Brevet FR2574125A1 — publié le 19860606

L'invention concerne les moteurs à turbine à gaz et, plus particulièrement, un nouveau rotor avec une confi- guration de palier perfectionnée pour une turbine de travail contrarotative. Les moteurs à turbine à gaz classique pour en- traîner des avions comportent des turbo-soufflantes et des turbo-propulseurs. Un perfectionnement récent de ces moteurs est le moteur à soufflante non carénée tel celui décrit dans la demande de brevet français 83 17250. Le moteur qui y est décrit comporte une seule turbine de travail contrarotative directement couplée à des pales de soufflante contrarota- tives non carénées. Il est important de pouvoir régler le pas de ces pales de propulsion. Bien que les moyens de variation de pas de pale connus soient très fiables, on souhaite en outre diminuer le poids et la complexité de ces mécanismes. Dans un mode de réalisation, la présente invention envisage l'utilisation de fluide hydraulique pour fournir la puissance nécessaire à la variation du pas de pale. De manière à transmettre le fluide entre la structure de sup- port statique du moteur et les rotors de la turbine de tra- vail, on propose d'utiliser des bagues collectrices. Un fonctionnement efficace de ces bagues nécessite qu'elles aient des diamètres relativement petits. Cependant, les rotors sont fixés au support statique par des paliers qui -2- ont besoin d'un diamètre relativement large pour avoir un fonctionnement stable. La présente invention a pour objets de réaliser: - une nouvelle turbine de travail contrarotative perfectionnée; - un nouveau rotor perfectionné et une nouvelle configuration de palier pour une turbine de travail contra- rotative. - un nouveau moyen perfectionné de variation de pas de pale pour des pales de propulseurs entraînées par une turbine de travail contrarotative; - un nouveau rotor de turbine de travail contra- rotative et une nouvelle configuration de palier qui com- porte une bague collectrice hydraulique de petit diamètre pour transmettre le fluide hydraulique aux pales de propul- sion contrarotatives. La présente invention est un perfectionnement pour un moteur à turbine à gaz comprenant un support ayant une section droite axiale annulaire et des parties avant et arrière. La partie avant a un diamètre supérieur à celui de la partie arrière. Le perfectionnement comprend aussi un premier et un deuxième rotors. Le premier rotor est supporté sur la partie avant du support par un premier moyen de palier et s'étend vers la partie arrière de support formant ainsi une première interface de ce dernier. Le deuxième rotor est fixé au premier rotor par un deuxième moyen de palier et s'étend vers la partie arrière du support formant ainsi une deuxième interface avec ce dernier. La description qui va suivre se réfère à la figure annexée qui représente une vue schématique partielle longi- tudinale d'un mode de réalisation recommandé de la présente invention. La figure représente une turbine de travail 10 d'un moteur à turbine à gaz. La turbine de travail 10 com- prend un trajet d'écoulement des gaz annulaire 12 pour rece- 3- voiriles gaz de combustion provenant d'un générateur de gaz 14. Un support statique 16 s'étend à travers le trajet d'écoulement 12 et de manière générale dans une direction $ axialement vers l'arrière représenté par la flèche 18. Le support 16 comporte une partie avant 20 et une partie arrière 22. La surface extérieure 21 du support statique 16 peut avoir différentes formes. Par exemple, elle peut com- prendre des sections cylindriques ou elle peut avoir une forme générale tronconique. Cependant, elle aura une section droite axiale pratiquement annulaire avec la partie avant-20 ayant un diamètre D1 supérieur au diamètre D2 de la partie arrière 22. La turbine de travail 10 comporte un premier rotor 24 et un deuxième rotor 26. Le premier rotor 24 est fixé à la partie avant 20 du support statique 16 par deux paliers axialement décalés 28 et 30. Dans le mode de réalisation représenté, le palier 28 est un palier du type à rouleaux tandis que le palier 30 est du type palier à butée. Cepen- dant, de nombreuses variantes de palier pour fixer le pre- mier rotor 24 au support statique 16 peuvent être envisagées par l'homme de l'art. Par exemple, il est possible de fixer le premier rotor 24 avec un seul palier. Le premier rotor 24 s'étend vers la partie arrière 22 du support 16 formant ainsi une première interface 32 entre le premier rotor 24 cette partie arrière 22. La pre- mière interface 32 comporte des premières bagues collec- trices 34 et 35 pour transmettre la puissance entre le sup- port 16 et le premier rotor 24. Dans un mode de réalisation recommandé, les bagues 34 et 35 ont pour effet de trans- mettre le fluide hydraulique à travers elles. Cependant, selon un autre mode de réalisation de la présente invention, la première interface 32 peut comporter une bague collec- trice électrique. Le deuxième rotor 26 est fixé au premier rotor 24 257412.5 -4- par deux paliers différentiels axialement décalés 36 et 38. Selon un mode de réalisation recommandé de la présente in- vention, le palier différentiel 36 est un palier à roulaux et le palier différentiel 38 est un palier- à butée. Comme avec les paliers 28 et 30, d'autres configurations de paliers sont possibles. Par exemple, les paliers 36 et 38 peuvent être remplacés par un palier unique. Le deuxième rotor 26 s'étend vers la partie arrière 22 du support 16 formant ainsi une deuxième inter- face 40 entre le support 16 et le second rotor 26. La deuxième interface comporte des deuxièmes bagues collec- trices 42 et 43 pour transmettre l'énergie entre le support 16 et le second rotor 26. La deuxième interface 40 peut être constitué par des bagues collectrices électriques ou hydrau- liques avec une préférence pour ce dernier mode de réalisa- tion et qui est représenté dans la figure unique. Le premier rotor 24 comporte un tambour extérieur 44 supportant une série de premières grilles d'aubes de turbine 46. Chaque grille d'aube 46 comporte des aubes de turbine 47 dirigées vers l'intérieur. Le second rotor 26 comprend un tambour intérieur 48 supportant une série de deuxièmes grilles d'aubes de turbine 50 chaque deuxième grille d'aube de turbine 50 est placée en alternance avec une grille d'aube intérieure 46 et comporte des aubes de turbine 51 dirigées vers l'extérieur. Les grilles d'aube 46 et 50 ont pour effet d'entraîner les rotors 24 et 26 en sens contraire. Une première grille de pales de propulsion 52 est fixée à et tourne avec le premier rotor 24. La grille de pales 52 comporte une série de pales de propulsion 54. Les forces nécessaires au support de la grille de pales 52 sont transmises à travers le trajet d'écoulement 12 par la pre- mière structure de transmission 56. Une deuxième grille 58 de pales de propulsion est fixée à et tourne avec le deuxième rotor 26. La grille de pales 58 comporte une série -5- de secondes pales de propulsion 60. Les forces nécessaires au support de la deuxième grille 58 de pales de propulsion à travers le trajet 12 sont transmises à travers le trajet 12 par la deuxième structure de transmission 62. De manière à fournir un support à l'extrémité arrière du tambour extérieur 44, une troisième structure de transmission 64 s'étendant à travers le trajet d'écoulement 12 est fixée au deuxième rotor 26 par un palier différentiel de premier rotor 66. En fonctionnement, au moins une des premières pales de propulsion 54 et/ou des deuxièmes pales de propul- sion 60 aura un pas variable. Selon le mode de réalisation recommandé de la présente invention, la commande de pas sera réalisée hydrauliquement. Les mécanismes de manoeuvre hydrauliques classiques sont bien connus de la technique et sont représentés de manière schématique en 68 et 69. On réalise les bagues collectrices 34, 35 et/ou 42, 43 de manière à transmettre le fluide hydraulique du support 16 au mécanisme de commande de pas 68. Le fluide hyraulique sera fourni aux bagues col- lectrices 34 et 42 par des conduits appropriés qui suivent un trajet dans le support 16 représenté par les flèches 70. Les bagues collectrices 34 et 42 dirigent le fluide hydrau- lique à travers les interfaces fixes/rotatives 32 et 40 respectivement. Ce fluide suit alors les trajets représentés par les flèches 76 et 80 vers des mécanismes de manoeuvre respective 68 et 69. La conduite de retour à partir du méca- nisme de manoeuvre 68 suit les flèches 78 et 72 et traverse la bague collectrice 35, tandis que la conduite de retour en provenance du mécanisme de manoeuvre 69 suit les flèches 82 et 72 et traverse la bague collectrice 43. On notera que les termes fourniture et retour sont utilisés à titre d'exemples mais que la direction d'écoulement peut varier suivant la variation du pas nécessaire. De manière à minimiser les fuites normalement -6 associées aux bagues collectrices hydrauliques, le diamètre D2 de ces bagues est grandement réduit comme le montre la figure. Par contraste avec le faible diamètre D2 souhaité pour les bagues collectrices 34, 35 et 42, 43, on souhaite un diamètre D1 relativement élevé pour les paliers 28, 30, 36, 38 et 66. L'agencement particulier de la présente inven- tion permet de choisir des valeurs optimum indépendantes l'une de l'autre pour D2 et D1. Il apparaîtra clairement à l'homme de l'art que la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation spécifique décrit et représenté ici par plus qu'elle est limitée à des moyens de manoeuvre hydrauliques. Elle s'ap- plique également à des mécanismes électriques de variation de pas utilisant des bagues collectrices électriques. De plus, l'invention s'applique à des moyens de variation de pas d'aube à la fois pour la soufflante et pour les pales d'hélices. -7- REVENDICATIONS 1. Perfectionnement pour un moteur à turbine à gaz caractérisé en ce qu'il comprend: - un support (16) ayant une section droite axiale annulaire et des parties avant (20) et arrière (22), la partie avant (20) ayant un diamètre D1 supérieur au dia- mètre D2 de la partie arrière (22); un premier rotor (24) est supporté sur la première partie par des premiers moyens de paliers, s'étendant vers la partie arrière (22) et formant une première interface (32) avec cette dernière; et un deuxième rotor (26) supporté sur le premier rotor (24) par des seconds moyens de paliers et s'étendant vers la partie arrière (22) et formant une deuxième inter- face (40) avec cette dernière. 2. Perfectionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que: le premier moyen de palier comporte deux paliers (28, 30) axialement décalés; et le second moyen de palier comporte deux paliers différentiels (36, 38) axialement décalés. 3. Perfectionnement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: un palier différentiel (66) de premier rotor pour supporter le premier rotor sur le deuxième rotor. 4. Perfectionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier rotor (24) comporte un tambour extérieur (44) supportant une série de premières grilles d'aubes de turbine (46) comprenant des aubes de turbine (47) dirigées vers l'intérieur; le deuxième rotor 26 comporte un tambour intérieur (48) supportant une série de deuxièmes grilles d'aubes de turbine (50) comprenant des aubes de turbine (51) dirigées vers l'extérieur; et en ce que les rotors sont contrarotatifs. - 8 - 5. Perfectionnement selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une première grille (52) de pales de propulsion tournant avec le premier rotor et comportant une série de premières pales de propul- sion (54); et une deuxième grille (58) de pales de propulsion tournant avec le deuxième rotor (26) et comportant une série de deuxièmes pales de propulsion (60). 6. Perfectionnement selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'au moins une des premières pales de propulsion (54) a un pas variable et en ce que la première interface (32) comporte une première bague collectrice (34) pour transmettre l'énergie entre le support (16) et le pre- mier rotor (24) pour faire varier le pas de la première pale de propulsion. 7. Perfectionnement selon la revendication 6, caractérisé en ce que la première bague collectrice (34) a pour effet de transmettre le fluide hydraulique entre le support (16) et le premier rotor (24). 8. Perfectionnement selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'au moins une des deuxièmes pales de propulsion (60) a un pas variable et en ce que la deuxième interface (40) comporte une deuxième bague collectrice (42) pour transmettre la puissance entre le support (16) et le deuxième rotor (26) pour faire varier le pas de la deuxième pale de propulsion (60). 9. Perfectionnement selon la revendication 8, caractérisé en ce que la deuxième bague collectrice (42) a pour effet de transmettre le fluide hydraulique entre le support (16) et le deuxième rotor (26). 10. Perfectionnement pour un moteur à turbine à gaz, comprenant: un support (16) ayant une section droite axiale annulaire et des parties avant (20) et arrière (22), la partie avant (20) ayant un diamètre D1 supérieur au dia- -9- mètre D2 de la partie arrière (22); un premier rotor (24) supporté sur la première partie par un premier moyen de palier et s'étendant vers la partie arrière (22) et formant une première interface (32) avec elle; un deuxième rotor (26) supporté sur le premier rotor (24) par un deuxième moyen de palier et s'étendant vers la partie arrière (22) et formant une deuxième inter- face (40) avec elle; une première grille (52) de pale de propulsion tournant avec le premier rotor et comportant une série de premières pales de propulsion (54); et une deuxième grille (58) de pales de propulsion tournant avec le deuxième rotor (26) et comportant une série de deuxième pales de propulsion (60); caractérisé en ce que chacune des premières pales de propulsion (54) a un pas variable et que la première interface (32) comporte une première bague collectrice (35) pour transmettre le fluide hydraulique entre le support (16) et le premier rotor (24) pour faire varier le pas des pre- mières pales de propulsion (54); et chacune des secondes pales de propulsion (60) a un pas variable et la seconde interface (40) comporte une deuxième bague collectrice (42) pour transmettre le fluide hydraulique entre le support (16) et le deuxième rotor (26) pour faire varier le pas des deuxièmes pales de propulsion (60).