pour permettre l’extraction radiale d’une des aubes à travers elle.
L’invention propose ainsi une solution pour permettre le démontage d’une aube de soufflante, sans démontage et retrait de la soufflante vis-à-vis de la turbomachine ou de l’ensemble propulsif. Le panneau forme une partie du carter de soufflante dans la mesure où il comprend à la fois une partie de la paroi cylindrique et une partie du revêtement abradable. Le panneau peut comprendre d’autres éléments comme par exemple des plis (tissus ou nappes) de carbone. Le revêtement abradable est par exemple du type en nid d’abeille et comprend une pluralité d’alvéoles.
L’ensemble 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 :
-- ledit capotage est amovible ou comprend une partie amovible située au droit dudit panneau ;
-- l’ouverture est située à 3h, 6h ou 9h par analogie avec le cadran d’une horloge ;
- le panneau a une étendue angulaire autour de l’axe qui est comprise entre 5 et 20°,
- le panneau a une diagonale ou plus grande longueur inscrite dans ce panneau qui représente entre 110 et 200% d’une corde maximale d’une desdites aubes ; la corde maximale d’une aube est la distance maximale entre le bord d’attaque et le bord de fuite de cette aube, mesurée dans un plan perpendiculaire à un axe d’allongement de l’aube ;
- le panneau comprend deux bords circonférentiels, respectivement amont et aval, et deux bords latéraux, le bord circonférentiel amont étant situé dans le prolongement d’un bord circonférentiel amont du reste du carter de soufflante, et les bords latéraux et circonférentiel aval comportant des brides de fixation par des vis ou boulons au reste du carter de soufflante ;
- la nacelle comprend une manche annulaire d’entrée d’air située en amont de la soufflante, la manche d’entrée d’air étant solidarisée audit panneau et étant fixée de manière amovible audit carter de soufflante ;
- ledit capotage comprend une trappe amovible qui est située au droit du panneau et qui est configurée pour permettre l’extraction radiale d’une des aubes à travers elle ;
- le capotage comprend au moins un capot circonférentiel qui s’étend autour du carter de soufflante et à l’extérieur du panneau, ce capot circonférentiel comprenant une extrémité circonférentielle articulée autour d’un autre axe parallèle audit axe de façon à être mobile depuis une position de fermeture du capotage jusqu’à une position d’ouverture du capotage et d’accès au panneau ;
-- un système de calage variable est associé au pied de chacune des aubes, dans le logement précité du moyeu.
L’invention concerne également un procédé de démontage d’une aube de soufflante dans un ensemble propulsif tel que décrit ci-dessus, dans lequel il comprend les étapes de :
a) démontage et retrait du panneau, après démontage ou retrait partiel dudit capotage,
b) démontage de l’aube et retrait de l’aube à travers l’ouverture du carter de soufflante.
L’étape a) peut être réalisée en démontant la manche d’entrée d’air et en la retirant de l’ensemble propulsif par translation axiale vers l’amont.
Le procédé peut comprendre, avant l’étape a), une étape de démontage du capotage pour avoir accès au panneau.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
Les figures 1 à 3 ont déjà été décrites dans ce qui précède et illustrent la technique antérieure à la présente invention.
Les figures 4 à 7 représentent une turbomachine d’aéronef 20 ou du moins un module de soufflante 22 de cette turbomachine d’aéronef, qui fait partie d’un ensemble propulsif selon l’invention qui sera décrit plus en détail dans ce qui suit en référence aux figures suivantes.
Comme évoqué dans ce qui précède, la turbomachine 20 comprend un générateur de gaz G comportant au moins un compresseur CC1, une chambre annulaire de combustion CC2 et au moins une turbine T.
La turbomachine 20 comprend en outre une soufflante 24 qui est située en amont du générateur de gaz G et qui est entrainée en rotation par un rotor du générateur de gaz G autour d’un axe A.
La soufflante 24 est entourée par un carter de soufflante 26 qui comprend classiquement une paroi cylindrique 28 dont la surface interne est recouverte avec un revêtement abradable 30. Ce revêtement 30 entoure la soufflante 24 et est apte à coopérer par frottement avec les sommets des aubes 32 de la soufflante 24.
La soufflante 24 comprend en outre un moyeu 34 qui portent les aubes 32, ces aubes 32 s’étendant autour du moyeu 34 et sensiblement radialement par rapport à l’axe A. Chacune des aubes 32 comprend une pale 36 comportant un sommet 38 libre à son extrémité radialement externe et un pied 40 à son extrémité radialement interne. Chacune des aubes est montée individuellement sur le moyeu 34 par une attache du type à « pied tulipe ».
Le pied 40 de chacune des aubes 32 comprend un renflement appelé « pied tulipe » et est engagé dans un logement radial 42 du moyeu 34, par translation radiale vis-à-vis de l’axe A. Un système 44 de calage variable est associé au pied 40 de chacune des aubes 32, dans le logement 42 du moyeu.
On définit par C la corde maximale de chaque aube 32, c’est-à-dire la distance maximale entre le bord d’attaque et le bord de fuite de la pale mesurée dans un plan perpendiculaire à un axe d’allongement de l’aube qui peut être considéré comme son axe de calage. Ce paramètre est bien connu de l’homme du métier spécialisé dans les aubes de soufflante.
Le module de soufflante 22 est ici formé par la soufflante 24, avec son moyeu 34 et ses aubes 32 notamment, et le carter de soufflante 26.
Une des particularités du carter de soufflante 26 est qu’il comprend, à une position circonférentielle prédéterminée autour de l’axe A, une ouverture radiale 46 qui est fermée par un panneau amovible 48.
Dans l’exemple représenté, l’ouverture 46 est située à 6h par analogie avec le cadran d’une horloge. C’est-à-dire que l’ouverture 46 est située en partie basse lorsque la turbomachine et l’ensemble propulsif équipe un aéronef. Autrement dit, l’ouverture 46 est traversée par un plan vertical passant par l’axe A.
En variante, l’ouverture 46 pourrait être située à 3h ou 9h par faciliter l’accès au panneau 48 lorsque l’ensemble propulsif est situé sous une voilure de l’aéronef par exemple.
Le panneau 48 comporte une partie de la paroi cylindrique 28 et une partie du revêtement abradable 30.
Dans l’exemple représenté, le panneau 48 a une forme générale parallélépipédique et est incurvé pour suivre la courbure du carter de soufflante 26.
Le panneau 48 a par exemple une étendue angulaire E1 autour de l’axe A qui est comprise entre 5 et 20°.
Le panneau 48 a par exemple une diagonale D1 (mesurée entre deux coins opposés du panneau) ou plus grande longueur inscrite dans ce panneau qui représente entre 110 et 200% de la corde maximale C d’une des aubes 32 (figures 4 et 5). Le panneau 48 peut avoir une longueur L1 le long de l’axe A qui représente entre 30 et 60% d’une longueur L2 du carter de soufflante 26 (figures 4 et 5).
Comme cela est mieux visible à la , le panneau 48 comprend deux bords circonférentiels, respectivement amont 48a et aval 48b, et deux bords latéraux 48c, 48d.
Le bord circonférentiel amont 48a est situé dans le prolongement d’un bord circonférentiel amont 26a du reste du carter de soufflante 26. Les bords latéraux 48c, 48d et circonférentiel aval 48b comportent des brides 50 de fixation par des vis 52 ou boulons au reste du carter de soufflante 26.
Les figures 6 et 7 montrent que l’ouverture 46 est située au droit de la soufflante 26 et est configurée pour permettre l’extraction radiale d’une des aubes 32 à travers elle. Une seule ouverture 46 suffit sur le carter de soufflante 26 et toutes les aubes 32 peuvent être démontées et retirées les unes après les autres à travers cette ouverture 46. Il suffit pour cela de faire tourner la soufflante 24 de façon à ce que l’aube à démonter soit alignée radialement avec l’ouverture 46 dont les dimensions sont déterminées pour laisser passer l’aube.
Dans l’exemple représenté, l’ouverture 46 forme une encoche sensiblement en U sur le bord 26a du carter de soufflante 26. L’ouverture 46 est complètement obturée par le panneau 48 et a donc une forme et des dimensions similaires à celles du panneau 48.
Les figures 8 à 11 illustrent un mode de réalisation d’un ensemble propulsif 54 selon l’invention, et les figures 12 à 15 illustrent une variante de réalisation de cet ensemble propulsif.
Dans ces réalisations, la turbomachine 20 est du type de celle illustrée aux figures 4 à 7 et décrite dans ce qui précède.
Dans ces réalisations, l’ensemble propulsif 54 comprend une nacelle 58 qui s’étend autour du carter de soufflante 26 et d’au moins une partie du générateur de gaz (non représenté).
La nacelle 58 comprend une manche annulaire 60 d’entrée d’air qui est située en amont de la soufflante 24 et au moins un capotage annulaire 62 situé autour du carter de soufflante 26. Le capotage 62 est avantageusement amovible ou comprend une partie amovible qui est située au droit ou en regard du panneau 48 pour faciliter son extraction.
De manière préférée, la manche d’entrée d’air 60 est solidarisée au panneau 48. Comme on le voit aux figures 10 et 14, le panneau 48 est fixé par son bord 48a à l’extrémité aval de la manche d’entrée d’air 60. Le panneau 48 s’étend ainsi en saillie vers l’aval depuis la manche d’entrée d’air 60.
Dans le mode de réalisation des figures 8 à 11, le capotage 62 comprend au moins un capot circonférentiel 64 qui s’étend autour du carter de soufflante 26 et à l’extérieur du panneau 48. Ce capot circonférentiel 64 comprend une extrémité circonférentielle 64a articulée autour d’un axe B parallèle à l’axe A de façon à être mobile depuis une position de fermeture du capotage 62 jusqu’à une position d’ouverture du capotage 62 et d’accès au panneau 48 illustré aux figures 8 à 11.
Le capot 64 peut avoir une étendue circonférentielle E2 autour de l’axe A comprise entre 100 et 200° environ, et plus préférentiellement entre 150 et 180°.
Dans le mode de réalisation des figures 8 à 11, le capotage 62 de la nacelle 58 comprend une trappe 66 amovible qui est située au droit du panneau 48 et qui est configurée pour permettre l’extraction radiale d’une des aubes 32 à travers elle.
La trappe 66 a par exemple une étendue angulaire E3 autour de l’axe A qui est comprise entre 5 et 20°, et/ou une longueur L3 le long de l’axe A qui représente entre 30 et 60% d’une longueur L2 du carter de soufflante 26 (figures 4 et 13). De préférence, E3 est supérieure ou égale à E1, et L3 est supérieure ou égale à L1.
La trappe 66 a de préférence une diagonale D2 ou plus grande longueur inscrite dans cette trappe qui représente entre 110 et 150% de la diagonale D1 du panneau 48 pour faciliter le retrait du panneau 48 à travers la trappe 66.
La présente invention concerne également un procédé de démontage d’une aube 32 de soufflante dans un ensemble propulsif tel qu’illustré aux figures 8 et suivantes.
Ce procédé comprend par les étapes de :
a) démontage et retrait du panneau 48 (cf. figures 6, 10 et 14), et
b) démontage de l’aube 32 et retrait de l’aube 32 à travers l’ouverture 46 du carter de soufflante 26 (cf. figures 7, 11 et 15).
Pour démontrer d’autres aubes 32, il suffit alors de faire tourner la soufflante de façon à ce que les aubes en question soient situées successivement au niveau de l’ouverture.
Dans le cas décrit plus haut, l’étape a) du procédé est réalisée en démontant la manche d’entrée d’air 60 et en la retirant de l’ensemble propulsif par translation axiale vers l’amont (cf. figures 10 et 14).
Pour avoir accès au panneau 48, le procédé peut comprendre, avant l’étape a), une étape de démontage du capotage 62. Dans le mode de réalisation des figures 8 à 11, le démontage du capotage 62 revient à le déplacer de sa position de fermeture à sa position d’ouverture illustrée dans ces dessins. Dans la variante de réalisation des figures 12 à 15, le démontage du capotage 62 revient à retirer la trappe 66. Dans ce dernier cas, on comprend que l’aube 32 sera extraite à travers l’ouverture 46 du carter de soufflante 26 ainsi que la trappe 66.
Dans une variante non représentée, après démontage du capotage 62 et désolidarisation du panneau 48 vis-à-vis du reste du carter de soufflante 26, le panneau 48 pourrait être retiré de l’ensemble propulsif sans retrait de la manche d’entrée d’air 60. Il faudrait alors incliner le panneau 48 et l’extraire du carter de soufflante 26 en le déplaçant axialement entre le sommet d’une des aubes 32 et la manche d’entrée d’air 60. Le démontage du panneau 48 serait alors réalisé depuis l’intérieur de l’ensemble propulsif.
Dans encore une variante non représentée, après démontage du capotage 62 et désolidarisation du panneau 48 vis-à-vis du reste du carter de soufflante 26, le panneau 48 pourrait être retiré de l’ensemble propulsif (par exemple à travers la trappe 66), sans retrait de la manche d’entrée d’air 60. Le démontage du panneau 48 serait alors réalisé depuis l’extérieur de l’ensemble propulsif.
Claims (9)
- Ensemble propulsif (54) pour un aéronef, cet ensemble propulsif (54) comportant :
- un générateur de gaz (G) comportant au moins un compresseur (CC1), une chambre annulaire de combustion (CC2) et au moins une turbine (T),
- une soufflante (24) située en amont du générateur de gaz et entraînée en rotation par un rotor du générateur de gaz (G) autour d’un axe (A), la soufflante (24) comportant un moyeu (34) et une rangée annulaire d’aubes (32) qui s’étendent autour du moyeu (34) et qui comportent chacune un pied (40) monté par translation radiale dans un logement (42) du moyeu (34),
- un carter de soufflante (26) s’étendant autour de la soufflante (24), le carter de soufflante (26) comportant une paroi cylindrique externe (28) et un revêtement annulaire abradable interne (30),
- une nacelle (58) s’étendant autour du carter de soufflante (26) et d’au moins une partie du générateur de gaz, cette nacelle (58) comprenant au moins un capotage annulaire (62) situé autour du carter de soufflante (26),
caractérisé en ce que le carter de soufflante (26) comprend, à une position circonférentielle prédéterminée autour de l’axe (A), une ouverture radiale (46) qui est fermée par un panneau (48) amovible recouvert par ledit capotage (62), le panneau (46) comportant une partie de la paroi cylindrique (28) et une partie du revêtement abradable (30), et l’ouverture (46) étant située au droit de la soufflante (24) et étant configurée pour permettre l’extraction radiale d’une des aubes (32) à travers elle. - Ensemble propulsif (54) selon la revendication 1, dans lequel le panneau (48) a une étendue angulaire (E1) autour de l’axe (A) qui est comprise entre 5 et 20°.
- Ensemble propulsif (54) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le panneau (48) a une diagonale (D1) ou une plus grande longueur inscrite dans ce panneau (48) qui représente entre 110 et 200% d’une corde maximale (C) d’une desdites aubes (32).
- Ensemble propulsif (54) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le panneau (48) comprend deux bords circonférentiels, respectivement amont (48a) et aval (48b), et deux bords latéraux (48c, 48d), le bord circonférentiel amont (48a) étant situé dans le prolongement d’un bord circonférentiel amont (26a) du reste du carter de soufflante (26), et les bords latéraux (48c, 48d) et circonférentiel aval (48b) comportant des brides (50) de fixation par des vis (52) ou boulons au reste du carter de soufflante (26).
- Ensemble propulsif (54) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la nacelle (58) comprend une manche annulaire d’entrée d’air (60) située en amont de la soufflante (24), la manche d’entrée d’air (60) étant solidarisé audit panneau (48) et étant fixée de manière amovible audit carter de soufflante (26).
- Ensemble propulsif (54) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit capotage (62) comprend une trappe amovible (66) qui est située au droit du panneau (48) et qui est configurée pour permettre l’extraction radiale d’une des aubes (32) à travers elle.
- Ensemble propulsif (54) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le capotage (62) comprend au moins un capot circonférentiel (64) qui s’étend autour du carter de soufflante (26) et à l’extérieur du panneau (48), ce capot circonférentiel (64) comprenant une extrémité circonférentielle (64a) articulée autour d’un autre axe (B) parallèle audit axe (A) de façon à être mobile depuis une position de fermeture du capotage (62) jusqu’à une position d’ouverture du capotage (62) et d’accès au panneau (48).
- Procédé de démontage d’une aube (32) de soufflante dans un ensemble propulsif (54) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel il comprend les étapes de :
a) démontage et retrait du panneau (48), après démontage ou retrait partiel dudit capotage (62),
b) démontage de l’aube (32) et retrait de l’aube (32) à travers l’ouverture (46) du carter de soufflante (26). - Procédé selon la revendication 8, l’ensemble étant tel que défini à la revendication 5, dans lequel l’étape a) est réalisée en démontant la manche d’entrée d’air (60) et en la retirant de l’ensemble propulsif (54) par translation axiale vers l’amont.
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