Brevet FR2866074A1 — publié le 20050812

L'invention concerne un turboréacteur triple corps, double flux, à grand taux de dilution, qui comporte, à l'avant d'un carter intermédiaire présentant une grille structurale externe dans la veine du flux secondaire et une grille structurale interne dans la veine du flux primaire, une soufflante avant et une soufflante arrière dont les pales s'étendent radialement vers l'extérieur jusqu'à un carter de soufflante, qui délimite extérieurement la veine du flux secondaire, ainsi qu'un compresseur basse pression destiné à comprimer l'air entrant dans le canal du flux primaire, lesdites soufflantes avant et arrière étant entraînées en rotation directement et séparément par deux arbres coaxiaux. Dans les turboréacteurs modernes à grand taux de dilution et de forte puissance, la soufflante à un grand diamètre, et la vitesse périphérique en tête de pale est proportionnelle à ce diamètre et à la vitesse de rotation de la soufflante. Or pour obtenir un bon rendement, cette vitesse périphérique doit être inférieure à la vitesse du son. Ceci peut être obtenu dans un turboréacteur classique ayant une seule soufflante, en intercalant un réducteur entre l'arbre d'entraînement et la soufflante. Mais un réducteur entraîne une augmentation appréciable de la masse du moteur et une perte de rendement. Une autre solution consiste à équiper le turboréacteur de deux soufflantes, une soufflante avant et une soufflante arrière, montées à l'avant du carter intermédiaire, qui sont entraînées chacune par un arbre d'entraînement à basse vitesse sans interposition d'un réducteur. Chaque soufflante fournit à l'air circulant dans le canal du flux secondaire, sensiblement la moitié de l'énergie de propulsion du flux secondaire. Dans les turboréacteurs ayant deux soufflantes à l'avant du carter intermédiaire, supportées par ce carter intermédiaire, le porte à faux de la soufflante avant est important, d'autant plus que la distance entre les pales des deux soufflantes doit être suffisamment grande pour éviter les nuisances sonores. L'état de la technique est illustré notamment par US 3 861 139 et US 4 860 537 qui dévoilent des turboréacteurs du type mentionné en introduction, ayant des doubles soufflantes contrarotatives associées à un compresseur basse pression également contrarotatif à double rotor, le rotor interne étant entraîné par l'arbre d'entraînement de la soufflante 2866074 2 avant et le rotor externe par l'arbre d'entraînement de la soufflante arrière. Le but de l'invention est de proposer un turboréacteur à double soufflante dans lequel les inconvénients du porte à faux sont éliminés. Le but est atteint selon l'invention par le fait que les pales de la soufflante arrière s'étendent dans la veine du flux secondaire à partir d'une roue reliée à son arbre d'entraînement par l'intermédiaire d'une couronne aval d'aubes mobiles du compresseur basse pression, ce dernier comportant, en outre, au moins une couronne amont d'aubes mobiles entraînée par l'arbre d'entraînement de la soufflante avant et un stator extérieur dans l'alésage duquel s'étendent des grilles d'aubes fixes intercalées entre les couronnes d'aubes mobiles, ledit stator extérieur étant porté par le carter de soufflante par l'intermédiaire d'un deuxième carter intermédiaire comprenant une deuxième grille structurale externe dans la veine du flux secondaire entre les pales de la soufflante avant et les pales de la soufflante arrière, et une deuxième grille structurale interne dans la veine du flux primaire, et par le fait que le premier carter intermédiaire supporte l'arbre de rotation de la soufflante arrière par l'intermédiaire d'un palier de butée axiale, et l'arbre d'entraînement de la soufflante avant par l'intermédiaire d'un palier inter-arbres, et des paliers supplémentaires sont également interposés entre ledit deuxième carter intermédiaire et lesdits arbres. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le palier de butée de l'arbre d'entraînement de la soufflante avant est supporté par le deuxième carter intermédiaire et le palier inter-arbres est un palier à rouleaux. Selon un deuxième mode de réalisation de l' invention le palier interarbres est un palier de butée et le palier interposé entre le deuxième carter intermédiaire et l'arbre d'entraînement de la soufflante avant est un palier à rouleaux. Le palier interposé entre le deuxième carter intermédiaire et l'arbre d'entraînement de la soufflante arrière est un palier à rouleaux. Le premier carter intermédiaire supporte également l'arbre d'entraînement du compresseur haute pression par l'intermédiaire d'un palier de butée. 2866074 3 De manière très avantageuse la soufflante avant et la soufflante arrière sont contrarotatives. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en 5 référence au dessin annexé dans lequel: La figure 1 est une demi-coupe schématique de l'avant d'un turboréacteur selon un premier mode de réalisation de l'invention; et La figure 2 est une demi-coupe schématique de l'avant d'un turboréacteur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention Les figures 1 et 2 montrent schématiquement l'avant 1 d'un turboréacteur d'axe X, qui comporte à l'avant d'un carter intermédiaire 2, une soufflante avant 3 entraînée par un arbre d'entraînement intérieur 4, une soufflante arrière 5 entraînée par un arbre d'entraînement intermédiaire 6 coaxial à l'arbre intérieur 4 et entourant ce dernier, et un compresseur basse pression 7 destiné à comprimer l'air pénétrant dans le canal 8 du flux primaire (Fl) et disposé axialement entre la soufflante avant 3 et la soufflante arrière 5. La soufflante avant 3 comporte des pales 10 qui s'étendent à la périphérie d'une roue 11 jusqu'à un carter de soufflante 12 qui délimite 20 extérieurement le canal 13 du flux secondaire F2. La soufflante arrière 5 comporte également des pales 14 qui s'étendent à la périphérie d'une roue 15 jusqu'au carter de soufflante 12, à travers le canal 13 du flux secondaire F2. La roue 15 est disposée radialement à l'extérieur du compresseur basse pression 7. La roue 11 de la soufflante avant 3 est reliée par un cône 16 à l'arbre intérieur 4, tandis que la roue 15 de la soufflante arrière 5 est reliée à l'arbre intermédiaire 6 par un cône 17 via une couronne aval 18 d'aubes mobiles 19 du compresseur basse pression 7. Le carter intermédiaire 2 présente une grille structurale externe 30 dans la veine du flux secondaire F2 et une grille structurale interne 31 dans la veine du flux primaire (F1). La grille structurale externe 30 est reliée extérieurement au carter de soufflante 12. Un caisson annulaire 32 est interposé entre la grille structurale externe 30 et la grille structurale interne 31. La référence 33 désigne les barres de reprise de poussée reliant le carter intermédiaire 2 au mât de support du turboréacteur, non montré sur les dessins. 2866074 4 Le compresseur à basse pression 7 comporte, en plus de la couronne aval 18 d'aubes mobiles 19, une couronne amont 40 d'aubes mobiles 41 qui s'étendent à la périphérie d'une roue 42 reliée au cône 16 ou à la roue 11 par une virole 43, et une couronne intermédiaire d'aubes mobiles 44 entraînée en rotation par l'arbre intermédiaire 6. Entre les couronnes d'aubes mobiles du compresseur sont intercalées des grilles d'aubes fixes 47 et 48 qui s'étendent radialement à l'intérieur de l'alésage d'un stator extérieur 49 qui présente à l'avant un bec séparateur 50 du flux primaire F1 et du flux secondaire F2. Le stator extérieur 49 du compresseur basse pression 7 est supporté par le carter de soufflante 12 par l'intermédiaire d'un deuxième carter auxiliaire 60, qui présente une deuxième grille structurale externe 61 dans la veine du flux secondaire F2, entre les pales 10 de la soufflante avant 3 et les pales 14 de la soufflante arrière 5, et une deuxième grille structurale interne 62 disposée dans la veine du flux primaire F1, et qui entoure un caisson annulaire 63. la deuxième grille structurale interne 62 est disposée axialement entre la grille amont d'aubes fixes 47 et la couronne intermédiaire d'aubes mobiles 44. Le carter intermédiaire aval 2 et le deuxième carter intermédiaire 60 supportent les efforts axiaux et radiaux des deux arbres 4 et 6. L'arbre intermédiaire 6 est supporté par le carter intermédiaire aval 2 au moyen d'un palier de butée 70 et par le deuxième carter intermédiaire 60 au moyen d'un palier de roulement 71. La référence 72 désigne un palier de butée permettant au carter intermédiaire 2 de supporter l'arbre d'entraînement 73 du compresseur haute pression 74 situé à l'arrière du carter intermédiaire aval 2. Un palier inter-arbres 80 est interposé entre l'arbre intérieur 4 et l'arbre intermédiaire 6, sensiblement au droit du palier de butée 70 de l'arbre intermédiaire 6. et un palier de butée 81 est interposé entre l'arbre intérieur 4 et le caisson 63 du deuxième carter intermédiaire 60 en aval du palie rde roulement 71. Selon un premier mode de réalisation, montré sur la figure 1, le palier inter-arbres 80, est un palier de roulement et le palier 81 est un palier de butée. Dans cette version les efforts axiaux de la soufflante avant 3, supportés par le deuxième carter intermédiaire 60, transitent par le carter de soufflante 12 avant d'être repris par les barres de reprise de poussée 33 au niveau du carter intermédiaire 2. Cette solution est simple 2866074 5 d'un point de vue mécanique mais compliquée pour la transition des efforts. Selon un deuxième mode de réalisation, montré sur la figure 2, le palier inter-arbres 80, est un palier de butée et le palier 81 est un palier de roulement. Dans cette version les efforts axiaux de la soufflante avant 3 sont, supportés par l'arbre intermédiaire 6, ce qui fait transiter les efforts directement vers le carter intermédiaire aval 2 avant d'être repris par les barres de reprise de poussée 33 au niveau de ce carter intermédiaire 2. Cette solution est simple pour la transition des efforts mais compliquée pour la liaison entre le palier de butée 80 de la soufflante avant 3 et l'arbre d'entraînement 6 de la soufflante arrière 5. Les deux soufflantes 3 et 5 peuvent tourner dans le même sens. Mais très avantageusement les deux soufflantes 3 et 5 sont contrarotatives et entraînées par une turbine de travail ayant deux rotors, l'un intérieur et l'autre extérieur, dont les couronnes d 'aubes mobiles alternent axialement. Cette disposition permet de diminuer la longueur de la turbine de travail et sa masse du fait de l'absence d'un stator. 6 REVENDICATIONS 1. Turboréacteur triple corps, double flux, à grand taux de dilution, comportant à l'avant d'un premier carter intermédiaire (2) présentant une grille structurale externe (30) dans la veine du flux secondaire (F2) et une grille structurale interne (31) dans la veine du flux primaire (F1), une soufflante avant (3) et une soufflante arrière (5), dont les pales (10, 14) s'étendent radialement vers l'extérieur jusqu'à un carter de soufflante (12), qui délimite extérieurement la veine du flux secondaire (F2), ainsi qu'un compresseur basse pression (7) destiné à comprimer l'air entrant dans le canal (8) du flux primaire (F1), lesdites soufflantes avant (3) et arrière (5) étant entraînées en rotation directement et séparément par deux arbres coaxiaux (4, 6), caractérisé par le fait que les pales (4) de la soufflante arrière (5) s'étendent dans la veine du flux secondaire (F2) à partir d'une roue (15) reliée à son arbre d'entraînement (6) par l'intermédiaire d'une couronne aval (18) d'aubes mobiles (19) du compresseur basse pression (7), ce dernier comportant, en outre, au moins une couronne amont d'aubes mobiles (41) entraînée par l'arbre d'entraînement (4) de la soufflante avant (3) et un stator extérieur (49) dans l'alésage duquel s'étendent des grilles d'aubes fixes (47, 48) intercalées entre les couronnes d'aubes mobiles (41, 44, 19), ledit stator extérieur étant porté par le carter de soufflante (12) par l'intermédiaire d'un deuxième carter intermédiaire (60) comprenant une deuxième grille structurale externe (61) dans la veine du flux secondaire (F2) entre les pales (10) de la soufflante avant (3) et les pales (14) de la soufflante arrière (5), et une deuxième grille structurale interne (62) dans la veine du flux primaire (F1), et par le fait que le premier carter intermédiaire (2) supporte l'arbre de rotation (6) de la soufflante arrière (5) par l'intermédiaire d'un palier de butée axiale (70), et l'arbre d'entraînement (4) de la soufflante avant par l'intermédiaire d'un palier inter-arbres (80), et des paliers supplémentaires (71, 81) sont également interposés entre ledit deuxième carter intermédiaire (60) et lesdits arbres (4, 6). 2. Turboréacteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le palier de butée (81) de l'arbre d'entraînement (4) de la soufflante 2866074 7 avant (3) est supporté par le deuxième carter intermédiaire (60) et le palier inter-arbres (80) est un palier à rouleaux. 3. Turboréacteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le palier inter-arbres (80) est un palier de butée et le palier (81) interposé entre le deuxième carter intermédiaire (60) et l'arbre d'entraînement (4) de la soufflante avant (3) est un palier à rouleaux. 4. Turboréacteur selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que le palier (71) interposé entre le deuxième carter intermédiaire (60) et l'arbre d'entraînement (6) de la soufflante arrière (5) est un palier à rouleaux. 5. Turboréacteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le premier carter intermédiaire (2) supporte également l'arbre d'entraînement (73) du compresseur haute pression (74) par l'intermédiaire d'un palier de butée (72). 6. Turboréacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la soufflante avant (3) et la soufflante arrière (5) sont contrarotatives.