Brevet FR2601075A1 — publié le 19880108

La presente invention a pour objet une structure de transfert de charge, et en particulier une structure de transfert de charge appropriée à un moteur a turbine à gaz. Une forme particulière de moteur à turbine à gaz pour la propulsion 5 d'avion comporte un noyau moteur à turbine à gaz conventionnel ayant une turbine de puissance logée a son extrémité d'aval, laquelle turbine de puissance est adaptée à entraîner un ou plusieurs jeux de pales propulsives de soufflante, aérodynamiquement profilées. Si les pales propulsives aérodynamiquement profilées sont directement attachées 10 aux extrémités extérieures radiales des arrangements de pales de turbine dans la turbine de puissance, alors ces pales, ainsi que le capot qui les entoure de façon conventionnelle, sont nécessairement logés à l'extrémité d'aval du moteur. Avec ce type de disposition, il est nécessaire de loger la structure au moyen de laquelle le moteur est 15 monté sur un avion dans le voisinage de la turbine de puissance. Il en resulte que le noyau moteur n'est pas directement attaché à l'aeronef, mais est attaché à la turbine de puissance. La structure du support principal, située dans la turbine de puissance, à partir de laquelle le noyau moteur doit être monté est logée 20 radialement à l'intérieur du trajet des gaz passant à travers la turbine de puissance. Cependant, le noyau moteur est monté de façon usuelle à partir de l'extrémité d'aval de son carter extérieur, de sorte que la structure de transfert de charge interconnectant le noyau moteur et la turbine de puissance doit passer à travers l'écoulement de gaz chauds 25 qui sort du noyau moteur en fonctionnement et pénètre dans -la turbine de puissance. Un objet de la présente invention consiste à agencer une structure de transfert de charge entre le noyau moteur et la turbine de puissance qui soit affectée au minimum par le gradient thermique résultant de 30 l'écoulement de gaz chauds mentionné plus haut. Selon la présente invention, une structure de transfert 'de charge disposée entre un premier et un second ensemble, généralement circulaires, coaxiaux et écartés l'un de l'autre radialement, comporte une pluralité d'éléments de rayon espacés circonférentiellement et 5 s'étendant radialement, ces éléments de rayon interconnectant lesdits premier et second ensembles, chaque élément de rayon étant attaché audit premier ensemble de telle façon que sensiblement seul un mouvement radial relatif est autorisé entre eux et étant attaché de façon fixe audit second ensemble au niveau d'au moins deux logements 10 alignés axialement et écartés l'un de l'autre axialement, chacun desdits éléments de rayon. étant muni d'une portion s'étendant radialement, adjacente audit second ensemble, et adaptée à coopérer avec un élément de rayon adjacent circonférentiellement de telle façon qu'un transfert de charge radial, mais non circonférentiel, peut se produire entre chaque 15 élément de rayon et la portion s'étendant circonférentiellement de l'élément de rayon adjacent. L'invention va maintenant être décrite au moyen d'exemples, avec référence aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue de côté partiellement en coupe d'un moteur 20 propulsif à turbine à gaz à soufflante carénée comportant une structure de transfert de charge conforme à la présente invention; la figure 2 est une vue de côté en coupe d'une portion d'une structure de transfert de charge conforme à la présente invention; et, la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne A-A de la figure 2. Si l'on se reporte à la figure 1, on voit qu'un moteur à turbine à gaz à soufflante carénée, repéré dans son ensemble par le chiffre 10, comporte un noyau moteur 1 1 ayant une turbine de puissance 12 logée à son extrémité d'aval. Le noyau moteur 11 est de construction conventionnelle en ce qu'il comporte une entrée d'air 13, une section de 30 compresseur 14, un équipement de combustion 15, et une turbine 16. Le noyau moteur 11 fonctionne de façon conventionnelle l'air pénétrant par l'entrée d'air 13 est comprimé par la section de compresseur 14 avant d'être mélangé avec le carburant; le mélange est brûlé dans l'équipement de combustion 15 et les produits de combustion résultants s'expansent dans la turbine 16 avant de s'échapper dans la turbine de puissance 12. La turbine de puissance 12 n'est pas de construction conventionnelle, en ce qu'elle comprend plusieurs étages de pales de turbine contrarotatives, parmi lesquelles deux comportent des pales de soufflantes 17 et 18, respectivement attachées à leur extrémité extérieure radiale. Les pales de soufflante 17 et 18 tournent en sens 10 o inverse et sont enfermées dans un capot de soufflante 19. En fonctionnement, les gaz chauds s'échappant du noyau moteur 11 sont diriges vers la turbine de puissance 12 pour provoquer la contrarotation des pales de turbine ainsi que, par suite, la contrarotation des pales propulsives aérodynamiquement profilées 17 et 15 18. Une certaine quantité de poussée propulsive est fournie par les gaz s'échappant de la turbine de puissance 12 par le conduit de sortie annulaire 20. Cependant, la majorité de la poussée propulsive du moteur à turbine à gaz 10 est fournie par de l'air qui a été entraîné à l'extrémité d'amont 21 du conduit de soufflante 19 et accélére par les 20 pales propulsives aérodynamiquement profilées contrarotatives 17 et 18 avant de s'échapper par l'extémité d'aval 22 du capot de soufflante 19. Le capot de soufflante 19 et le noyau moteur 11 sont interconnectés par une pluralité d'étais 23 s'étendant généralement 25 radialement vers l'avant, tandis qu'une pluralité d'étais 24 s'étendant généralement radialement vers l'arrière connecte le capot de soufflante 19 au reste de la turbine de puissance 1l2. Les étais d'arrière 24 assurent la majorité du transfert de charge entre le moteur et l'avion sur lequel il est monté et sont attachés à leur extrémité radiale intérieure à 30 l'extrémité d'aval axiale d'un élément de support généralement cylindrique 25 situé à l'intérieur de la turbine de puissance 12. L'élément de support cylindrique 25 supporte tous les éléments 4 2601075 contrarotatifs de la turbine de puissance 12 et est attaché a son extrémité d'amont à l'extrémité d'aval du carter 26 du noyau moteur 11 au moyen d'une structure de transfert de charge, repérée dans son ensemble par le chiffre 27, et qui peut être vue plus en détail sur la figure 2. Si l'on se reporte à la figure 2, on voit que la structure de transfert de charge 27 comprend un carter de palier annulaire 28 qui porte un palier 29 supportant l'extrémité d'amont 30 d'une portion rotative de la turbine de puissance 12. Le carter de palier 28 est attaché de façon fixe 1 o à l'extrémité d'amont de l'élément de support cylindrique 25 et est muni, à son extrémité d'amont, d'un panneau annulaire 31 s'étendant radialement et, à son extrémité d'aval, d'un panneau généralement tronconique 32. Les panneaux 31 et 32 sont respectivement munis de rebords 33 et 34 qui supportent l'extrémité intérieure radiale d'une 15 pluralité d'éléments de rayon 35 qui s'étendent radialement au travers du passage du gaz 40 interconnectant le noyau moteur 1 et la turbine de puissance f2. Chaque élément de rayon 35 a une portion centrale 36 de forme aérodynamique adaptée à produire une perturbation minimale de 20 l'écoulement gazeux entre le noyau moteur 11 et la turbine de puissance 12 et est muni, à son extrémité extérieure radiale, d'un téton de section circulaire 37 qui est logé dans un manchon de forme correspondante 58 ménagé dans le carter 26 du noyau moteur. Il va de soi cependant que d'autres formes de connexion équivalentes pourraient être employées 25 entre les éléments de rayon 35 et le carter 26 du noyau moteur pourvu qu'un mouvement radial et non un mouvement axial relatif soit autorisé. Les éléments de rayon 35 sont écartés les uns des autres circonférentiellement, comme on peut le voir sur la figure 3, et chacun est muni à son extrémité radiale extérieure de plate-formes 38 et 39 30 s'étendant circonférentiellement qui coopèrent pour définir une portion de l'extrémité extérieure radiale du passage de gaz 40 contenant les éléments de rayon 35. Les bords des plate-formes 38 et 39 sont séparés 260 1 0 75 par un interstice clrconférentiel 54 autorisant la dilatation des plateformes 38 et 39. Des joints 41 de construction conventionnelle prévus pour absorber cette dilatation sont disposes entre chaque plate- forme adjacente 38 et 39. L'extrémité intérieure radiale du passage de gaz 40 est définie par une pluralité de plate-formes 42 et 43 s'étendant clrconférentiellement, chaque élément de rayon 35 comportant une de chacune de ces plate-formes 42 et 43 s'étendant circonférentiellement agencée sur son extrémité intérieure radiale. Les plate-formes 42 10 s'étendant circonférentiellement ont une épaisseur circonférentielle supérieure à l'épaisseur circonférentielle des plate-formes 43 s'étendant circonférentiellement et comportent chacune un épaulement 44 dans lequel pénètre la plate-forme adjacente 43 de telle façon qu'un transfert de charge radial mais non circonférentiel puisse se produire 15 entre elles. Un interstice circonférentiel 45 est ainsi défini entre les plate-formes adjacentes 42 et 43 pour permettre un mouvement relatif de ces plate-formes. Comme on peut le voir sur la figure 2, le rebord 33 pratiqué sur l'extrémité extérieure radiale du panneau annulaire 31 a, vu en coupe 20 transversale, la forme d'un "L" de façon à définir un flasque ajouré 46 s'étendant radialement et une surface 47 de support s'étendant axialement. Le rebord 34 sur l'extrémité extérieure radiale du panneau tronconique 32 a de façon similaire, vu en coupe, la forme d'un "L" pour définir un flasque ajouré 48 s'étendant radialement et une surface 49 de 25 support s'étendant axialement. Chacun des éléments de rayon 35 est muni, au niveau de son extrémité intérieure radiale, de saillies ajourées 50 et 51 qui sont logées dans les rebords 33 et 34 respectivement. Les saillies et les flasques 50 et 46 et 51 et 48 sont attachés de façon fixe les uns aux autres par des chevilles creuses boulonnées 52. Comme on 30 peut le voir sur la figure 3, les chevilles sont placées au centre des extrémités 36 de chaque élément de rayon 35 et elles sont alignées axialement les unes avec les autres. à 2 6 0 1 0 7 5 Chacune des plate-formes intérieures 42 circonférentielles s'étendant radialement est espacée radialement des surfaces 47 et 49 de support s'étendant axialement prévues sur les rebords 33 et 34 respectivement, à l'exception de la portion 53 qui est située 5 radialement vers l'intérieur de la plate-forme adjacente 43 avec laquelle elle coopère. En fonctionnement, les gaz d'échappement s'échappent du noyau moteur 11 et, à très haute température, passent sur l'élément de rayon 35, provoquant ainsi de grandes différences de température qui peuvent 10 oatteindre 500'C entre les différentes parties de la structure de transfert de charge 27. En particulier, les éléments de rayon s'expansent thermiquement sur une plus grande échelle que les rebords 33 et 34 sur lesquels ils sont montés. Cette différence de dilatation provoque une variation des interstices circonférentiels 45 et 54 mais ne modifie pas 15 la disposition angulaire régulière des éléments de rayon 35. De la même façon, l'expansion radiale de la structure de transfert de charge 27 provoque un mouvement radial relatif entre chaque téton 37 et la douille 58 dans laquelle il est logé, assurant ainsi qu'aucune charge radiale n'est imposée au carter 26 du noyau moteur. Cependant, la coopération 20 du téton 37 et du manchon 58 garantit que l'élément de support cylindrique 25 et le carter 26 du noyau moteur sont maintenus par la structure de transfert de charge 27 dans une relation coaxiale. Bien que la présente invention ait été décrite en référence à un moteur à turbine à gaz muni d'un-soufflante carénée, il va de soi qu'elle 25 est également applicable aux autres formes de moteur à turbine à gaz, tel que par exemple ceux qui sont munis de pales propulsives aérodynamiquement profilées qui ne sont pas carénées. 26 0 1 0 7 5 REVENDICATIONS i. Structure de transfert de charge disposée entre un premier et un second ensemble, genéralement clrculaires, coaxiaux et écartés l'un de l'autre radialement, comportant une pluralité d'éléments de rayon espacés circonférentiellement et s'étendant radialement, ces éléments 5 de rayon Interconnectant lesdits premier et second ensembles, caractérisé en ce que chaque élément de rayon (35) est attaché audit premier ensemble (26) de telle façon que sensiblement seul un mouvement radial relatif est autorisé entre eux et en ce que chaque élément de rayon (35) est attaché de façon fixe audit second ensemble (28) au niveau d'au moins deux logements alignés axialement et écartés l'un de l'autre axialement, chacun desdits éléments de rayon (35) étant muni d'une portion (42) s'étendant radialement, adjacente audit second ensemble (28), et adaptée à coopérer avec un élément de rayon (35) adjacent circonférentiellement de telle façon qu'un transfert de charge 15 radial, mais non circonférentiel, peut se produire entre chaque élément de rayon (35) et la portion (42) s'étendant circonférentiellement de l'élément de rayon (35) adjacent. 2. Structure de transfert de charge selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un premier et un second ensemble (26, 28) 20 comportent respectivement des portions du noyau moteur (Il 1) et de la turbine de puissance (12) d'un moteur à turbine à gaz (10), lesdits éléments de rayon (35) s'étendant radialement en travers d'un passage de gaz annulaire (40) Interconnectant ledit noyau moteur ( 1 1) et ladite turbine de puissance (12). 3. Structure de transfert de charge selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite portion de noyau moteur (11) à laquelle lesdits éléments de rayon (35) sont attachés est le carter extérieur (26) de celui-ci, l'extrémité extérieure radiale de chacun des éléments de rayon (35) étant attachés audit carter extérieur (26). 4. Structure de transfert de charge selon la revendication 3, caractérisé en ce que chacun des éléments de rayon (35) est muni d'un téton (37) s'étendant radialement à son extrémité extérieure radiale, lequel téton (37) s'engage radialement dans un manchon (58) 5 correspondant prévu sur ledit carter de noyau moteur (26), manchon dans lequel il peut glisser. 5. Structure de transfert de charge selon une des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que chacun desdits éléments de rayon (35) est muni, à son extrémité extérieure radiale, de portions de plate-forme 10 (38, 39) s'étendant circonférentiellement, les extrémités circonférentielles des portions de plate-formes (38, 39) des éléments de rayon (35) adjacents formant joint de façon que lesdites portions de plate-formes (38, 39) définissent une portion de l'extrémité extérieure radiale dudit passage de gaz annulaire (40) interconnectant lesdits 15 noyau moteur ( 11) et turbine de puissance (12). 6. Structure de transfert de charge selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'extrémité intérieure radiale (36) de chaque élément de rayon (35) est attachée à ladite portion de turbine de puissance (28). 7. Structure de transfert de charge selon la revendication 6, caractérisée en ce que ladite portion de turbine de puissance (28) comporte deux panneaux annulaires espacés axialement (31, 32), chacun de ces panneaux définissant une portion de rebord (33, 34) à laquelle les extrémités intérieures radiales (50, 51) de chacun desdits éléments de 25 rayon (35) sont attachées de façon fixe dans lesdits logements axialement alignés et axialement espacés. 8. Structure de transfert de charge selon la revendication 7, caractérisée en ce que au moins un (32) desduts panneaux (31, 32) a une forme tronconique. 9. Structure de transfert de charge selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisée en ce que chacune desdites portions de rebord (33, 34) comporte un flasque s'étendant radialement (46, 48) et 260 1 075 une surface de support s'étendant axialement (47, 49), l'extrémité radiale intérieure (36) de chacun des éléments de rayon (35) à la jonction avec lesdites portions s'étendant circonférentiellement (42) étant attachée de façon fixe auxdits flasques (46, 51) et étant 5 radialement espacée de ladite surface de support s'étendant axialement (47, 49), les extrémités libres de chacune desdites portions (42) d'élément de rayon s'étendant circonférentiellement étant logées sur ladite surface de support s'étendant axlalement (47, 49). , Structure de transfert de charge selon la revendication 9, 10 caractérisée en ce que les extrémités libres de chacune desdites portions (42) d'élément de rayon s'étendant circonférentiellement coopère par engagement radial avec une partie de forme correspondante (43) pratiquée sur l'extrémité inférieure (36) radiale de l'élément de rayon adjacent (35). 11. Structure de transfert de charge selon la revendication 10, caractérisée en ce que lesdites portions (42) d'élément de rayon s'étendant circonférentiellement constituent une portion de l'extrémité inférieure radiale dudit passage de gaz (40). 12. Structure de transfert de charge selon une des revendicatiosn 1 20 a 11, caractérisée en ce que ledit second ensemble (28) constitue additionnellement un support pour un palier à l'intérieur de ladite turbine de puissance.