WO2016174335A1 - Moteur d'aéronef a soufflante non carénée comportant une hélice ayant des aubes dont les pieds sont hors de la nacelle en étant couverts par des capots démontables - Google Patents

Moteur d'aéronef a soufflante non carénée comportant une hélice ayant des aubes dont les pieds sont hors de la nacelle en étant couverts par des capots démontables Download PDF

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blade
nacelle
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aerodynamic
hub
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Sébastien Emile Philippe TAJAN
Adrien Jacques Philippe Fabre
Adrien Louis Nicolas LAURENCEAU
Jonathan Evert VLASTUIN
Laurence Francine VION
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Snecma
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    • B64C11/00—Propellers, e.g. of ducted type; Features common to propellers and rotors for rotorcraft
    • B64C11/02—Hub construction
    • B64C11/04—Blade mountings
    • B64C11/06—Blade mountings for variable-pitch blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plants
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/021—Blade-carrying members, e.g. rotors for flow machines or engines with only one axial stage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D2027/005—Aircraft with an unducted turbofan comprising contra-rotating rotors, e.g. contra-rotating open rotors [CROR]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the invention relates to a non-ducted fan type aircraft engine, also called an open rotor, that is to say having a blower that is external.
  • An unsheathed fan motor 1 such as that of FIG. 1 comprises a generally cylindrical nacelle 2 whose front portion delimits an air inlet sleeve and whose rear portion carries two counter-rotating propellers 3 and 4. These two propellers constitute an external propulsion blower, the blades of these propellers 3 and 4 being located radially out of the nacelle 2.
  • the sleeve defined by the nacelle 2 is crossed by a first air flow 6, also called primary vein, which is first compressed in a compressor 7 before being burned in a combustion chamber 8. This flow is then relaxed in a turbine 9 for driving a main shaft of the motor which extends along a longitudinal axis AX of the engine.
  • This main shaft rotates the propellers or counter-rotating rotors 3 and 4, via an intermediate mechanism, the blades of these rotors being traversed by a second flow of air still called secondary vein.
  • This secondary vein surrounds the nacelle and is propelled by the counter-rotating propellers to produce the thrust that the engine generates.
  • Each rotor 3, 4 comprises a support hub 12, carried by the nacelle 2 being driven by the central shaft, this hub 12 having a faired outer face cylindrical extending in the extension of the fixed outer fairing of the nacelle 2, the hub 12 carrying the blades 13 of the rotor of which it is part.
  • the blades of such a propeller 3, 4 are of the variable-pitch type, that is to say that the angular position of each blade 13 around its radial axis is adjustable during operation of the engine 1, to make this optimal orientation to operating conditions under all circumstances.
  • the hub 12 more particularly comprises a main body carrying a series of blade supports 14 regularly spaced from each other, each support 14 carrying a blade 13.
  • each blade 13 comprises a blade and a foot through which is rigidly secured to a corresponding base of the support 14 which carries it.
  • the orientation of the supports 14 around their respective radial axes is adjustable via an internal mechanism of the hub 12, which makes it possible to adjust the wedging of the blades as necessary.
  • the rotor further comprises an outer shell consisting of different elements or covers attached to the outer peripheral face of the hub body, this ferrule being traversed by the blades of the blades, the rotary blade supports being in turn implanted in the hub body .
  • Each blade is fixed to the support which carries it so as to be removable. Thus, in case of degradation of a blade, it can be replaced by removing the ferrule to access the support that carries the blade so as to separate the blade root of the base of the support, before proceeding to montage of the new dawn.
  • the object of the invention is to define a new architecture of non-ducted fan motor to simplify the attachment of blades and their cooling.
  • the subject of the invention is a non-ducted fanless aircraft engine, this engine comprising a nacelle of generally cylindrical shape, in which a primary stream circulates, this nacelle carrying a fan rotor comprising vanes with variable timing which are located radially out of the nacelle to be traversed by a secondary vein flowing longitudinally around the nacelle, the rotor comprising a hub carrying variable-pitch blade supports which each carry a blade, each blade comprising a blade blade extending a foot by which it is removably attached to a base of the support which carries it, characterized in that each base is located radially out of the nacelle to be in the secondary vein and in that each assembly formed by a base and the blade root carried by this base is surrounded and covered by a removable aerodynamic hood.
  • the invention makes it possible to simplify the replacement of a blade while significantly improving the aerodynamics of the blades and the fan rotor. It also provides better cooling of the blade supports which helps to simplify the cooling means that are usually required for this region.
  • the invention also relates to a motor thus defined, in which the aerodynamic cowl comprises an upstream half-cowl and a downstream half-cowl respectively surrounding an upstream portion and a downstream portion of the assembly formed by the base and the lower leg. dawn worn by this base.
  • the invention also relates to a motor thus defined, wherein the aerodynamic hood is movable by being rigidly secured to the assembly that constitute the blade root and the base of the support carrying the blade.
  • the invention also relates to a motor thus defined, wherein the aerodynamic hood is fixed by being secured to a ferrule of the hub to be fixed relative to this hub.
  • the invention also relates to a motor thus defined, wherein the aerodynamic cowl comprises an air inlet opening of the secondary vein for cooling the blade support and a discharge opening of the cooling air.
  • the invention also relates to a motor thus defined, wherein the openings of the aerodynamic cowl are closed by the blade when the blade is in a reference position.
  • the invention also relates to a motor thus defined, wherein the aerodynamic cowl comprises a flap-shaped protrusion located downstream of the blade and extending in the extension of the trailing edge of the blade.
  • the invention also relates to a non-ducted fan of an aircraft engine, comprising a fan rotor thus defined.
  • the invention also relates to an aircraft engine, comprising a fan thus defined.
  • Figure 1 is a sectional side view of a non-vetted fan motor according to the state of the art
  • Figure 2 is a sectional side view of a non-ducted fan motor according to the invention.
  • FIG. 3 is a partial perspective view of a blade having its foot rigidly secured to a rotary support base with two half-covers intended to be fixed on the base and the foot to form a cover covering them in accordance with FIG. invention;
  • Figure 4 is a partial perspective view of a blade having its foot rigidly secured to a rotary support base with a cover fixed on the base and the foot to cover them according to the invention
  • Figure 5 is a partial front view of a blade having its foot rigidly secured to a rotary support base with a cover fixed on the base and the blade root to cover them according to the invention
  • FIG. 6 is a diagrammatic representation in plan view of a blade inclined with respect to its reference setting and which is equipped with a movable cover covering its foot as well as the base in which this foot is mounted while being fixed to this foot and this base to be movable with the blade according to the invention;
  • FIG. 7 is a diagrammatic representation, seen from above, of a blade inclined with respect to its reference setting and which is equipped with a fixed hood. covering its foot and the base in which this foot is mounted by being fixed to the ferrule to be fixed relative to the blade according to the invention;
  • FIG. 8 is a diagrammatic representation in side view of a blade equipped with a fixed hood whose spouts constitute cooling scoops according to the invention
  • Figure 9 is a schematic side view of a blade equipped with a fixed cover comprising a fixed flap in the extension of the trailing edge of the blade according to the invention.
  • FIG. 10 is a schematic view from above of a blade equipped with a fixed hood comprising a fixed shutter in the extension of the trailing edge of the blade when the blade is oriented according to its reference angle of reference in accordance with FIG. invention;
  • FIG. 11 is a schematic view from above of a blade equipped with a fixed hood comprising a fixed shutter in the extension of the trailing edge of the blade when the blade is inclined with respect to its reference angle of reference in accordance with to the invention.
  • the non-ttled fan motor 21 which appears in FIG. 2, has a general structure similar to that of the engine of the state of the art of FIG. 1. It also includes a nacelle 22 delimiting a sleeve. air intake and carrying two contra-rotating propellers or rotors 23 and 24 whose blades are located outside the nacelle 2.
  • the sleeve delimited by the nacelle 22 is traversed by a primary air stream 26 which enters a compressor 27 and a combustion chamber 28 and a turbine 29 to drive a main shaft extending along a longitudinal axis AX.
  • This shaft drives the rotors 23 and 24, via an intermediate mechanism, the blades of these rotors being traversed by a secondary vein 31 to generate the thrust of the engine.
  • Each rotor 23, 24 also comprises a hub 32, carried by the nacelle 22 and driven by the shaft, this hub 32 having an outer face careened by a cylindrical shell extending in the extension of the fixed outer fairing of the nacelle 22 each hub 32 carrying the blades 13 of the propeller or rotor of which it is part.
  • the vanes of the rotors 23, 24 are there also variable pitch, to be able to adjust their orientation to an optimum value in all operating circumstances.
  • Each hub 32 comprises a main body carrying a series of blade supports 34 regularly spaced from each other and each carrying a blade 33.
  • Each blade 33 is also rigidly secured to the support 34 which carries it, the orientation of the supports 34 around their respective radial axes being adjustable thanks to a mechanism located in the hub 12, to modify the setting of the blades in operation.
  • each support 34 has in its part farthest from the axis of rotation AX when it is in place, a base 36 which receives the foot of the blade 33 that it carries, this base being located in the secondary vein, that is to say radially out of the nacelle.
  • the hub has on its outer face a cylindrical shell which careening it, which is traversed by each blade support, the bases of these supports being located on the outer face of the ferrule, from which they extend, the outer diameter of the hub at the level of the shell corresponding to the outer diameter of the nacelle.
  • Each assembly formed by a blade root and the base in which it is engaged is covered by a cover 37 surrounding this assembly to form an aerodynamic deflector having its outer periphery extending to the outer face of the ferrule, of to reduce the aerodynamic drag of the attachment region.
  • the fixing of the blade 33 to the support 34 is a fixation by broaching the root of the blade in the base 36, that is to say a fixing by which the base 36 comprises a slide oriented along a normal axis to the radial axis, the blade root having a complementary shape, engaging in this slide.
  • a fixation by broaching the root of the blade in the base 36 that is to say a fixing by which the base 36 comprises a slide oriented along a normal axis to the radial axis, the blade root having a complementary shape, engaging in this slide.
  • a pin-fastening system with stop-retaining system is described in patent document FR3005683.
  • the base is located outside the ferrule 42, so as to allow disassembly of the blade without the need to disassemble the ferrule.
  • the cover 37 which appears more clearly in FIGS. 3 to 5 comprises an upstream part 38 and a downstream part 39 of complementary shapes which surround the blade root and the base 36 in which this foot is held while covering them.
  • the upstream portion 38 and the downstream portion 39 which are substantially symmetrical to each other are each as a left surface. They both have, in top view, a form similar to that of a half-disc having a spur-shaped protrusion on the opposite side to the rectilinear edge of the half-disc.
  • the first half-portion 38 has the general shape of an initially flat half-disc, folded at around 150 ° around the mediator of its rectilinear side, and having a notch extending from its central region and extending on either side of the mediator of the rectilinear side to open in this rectilinear side.
  • the projection in the form of a beak, which is indicated by 40, thus extends in the extension of the mediator of the rectilinear side, that is to say that it is diametrically opposed to the opening of the notch in the straight edge.
  • the notch surrounds the upstream half of the base of the blade 33, the contour 41 in a semi-circle with the nose 40 is substantially supported on the ferrule 42.
  • the rectilinear edge of the first portion is then separated into two halves located on either side of the blade to form two segments inclined relative to each other by about 150 °, one of these segments being visible in FIG.
  • the second half-portion, marked 39 has a shape generally symmetrical to that of the first portion 38 relative to a plane normal to the perpendicular side of the mediator.
  • the cover consists of two half-portions corresponding to a front half-portion and a rear half-portion, but these two half-portions could also be lateral with a left half portion and a right half-portion constituting together the hood.
  • the hood 37 is rigidly secured to the assembly formed by the base 36 and the foot of the blade 33, while having its periphery or edge generally circular with its two beaks 40, 43 maintained in support on the outside ferrule face 42.
  • the hood 37 also rotates with the blade 33 and its support 34 which form a whole.
  • This hood thus makes it possible to streamline the assembly that constitutes the base 36 and the blade root engaged in this base, so as to optimize the aerodynamic characteristics by reducing in particular the drag.
  • the cover 37 with its spouts 40 and 43 is a movable cap which is rigidly secured to the blade root and the base to form with these elements a whole which is rotatable around a radial axis relative to the hub that carries them, as shown schematically in Figure 6.
  • cover 37 can also be fixed type being provided rigidly secured to the outer face of the shell 42 to be fixed relative to the hub, to to optimize the aerodynamics of the blade mainly when it occupies a reference position or calibration angle.
  • the nozzles 40 and 43 may be provided to constitute scoops establishing an air circulation inside the hub, around the blade support, so as to effectively cool this support. when the blade is inclined relative to its reference setting as in Figure 7.
  • the downstream nose 43 then has an opening 44 facing the trailing edge of the blade when it is in its reference setting position.
  • the upstream nose 40 also has an opening of the same type, marked 46, which is located vis-à-vis the leading edge of the blade when the blade occupies its reference setting position.
  • This flow of air which is represented by a stream line marked 47 in FIG. 8, consists firstly of an intake of air into the front opening 44 of the downstream scoop that forms the spout 43.
  • the trajectory 47 air thus sucked into the secondary vein 31 is then deflected upstream to conduct this air in the hub 32 around the rotating base of the blade holder 34 to cool it. Once this air has ventilated the base of the rotary support, it is expelled by the upstream nose 40 through its opening 46 which is oriented downstream.
  • the blade occupies its reference setting position, which corresponds for example to the cruising operating conditions of the engine, it is aligned with the scoops formed by the nozzles 40, 43 for close the openings of these scoops.
  • This cruising speed situation typically corresponds to a case in which the cooling requirements are low, the air flow 47 then being substantially zero because the openings 44, 46 are then closed.
  • the setting of the blades deviates from the reference setting, to change the pitch of the propeller. Because of this spacing, the leading edge and the trailing edge are offset relative to the openings 44 and 46 in order to promote the circulation of cooling air along the stream line 47.
  • the rotary vane supports and the actuation mechanisms of these supports which are located at their bases require significant cooling in the transient regimes, such as in particular the take-off phases. This cooling requirement disappears when the engine is operating at a cruising speed which corresponds to a situation in which the blades occupy their reference setting positions.
  • each variable pitch blade 33 is formed in one piece entirely carried by the blade support. But it is also possible, in accordance with the invention, to provide that the cap 37 is fixed relative to the shell and further comprises at its downstream portion a radial protuberance extending in the extension of the trailing edge of the shell. dawn, as shown schematically in FIGS. 9-11.
  • the cover 37 is fixed relative to the shell 42 and has a projection 48 in the form of a flap which extends in the radial direction, that is to say parallel to the blade 33 in place to extend the rear portion of this blade 33 at the lower part of its blade, that is to say the part closest to the blade root.
  • the pitch of the blade that is to say its angular position about the radial axis is at its nominal value or reference.
  • the fixed flap 48 then extends in the extension of the blade 33.
  • the blade angle is changed, to take a value corresponding to that shown in Figure 11.
  • the blade 33 forms an angle with the fixed flap 48 so as to delimit an inner hollow face in the region close to the foot of dawn, this hollow form offering better aerodynamic performance for the considered regime.
  • the profile of the wing constituted by the blade and the flap is similar to an aerodynamic configuration. called hypersustentation, which brings a considerable gain in terms of maximum allowable traction for dawn.
  • the invention makes it possible to significantly improve the aerodynamics of the blades and the fan rotor while providing better cooling of the blade supports, which contributes to simplifying the cooling means which are usually required for this purpose. region.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

L'invention concerne un moteur d'aéronef à soufflante non carénée, ce moteur comportant une nacelle de forme générale cylindrique, dans laquelle circule une veine primaire, cette nacelle portant un rotor de soufflante comportant des aubes (33) à calage variable qui sont situées radialement hors de la nacelle pour être traversées par une veine secondaire (31) s'écoulant longitudinalement autour de cette nacelle, ce rotor comprenant un moyeu portant des supports d'aube à calage variable qui portent chacun une aube (33), chaque aube (33) comprenant une pale prolongeant un pied par lequel elle est fixée de manière démontable à une embase du support (34) qui la porte. Chaque embase (36) est située radialement hors de la nacelle pour être dans la veine secondaire et en chaque ensemble formé par une embase (36) et le pied d'aube porté par cette embase (36) est entouré et couvert par un capot aérodynamique démontable (37).

Description

MOTEUR D'AERONEF A SOUFFLANTE NON CARENEE COMPORTANT UNE HELICE AYANT DES AUBES DONT LES PIEDS SONT HORS DE LA NACELLE EN ETANT COUVERTS PAR DES
CAPOTS DEMONTABLES DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention concerne un moteur d'aéronef de type à soufflante non carénée, encore appelé open rotor, c'est-à-dire comportant une soufflante qui est externe. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Un moteur à soufflante non carénée 1 tel que celui de la figure 1, comporte une nacelle 2 généralement cylindrique dont la portion avant délimite une manche d'entrée d'air et dont la portion arrière porte deux hélices contrarotatives 3 et 4. Ces deux hélices constituent une soufflante externe de propulsion, les pales de ces hélices 3 et 4 étant situées radialement hors de la nacelle 2.
La manche que délimite la nacelle 2 est traversée par un premier flux d'air 6, encore appelé veine primaire, qui est d'abord compressé dans un compresseur 7 avant d'être brûlé dans une chambre de combustion 8. Ce flux est ensuite détendu dans une turbine 9 pour entraîner un arbre principal du moteur qui s'étend selon un axe longitudinal AX du moteur.
Cet arbre principal entraîne en rotation les hélices ou rotors contra rotatifs 3 et 4, via un mécanisme intermédiaire, les pâles de ces rotors étant traversées par un second flux d'air encore appelé veine secondaire. Cette veine secondaire entoure la nacelle et est propulsée par les hélices contrarotatives pour produire la poussée que le moteur génère.
Chaque rotor 3, 4 comprend un moyeu support 12, porté par la nacelle 2 en étant entraîné par l'arbre central, ce moyeu 12 ayant une face externe carénée cylindrique s'étendant dans le prolongement du carénage externe fixe de la nacelle 2, ce moyeu 12 portant les aubes 13 du rotor dont il fait partie.
Les aubes d'une telle hélice 3, 4 sont du type à calage variable, c'est-à- dire que la position angulaire de chaque aube 13 autour de son axe radial est ajustable en cours de fonctionnement du moteur 1, pour rendre cette orientation optimale vis-à-vis des conditions de fonctionnement en toutes circonstances.
Le moyeu 12 comporte plus particulièrement un corps principal portant une série de supports d'aubes 14 régulièrement espacées les uns des autres, chaque support 14 portant une aube 13.
Plus concrètement, chaque aube 13 comporte une pale et un pied par lequel est rigidement solidarisée à une embase correspondante du support 14 qui la porte. L'orientation des supports 14 autour de leurs axes radiaux respectifs est ajustable via un mécanisme interne du moyeu 12, ce qui permet d'ajuster au besoin le calage des aubes.
Le rotor comporte encore une virole externe constituée de différents éléments ou capots rapportés à la face périphérique externe du corps de moyeu, cette virole étant traversée par les pales des aubes, les supports d'aubes rotatifs étant quant à eux implantés dans le corps de moyeu.
Chaque aube est fixée au support qui la porte de manière à être démontable. Ainsi, en cas de dégradation d'une aube, celle-ci peut être remplacée en démontant la virole pour accéder au support qui porte cette aube de manière à désolidariser le pied d'aube de l'embase de ce support, avant de procéder au montage de la nouvelle aube.
Le but de l'invention est de définir une nouvelle architecture de moteur à soufflante non carénée pour simplifier la fixation des aubes et leur refroidissement.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention a pour objet un moteur d'aéronef à soufflante non carénée, ce moteur comportant une nacelle de forme générale cylindrique, dans laquelle circule une veine primaire, cette nacelle portant un rotor de soufflante comportant des aubes à calage variable qui sont situées radialement hors de la nacelle pour être traversées par une veine secondaire s'écoulant longitudinalement autour de cette nacelle, ce rotor comprenant un moyeu portant des supports d'aube à calage variable qui portent chacun une aube, chaque aube comprenant une pale prolongeant un pied par lequel elle est fixée de manière démontable à une embase du support qui la porte, caractérisé en ce que chaque embase est située radialement hors de la nacelle pour être dans la veine secondaire et en ce que chaque ensemble formé par une embase et le pied d'aube porté par cette embase est entouré et couvert par un capot aérodynamique démontable.
D'une manière générale, l'invention permet de simplifier le remplacement d'une aube tout en améliorant significativement l'aérodynamique des aubes et du rotor de soufflante. Elle apporte en outre un meilleur refroidissement des supports d'aubes ce qui contribue à simplifier les moyens de refroidissement qui sont habituellement requis pour cette région.
L'invention concerne également un moteur ainsi défini, dans lequel le capot aérodynamique comporte un demi-capot amont et un demi-capot aval qui entourent respectivement une portion amont et une portion aval de l'ensemble formé par l'embase et le pied d'aube porté par cette embase.
L'invention concerne également un moteur ainsi défini, dans lequel le capot aérodynamique est mobile en étant rigidement solidarisé à l'ensemble que constituent le pied d'aube et l'embase du support portant l'aube.
L'invention concerne également un moteur ainsi défini, dans lequel le capot aérodynamique est fixe en étant solidarisé à une virole du moyeu pour être fixe par rapport à ce moyeu.
L'invention concerne également un moteur ainsi défini, dans lequel le capot aérodynamique comporte une ouverture d'admission d'air de la veine secondaire pour refroidir le support d'aube et une ouverture de refoulement de cet air de refroidissement.
L'invention concerne également un moteur ainsi défini, dans lequel les ouvertures du capot aérodynamique sont obturées par l'aube lorsque cette aube occupe une position de référence. L'invention concerne également un moteur ainsi défini, dans lequel le capot aérodynamique comporte une excroissance en forme de volet situé en aval de l'aube et s'étendant dans le prolongement du bord de fuite de cette aube.
L'invention concerne également une soufflante non carénée de moteur d'aéronef, comprenant un rotor de soufflante ainsi défini.
L'invention concerne également un moteur d'aéronef, comprenant une soufflante ainsi définie.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est une vue latérale en coupe d'un moteur à soufflante non carénée selon l'Etat de la technique ;
La figure 2 est une vue latérale en coupe d'un moteur à soufflante non carénée selon l'invention ;
La figure 3 est une vue partielle en perspective d'une aube ayant son pied rigidement solidarisé à une embase de support rotatif avec deux demi-capots destinés à être fixés sur l'embase et le pied pour former un capot les couvrant conformément à l'invention ;
La figure 4 est une vue partielle en perspective d'une aube ayant son pied rigidement solidarisé à une embase de support rotatif avec un capot fixé sur l'embase et le pied pour les couvrir conformément à l'invention ;
La figure 5 est une vue partielle de face d'une aube ayant son pied rigidement solidarisé à une embase de support rotatif avec un capot fixé sur l'embase et le pied d'aube pour les couvrir conformément à l'invention ;
La figure 6 est une représentation schématique en vue de dessus d'une aube inclinée par rapport à son calage de référence et qui est équipée d'un capot mobile couvrant son pied ainsi que l'embase dans laquelle ce pied est monté en étant fixé à ce pied et à cette embase pour être mobile avec l'aube conformément à l'invention ;
La figure 7 est une représentation schématique en vue de dessus d'une aube inclinée par rapport à son calage de référence et qui est équipée d'un capot fixe couvrant son pied ainsi que l'embase dans laquelle ce pied est monté en étant fixé à la virole pour être fixe par rapport à l'aube conformément à l'invention ;
La figure 8 est une représentation schématique en vue latérale d'une aube équipée d'un capot fixe dont les becs constituent des écopes de refroidissement conformément à l'invention ;
La figure 9 est une vue latérale schématique d'une aube équipée d'un capot fixe comprenant un volet fixe dans le prolongement du borde de fuite de l'aube conformément à l'invention ;
La figure 10 est une vue schématique de dessus d'une aube équipée d'un capot fixe comprenant un volet fixe dans le prolongement du bord de fuite de l'aube lorsque l'aube est orientée selon son angle de calage de référence conformément à l'invention ;
La figure 11 est une vue schématique de dessus d'une aube équipée d'un capot fixe comprenant un volet fixe dans le prolongement du bord de fuite de l'aube lorsque l'aube est inclinée par rapport à son angle de calage de référence conformément à l'invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Le moteur à soufflante non carénée 21 selon l'invention qui apparaît sur la figure 2, a une structure générale se rapprochant de celle du moteur de l'Etat de la technique de la figure 1. Il comporte lui aussi une nacelle 22 délimitant une manche d'entrée d'air et portant deux hélices ou rotors contra rotatifs 23 et 24 dont les aubes sont situées hors de la nacelle 2.
La manche délimitée par la nacelle 22 est traversée par une veine primaire d'air 26 qui entre dans un compresseur 27 puis une chambre de combustion 28 et une turbine 29 pour entraîner un arbre principal s'étendant le long d'un axe longitudinal AX. Cet arbre entraîne les rotors 23 et 24, via un mécanisme intermédiaire, les pâles de ces rotors étant traversées par une veine secondaire 31 pour générer la poussée du moteur. Chaque rotor 23, 24 comprend là aussi un moyeu 32, porté par la nacelle 22 et entraîné par l'arbre, ce moyeu 32 ayant une face externe carénée par une virole cylindrique s'étendant dans le prolongement du carénage externe fixe de la nacelle 22, chaque moyeu 32 portant les aubes 13 de l'hélice ou rotor dont il fait partie. Les aubes des rotors 23, 24 sont là aussi à calage variable, pour pouvoir ajuster leur orientation à une valeur optimale en toutes circonstances de fonctionnement.
Chaque moyeu 32 comporte un corps principal portant une série de supports d'aubes 34 régulièrement espacés les uns des autres et portant chacun une aube 33. Chaque aube 33 est là aussi rigidement solidarisée au support 34 qui la porte, l'orientation des supports 34 autour de leurs axes radiaux respectifs étant modulable grâce à un mécanisme situé dans le moyeu 12, pour modifier le calage des aubes en fonctionnement.
Contrairement au moteur connu de la figure 1, les supports 34 qui portent les aubes 33 sont ici déportés radialement pour être situées partiellement hors de la nacelle 22 et du moyeu 32 qui les porte. Plus particulièrement, chaque support 34 comporte dans sa partie la plus éloignée de l'axe de rotation AX lorsqu'il est en place, une embase 36 qui reçoit le pied de l'aube 33 qu'il porte, cette embase étant située dans la veine secondaire, c'est-à-dire radialement hors de la nacelle.
En pratique, le moyeu comporte à sa face externe une virole cylindrique qui le carène, qui est traversée par chaque support d'aube, les embases de ces supports étant situés à la face externe de la virole, dont elles dépassent, le diamètre externe du moyeu au niveau de la virole correspondant au diamètre externe de la nacelle.
Chaque ensemble formé par un pied d'aube et l'embase dans laquelle il est engagé est couvert d'un capot 37 entourant cet ensemble pour constituer un déflecteur aérodynamique ayant son pourtour externe se prolongeant jusqu'à la face externe de la virole, de manière à réduire la traînée aérodynamique de la région de fixation.
La fixation de l'aube 33 au support 34 est une fixation par brochage du pied de l'aube dans l'embase 36, c'est-à-dire une fixation par laquelle l'embase 36 comporte une glissière orientée selon un axe normal à l'axe radial, le pied d'aube ayant une forme complémentaire, s'engageant dans cette glissière. Un tel système de fixation par brochage avec système de retenue par butées est décrit dans le document de brevet FR3005683. Dans le cas présent, l'embase est située hors de la virole 42, de façon à permettre un démontage de l'aube sans qu'il soit nécessaire de démonter cette virole.
Le capot 37 qui apparaît plus clairement sur les figures 3 à 5 comporte une partie amont 38 et une partie aval 39 de formes complémentaires qui entourent le pied d'aube et l'embase 36 dans laquelle ce pied est maintenu tout en les couvrant.
Comme visible dans les figures 3 à 5, la portion amont 38 et la portion aval 39 qui sont sensiblement symétriques l'une de l'autre se présentent chacune comme une surface gauche. Elles ont l'une comme l'autre, en vue de dessus, une forme s'apparentant à celle d'un demi-disque comportant une excroissance en forme de bec du côté opposé au bord rectiligne de ce demi-disque.
Lorsque ces deux portions sont réunies, c'est-à-dire lorsqu'elles sont complètement montées comme dans les figures 4 et 5, elles délimitent en vue de dessus une forme s'apparentant à celle d'un disque ayant deux excroissances en forme de becs diamétralement opposées.
La première demi-portion 38 a une forme générale de demi-disque initialement plan, replié à environ 150° autour de la médiatrice de son côté rectiligne, et comportant une échancrure partant de sa région centrale et s'étendant de part et d'autre de la médiatrice du côté rectiligne pour s'ouvrir dans ce côté rectiligne. L'excroissance en forme de bec, qui est repéré par 40, s'étend ainsi dans le prolongement de la médiatrice du côté rectiligne, c'est-à-dire qu'elle est diamétralement opposée à l'ouverture de l'échancrure dans le bord rectiligne.
Lorsque la première portion 38 est en place, comme dans les figures 3 et 4, l'échancrure entoure la moitié amont de la base de l'aube 33, le contour 41 en demi- cercle avec le bec 40 est sensiblement en appui sur la virole 42. Le bord rectiligne de la première portion est alors séparé en deux moitiés situées de part et d'autre de l'aube pour constituer deux segments inclinés l'un par rapport à l'autre d'environ 150°, l'un de ces segments étant visible sur la figure 3. La deuxième demi-portion, repérée par 39, a une forme généralement symétrique de celle de la première portion 38 par rapport à un plan normal à la médiatrice du côté rectiligne. Lorsque cette seconde portion est en place, son échancrure entoure la moitié aval de la base de l'aube 33, son contour en demi-cercle pourvu d'un autre bec repéré par 43 est sensiblement en appui sur la virole 42, et son bord rectiligne est séparé en deux parties ou segments venant en appui contre les segments correspondants de la première portion 38.
Dans cet exemple, le capot est constitué de deux demi-portions correspondant à une demi-portion avant et une demi-portion arrière, mais ces deux demi-portions pourraient aussi être latérales avec une demi-portion gauche et une demi- portion droite constituant conjointement le capot.
Dans l'exemple des figures 3 à 5, une fois que le capot 37 est monté, il est rigidement solidarisé à l'ensemble que forme l'embase 36 et le pied de l'aube 33, tout en ayant son pourtour ou bord généralement circulaire avec ses deux becs 40, 43 maintenu en appui sur la face externe virole 42. Ainsi, lorsque l'aube 33 tourne sur elle- même pour modifier son calage, le capot 37 tourne lui aussi avec l'aube 33 et son support 34 qui forment un tout.
Ce capot permet ainsi de caréner l'ensemble que constituent l'embase 36 et le pied d'aube engagé dans cette embase, de façon à en optimiser les caractéristiques aérodynamiques en en réduisant notamment la traînée.
Comme ce capot 37 est situé du côté extérieur de la virole 42, son démontage peut être réalisé directement sous aile, c'est-à-dire sans dépose du moteur, ce qui permet notamment d'accéder à l'embase 36 et au pied de l'aube pour changer l'aube en question sans devoir démonter d'élément supplémentaire du moteur.
Dans l'exemple des figures 3 à 5, le capot 37 avec ses becs 40 et 43 est un capot mobile qui est rigidement solidarisé au pied d'aube et à l'embase pour former avec ces éléments un tout qui est mobile en rotation autour d'un axe radial par rapport au moyeu qui les porte, comme illustré schématiquement sur la figure 6.
Mais le capot 37 peut aussi être de type fixe en étant prévu rigidement solidaire de la face externe de la virole 42 afin d'être fixe par rapport au moyeu, de manière à optimiser l'aérodynamique de l'aube principalement lorsqu'elle occupe une position ou angle de calage de référence.
Dans ce cas qui correspond aux figures 7 et 8, les becs 40 et 43 peuvent être prévus pour constituer des écopes établissant une circulation d'air à l'intérieur du moyeu, autour du support d'aube, de façon à refroidir efficacement ce support lorsque l'aube est inclinée par rapport à son calage de référence comme dans la figure 7.
Le bec aval 43 comporte alors une ouverture 44 située en vis-à-vis du bord de fuite de l'aube lorsque celle-ci occupe sa position de calage de référence. De manière analogue, le bec amont 40 comporte lui aussi une ouverture du même type, repérée par 46, qui est située en vis-à-vis du bord d'attaque de l'aube lorsque cette aube occupe sa position de calage de référence.
Lorsque l'aube 33 est inclinée par rapport à son calage de référence, comme représenté plus clairement sur la figure 7, le bord de fuite et le bord d'attaque de cette aube 33 sont déportés respectivement par rapport aux ouvertures 44 et 46 des becs, pour dégager ces ouvertures afin de favoriser la circulation d'air.
Cette circulation d'air qui est représentée par une ligne de courant repérée par 47 dans la figure 8 consiste en premier lieu en une admission d'air dans l'ouverture frontale 44 de l'écope aval que forme le bec 43. La trajectoire 47 de l'air ainsi aspiré dans la veine secondaire 31 est ensuite déviée vers l'amont pour conduire cet air dans le moyeu 32 autour de la base rotative du support d'aube 34 afin de la refroidir. Une fois que cet air a ventilé la base du support rotatif, il est expulsé par le bec amont 40 via son ouverture 46 qui est orientée vers l'aval.
En fonctionnement, et comme indiqué plus haut, lorsque l'aube occupe sa position de calage de référence, qui correspond par exemple aux conditions de fonctionnement de régime de croisière du moteur, elle est alignée avec les écopes que forment les becs 40, 43 pour fermer les ouvertures de ces écopes.
Cette situation de régime de croisière correspond typiquement à un cas dans lequel les besoins en refroidissement sont faibles, le flux d'air 47 étant alors sensiblement nul du fait que les ouvertures 44, 46 sont alors fermées. Dans les autres situations, et en particulier lors du décollage, le calage des aubes s'écarte du calage de référence, pour modifier le pas de l'hélice. Du fait de cet écartement, le bord d'attaque et le bord de fuite sont décalés par rapport aux ouvertures 44 et 46 afin de favoriser la circulation d'air de refroidissement selon la ligne de courant 47.
D'une manière générale, les supports d'aubes rotatifs et les mécanismes d'actionnement de ces supports qui sont situés à leurs bases nécessitent un refroidissement important dans les régimes transitoires, comme en particulier les phases de décollage. Ce besoin de refroidissement disparaît lorsque le moteur fonctionne en régime de croisière ce qui correspond à une situation dans laquelle les aubes occupe leurs positions de calage de référence.
Dans les exemples des figures 2 à 8, chaque aube à calage variable 33 est formée d'un seul tenant entièrement porté par le support d'aube. Mais il est aussi possible, conformément à l'invention, de prévoir que le capot 37 soit fixe par rapport à la virole et comporte en plus au niveau de sa portion aval une excroissance radiale s'étendant dans le prolongement du bord de fuite de l'aube, comme représenté schématiquement sur les figures 9 à 11.
Dans ce cas, le capot 37 est fixe par rapport à la virole 42 et comporte une excroissance 48 en forme de volet qui s'étend selon la direction radiale, c'est-à-dire parallèlement à l'aube 33 en place pour prolonger la portion arrière de cette aube 33 au niveau de la partie basse de sa pale, c'est-à-dire la partie la plus proche du pied de pale.
Ainsi, en fonctionnement nominal du moteur, c'est-à-dire en régime de croisière, le calage de l'aube, c'est-à-dire sa position angulaire autour de l'axe radial est à sa valeur nominale ou de référence. Le volet fixe 48 s'étend alors dans le prolongement de la pale 33.
Durant les régimes transitoires comme notamment le décollage de l'aéronef, l'angle de calage des aubes est changé, pour prendre une valeur correspondant à celle qui est représentée sur la figure 11. Dans ce cas, l'aube 33 forme un angle avec le volet fixe 48 de manière à délimiter une face interne creuse dans la région proche du pied d'aube, cette forme creuse offrant de meilleures performances aérodynamiques pour le régime considéré.
D'une manière générale, grâce au volet arrière fixe 48 lorsque l'aube forme un angle par rapport à ce volet, notamment en phase de décollage, le profil de la voilure constituée par la pale et le volet s'apparente à une configuration aérodynamique dite d'hypersustentation, ce qui apporte un gain considérable en termes de traction maximale admissible pour l'aube.
D'une manière générale, l'invention permet d'améliorer significativement l'aérodynamique des aubes et du rotor de soufflante tout en apportant un meilleur refroidissement des supports d'aubes ce qui contribue à simplifier les moyens de refroidissement qui sont habituellement requis pour cette région.
Le fait que les embases et pieds d'aubes soient situés hors de la nacelle, c'est-à-dire dans la veine secondaire permet d'assurer le remplacement d'une aube directement sous aile et sans qu'il soit nécessaire de démonter une autre partie du moteur.

Claims

REVENDICATIONS
1. Moteur d'aéronef à soufflante non carénée (21), ce moteur (21) comportant une nacelle (22) de forme générale cylindrique, dans laquelle circule une veine primaire (26), cette nacelle (22) portant un rotor de soufflante comportant des aubes (33) à calage variable qui sont situées radialement hors de la nacelle (22) pour être traversées par une veine secondaire (31) s'écoulant longitudinalement autour de cette nacelle (22), ce rotor comprenant un moyeu (32) portant des supports d'aube (34) à calage variable qui portent chacun une aube (33), chaque aube (33) comprenant une pale (33) prolongeant un pied par lequel elle est fixée de manière démontable à une embase du support (34) qui la porte, caractérisé en ce que chaque embase (36) est située radialement hors de la nacelle (22) pour être dans la veine secondaire (31) et en ce que chaque ensemble formé par une embase (36) et le pied d'aube porté par cette embase (36) est entouré et couvert par un capot aérodynamique démontable (37).
2. Moteur selon la revendication 1, dans lequel le capot aérodynamique comporte un demi-capot amont (38) et un demi-capot aval (39) qui entourent respectivement une portion amont et une portion aval de l'ensemble formé par l'embase (36) et le pied d'aube porté par cette embase.
3. Moteur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le capot aérodynamique (37) est mobile en étant rigidement solidarisé à l'ensemble que constituent le pied d'aube et l'embase du support (34) portant l'aube (33).
4. Moteur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le capot aérodynamique (37) est fixe en étant solidarisé à une virole (42) du moyeu (32) pour être fixe par rapport à ce moyeu (32).
5. Moteur selon la revendication 4, dans lequel le capot aérodynamique comporte une ouverture d'admission (44) d'air de la veine secondaire (31) pour refroidir le support d'aube (34) et une ouverture de refoulement (46) de cet air de refroidissement.
6. Moteur selon la revendication 5, dans lequel les ouvertures (44, 46) du capot aérodynamique (37) sont obturées par l'aube (33) lorsque cette aube occupe une position de référence.
7. Moteur selon la revendication 4, dans lequel le capot aérodynamique (37) comporte une excroissance en forme de volet (48) situé en aval de l'aube (33) et s'étendant dans le prolongement du bord de fuite de cette aube (33).
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