WO2016151236A1 - Turbomachine d'aeronef a reducteur planetaire ou epicycloïdal - Google Patents

Turbomachine d'aeronef a reducteur planetaire ou epicycloïdal Download PDF

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WO2016151236A1
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high pressure
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PCT/FR2016/050630
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Nils BORDONI
Guillaume Patrice KUBIAK
Kevin Morgane LEMARCHAND
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Safran Aircraft Engines
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Abstract

Turbomachine d'aéronef, comportant un corps basse pression comprenant un arbre basse pression (24), des moyens (44) de prélèvement de puissance sur ledit arbre basse pression, et une soufflante (28) entraînée par ledit arbre basse pression par l'intermédiaire d'un réducteur (32), ledit réducteur comportant au moins un premier élément (50) solidaire en rotation dudit arbre basse pression, au moins un second élément (56) solidaire en rotation de ladite soufflante, et au moins un troisième élément (52) relié à un carter de stator de la turbomachine, caractérisée en ce que ledit au moins un troisième élément est reliée audit carter de stator par des moyens de liaison (60) débrayables et comportant au moins un organe mobile depuis une première position dans laquelle ledit au moins un troisième élément est reliée fixement audit carter de stator, jusqu'à une seconde position dans laquelle ledit au moins un troisième élément est désolidarisé dudit carter de stator et est libre de tourner autour dudit axe longitudinal.

Description

î
Turbomachine d'aéronef à réducteur planétaire ou épicycloïdal
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne une turbomachine d'aéronef à réducteur planétaire ou épicycloïdal.
ETAT DE L'ART
Une turbomachine d'aéronef comprend classiquement un corps basse pression (BP) comprenant un arbre basse pression (BP) et un corps haute pression (HP) comprenant un arbre haute pression (HP). Les arbres basse et haute pression s'étendent le long d'un même axe longitudinal de la turbomachine.
La turbomachine comprend en outre une soufflante qui est entraînée par l'arbre basse pression par l'intermédiaire d'un réducteur planétaire ou épicycloïdal, comme cela est décrit dans le document FR-A1 -2 817 912.
La turbomachine fournit la puissance propulsive mais également la puissance nécessaire à tous les systèmes de l'aéronef. La tendance est à l'augmentation de cette puissance prélevée sur la turbomachine, entre autres pour assurer un meilleur confort aux passagers de l'aéronef.
Cette puissance est quasiment toujours prélevée sur le corps HP. Ceci est en général réalisé au moyen d'un arbre radial mécanique engrené sur le corps HP, qui transfère la puissance vers un boîtier d'accessoires ou d'engrenages (couramment appelé AGB, qui est l'acronyme d'Accessory Gear Box) sur lequel sont situés des équipements chargés de convertir cette énergie mécanique en une forme désirée (électrique, hydraulique, etc.), ainsi que les équipements nécessaires au moteur.
Le prélèvement sur le corps HP présente des avantages. En effet, il y a peu de variation de vitesses du corps HP au cours d'un vol. De plus, ce prélèvement facilite le dimensionnement des organes entraînés par l'AGB. Enfin, ce prélèvement permet de se servir de l'arbre de prélèvement pour démarrer le corps HP, en inversant le sens de transmission de la puissance. Il est en effet souhaitable, pour démarrer une turbomachine, d'entraîner son corps HP directement, car la moindre inertie du corps HP facilite le démarrage et il est plus facile de mettre la chambre de combustion de la turbomachine en condition d'allumage en entraînant le corps HP que le corps BP du fait du fort taux de compression du compresseur HP par rapport au compresseur BP. Enfin, le corps HP étant le premier à monter en régime au démarrage, la connexion de l'AGB sur le corps HP assure une montée en régime des organes de lubrification (pompe à huile, etc.) préalablement au démarrage des autres corps, ce qui permet de réduire l'usure et les vibrations.
Cependant, ce prélèvement mécanique est préjudiciable à l'opérabilité du compresseur HP. Les turbomachines à double flux récentes ont tendance à avoir un taux de dilution (rapport du débit du flux secondaire ou flux froid sur le débit du flux primaire ou flux chaud - ou BPR, acronyme de Bypass Ratio) relativement important, ce qui a pour conséquence de diminuer le débit d'air passant par le corps HP. On a constaté qu'une diminution du débit masse à même taux de compression amène à se rapprocher de la ligne de pompage. L'augmentation du BPR a donc un impact négatif sur l'opérabilité du corps HP, qui s'ajoute donc à l'impact du prélèvement mécanique. Le même problème apparaît lorsqu'on augmente le taux de pression globale (OPR, acronyme û'Overail Pressure Ratio), tendance que l'on observe également sur les turbomachines récentes dont on souhaite augmenter le rendement thermique.
Classiquement, des prélèvements d'air sont effectués sur le compresseur HP pour assurer les besoins de l'aéronef en air comprimé notamment pour la pressurisation de la cabine. Ces prélèvements augmentent le débit d'air traité par le compresseur HP, améliorant ainsi son opérabilité. Désormais, des configurations sans prélèvement d'air sont parfois étudiées afin d'obtenir un moteur avec une consommation en carburant réduite, ce qui a pour conséquence de diminuer le débit d'air du compresseur HP, et donc d'impacter négativement son opérabilité. De plus, avec ce dernier type de configuration, la fonction d'alimentation en air comprimé de l'aéronef peut être assumée par un équipement électrique qui augmente donc en plus le besoin de prélèvement mécanique sur la turbomachine. L'augmentation de la puissance demandée par l'aéronef, l'augmentation du BPR menant à une réduction des tailles des corps, et la réduction des prélèvements d'air, concourent à rendre la situation actuelle, dans laquelle le prélèvement mécanique a lieu sur le corps HP, de plus en plus difficile à réaliser.
Il a donc été proposé, notamment dans le document FR-A1 -2 915 523, de prélever de la puissance mécanique sur le corps BP plutôt que sur le corps HP.
Cette configuration permet d'éliminer le problème d'opérabilité du corps HP, mais en soulève un nouveau : si l'arbre de prélèvement de puissance engrène désormais l'arbre BP, il n'est plus possible de démarrer la turbomachine en entraînant le corps HP. Il serait envisageable de prévoir deux arbres distincts : un premier arbre engrenant l'arbre HP pour démarrer le corps HP et la turbomachine, et un second arbre engrenant l'arbre BP pour prélever de la puissance une fois la turbomachine démarrée. Cependant, cette solution aurait un fort impact sur la masse et la complexité de la turbomachine, ce qui motive à essayer de garder un seul arbre de prélèvement engrené sur l'arbre BP. Ce prélèvement est en général effectué sur la partie rapide du BP, donc coté arbre de turbine :
Pour démarrer une turbomachine à partir de son corps BP, il est nécessaire de l'entraîner à régime suffisamment élevé pour que le corps HP soit entraîné à son tour par le flux d'air mis en mouvement par le corps BP. Il est donc à prévoir qu'une vitesse élevée du rotor du corps BP soit nécessaire. Or, l'inertie de l'ensemble est très importante à cause de la soufflante de grand diamètre et de la turbine multi-étages à fort rayon moyen. Ainsi, il apparaît qu'une énergie et une puissance très importantes seront nécessaires pour assurer le démarrage, ce qui est pénalisant, notamment à cause du dimensionnement à revoir du groupe auxiliaire de puissance (ou APU, acronyme de Auxiliary Power Unit), et éventuellement du circuit de puissance électrique ou pneumatique à augmenter. De plus, cela signifierait que Se moteur aurait une forte poussée lors du démarrage à cause l'entraînement de la soufflante, ce qui pourrait poser des problèmes de sécurité aux abords de l'aéronef avant décollage.
L'état de l'art comprend notamment le document FR-A1 -2 405 367.
Ce document décrit une turbomachine monocorps. Un précompresseur est disposé en amont du corps de la turbomachine et une turbine libre est disposée en aval du corps, cette turbine libre entraînant une soufflante par l'intermédiaire d'une transmission planétaire. Un arbre de prélèvement est entraîné par un arbre de sortie fixé à une roue creuse de la transmission planétaire. Ce type de turbomachine présente un faible taux de dilution. L'arbre de sortie est bloqué en vol de croisière de sorte à immobiliser le précompresseur et la roue creuse de la transmission planétaire. Autrement dit, la roue creuse du réducteur est par défaut libre en rotation, et bloquée lorsque l'aéronef est en vol de croisière. Par ailleurs, une déviation est prévue pour que de l'air contourne le précompresseur et alimente le corps de la turbomachine.
Le document GB-A-2 199 900 décrit également une turbomachine monocorps. Le corps de la turbomachine entraîne une hélice.
EXPOSE DE L'INVENTION
La présente invention propose une solution simple, efficace et économique à ce problème grâce à un aménagement de la turbomachine à réducteur, permettant de la démarrer plus facilement par entraînement du corps BP.
L'invention propose à cet effet une turbomachine d'aéronef, comportant un corps basse pression comprenant un arbre basse pression reliant un rotor d'un compresseur basse pression à un rotor d'une turbine basse pression, et un corps haute pression comprenant un arbre haute pression reliant un rotor d'un compresseur haute pression à un rotor d'une turbine haute pression, les arbres basse et haute pression s'étendant le long d'un même axe longitudinal, la turbomachine comprenant en outre des moyens de prélèvement de puissance sur ledit arbre basse pression, et une soufflante entraînée par ledit arbre basse pression par l'intermédiaire d'un réducteur planétaire ou épicycloïdal, ledit réducteur comportant au moins un premier élément solidaire en rotation dudit arbre basse pression, au moins un second élément solidaire en rotation de ladite soufflante, et au moins un troisième élément relié à un carter de stator de la turbomachine, caractérisée en ce que ledit au moins un troisième élément est reliée audit carter de stator par des moyens de liaison débrayables et comportant au moins un organe mobile depuis une première position dans laquelle ledit au moins un troisième élément est reliée fixement audit carter de stator, jusqu'à une seconde position dans laquelle ledit au moins un troisième élément est désolidarisé dudit carter de stator et est libre de tourner autour dudit axe longitudinal.
Ainsi, la soufflante peut être découplée du corps BP, par exemple lors du démarrage de la turbomachine. Ceci permet d'éviter les inconvénients décrits plus haut. Le positionnement des moyens débrayables ou de découplage, au niveau de la liaison du carter de stator à un élément destiné à être fixe en fonctionnement de la turbomachine, permet de faciliter leur réalisation.
En fonctionnement normal, après l'étape de démarrage de la turbomachine, le réducteur est utilisé en réducteur planétaire ou épicycloïdal avec un rapport de réduction fixe. Lorsqu'on souhaite démarrer le moteur, on débraye au niveau des moyens de liaison proposés et le troisième élément habituellement fixe devient alors libre de tourner. Le fonctionnement du réducteur change alors de mode de fonctionnement et passe en différentiel. Le troisième élément n'oppose pas de couple résistant sauf son inertie propre, et presque la totalité du couple du corps basse pression est transmise au troisième élément. La soufflante n'est pas entraînée et ne consomme pas d'énergie mécanique. Elle est découplée du corps basse pression. Le démarrage de la turbomachine est donc initié par l'intermédiaire du corps BP. Le démarrage n'a pas lieu sur le corps HP, ce qui permet de supprimer l'arbre radial relié au corps HP de la technique antérieure (ou plutôt de le déplacer pour qu'il coopère à la place avec le corps BP). La suppression de cet arbre permet de simplifier le corps HP qui ne comprend pas de mécanisme de liaison à l'arbre radial, et donc d'envisager une réduction de sa taille en particulier sa dimension radiale. Le corps HP ne doit pas non plus être équipé de moteur électrique en vue du démarrage, ce moteur étant susceptible de sur-contraindre le corps HP. Le corps HP peut ainsi être utilisé pour la seule alimentation de la chambre de combustion et la génération des gaz de combustion. On peut ainsi disposer d'une turbomachine à double corps dont le corps HP est de taille réduite, ce qui favorise une optimisation de son taux de dilution.
La turbomachine selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :
- le premier élément est un arbre planétaire du réducteur,
- le second élément est une couronne externe ou un porte-satellites du réducteur,
- ledit troisième élément est une couronne externe du réducteur,
- ledit troisième élément est un porte-satellites du réducteur,
- lesdits moyens de liaison comprennent une bride annulaire portée par ledit troisième élément, ledit au moins un organe étant monté mobile dans au moins un étrier porté par ledit carter de stator et monté sur ladite bride, - ledit au moins un organe, qui est de préférence un piston, est configuré pour venir en appui sur la bride et la serrer lorsqu'il est dans la première position précitée,
- au moins un parmi ledit au moins étrier et ledit au moins un organe comprend une plaquette d'appui en matériau à fort coefficient de frottement, - ledit au moins un organe est sollicité contre la bride par au moins un ressort,
- ledit au moins un organe est configuré pour être déplacé en translation au moyen d'une vis,
- Iesdits moyens de liaison sont reliés à des moyens d'actionnement, par exemple hydraulique, reliés à un calculateur de la turbomachine, et/ou à des moyens d'actionnement pneumatique reliés par des moyens d'alimentation à des moyens de prélèvement d'air dans un compresseur du corps haute pression,
- la turbomachine a un taux de dilution supérieur à 10, voire supérieur à 12,
- les rotors basse pression et haute pression ne sont pas liés mécaniquement
- le compresseur basse pression est configuré pour générer un flux d'air traversant le compresseur haute pression en vue de l'entraînement de son rotor,
- le corps haute pression définit une veine qui s'étend dans le prolongement d'une veine du corps basse pression ; autrement dit, le corps HP est situé dans le même flux que le corps BP, ce qui n'est pas le cas dans le document de l'art antérieur cité dans ce qui précède,
La présente invention concerne également un procédé de démarrage ou de fonctionnement d'une turbomachine d'aéronef telle que décrite ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend une étape (de démarrage) consistant à débrayer Iesdits moyens de liaison pour faire passer ledit organe mobile de sa première à sa second position.
Optionneiiement, le procédé comprend ensuite une étape consistant à embrayer Iesdits moyens de liaison pour faire passer ledit organe mobile de sa seconde à sa première position, puis une étape de fonctionnement normal du moteur consistant à utiliser le réducteur en réducteur planétaire ou épicycioïdal avec un rapport de réduction fixe, l'étape de fonctionnement normal comprenant des phases de décollage, de montée, de croisière, et de descente. Eventuellement le procédé comprend une étape accidentelle de panne ou d'arrêt moteur nécessitant de mettre la soufflante en autorotation et consistant à débrayer lesdits moyens de liaison ou nécessitant de redémarrer le moteur et consistant à débrayer puis embrayer lesdits moyens de liaison.
DESCRIPTION DES FIGURES
L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'une turbomachine à réducteur,
- la figure 2 est une vue à plus grande échelle d'une partie de la figure 1 ,
- la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 2 et représente une autre technologie de réducteur,
- la figure 4 est une vue schématique en perspective d'un réducteur de turbomachine,
- la figure 5 est une vue correspondant à la figure 2 et représente un premier mode de réalisation de l'invention,
- la figure 6 est une vue correspondant à la figure 3 et représente un second mode de réalisation de l'invention,
- les figures 7 à 9 sont des vues schématiques en coupe longitudinale de moyens de liaison débrayables pour la turbomachine selon l'invention, et
- la figure 10 est un schéma illustrant des étapes d'un procédé de fonctionnement selon l'invention (trait discontinu) en comparaison de celles d'un procédé classique (trait continu).
DESCRIPTION DETAILLEE
On se réfère tout d'abord aux figures 1 et 2 qui représentent schématiquement une turbomachine 10 d'aéronef à double corps et double flux.
La turbomachine 10 comporte de façon classique un générateur de gaz 12 de part et d'autre duquel sont agencés un compresseur basse pression 14 et une turbine basse pression 16, ce générateur de gaz 12 comprenant un compresseur haute pression 18, une chambre de combustion 20 et une turbine haute pression 22. Par la suite, les termes « amont » et « aval » sont considérés selon une direction principale F d'écoulement des gaz dans la turbomachine, cette direction F étant parallèle à l'axe longitudinal A de la turbomachine.
Les rotors du compresseur basse pression 14 et de la turbine basse pression 16 forment un corps basse pression ou BP, et sont reliés l'un à l'autre par un arbre basse pression ou BP 24 centré sur l'axe A. De même, les rotors du compresseur haute pression 18 et de la turbine haute pression 22 forment un corps haute pression ou HP, et sont reliés l'un à l'autre par un arbre haute pression ou HP 26 centré sur l'axe A et agencé autour de l'arbre BP 24. Les arbres basse et haute pression s'étendant le long de l'axe longitudinal A et ne sont pas liés mécaniquement. Le compresseur basse pression est configuré pour générer un flux d'air traversant le compresseur haute pression en vue de l'entraînement de son rotor. Lors du démarrage, le compresseur BP fournit un débit d'air suffisant qui permet d'entraîner aérodynamiquement le corps HP de manière similaire au principe des démarreurs pneumatiques des anciens moteurs d'avions.
La turbomachine 10 comporte par ailleurs, à l'avant du générateur de gaz 12 et du compresseur basse pression 14, une soufflante 28. Cette soufflante 28 est rotative selon l'axe A, et entourée d'un carter de soufflante 30. Elle est entraînée indirectement par l'arbre BP 24, au moyen d'un réducteur 32 agencé entre le corps BP et la soufflante 28, en étant disposé axialement entre cette dernière et le compresseur BP 14. La soufflante est ainsi désaccouplée du corps BP pour diminuer l'inertie de ce dernier. La soufflante ne fournit que très peu d'air au flux primaire où se situe le corps HP.
La présence du réducteur 32 pour entraîner la soufflante 28 permet de prévoir un plus grand diamètre de soufflante, et favorise donc l'obtention d'un plus fort taux de dilution, assurant un gain de consommation en carburant. Avantageusement, la turbomachine a un taux de dilution supérieur à 10, voire supérieur à 12
En outre, la turbomachine 10 définit un premier canal 34 destiné à être traversé par un flux primaire, ainsi qu'un canal secondaire 36 destiné à être traversé par un flux secondaire situé radialement vers l'extérieur par rapport au flux primaire. Ce canal secondaire 36 est délimité radialement vers l'extérieur par une paroi radialement interne d'une nacelle 30, cette paroi comportant une virole extérieure 38 d'un carter intermédiaire 40.
Le carter intermédiaire 40 comprend également un moyeu raccordé à la virole extérieure 38 par l'intermédiaire de bras radiaux 42. Le canal secondaire 36 est délimité radialement vers l'intérieur par une paroi externe d'un compartiment annulaire inter-veine 43, qui comprend une paroi interne 42 entourant notamment les compresseur BP 14 et HP 18. Les bras 42 du carter intermédiaire 40 se prolongent radialement vers l'intérieur jusque dans la veine reliant la sortie du compresseur BP 14 à l'entrée du compresseur HP 18.
Dans la turbomachine 10, il est prévu un boîtier d'engrenages ou un équipement (non représenté) nécessitant une puissance mécanique, ce boîtier étant par la suite appelé boîtier AGB. Il est par exemple placé à l'intérieur de la nacelle 30 de la turbomachine ou dans le compartiment inter-veine 43.
Pour le prélèvement de la puissance mécanique destinée à alimenter le boîtier AGB ou l'équipement, il est prévu un arbre de prélèvement 44 (figure 2), qui traverse ici un bras 42 du carter intermédiaire.
L'arbre de prélèvement 44 s'étend ici sensiblement radialement et comprend à son extrémité radtaiement interne une roue dentée 46 engrenée avec une roue dentée 48 solidaire en rotation de l'arbre BP 24. Les roues 46, 48 sont ici coniques et peuvent être logées dans un boîtier de prélèvement, appelé boîtier IGB. L'extrémité radialement externe de l'arbre 44 peut être reliée au boîtier AGB ou à l'équipement par un boîtier de renvoi d'angle, dénommé boîtier TGB, voire également par un arbre de transmission.
Le réducteur 32 des figures 1 et 2 comprend un train épicycloïdal. Il est noté que, conventionnellement, le train est dit épicycloïdal lorsque la couronne du réducteur est fixe en rotation. Lorsque c'est son porte- satellites qui est fixe en rotation, comme cela est visible en figure 3, le réducteur 32' est dit planétaire.
Comme cela est mieux visible en figure 4, un réducteur planétaire 32' ou épicycloïdal 32 comprend un arbre planétaire 50 centré sur l'axe A et solidaire en rotation de l'arbre basse pression 24, en étant agencé dans le prolongement amont de cet arbre 24.
Le réducteur 32, 32' comporte par ailleurs une couronne extérieure 52 et des satellites 54 engrenant avec la couronne extérieure 52 et l'arbre planétaire 50 et porté par un arbre porte-satellites 56.
Dans le réducteur épicycloïdal 32 des figures 1 et 2, la couronne 52 est reliée fixement à un carter de stator du compartiment inter-veine 43, et le porte-satellites 56 est solidaire en rotation d'un arbre de soufflante 58, ce dernier portant en général les aubes de soufflante par l'intermédiaire d'un disque de soufflante.
Dans le réducteur planétaire 32' de la figure 3, la couronne 52 est solidaire en rotation de l'arbre de soufflante 58, et le porte-satellites 56 est relié fixement au carter de stator du compartiment inter-veine 43.
Les figures 5 et 6 représentent des modes de réalisation de la présente invention, dans lesquels il est proposé de relier un des éléments du réducteur 32, 32' au carter de stator par l'intermédiaire de moyens de liaison débrayables.
Le mode de réalisation de la figure 5 concerne un réducteur épicycloïdal 32 du type de celui de la figure 2, c'est-à-dire dont la couronne 52 est reliée au carter de stator du compartiment inter-veine 43. Comme dans la figure 2, l'arbre planétaire 50 du réducteur 32 est relié à l'arbre BP 24 et les satellites sont portés par un porte-satellites 56 qui est relié au rotor de soufflante 58. Les moyens débrayables de liaison de la couronne 52 au carter de stator sont désignés par la référence 60, et sont ici schématiquement représentés. Des exemples concrets de réalisation seront décrits en détail dans ce qui suit, en référence aux figures 7 à 9.
Le mode de réalisation de la figure 6 concerne un réducteur planétaire 32' du type de celui de la figure 3, c'est-à-dire dont le porte- satellites 56 est relié au carter de stator du compartiment inter-veine 43. Comme dans la figure 3, l'arbre planétaire 50 du réducteur 32' est relié à l'arbre BP 24 et la couronne 52 est reliée au rotor de soufflante 58. Les moyens débrayables de liaison du porte-satellites 56 au carter de stator sont désignés par la référence 60, et sont ici schématiquement représentés.
Les figures 7 à 9 représentent des exemples de réalisation des moyens de liaison 60 débrayables selon l'invention.
On se réfère d'abord à la figure 7 dans laquelle la référence 62 désigne une bride annulaire qui est solidaire de l'élément du réducteur à relier au carter de stator du compartiment inter-veine 43, à savoir la couronne 52 du réducteur 32 ou le porte-satellites 56 du réducteur 32'.
La référence 64 désigne un étrier, comparable du point de vue du fonctionnement à un étrier de frein à disque d'un véhicule automobile. La bride 62 forme le disque. L'étrier est solidaire du carter de stator du compartiment inter-veine 43.
La bride 62 est montée dans un logement de l'étrier 64. L'étrier 64 peut avoir une forme annulaire et s'étendre tout autour de la bride. En variante, il peut être monté dans une zone de la bride, qui peut par ailleurs être équipée de plusieurs étriers 64 de ce type, par exemple régulièrement répartis autour de l'axe A de la turbomachine. Ceci dépend notamment du besoin en puissance de freinage.
Des plaquettes 66, représentant des consommables, en matériau à fort coefficient de frottement sont montées dans le logement de l'étrier 64, de part et d'autre de la bride 62. Une première plaquette 66a est fixe dans l'étrier 64, et portée par une paroi de rétrier s'étendant sensiblement parallèlement à la bride. Une seconde plaquette 66b est mobile dans le logement de l'étrier et est portée par un organe 68 mobile, tel qu'un piston.
L'organe 68 comprend un corps allongé relié à une extrémité longitudinale à une tête plate portant la seconde plaquette 66b, L'organe 68 est monté coulissant en translation dans l'étrier, depuis une première position, dite avancée, où Sa tête de l'organe est en appui contre la bride 62 et est serrée par l'intermédiaire de la seconde plaquette 66b contre la bride 62, et une seconde position, dite reculée (représentée en figure 7), où la tête de l'organe et la seconde plaquette 66b sont espacées de la bride 62.
Dans Sa première position précitée, l'organe 68 solidarise l'étrier 64 à la bride 62, et donc l'élément du réducteur (couronne 52 du réducteur 32 ou le porte-satellites 56 du réducteur 32') au carter de stator. Le réducteur 32, 32" a alors un fonctionnement classique avec un rapport de réduction donné. Dans la seconde position, l'organe 68 désolidarise l'étrier 64 de la bride 62, et donc l'élément du réducteur (couronne 52 du réducteur 32 ou le porte-satellites 56 du réducteur 32') du carter de stator. Cet élément est alors libre de tourner, en étant entraîné par les autres éléments du réducteur, qui fonctionne alors en différentiel. Le réducteur fixe un rapport de couple de sortie entre le porte-satellites et la couronne. La répartition du couple est fixée par la géométrie, et en particulier des rayons des pièces. Une relation lie les vitesses de la couronne et du porte-satellites à celle de l'arbre planétaire. Ces calculs sont à la portée de l'homme du métier.
Le déplacement de l'organe 68 peut être réalisé par des moyens de commande comportant par exemple un calculateur et un vérin, par exemple hydraulique, ou tout autre système d'actionnement. Cette solution laisse un maximum de flexibilité pour l'utilisation du découplage.
On pourrait également commander pneumatiquement le couplage par la pression en sortie du compresseur HP de manière à ce que le couplage soit effectué dès le ralentit corps HP atteint. Ainsi, une fois l'allumage du corps HP effectué, l'accouplement se trouverait automatiquement effectué par la montée en pression en sortie de compresseur HP. Au régime maximal, cette pression augmente, ainsi la force disponible pour effectuer l'accouplement serait également supérieure, ce qui permettrait de supporter, sans glissement ou autre phénomène indésirable, le couple plus important. En cas d'extinction en vol, la soufflante serait automatiquement découplée de manière à pouvoir redémarrer le moteur. Sur l'exemple de la figure 7, cela reviendrait à mettre en pression un fluide de déplacement du piston, par la pression d'air de sortie de compresseur HP ou à l'actionner directement par de l'air pressurisé.
Ces deux principes de commande pourraient être couplés de manière à améliorer la fiabilité et gérer les cas de panne. Par exemple, en cas de défaillance de la pompe hydraulique, la pression pneumatique pourrait prendre le relai afin de maintenir l'accouplement sous pression. Dans l'exemple de réalisation de la figure 7, ceci n'est plus utile car un ressort assure le couplage en cas de perte de pression.
En effet, dans l'exemple de la figure 7, l'organe 68 est sollicité dans sa première position par l'intermédiaire d'un ressort de compression 70 précontraint entre l'étrier et l'organe. Ceci permet d'éviter de maintenir une pression hydraulique continue pendant le fonctionnement normal de la turbomachine, et donc d'avoir une meilleure fiabilité. L'organe 68 serait alors sous pression pour uniquement débrayer l'organe, et l'amener dans sa seconde position.
Dans l'exemple de la figure 8, l'organe 68 est déplacé en translation entre ses première et seconde positions par l'intermédiaire d'une vis 72 dont la tige filetée est vissée dans un alésage 74 taraudé du corps de l'organe. L'alésage débouche à l'extrémité longitudinale du corps opposée à la tête.
Dans l'exemple de la figure 9, le système est similaire à celui de la figure 7. Son étrier 64 est ici fixé au carter intermédiaire 40 pour améliorer la dissipation de chaleur par les bras de carter. L'étrier est plaqué contre une paroi du carter 40 de façon à établir une conduction thermique entre les pièces chaudes du système et le carter 40 refroidi par l'air de veine entre les compresseurs BP et HP. Cette réalisation serait plus avantageuse si l'étrier se trouvait plus proche de la veine. Le diamètre externe de la bride 62 peut ainsi être surdimensionné pour rapprocher l'étrier de la veine, ce qui conférerait à la bride une souplesse permettant de monter rigidement l'étrier.
Le système des figures 7, 8 et 9 pourrait être isolé de l'enceinte de lubrification du réducteur 32, 32' afin de ne pas être lubrifié.
Dans l'invention, la partie libérée en rotation par le découplage oppose très peu de couple résistif. Les deux efforts à surmonter sont l'inertie lors de l'accélération au démarrage et les frottements diverses. En revanche, la soufflante oppose un fort couple résistif dû à son inertie très importante (masse à rayon élevé), les efforts aérodynamiques et les frottements divers. Ainsi, lors de l'actionnement du démarreur dans cette configuration découplé ; l'élément libre oppose très peu de résistance et se met à tourner ; peu de couple est absorbé en entrée car il y a peu de résistance de la part de la partie libre, et ie couple d'entrée est faible ; le couple de sortie appliqué à la soufflante, qu'il soit monté sur la couronne ou le porte-satellites, reste faible, ce faible couple étant contré par les efforts aérodynamiques et l'inertie importante de ia soufflante ; par conséquent, la soufflante ne tourne pas ou quasiment pas ; la puissance absorbée par la soufflante est quasi-nulle ; et la puissance absorbée par l'élément libre en régime stabilisé est uniquement due aux frottements, donc faible.
II a donc été possible d'amener le corps BP au régime nécessaire au démarrage du corps HP sans que la soufflante absorbe de la puissance. Une fois le moteur démarré, la partie laissée libre est progressivement freinée jusqu'à stopper sa rotation. Ce faisant, la soufflante est par réaction mise en rotation. Le réducteur 32, 32' reprend alors son fonctionnement initial de réducteur de vitesse. L'invention propose ainsi un système facile à réaliser du fait d'un couplage stator/rotor au lieu de rotor/rotor. Elle permet également une possibilité de dissiper la chaleur, générée par les frottements lors du réaccouplement de la soufflante, par l'air de veine situé juste au-dessus du réducteur. Elle crée pour cela un système de conduction de chaleur vers les bras de carter d'entrée, et un prélèvement d'air de veine du compresseur BP pour assurer le refroidissement. Par ailleurs, l'invention ne pénalise pas le placement du centre de gravité car elle est intégrée à proximité du réducteur et de son support au carter moteur et à la suspension du moteur. Il y a en effet moins de porte-à-faux par rapport à l'aile de l'aéronef. Enfin, elle permet un passage facile des servitudes associées à l'invention via les bras de carter d'entrée juste au-dessus du système.
En cas de perte d'aube de soufflante, l'invention permet en outre de découpler la soufflante endommagée afin de pouvoir exploiter la turbomachine comme une turbomachine à simple flux : cela permet d'obtenir une poussée résiduelle qui peut être appréciable pour rééquilibrer latéralement la poussée de l'aéronef.
La figure 10 montre de manière schématique en trait discontinu un mode de réalisation du procédé de fonctionnement selon l'invention. On constate que, par défaut, les moyens débrayables sont dans la première position à l'exception de l'étape ou de la phase de démarrage où ils sont dans leur seconde position. En comparaison, dans l'art antérieur tel que décrit dans la demande antérieure FR-A1 -2 405 367, les moyens débrayables sont par défaut dans la seconde position à l'exception de l'étape ou de la phase de croisière où ils sont dans leur première position.

Claims

REVENDICATIONS
1. Turbomachine (10) d'aéronef, comportant un corps basse pression comprenant un arbre basse pression (24) reliant un rotor d'un compresseur basse pression à un rotor d'une turbine basse pression, et un corps haute pression comprenant un arbre haute pression (26) reliant un rotor d'un compresseur haute pression à un rotor d'une turbine haute pression, les arbres basse et haute pression s'étendant le long d'un même axe longitudinal (A), la turbomachine comprenant en outre des moyens (44) de prélèvement de puissance sur ledit arbre basse pression, et une soufflante (28) entraînée par ledit arbre basse pression par l'intermédiaire d'un réducteur planétaire (32') ou épicycloïdal (32), ledit réducteur comportant au moins un premier élément (50) solidaire en rotation dudit arbre basse pression, au moins un second élément (52, 56) solidaire en rotation de ladite soufflante, et au moins un troisième élément (56, 52) relié à un carter de stator de la turbomachine, caractérisée en ce que ledit au moins un troisième élément est reliée audit carter de stator par des moyens de liaison (60) débrayables et comportant au moins un organe (68) mobile depuis une première position dans laquelle ledit au moins un troisième élément est reliée fixement audit carter de stator, jusqu'à une seconde position dans laquelle ledit au moins un troisième élément est désolidarisé dudit carter de stator et est libre de tourner autour dudit axe longitudinal.
2. Turbomachine (10) selon la revendication 1 , dans laquelle ledit troisième élément est une couronne externe (52) du réducteur (32).
Turbomachine (10) selon la revendication 1 , dans laquelle ledit troisième élément est un porte-satellites (56) du réducteur (32').
4. Turbomachine (10) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle lesdits moyens de liaison (60) comprennent une bride annulaire (62) portée par ledit troisième élément (52, 56), ledit au moins un organe (68) étant monté mobile dans au moins un étrier (64) porté par ledit carter de stator et monté sur ladite bride.
5. Turbomachine (10) selon la revendication 4, dans laquelle ledit au moins un organe (68), qui est de préférence un piston, est configuré pour venir en appui sur la bride (62) et la serrer lorsqu'il est dans la première position précitée.
6. Turbomachine (10) selon la revendication 5, dans laquelle au moins un parmi ledit au moins étrier et ledit au moins un organe comprend une plaquette d'appui en matériau à fort coefficient de frottement.
7. Turbomachine (10) selon la revendication 5 ou 6, dans laquelle ledit au moins un organe (68) est sollicité contre la bride (62) par au moins un ressort (70).
8. Turbomachine (10) selon la revendication 5 ou 6, dans laquelle ledit au moins un organe (68) est configuré pour être déplacé en translation au moyen d'une vis (72).
9. Turbomachine (10) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle lesdits moyens de liaison (60) sont reliés :
- à des moyens d'actionnement, par exemple hydraulique, reliés à un calculateur de la turbomachine, et/ou
- à des moyens d'actionnement pneumatique reliés par des moyens d'alimentation à des moyens de prélèvement d'air dans un compresseur du corps haute pression.
10. Turbomachine (10) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle elle a un taux de dilution supérieur à 10, voire supérieur à 12.
1 1. Procédé de démarrage d'une turbomachine (10) d'aéronef selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à débrayer lesdits moyens de liaison (60) pour faire passer ledit organe (68) mobile de sa première à sa second position.
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