Brevet FR2688827A1 — publié le 19930924

SYSTEME DE COMMANDE D'AUBES DE STATOR A CALAGE VARIABLE, POUR UN TURBOREACTEUR. DESCRIPTION L'invention concerne un système de commande conçu pour être monté dans un turboréacteur, pour permet tre le réglage du calage d'aubes de stator, notamment dans le compresseur haute pression du turboréacteur. Un turboréacteur est équipé d'une régulation qui a notamment pour fonction d'optimiser son rendement et de réduire sa consommation en kérosène dans les différentes configurations de vol. L'une des actions de ce régulateur concerne le réglage du calage de certaines des aubes du turboréacteur, c'est-à-dire le réglage de l'orientation angulaire de ces aubes. Ce réglage concerne généralement la ou les premières rangées d'aubes du compresseur basse pression et du compresseur haute pression, dans le sens d'écoulement de l'air au travers du turboréacteur. Pour réaliser ce réglage, on a habituellement recours, pour chacune des rangées d'aubes, à un anneau de commande monté rotatif sur le carter du compresseur considéré. Un organe de commande tel qu'un moteur électrique agit sur le ou les anneaux de commande pour les faire tourner dans un sens ou dans l'autre autour du carter du compresseur, lorsque le régulateur impose une modification du calage des aubes de ce compresseur. Le mouvement de rotation de chaque anneau de commande est transmis à chacune des aubes de la rangée considérée, par exemple par des biellettes dont une extrémité est montée pivotante sur l'anneau de commande et dont l'extrémité opposée est fixée sur un pivot solidaire de l'une des aubes et traversant le carter du compresseur. Afin que le calage des aubes puisse être effectué avec une grande précision, les déformations subies par l'anneau de commande lors du fonctionnement du turbo réacteur doivent être aussi faibles que possible. Dans l'état actuel de la technique et comme l'illustrent notamment les documents US-A-3 990 809, GB-A-1 449 531, US-A-2 933 235 et GB-A-1 497 974, le centrage des anneaux de commande est assuré au moyen de patins ou de galets de guidage qui sont montés directement sur la surface extérieure du carter du compresseur. Si le carter de compresseur sur lequel s'appuie l'anneau de commande subit des variations importantes de température et de pression lors du fonctionnement du turboréacteur, comme c'est notamment le cas pour le carter du compresseur haute pression, cela se traduit par un déplacement de l'axe de ce carter, entraînant un déplacement des patins ou des galets servant au guidage de l'anneau de commande. Etant donné que l'anneau est en contact avec ces patins ou ces galets il se déplace avec eux lorsque le carter du compresseur se déforme. L'anneau de commande subit alors simultanément une déformation radiale et un vrillage, qui engendrent des écarts de calage des aubes commandées par cet anneau. Des mesures expérimentales effectuées dans ces conditions ont permis de déterminer que ces écarts pouvaient atteindre environ 1" 30min. Dans le mode de réalisation des figures 3 et 4 du document US-A-4 810 165, il est proposé de résoudre ce problème en montant l'anneau de commande des aubes sur un anneau de guidage relié au carter du compresseur par des blocs de guidage autorisant un mouvement radial relatif entre ce carter et l'anneau de supportage. Dans ce document, le guidage de l'anneau de commande est encore réalisé indirectement par le carter du compresseur, de sorte que certaines des déformations de ce dernier continuent à être transmises à l'anneau de commande. De plus, l'intégrité de l'ensemble est assurée par l'anneau de supportage qui reste à proximité du carter du compresseur. Cet anneau de supportage peut donc encore subir certaines déformations qui, bien que réduites, peuvent engendrer une déformation comparable de l'anneau de commande autour de cet anneau de supportage. Cet effet, cumulé avec le précédent, a pour conséquence que certains écarts de calage des aubes peuvent encore se produire. Le document US-A-4 035 101 décrit une autre solution au problème exposé précédemment, selon laquelle l'anneau de commande des aubes est monté sur des galets portés par des chapes pivotantes articulées sur le carter du compresseur. Cette solution, qui permet également de réduire les écarts de calage des aubes, présente des inconvénients comparables à la solution décrite dans le document US-A-4 810 165, notamment par le fait que l'intégrité du système suppose la présence d'un anneau de supportage reliant entre elles toutes les chapes pivotantes. L'invention a précisément pour objet un système de commande d'aubes de stator à calage variable dont la conception originale lui permet de résoudre de façon plus complète que les solutions existantes le problème posé par la déformation du carter du stator produite par les variations de température et de pression, en ayant recours à des mécanismes particulièrement simples et fiables. Selon l'invention, ce résultat est obtenu au moyen d'un système de commande d'aubes de stator à calage variable, dans un turboréacteur, comprenant au moins un anneau de commande, monté rotatif autour d'un carter de stator, des moyens de commande aptes à assurer un mouvement d'actionnement de l'anneau de commande, et des moyens de transmission de ce mouvement d'actionnement à des aubes de stator, pour en faire varier le calage, caractérisé par le fait que l'anneau de commande est supporté de façon flottante par une structure de supportage voisine, distincte du carter de stator et sensiblement exempte de déformation lorsque le turboréacteur est en fonctionnement. Etant donné que le supportage de l'anneau de commande est assuré par une structure de supportage distincte du carter de stator, les inconvénients inhérents aux solutions existantes sont supprimés. En particulier, les déformations du carter de stator qui se produisent lors du fonctionnement du réacteur n'engendrent aucun écart de calage des aubes du stator. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la structure de supportage porte l'anneau de commande par l'intermédiaire d'au moins trois ferrures de suspension, circonférentiellement réparties, articulées sur cette structure. Les moyens de commande sont avantageusement montés sur l'une des ferrures de suspension et entraînent par exemple en rotation un pignon engréné sur un secteur denté solidaire de l'anneau de commande. Avantageusement, chacune des ferrures de suspension est articulée sur la structure de supportage par un axe orthogonal à l'axe longitudinal du stator. Afin d'assurer le supportage de l'anneau de commande, chacune des ferrures de suspension porte au moins un galet. Dans une application particulièrement avantageuse de l'invention, les aubes et le carter de stator sont les aubes et le carter d'un compresseur de turboréacteur à double flux, et la structure de supportage est placée entre le compresseur et un canal annulaire secondaire entourant ce dernier. On décrira à présent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation préféré de l'invention, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale illustrant de façon schématique un turboréacteur équipé d'un compresseur haute pression qui comporte des aubes dont le calage peut être réglé à l'aide d'un système de commande conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective, partiellement en coupe, illustrant à plus grande échelle une partie du système de commande conforme à l'invention ; - la figure 3 est une vue de dessus représentant schématiquement le système de commande conforme à l'invention agissant sur un anneau de commande d'aubes à calage variable par l'intermédiaire d'un anneau de synchronisation ; et - la figure 4 est une vue de dessus comparable à la figure 3, illustrant schématiquement l'utilisation du système de commande conforme à l'invention pour actionner directement un anneau de commande d'aubes à calage variable. La figure 1 représente schématiquement, et uniquement à titre d'illustration, un turboréacteur double corps/double flux dans lequel peuvent être installés un ou plusieurs systèmes de commande conformes à l'invention. On rappelle cependant que ce système de commande peut être utilisé dans des turboréacteurs de types différents sans sortir du cadre de l'invention. L'air qui traverse le turboréacteur illustré sur la figure 1 y pénètre par une soufflante ou compresseur basse pression 10. Une partie de cet air traverse ensuite un canal annulaire intérieur, ou canal primaire, dans lequel elle passe successivement par un compresseur haute pression 12, une chambre de combustion 14, une turbine haute pression 16 et une turbine basse pression 18. Une autre partie de l'air sortant du compresseur basse pression 10 passe dans un canal annulaire exté rieur, ou canal secondaire 19 du réacteur, entourant le canal primaire. Les aubes de stator 21 du compresseur basse pression 10 sont montées sur un carter extérieur 20 du turboréacteur. Ce carter extérieur 20 supporte, par un carter intermédiaire radial 22, un carter de stator 24 portant les aubes de stator 26 du compressseur haute pression 12. Le carter intermédiaire 22 est placé au niveau de l'extrémité avant du compresseur haute pression 12 et il comporte sur sa périphérie un grand nombre d'ouvertures 23 facilitant l'écoulement d'un flux d'air relativement froid dans l'espace annulaire formé entre le carter extérieur 20 et le carter 24 du stator du compresseur haute pression 12. A partir de l'extrémité d'entrée du compresseur haute pression 12, une ou plusieurs rangées d'aubes de stator 26 sont supportées de façon mobile par le carter 24, de telle sorte que leur calage, c'est-à-dire leur orientation angulaire autour d'un axe orienté radialement par rapport à l'axe longitudinal du réacteur, puisse être réglé. Conformément à 1 invention, ce réglage est assuré par un système de commande désigné de façon générale par la référence 28 et dont la structure va à présent être décrite plus en détail en se référant à la figure 2. Comme l'illustre cette dernière figure, chacune des aubes de stator 26 du compresseur haute pression est prolongée vers l'extérieur par un pivot 30 qui traverse de façon tournante le carter 24, selon une direction orientée radialement par rapport à l'axe longitudinal du turboréacteur. A l'extérieur du carter 22, une première extrémité d'une biellette 32 est solidarisée du pivot 30. L'extrémité opposée de la biellette 32 est articulée, par un axe 34 orienté parallèlement au pivot 30, sur un anneau de commande 36 centré sur l'axe longitudinal du turboréacteur et entourant le carter 24 du compresseur haute pression. De façon plus précise, l'anneau de commande 36 ne présente aucun contact avec le carter 24 et il est supporté de façon flottante par le carter intermédiaire 22, au moyen de trois ferrures de suspension 38 dont l'une seulement est illustrée sur la figure 2. Ces ferrures de suspension 38 sont circonférentiellement réparties autour de l'axe longitudinal du réacteur, de façon à se trouver à 1200 l'une de l'autre. Etant donné que le carter intermédiaire 22 constitue une structure distincte du carter 24 du stator du compresseur haute pression et que cette structure est située dans le flux d'air relativement froid qui passe dans le canal annulaire secondaire 19 situé à l'extérieur du carter 24, cette structure est pratiquement exempte de déformation lorsque le turboréacteur est en fonctionnement.Le montage flottant de l'anneau de commande 36 est ainsi totalement indépendant des déformations subies par le carter de stator 24, ce qui permet d'éviter que des écarts de calage ne se produisent entre les aubes 26 dont l'orientation est commandée par l'anneau 36. Chacune des ferrures de suspens ion 38 est articulée sur le carter intermédiaire 22 par des axes alignés 40 reçus dans des chapes 42 fixées sur le stator intermédiaire 22. Ces axes 40 sont orientés selon une direction orthogonale à l'axe longitudinal du turboréacteur, et ils sont tangents à un même cercle centré sur cet axe longitudinal. A partir des axes 40, chacune des ferrures 38 s'étend sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal du turboréacteur, en éloignement du carter intermédiaire 22. A leurs extrémités opposées aux axes 40, les ferrures 38 supportent l'anneau de commande 36 par des galets. Plus précisément, chacune des ferrures 38 porte deux galets 44 dont les axes sont orientés sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal du turboréacteur et sur lesquels roule la surface intérieure de l'anneau de commande 36. Les deux ferrures 38 non illustrées sur la figure 2 portent également un troisième galet, d'axe parallèle aux deux précédents, sur lequel roule la surface extérieure de l'anneau de commande 36. La troisième ferrure de supportage 38, illustrée sur la figure 2, porte des moyens de commande 46 permettant d'assurer une rotation contrôlée de l'anneau de commande 36 autour de l'axe longitudinal du turboréacteur lorsqu'un réglage du calage des aubes 26 est nécessaire. Ces moyens de commande 46 peuvent être constitués par un moteur électrique, un vérin, une vis à bille, etc.. Ils comprennent un arbre de sortie, orienté parallèlement à l'axe longitudinal du turboréacteur, et supportant un pignon 48 engréné sur un secteur denté 50 fixé sur la surface extérieure de l'anneau de commande 36, au niveau de la ferrure 38. Le montage flottant de l'anneau de commande 36 obtenu à l'aide des ferrures 38 conformément à l'invention permet d'éviter toute liaison mécanique directe ou indirecte entre l'anneau de commande et le carter de stator 24, de sorte que les déformations subies par ce dernier lors du fonctionnement du turboréacteur, sous l'effet des variations de température et de pression, sont sans incidence sur la géométrie de l'anneau de commande 36 et, par conséquent, sur l'angle de calage des aubes de stator 26. Bien entendu, l'agencement qui vient d'être décrit en se référant à la figure 2 peut subir différentes modifications sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi et comme l'illustre très schématiquement la figure 3, au lieu de supporter directement l'anneau de commande 36, les ferrures 38 peuvent supporter un anneau de synchronisation 52 sur lequel est monté le secteur denté 50 (figure 1) avec lequel est en prise le pignon 48 actionné par les moyens de commande 46. L'anneau de synchronisation 52 est disposé coaxialement autour du carter de stator 24, sans contact avec ce dernier, et il est relié à un ou plusieurs anneaux de commande 36 d'aubes à calage variable par des mécanismes connus tels que des biellettes articulées 54. Chacune des ferrures 38 comporte alors un moyen de guidage circonférentiel des anneaux de commande 36 (non représenté sur la figure 3). - Comme l'illustre la figure 4, le secteur denté 50 (figure 2) sur lequel agit le pignon 48 entraîné par les moyens de commande 46 peut aussi être placé sur une partie en arc de cercle 56, fixée latéralement à l'anneau de commande 36. Cet agencement facilite notamment l'implantation des axes 34 d'articulation des biellettes 32 (figure 2) sur l'anneau de commande 36. Enfin, il est à noter qu' au lieu d'être un mouvement de rotation autour de l'axe longitudinal du turboréacteur, le mouvement d'actionnement de l'anneau de commande, qui fait varier le calage des aubes, pourrait être un mouvement de translation parallèlement à cet axe. Dans ce cas, le guidage de l'anneau par les ferrures est conçu pour permettre ce mouvement de translation. REVENDICATIONS 1. Système de commande d'aubes de stator à calage variable, dans un turboréacteur, comprenant au moins un anneau de commande (36), monté rotatif autour d'un carter de stator (24), des moyens de commande (46) aptes à assurer un mouvement d'actionnement de l'anneau de commande, et des moyens de transmission (32) de ce mouvement d'actionnement à des aubes de stator (26), pour en faire varier le calage, caractérisé par le fait que l'anneau de commande (36) est supporté de façon flottante par une structure de supportage voisine (22), distincte du carter de stator et sensiblement exempte de déformation lorsque le turboréacteur est en fonctionnement. 2. Système de commande selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la structure de supportage (22) porte l'anneau de commande (36) par l'intermédiaire d'au moins trois ferrures de suspension (38), circonférentiellement réparties, articulées sur ladite structure. 3. Système de commande selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens de commande (46) sont montés sur l'une des ferrures de suspension (38). 4. Système de commande selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les moyens de commande (46) entraînent en rotation un pignon (48) engréné sur un secteur denté (50). 5. Système de commande selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le secteur denté (50) est solidaire de l'anneau de commande (36). 6. Système de commande selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le secteur denté (50) est solidaire d'un anneau de synchronisation (52) relié à l'anneau de commande (36) par un mécanisme de transmission de mouvement (54). 7. Système de commande selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le moteur denté (50) est solidaire d'une partie en arc de cercle (56), fixée latéralement à l'anneau de commande (36). 8. Système de commande selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé par le fait que chacune des ferrures de suspension (38) est articulée sur la structure de supportage (22) par un axe (40) orthogonal à un axe longitudinal du carter de stator (24). 9. Système de commande selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé par le fait que chacune des ferrures de suspension (38) porte au moins un galet de guidage (44). 10. Système de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les aubes et le carter de stator sont les aubes et le carter d d'un compresseur (12) de turboréacteur à double flux, la structure de supportage (22) étant placée entre le compresseur et un canal annulaire secondaire (19) entourant le compresseur.