Brevet FR2942645A1 — publié le 20100903

AUBES DE SOUFFLANTE A CALAGE CYCLIQUE APPLIQUE PAR UNE PISTE DE GUIDAGE DESCRIPTION La présente invention se rapporte de façon générale au domaine des turboréacteurs à double flux, de préférence pour aéronef. De manière conventionnelle, un tel turboréacteur comprend une pluralité d'aubes de soufflante, et un disque de support des aubes capable d'être mis en rotation par rapport à une partie stator de soufflante, selon un axe longitudinal de soufflante. Les aubes de soufflante sont généralement montées fixement sur le disque de support, avec une incidence prédéterminée qui est identique pour chacune d'elles. Cette solution se révèle relativement satisfaisante lorsque la soufflante est alimentée en air de manière sensiblement homogène. Néanmoins, certaines conceptions de turboréacteur peuvent avoir pour conséquence une alimentation hétérogène de la soufflante en air, et ce en permanence durant le fonctionnement du turboréacteur. Cela est notamment le cas lorsque le carénage aérodynamique délimitant l'entrée d'air du turboréacteur masque une partie de l'ensemble d'aubes de cette soufflante, dans la direction de l'axe longitudinal de soufflante. A titre indicatif, ces configurations sont dites � à turboréacteurs partiellement enterrés �, et contrastent avec les 2 solutions classiques dans lesquelles le carénage aérodynamique délimitant l'entrée d'air chemine tout le long du carter extérieur fixe de la soufflante, sans masquer les aubes de celle-ci. Pour faire face aux cas où la soufflante est alimentée en air de manière hétérogène, l'invention prévoit une partie soufflante de turboréacteur à double flux comprenant une pluralité d'aubes de soufflante, un disque de support des aubes capable d'être mis en rotation par rapport à une partie stator de soufflante, selon un axe longitudinal de soufflante, et comprenant un système de calage en incidence associé à chaque aube de soufflante, ces systèmes étant conçus de telle sorte que l'incidence de chaque aube varie selon une même loi de calage fonction de la position angulaire de l'aube par rapport à la partie stator, selon ledit axe longitudinal de soufflante, ladite même loi de calage étant périodique de période P = 360°/n, avec n correspondant à un nombre entier supérieur ou égal à 1. De plus, ledit système de calage en incidence comprend un ergot monté fixement de manière excentrée sur le pied de l'aube concernée, ainsi qu'une piste de guidage fixe par rapport à la partie stator de soufflante et agencée autour dudit axe longitudinal de soufflante, ladite piste de guidage présentant une géométrie permettant d'appliquer audit ergot, durant son mouvement rotatif par rapport à la partie stator selon l'axe longitudinal, un déplacement additionnel parallèle à ce même axe, assurant une variation de l'incidence de l'aube selon ladite loi de calage. 3 En d'autres termes, l'invention prévoit que les aubes passent successivement à une position angulaire quelconque de la partie stator avec la même incidence, qui suit une loi de calage évolutive au cours d'un tour entier de soufflante selon son axe longitudinal. Ce calage cyclique permet de répondre de manière extrêmement satisfaisante aux cas dans lesquels l'alimentation en air de la soufflante est hétérogène en permanence, étant donné que la variation d'incidence des aubes de soufflante est elle aussi obtenue en permanence, grâce à la coopération entre l'ergot et sa piste de guidage présentant une géométrie adéquate. Il s'agit par exemple, comme mentionné ci-dessus, des cas où le turboréacteur est partiellement enterré dans la structure de l'aéronef, de préférence dans l'aile principale. Ainsi, dans ce cas préféré d'un turboréacteur partiellement enterré, la loi de calage unique est préférentiellement prévue pour faire en sorte que lorsqu'une aube de soufflante quelconque entre dans la zone masquée, également dite enterrée, son incidence soit diminuée de manière à ce qu'elle réclame moins d'air, réduisant ainsi les risques de pompage et de chute de rendement. En revanche, lorsqu'elle sort de cette zone masquée, son incidence normale est rétablie sans aucun risque, puisqu'elle se retrouve dans le flux d'air. Naturellement, des lois de calage beaucoup plus complexes sont envisageables, et déterminables en fonction des contraintes et besoins rencontrés. 4 Comme cela ressort de ce qui précède, ledit système de calage en incidence est piloté de manière passive par la rotation du disque de support des aubes par rapport à la partie stator de soufflante, selon ledit axe longitudinal de soufflante. La nature passive traduit ici le fait qu'aucune source d'énergie additionnelle autre que celle de la rotation de la soufflante n'est employée. En effet, la rotation de la soufflante a pour effet d'appliquer à l'ergot d'une aube donnée un mouvement rotatif par rapport à la partie stator, selon l'axe longitudinal. Durant ce mouvement rotatif, l'ergot suit la piste de guidage, dont la géométrie spécifique a pour conséquence d'appliquer à cet ergot un déplacement additionnel parallèle à l'axe longitudinal, assurant la variation souhaitée de l'incidence de l'aube. En d'autres termes, la piste de guidage a pour fonction de transformer le déplacement rotatif de l'ergot en un déplacement axial de ce dernier, par rapport à la partie stator. Avec cette conception spécifique, il est préférentiellement prévu que les systèmes de calage en incidence de toutes les aubes de la soufflante partagent la même piste de guidage. Il pourrait néanmoins en être autrement, sans sortir du cadre de l'invention. De préférence, ledit système de calage en incidence comporte en outre un galet solidaire dudit ergot, logé à coulissement dans ladite piste de guidage. Alternativement, l'ergot pourrait être lui- même logé directement dans la piste de guidage, sans sortir du cadre de l'invention. De préférence, ladite piste de guidage prend la forme d'une rainure ouverte radialement vers l'extérieur. Sa forme est alors sensiblement annulaire centrée sur l'axe longitudinal de soufflante, tout en 5 présentant une évolution de sa position dans la direction axiale/longitudinale afin d'appliquer ladite loi de calage désirée. De préférence, ledit nombre entier n définissant la période de la loi de calage est égal à 1, ce qui traduit une période égale à un tour. L'invention concerne également un turboréacteur comprenant une partie soufflante telle que décrite ci-dessus. De préférence, le turboréacteur est prévu pour être partiellement enterré, à savoir qu'il comprend un carénage aérodynamique délimitant l'entrée d'air du turboréacteur et masquant, lorsqu'il est vu selon la direction de l'axe longitudinal de soufflante, une partie de l'ensemble d'aubes de cette soufflante. En d'autres termes, dans ce cas de figure, la surface en section transversale de l'entrée d'air est inférieure à une surface en forme de disque de diamètre correspondant à celui de la partie rotative de la soufflante, le rapport entre ces deux surfaces pouvant être de l'ordre de 0,33. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. Cette description sera faite au regard des 30 dessins annexés parmi lesquels ; 6 - la figure 1 représente une vue en demi-coupe longitudinale d'une portion avant d'un turboréacteur selon un mode de réalisation préféré de la présente invention ; - la figure la représente une vue partielle en perspective d'une partie du système de calage en incidence montré sur la figure 1 ; - la figure 2 représente une vue de face du turboréacteur montré sur la figure 1 ; - la figure 3 représente un système de calage en incidence de l'une des aubes de soufflante du turboréacteur montré sur les figures 1 et 2, dans différentes configurations adoptées au cours d'un tour de ladite aube concernée ; et 15 la figure 4 représente un graphe schématisant la loi de calage appliquée à ladite aube. En référence à la figure 1, on peut apercevoir une portion avant d'un turboréacteur 1 selon un mode de réalisation préféré de la présente 20 invention. Cette partie avant est essentiellement composée d'une partie soufflante la, centrée sur un axe longitudinal 2 correspondant également à l'axe du turboréacteur. Elle comprend globalement une partie stator 4, ainsi qu'une partie 6 mobile en rotation 25 autour de cette partie stator, selon l'axe 2. La partie stator 4 est fixe et comprend entre autres un carter extérieur fixe de soufflante 8, solidaire d'un carter intermédiaire permettant d'assurer la délimitation entre le flux primaire 12 et le flux secondaire 14 du 30 turboréacteur. En outre, ce carter extérieur fixe de soufflante 8 porte vers l'avant un carénage 10 7 aérodynamique 16 délimitant l'entrée d'air 18 du turboréacteur. La partie rotative 6 comprend quant à elle une pluralité d'aubes de soufflante 20, dont une seule est visible sur la figure 1, ainsi qu'un disque de support des aubes 22 centré sur l'axe 2. A titre d'exemple indicatif, la mise en rotation de la partie mobile 6 est assurée à l'aide d'une arbre rotatif d'entraînement 24 centré sur l'axe 2, et engrenant directement ou par l'intermédiaire d'une boîte d'engrenages avec ledit support 22, également dénommé moyeu. Ce dernier présente une pluralité d'orifices 28 espacés circonférentiellement les uns des autres, chacun dédié au logement de l'une des aubes de soufflante 20. Ainsi, comme cela est représenté pour l'une des aubes 20 sur la figure 1, l'orifice 28 reçoit le pied 30 de l'aube de manière à autoriser une rotation de celle-ci selon un axe de pivotement d'aube 32, de préférence sensiblement radial. Cela est notamment permis par la mise en place de paliers de roulements 34 entre l'orifice 28 et le pied d'aube 30. Ce montage rotatif de l'aube 20 par rapport au moyeu 22 selon l'axe 32 est prévu pour pouvoir piloter cette aube en incidence, grâce à un système de calage en incidence qui va maintenant être décrit, et qui est de préférence sensiblement identique pour chacune des aubes. Il incorpore tout d'abord un ergot 36 monté fixement sur le pied d'aube 30, de manière excentrée par rapport à l'axe de pivotement 32, et faisant 8 saillie radialement vers l'intérieur. Son extrémité radiale externe est donc solidaire du pied 30, tandis que son extrémité radiale interne porte préférentiellement un galet 37. Par ailleurs, il est prévu une piste de guidage 38 fixe par rapport à la partie stator 4, cette piste cheminant autour de l'axe longitudinal de soufflante 2. Plus précisément, la piste de guidage 38, logeant le galet suiveur 37, est une piste suivant une ligne fermée, et adopte préférentiellement la forme d'une rainure centrée sur l'axe 2 et ouverte radialement vers l'extérieur. Cela est notamment visible sur la figure la montrant une partie de cette piste 38, qui est délimitée axialement vers l'aval et vers l'amont respectivement par deux flancs 39 sensiblement annulaires, dont l'écartement constant � e � est sensiblement identique au diamètre du galet 37. Ainsi, dans le mode de réalisation préféré représenté, la piste 38 se trouve agencée radialement vers l'intérieur par rapport au pied d'aube 30, afin que le galet 37 puisse se loger entre les deux flancs 39 servant à son guidage. De préférence, cette piste 38 est partagée par tous les systèmes de calage équipant les aubes de la soufflante, à savoir qu'elle loge une pluralité de galets 37 chacun associé à l'ergot 36 d'une aube donnée. L'une des particularités de l'invention réside dans le fait que la piste de guidage 38 présente une géométrie permettant d'appliquer à l'ergot 36, durant son mouvement rotatif par rapport à la partie 9 stator 4, un déplacement additionnel parallèle à l'axe 2, assurant une variation de l'incidence de l'aube. Ainsi, ce système est piloté de manière passive, puisque la rotation de la partie mobile 6 de la soufflante a pour conséquence de faire cheminer le galet 37 le long de la piste 38, et de provoquer ainsi le déplacement additionnel de l'ergot 36 selon la direction de l'axe 2. Pour ce faire, la piste 38 s'étend dans la direction annulaire autour de l'axe 2, mais également dans la direction de cet axe afin d'obtenir l'évolution du calage souhaitée. Le système de calage en incidence est spécifiquement conçu pour que l'aube 20 à laquelle il est associé ait une incidence variant selon une loi de calage cyclique, de préférence de période correspondant à un tour de soufflante. Cette loi de calage, qui donne l'incidence de l'aube en fonction de sa position angulaire par rapport à la partie stator 4 selon l'axe 2, est la même pour toutes des aubes 20 de la soufflante. Elle est déterminée en fonction des besoins rencontrés. Dans l'exemple montré sur la figure 2, le turboréacteur 1 est destiné à être semi-enterré dans la structure de l'aéronef, de préférence dans l'aile principale. Ainsi, en vue de face telle que visible sur cette figure 2, le carénage aérodynamique 16 délimitant l'entrée d'air 18 masque la moitié inférieure de l'ensemble d'aubes 20. Dans cette situation, la loi de calage unique Lc schématisée sur la figure 4 est préférentiellement prévue pour faire en sorte que lorsqu'une aube quelconque 20 se trouve dans une 10 position angulaire de 0° par rapport à la partie stator 4, elle présente une incidence dite normale, qui est conservée jusqu'à ce qu'elle occupe une position angulaire proche de 90°. Les deux représentations de gauche sur la figure 3 représentent respectivement l'état du système de calage pour les deux positions angulaires de 0° et 90° de l'aube. Sur cette figure, pour faciliter la compréhension, la piste de guidage 38 a été représentée de manière développée dans le plan, alors qu'il est rappelé que celle-ci présente une forme globalement annulaire. On peut apercevoir qu'entre ces deux premières positions, la piste 38 ne présente aucune évolution dans la direction axiale, de sorte que l'incidence de l'aube n'est pas modifiée au cours de ce premier quart de tour. A partir de la position angulaire de 90° et jusqu'à sa position angulaire de 180°, correspondant à 6h, l'aube 20 voit son incidence diminuer, de préférence jusqu'à une valeur nulle ou presque nulle. Durant cette portion du cycle, l'aube en question traverse effectivement la partie masquée / enterrée, et il est donc fait en sorte qu'elle réclame moins d'air afin de réduire les risques de pompage et de chute de rendement. A l'inverse, à partir de la position angulaire de 180° et jusqu'à sa position angulaire de 270° coïncidant avec la sortie de la partie masquée / enterrée de la soufflante, l'aube 20 voit son incidence augmenter jusqu'à atteindre à nouveau sa valeur dite normale, qu'elle conserve ensuite jusqu'à sa position angulaire de 0°, correspondant également à 360°. A cet 11 égard, les deux représentations de droite sur la figure 3 représentent respectivement l'état du système de calage pour les deux positions angulaires de 180° et 270° de l'aube. Ainsi, on peut voir qu'entre les positions 90° et 180°, la piste 38 se décale progressivement vers l'aval dans la direction de l'axe 2, assurant le déplacement additionnel de l'ergot 36 dans cette même direction. Par conséquent, au cours de ce quart de tour, l'aube voit en effet son calage évoluer en se fermant progressivement. En revanche, on peut voir qu'entre les positions 180° et 270°, la piste 38 se décale progressivement vers l'amont dans la direction de l'axe 2, assurant le déplacement additionnel de l'ergot 36 dans cette même direction. Par conséquent, au cours de ce quart de tour, l'aube voit son calage évoluer, en se ré-ouvrant à nouveau jusqu'à sa position d'incidence normale. Enfin, on peut apercevoir qu'entre les positions 270° et 360°, la piste 38 ne présente aucune évolution dans la direction axiale, de sorte que l'incidence de l'aube n'est pas modifiée au cours de ce dernier quart de tour. Naturellement, la loi de calage unique Lc appliquée à toutes les aubes de soufflante 20 pourrait différer, mais avec une même configuration d'entrée d'air 18, sans sortir du cadre de l'invention. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs. REVENDICATIONS1. Partie soufflante (la) de turboréacteur à double flux comprenant une pluralité d'aubes de soufflante (20), un disque (22) de support des aubes capable d'être mis en rotation par rapport à une partie stator (4) de soufflante, selon un axe longitudinal (2) de soufflante, caractérisée en ce qu'un système de calage en incidence est associé à chaque aube de soufflante (20), ces systèmes étant conçus de telle sorte que l'incidence de chaque aube varie selon une même loi de calage (Lc) fonction de la position angulaire de l'aube (20) par rapport à la partie stator (4), selon ledit axe longitudinal (2) de soufflante, ladite même loi de calage étant périodique de période P = 360°/n, avec n correspondant à un nombre entier supérieur ou égal à 1, et en ce que ledit système de calage en incidence comprend un ergot (36) monté fixement de manière excentrée sur le pied (30) de l'aube concernée, ainsi qu'une piste de guidage (38) fixe par rapport à la partie stator (4) de soufflante et agencée autour dudit axe longitudinal de soufflante (2), ladite piste de guidage présentant une géométrie permettant d'appliquer audit ergot (36), durant son mouvement rotatif par rapport à la partie stator (4) selon l'axe longitudinal (2), un déplacement additionnel parallèle à ce même axe, assurant une variation de l'incidence de l'aube selon ladite loi de calage (Lc).30 13 2. Partie soufflante selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit système de calage en incidence comporte en outre un galet (37) solidaire dudit ergot {36), logé à coulissement dans ladite piste de guidage (38). 3. Partie soufflante selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite piste de guidage (38) prend la forme d'une rainure ouverte radialement vers l'extérieur. 4. Partie soufflante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les systèmes de calage en incidence de toutes les aubes (20) de la soufflante partagent la même piste de guidage. 5. Partie soufflante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit nombre entier n est égal à 1. 6. Turboréacteur (1) caractérisé en ce qu'il comprend une partie soufflante (la) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 7. Turboréacteur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un carénage aérodynamique (16) délimitant l'entrée d'air (18) du turboréacteur et masquant, lorsqu'il est vu selon la. direction de l'axe longitudinal de soufflante (2), une partie de l'ensemble d'aubes (20) de cette soufflante.