Brevet FR2651535A1 — publié le 19910308

La présente invention concerne de façon générale des entretoises creuses situées à l'intérieur des moteurs à réaction, et plus particulièrement un montage d'amortisseur d'une entretoise située à l'intérieur d'un moteur à réaction. Les moteurs à réaction comprennent une famille de moteurs appelés moteurs à réaction "transsoniques". Ces moteurs à réaction transsoniques peuvent être d'un type à double flux permettant un fonctionnement à des vitesses transsoniques ou supersoniques. Les moteurs à réaction transsoniques comportent typiquement un châssis avant, dont l'extrémité amont forme une admission dimensionnée pour fournir un écoulement d'air prédéterminé, ainsi qu'une soufflante, appelée communément fan, située directement derrière le châssis avant de manière à mettre sous pression un écoulement d'air d'admission. En aval du fan se trouve le moteur proprement dit, à l'intérieur duquel s'effectue la combustion du carburant mélangé à l'air sous pression de manière à produire des gaz de combustion qui s'évacuent en fournissant une force de propulsion au moteur. Le châssis avant comprend typiquement une gaine ou enveloppe cylindrique externe moulée, un support ou bague de moyeu circonférencielle interne, et un certain nombre d'entretoises fixes espacées circonféren- ciellement et s'étendant radialement vers l'extérieur, situées entre la gaine cylindrique externe et la bague de moyeu circonférencielle interne. Un raidisseur interne d'entretoise est généralement placé entre les parois de l'entretoise pour résister au flambage de ces parois. Le fan comporte typiquement un rotor de fan qui fait tourner un certain nombre de montages d'aubes dans au moins une rangée ou un étage, voire même dans plusieurs. Pendant l'assemblage ou le fonctionnement du fan, des variations de caractéristiques physiques peuvent se produire au sein d'un montage d'aubes ou entre deux montages d'aubes. Ces variations peuvent, par exemple, concerner l'espacement des montages d'aubes placés circonférenciellement par rapport au rotor ou les bords d'attaque des montages d'aubes, qui sont susceptibles de s'ébrécher ou de s'émousser, par exemple. Lorsque les aubes de fan sont en fonctionnement à des vitesses transsoniques ou supersoniques, ces variations de caractéristiques physiques au sein des montages d'aubes du premier étage du fan provoquent des impulsions ou des fluctuations de la pression du courant d'air appelées "vibrations de résonances multiples". Ces vibrations de résonances multiples se déplacent à l'arrière et excitent ou font vibrer l'entretoise à ses fréquences propres. Ce phénomène se produit au-delà d'une large bande de fréquence. Une fissuration des entretoises provoquée par la fatigue constitue un inconvénient du dispositif décrit ci-dessus. La fissuration résulte de l'excitation de l'entretoise à amortissement trop faible, à des premières fréquences propres de flexion et de torsion, cette excitation étant provoquée par les vibrations de résonances multiples. Un autre inconvénient du dispositif décrit ci-dessus réside dans le coût de la réparation des fissures des entretoises. La présente invention offre quant à elle l'avantage d'une réparation à coût réduit. Un objet de la présente invention est de fournir une entretoise dans laquelle un assemblage d'amortisseur est incorporé de manière à produire un amortissemnt suffisant pour dissiper l'énergie dans l'entretoise provoquée par l'excitation de vibrations de résonances multiples. Un autre objet de la présente invention est de fournir un assemblage d'amortisseur susceptible de réduire les vibrations et les fissurations des entretoises provoquées par des vibrations de résonances multiples. Un autre objet de la présente invention est d'augmenter l'amortissement de l'entretoise pour les première et seconde fréquences propres de flexion et de torsion. Un autre objet de la présente invention est de fournir un amortissement qui apporte un perfectionnement à l'entretoise et qui augmente la durée de vie du châssis avant. Les objets brièvement énoncés ci-dessus sont atteints dans le mode de réalisation particulier de la présente invention dans lequel un unique assemblage d'amortisseur est incorporé dans une entretoise sur le châssis avant d'un moteur à réaction. L'assemblage d'amortisseur est placé à l'intérieur de l'entretoise de manière à amortir les vibrations de l'entretoise qui résultent des impulsions de la pression du courant d'air, ces impulsions provoquant l'excitation de l'entretoise lorsque le fan du moteur à réaction est en fonctionnement à des vitesses soniques ou supersoniques. C'est pourquoi la présente invention fournit un amortissement suffisant pour dissiper l'énergie résultant de l'excitation des entretoises provoquée par des vibrations de résonances multiples. La présente invention propose un mouvement relatif entre un amortisseur et les parois d'une entretoise. La présente invention prévoit une force normale pour l'amortissement de Coulomb qui se produit à l'interface entre l'entretoise et l'assemblage d'amortisseur, ceci pour dissiper l'énergie et réduire la fissuration de l'entretoise. L'amortisseur de la présente invention fournit en outre un amortissement viscoélastique lorsqu'il est exposé à la sollicitation au cisaillement causée par la flexion. La présente invention augmente en outre l'amortissement de l'entretoise aux première et seconde fréquences propres de flexion et de torsion. D'autres objets, caractéristiques, et avantages de la présente invention peuvent aisément être appréhendés et compris si l'on se réfère à la description qui suit illustrée par les figures jointes. La figure 1 est une vue en perspective partielle d'un châssis avant et d'un fan d'un moteur à réaction comportant des entretoises incluant un assemblage d'amortisseur selon la présente invention. La figure 2 est une vue en coupe transversale de l'assemblage d'amortisseur monté à l'intérieur de l'entretoise, cette coupe étant effectuée selon la ligne 2-2 de la figure 1. Si l'on se réfère aux figures, dans lesquelles il y a correspondance entre chaque indice numérique et chaque élément, il convient de diriger en premier lieu son attention sur la figure 1. La figure 1 représente une vue partielle d'un moteur à réaction 10, tel qu'un moteur à réaction à turbosoufflante, appelée communément turbofan. On voit que le moteur à réaction comporte des aubes de fan, représentées de manière générale en 16, qui peuvent être d'un type permettant un fonctionnement à des vitesses transsoniques ou supersoniques. Le moteur à réaction 10 comprend un chassis avant, représenté de manière générale en 12, dont l'extrémité amont constitue une admission 14 dimensionnée pour fournir un écoulement d'air prédéterminé. Le moteur à réaction 10 comporte un fan, représenté de manière générale en 16, à l'aval du chassis amont 12. Le fan 16 met sous pression l'écoulement d'air provenant de l'admission 14, une partie au moins de cet écoulement d'air étant fournie au moteur proprement dit (non représenté). Une turbine de fan (non représentée) est typiquement située à l'arrière du moteur proprement dit, et est reliée au fan 16 au moyen d'un arbre (non représenté). Le moteur proprement dit comporte un compresseur d'écoulement (non représenté) selon un axe, qui comprime ou pressurise l'air qui sort du fan et qui est ensuite évacué vers une chambre de combustion (non représentée). Dans la chambre de combustion, du carburant est brûlé de manière à produire des gaz de combustion à haute énergie qui actionnent une turbine (non représentée), laquelle à son tour actionne le compresseur. Les gaz de combustion arrivent ensuite au niveau de la turbine de fan qu'ils actionnent, et la turbine de fan actionne à son tour le fan. Une description plus détaillée du moteur à réaction 10 est disponible dans les brevets des Etats Unis n 3 879 941 et no 4 080 785. Le fan 16 comprend un premier étage de fan ou étage de soufflante avant qui comporte un certain nombre d'assemblages d'aubes de rotor 18 qui sont circoférenciellement espacés sur un rotor de fan 20. Chaque assemblage d'aubes de rotor avant 18 comporte des carénages de séparation 22 qui s'étendent au-delà de la partie centrale des aubes, de manière à rejoindre les carénages de séparation 22 des assemblages d'aubes adjacents 18. Il est évident que le fan 16 peut comporter un certain nombre de rangées ou étages d'assemblages d'aubes de rotor 18. Le châssis avant 12 est situé directement en face du rotor de fan 20, ou à l'amont de ce rotor. Le châssis avant comporte une gaine ou enveloppe cylindrique externe moulée 24 qui constitue l'admission 14. Le châssis avant 12 comprend un certain nombre d'entretoises espacées circonférenciellement, repré- sentées de manière générale en 26, et s'étendant radialement vers l'extérieur depuis un support circonférenciel interne ou bague de moyeu 28 jusqu'à la gaine cylindrique externe 24. Chaque entretoise 26 comprend un volet de bord de fuite à angle variable ou directrice d'admission 30 située directement à l'arrière ou en aval de chacune d'elles. La bague de moyeu circonférencielle interne 28 présente un prolongement conique 32 qui s'étend vers l'intérieur et vers l'avant afin de supporter un palier d'arbre de fan avant 34. Il est évident que les entretoises 26 sont fixées sur la gaine cylindrique externe 24 et sur la bague de moyeu circonférencielle interne 28. Si l'on se réfère aux figures 1 et 2, l'entretoise 26 comporte une paire de parois d'entretoise 36 qui s'étendent depuis un bord d'attaque continu généralement en forme d'arc de cercle 38 jusqu'à un bord de fuite ouvert 40. L'entretoise 26 comprend une extrémité généralement en forme de U ou pièce de support 42 placée entre les parois de l'entretoise 36 et obturant le bord de fuite 40. La pièce de support 42 est fixée aux parois de l'entretoise 36 par brasage. Un raidisseur interne d'entretoise, représenté de manière générale en 44, est placé entre les parois d'entretoise 36, depuis le bord d'attaque 38, jusqu'au bord de fuite 40 de l'entretoise 26, et s'étend radialement le long des parois d'entretoise 36. Le raidisseur interne d'entretoise 44 présente une forme alvéolée ou en ondulation rectangulaire. Le raidiseur interne d'entretoise 44 s'étend le long de l'axe neutre 46 de l'entretoise 26 respectivement situé entre les bords d'attaque 38 et de fuite 40. Le raidisseur interne d'entretoise 44 délimite dans la partie interne creuse de l'entretoise 26 un certain nombre d'alvéoles 48. Comme représenté sur la figure 2, chaque alvéole 48 est identifiée par un index de référence placé à l'intérieur d'un cercle en pointillé, la numérotation commence au niveau de l'alvéole 48, à proximité du bord d'attaque 38, et se continue pour treize alvéoles jusqu'à proximité du bord de fuite 40. Chaque alvéole 48 du raidisseur interne d'entretoise est formée par des parois verticales généralement inclinées 50 sur chaque extrémité d'une paroi horizontale 52. La paroi horizontale 52 est configurée pour s'adapter au contour de la surface interne des parois d'entretoise 36, et est fixée aux parois d'entretoise 36 par brasage. Si l'on se réfère à nouveau aux figures 1 et 2, on voit une entretoise 26 comportant un assemblage d'amortisseur, représenté de manière générale en 54, selon la présente invention. L'assemblage d'amortisseur 54 comprend un amortisseur 56 qui est un élément de feuille de métal prise en sandwich entre une première chemise de friction 58 et une seconde chemise de friction 60. Les première et seconde chemises de friction 58 et 60 présentent généralement une forme toroidale et prennent appui sur les surfaces des parois d'entretoise 36 et sur la paroi horizontale 52 du raidisseur interne d'entretoise 44. La première chemise de friction 58 est réalisée en un matériau sensiblement inélastique qui présente une épaisseur de paroi d'environ 0,30 mm et un diamètre externe maximum d'environ 3,96 mm. L'amortisseur 56 est réalisé en élastomère et présente une épaisseur d'environ 1,3 mm. La seconde chemise de friction 60 est réalisée en un matériau sensiblement inélastique qui présente une épaisseur de paroi d'environ 0, 41 mm et un diamètre externe maximum d'environ 5,54 mm. D'autres diamètres et d'autres épaisseurs de matériau des parois peuvent évidemment être envisagés. Comme représenté sur les figures 1 et 2, l'assemblage d'amortisseur 54 est disposé dans l'entretoise 26, à l'intérieur de l'alvéole 48 portant l'index de référence dix (10). L'assemblage d'amortisseur 54 s'étend radialement le long de l'entretoise 26 et présente une orientation telle que l'amortisseur 56 soit en saillie entre un axe neutre d'amortisseur 62 et l'axe neutre de l'entretoise 46 de manière à permettre un mouvement relatif entre l'assemblage d'amortisseur 54 et les parois d'entretoise 36. On peut noter que l'axe neutre de l'amortisseur 62 peut être placé indifféremment au- dessus ou au-dessous de l'axe neutre de l'entretoise 46. On peut aussi noter que l'assemblage d'amortisseur peut être situé dans une zone de fort fléchissement des parois d'entretoise 36 et qu'il peut s'étendre, de manière radiale, et seulement en partie, le long de la longueur de l'entretoise 26. On peut noter en outre que l'assemblage d'amortisseur 54 peut être placé à l'intérieur d'une alvéole 48 possédant un index de référence différent. On peut encore noter qu'on peut utiliser plus d'un assemblage d'amortisseur 54. On peut enfin noter que l'assemblage d'amortisseur 54 peut être utilisé avec n'importe quel raidisseur d'entretoise. Lors du fonctionnement, des vibrations de résonances multiples peuvent être produites par des variations de caractéristiques physiques au niveau du premier étage d'assemblages d'aubes 18 lorsque les aubes de fan sont soumises à des vitesse transsoniques ou supersoniques. Les vibrations de résonances multiples se propagent à l'avant et excitent ou font vibrer les entretoises 26. Ce phénomène engendre un fléchissement ou un mouvement de flexion et/ou de torsion des parois d'entretoise 36. L'amortisseur 56 fléchit par contrecoup, et de ce fait, au moins une partie des chemises de friction 58 et 60 entre en frottement le long des parois d'entretoise 36. Il s'ensuit que les chemises de friction 58 et 60 absorbent et dissipent l'énergie générée par l'excitation des entretoises. L'assemblage d'amortisseur 54 permet donc à l'amortissement de Coulomb d'entrer en jeu et de dissiper l'énergie au niveau de l'interface entre l'assemblage d'amortisseur 54 et les parois d'entretoise 36. L'assemblage d'amortisseur 54 augmente de façon significative l'amortissement de l'entretoise 26 pour les première et seconde fréquences propres de flexion et de torsion. L'élastomère de l'amortisseur 56 fournit une force normale pour l'amortissement de Coulomb qui s'ajoute à l'amortissement viscoélastique lorsqu'il est soumis à la sollicitation au cisaillement causée lors du fléchissement ou de la flexion de l'amortisseur 56 due à l'excitation d'entretoise provoquée par les vibrations de résonances multiples. La présente invention est décrite en relation avec les figures. Il est bien entendu que la terminologie utilisée est en accord avec la nature des mots de la description, et qu'elle ne limite en rien la présente invention. Il est évidemment entendu par l'homme de métier que des modifications et des variantes peuvent être apportées sans s'éloigner du champ d'application de la présente invention. La présente invention peut par exemple s'appliquer à n'importe quel plan de sustentation statique et creux comportant des entretoises ou des directrices situées en amont d'une aube mobile. Une telle réalisation peut concerner une aube directrice d'admission creuse située en amont d'un fan monté en arrière, ou une directrice creuse située en amont d'une aube de compresseur. REVENDICATIONS 1. Assemblage d'entretoise (26) pour un moteur à réaction (10), cet assemblage présentant un châssis avant (12) qui constitue une admission (14), et des aubes de fan (16) situées en aval du châssis avant, et un moteur proprement dit placé en aval des aubes de fan, l'assemblage d'entretoise s'étendant de façon radiale entre une gaine cylindrique externe (24) et une bague de moyeu circonférencielle interne (28) du châssis avant (12), cet assemblage étant caractérisé en ce qu'il comprend: - un moyen situé à l'intérieur de l'entretoise (26) pour amortir les vibrations de l'entretoise qui résultent des impulsions de la pression du courant d'air qui provient du fan qui excite l'entretoise lorsque les aubes de fan (16) sont en fonctionnement à des vitesses au moins transsoniques. 2. Assemblage d'entretoise selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'amortissement comprend une paire de chemises de friction (58, 60) espacées l'une de l'autre, placées entre une paire de parois d'entretoise (36) et s'étendant radialement le long de ces parois, et un amortisseur (56) situé entre la paire de chemises de friction (58, 60) et s'étendant radialement le long de ces chemises. 3. Assemblage d'entretoise selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'amortisseur (56) est un élément plat rectangulaire. 4. Assemblage d'entretoise selon la revendication 2, carctérisé en ce que l'amortisseur (56) est réalisé en élastomère. 5. Assemblage d'entretoise selon la revendication 2, caractérisé en ce que les chemises de friction (58, ) présentent une forme toroidale. 6. Assemblage d'entretoise selon la revendication , caractérisé en ce que l'une des chemises de friction (60) présente un diamètre maximum plus grand que le diamètre maximum de l'autre chemise de friction (58). 7. Assemblage d'entretoise selon la revendication 2, caractérisé en ce que la paire de chemises de friction (58, 60) est fabriquée en un matériau sensiblement inélastique. 8. Assemblage d'amortisseur (54) utilisé dans une entretoise (26) d'un moteur à réaction (10), l'entretoise comportant une paire de parois (36) espacées l'une de l'autre et s'étendant entre un bord d'attaque (38) et un bord de fuite (40), et un raidisseur d'entretoise (44) placé entre ces parois (36) et délimitant un certain nombre d'alvéoles (48), cet assemblage d'amortisseur étant caractérisé en ce qu'il comprend: - une paire de chemises de friction (58, 60) espacées l'une de l'autre et placées à l'intérieur d'au moins une alvéole (48); et - un moyen formant amortisseur (56) situé entre la paire de chemises de friction (58,60) pour fléchir et entrer en contact avec une partie des chemises de friction (58, 60) au niveau d'au moins une de leurs parois latérales de manière à amortir l'excitation de l'entretoise (26). 9. Assemblage d'amortisseur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moyen d'amortissement est constitué d'un amortisseur (56) réalisé en élastomère. 10. Assemblage d'amortisseur selon la revendication 9, caractérisé en ce que la paire de chemises de friction (58, 60) est fabriquée en un matériau sensiblement inélastique. 11. Assemblage d'amortisseur selon la revendication 10, caractérisé en ce que les chemises de friction (58, 60) présentent une forme toroidale. 12. Assemblage d'amortisseur selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'une des chemises de friction (60) présente un diamètre maximum plus grand que le diamètre maximum de l'autre chemise de friction (58). 13. Assemblage d'amortisseur selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'amortisseur (56) présente la forme d'un élément plat. 14. Assemblage d'entretoise (26) pour un moteur à réaction (10), cet assemblage comprenant un châssis avant (12) qui constitue une admission (14) pour l'écoulement d'air d'admission, et un fan (16) situé en aval du châssis avant de manière à mettre sous pression l'écoulement d'air d'admission, et un moteur proprement dit placé en aval du fan de manière à recevoir l'écoulement d'air d'admission mis sous pression en provenance du fan, le fan comportant un rotor (20) et un certain nombre d'assemblages d'aubes (18) placées circonférenciellement autour du rotor (20), et le châssis avant (12) présentant une gaine cylindrique externe (24) et une bague de moyeu circonférencielle interne (28) radialement espacée de la gaine cylindrique externe (24), l'assemblage d'entretoise s'étendant radialement entre la gaine cylindrique externe (24) et la bague de moyeu circonférencielle interne (28), cet assemblage étant caractérisé en ce qu'il comprend: - une paire de parois (36) espacées l'une de l'autre s'étendant entre un bord d'attaque (38) et un bord de fuite (40); - un raidisseur d'entretoise (44) placé entre ces parois (36) et les bords d'attaque (38) et de fuite (40), et délimitant un certain nombre d'alvéoles (48); et - un moyen situé à l'intérieur d'au moins une des alvéoles (48) pour amortir les vibrations de l'entretoise qui résultent des impulsions de la pression en provenance des assemblages d'aubes (18) qui excitent l'entretoise lorsque les aubes de fan (16) sont en fonctionnement à des vitesses au moins transsoniques. 15. Assemblage d'entretoise selon la revendication 14, caractérisé en ce que le moyen d'amortissement comprend des première et seconde chemises de friction (58, 60) et un amortisseur (56) placé entre les chemises de friction. 16. Assemblage d'entretoise selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'amortisseur (56) est réalisé en élastomère. 17. Assemblage d'entretoise selon la revendication 16, caractérisé en ce que les première et seconde chemises de friction (58, 60) sont fabriquées en un matériau sensiblement inélastique. 18. Assemblage d'entretoise selon la revendication 17, caractérisé en ce que les première et seconde chemises de friction (58, 60) présentent une forme toroïdale. 19. Assemblage d'entretoise selon la revendication 18, caractérisé en ce que la seconde chemise de friction (60) présente un diamètre maximum plus grand que le diamètre maximum de la première chemise de friction (58). 20. Assemblage d'entretoise selon la revendication 19, caractérisé en ce que l'amortisseur (56) présente la forme d'un élément plat. 21. Assemblage de plan de sustentation statique et creux pour un moteur à turbine à gaz placé en amont d'aubes mobiles (16), caractérisé en ce qu'il comprend : - un moyen situé à l'intérieur du plan de sustentation pour amortir les vibrations de ce plan de sustentation qui résultent des impulsions de la pression du courant d'air en provenance du fan (16) qui excite le plan de sustentation lorsque les aubes de fan (16) sont en fonctionnement à des vitesses au moins transsoniques. 22. Assemblage de plan de sustentation selon la revendication 21, caractérisé en ce que le moyen d'amortissement comprend une paire de chemises de friction (58, 60) espacées l'une de l'autre, placées entre une paire de parois de plan de sustentation et s'étendant radialement le long de ces parois, et un amortisseur (56) situé entre la paire de chemises de friction (58, 60) et s'étendant radialement le long de ces chemises. 23. Assemblage de plan de sustentation selon la revendication 22, caractérisé en ce que l'amortisseur (56) est un élément plat rectangulaire. 24. Assemblage de plan de sustentation selon la revendication 22, caractérisé en ce que l'amortisseur (56) est réalisé en élastomère. 25. Assemblage de plan de sustentation selon la revendication 23, caractérisé en ce que les chemises de friction (58, 60) présentent une forme toroidale. 26. Assemblage de plan de sustentation selon la revendication 25, caractérisé en ce que l'une des chemises de friction (60) présente un diamètre maximum plus grand que le diamètre maximum de l'autre chemise de friction (58). 27. Assemblage de plan de sustentation selon la revendication 25, caractérisé en ce que la paire de chemises de friction (58, 60) est fabriquée en un matériau sensiblement inélastique.