Brevet FR2961865A1 — publié le 20111230

TURBOREACTEUR D'AERONEF COMPRENANT DES MOYENS DE RECENTRAGE DE L'ARBRE D'ENTRAINEMENT DU ROTOR DE SOUFFLANTE APRES UNE PERTE D'AUBE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte au domaine des turboréacteurs d'aéronef, et, plus 10 particulièrement, aux moyens mis en oeuvre au sein de ces turboréacteurs pour faire face au balourd provoqué par une perte d'aube de soufflante. Cette problématique est abordée notamment dans les documents EP 1 653 051, EP 1 916 431, FR 2 752 024 et FR 2 888 621. 15 ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE La perte d'une ou plusieurs aubes de soufflante génère habituellement un fort balourd sur le rotor de soufflante portant les aubes, ce balourd étant susceptible de mettre en danger l'intégrité des 20 structures du turboréacteur. Pour faire face à ce problème et protéger ces structures, il est connu de pratiquer des zones fusibles sur le chemin de reprise des efforts radiaux. En effet, il est par exemple prévu de 25 réaliser des liaisons mécaniques fusibles entre la bague extérieure des deux paliers de roulement les plus prêts du rotor de soufflante, et le carter du turboréacteur. Ces liaisons mécaniques sont dimensionnées afin de supporter les efforts radiaux en 30 configuration normale de vol, et pour rompre en cas de5 2 perte d'au moins une aube de soufflante suite au balourd provoqué par cette perte. Ce système est également connu sous la dénomination de système de découplage mécanique. Suite à ces deux ruptures, un unique palier de roulement, sur les trois prévus initialement, continue à assurer le centrage de l'arbre d'entraînement. Etant donné que cet unique centrage s'avère insuffisant pour conserver l'intégrité du turboréacteur, les moyens de raccord du palier intermédiaire sur le carter comportent une portion de retenue située radialement en regard d'une portion de retenue complémentaire, prévue sur le carter et centrée avec la portion de retenue. Avant la rupture des liaisons mécaniques fusibles, ces portion de retenue et portion de retenue complémentaire restent à distance radiale l'une de l'autre, et ne sont donc pas actives. En revanche, après la rupture des liaisons mécaniques fusibles suivant une perte d'aube de soufflante, la portion de retenue sollicitée radialement est prévue pour entrer en contact avec la portion de retenue complémentaire, puis être animée d'un mouvement relatif par rapport à celle-ci, sous l'effet combiné d'un mouvement de précession du rotor de soufflante et du contact avec la portion de retenue complémentaire. Lorsque les portion de retenue et portion de retenue complémentaire prennent respectivement la forme de deux pistes de roulement annulaires, de tailles différentes, le mouvement relatif de la portion de retenue est un roulement de celle-ci sur la portion de retenue complémentaire. Durant ce roulement, l'axe de rotation 3 de la portion de retenue est donc en mouvement par rapport à la portion de retenue complémentaire, qui reste fixée au carter. Bien que la coopération active entre les portion de retenue et portion de retenue complémentaire permette de limiter l'angle du mouvement de précession du rotor de soufflante et de son arbre d'entraînement, provoqué par le balourd, cette coopération présente cependant un inconvénient. Effectivement, durant le roulement de la portion de retenue, le contact ponctuel mobile entre les deux portions engendre des forces radiales considérables, fortement susceptibles de dégrader ces portions. Ces forces radiales sont élevées en particulier en raison de l'excentrement de l'arbre d'entraînement du rotor de soufflante, observé durant son mouvement de précession. Il existe donc un risque de destruction de ces portions, et donc un risque de mise en danger de l'intégrité du turboréacteur, en particulier pour ce qui concerne la rétention axiale du rotor et de son arbre d'entraînement. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a donc pour but de remédier au moins partiellement aux inconvénients mentionnés ci-dessus, relatifs aux réalisations de l'art antérieur. Pour ce faire, l'invention a pour objet un turboréacteur pour aéronef comprenant un carter, un rotor de soufflante portant des aubes, un arbre d'entraînement du rotor, trois paliers de roulement coopérant avec ledit arbre d'entraînement, et, associés 4 à chaque palier, des moyens de raccord d'une bague extérieure du palier sur ledit carter, les moyens de raccord associés aux deux paliers situés les plus prêts du rotor étant reliés au carter respectivement par deux liaisons mécaniques fusibles prévues pour rompre en cas de perte d'au moins une aube de soufflante suite au balourd provoqué par cette perte, et, pour au moins l'un de ces deux paliers, lesdits moyens de raccord associés comportent une portion de retenue située radialement en regard d'une portion de retenue complémentaire prévue sur ledit carter et centrée avec la portion de retenue, ladite portion de retenue étant prévue, après rupture des liaisons mécaniques fusibles suivant une perte d'aube de soufflante, pour entrer en 15 contact avec la portion de retenue complémentaire puis être animée d'un mouvement relatif par rapport à celle-ci sous l'effet combiné d'un mouvement de précession du rotor et du contact avec la portion de retenue complémentaire. Selon l'invention, lesdites portion de retenue et portion de retenue complémentaire sont conformées de sorte que ledit mouvement relatif conduise la portion de retenue à se recentrer par rapport à ladite portion de retenue complémentaire. L'invention est donc remarquable en ce qu'elle prévoit d'utiliser les portion de retenue et portion de retenue complémentaire non seulement pour autoriser puis limiter le débattement radial de l'arbre d'entraînement juste après la perte d'aube, mais 30 également, par la suite, pour recentrer cet arbre en 20 25 recentrant la portion de retenue par rapport à la portion de retenue complémentaire. Après que l'arbre ait été recentré, les forces radiales de contact entre la portion de retenue 5 et la portion de retenue complémentaire sont affaiblis, et les risques de dégradation de ces portions s'en trouvent diminués, de même que les risques de mise en danger de l'intégrité du turboréacteur. Le recentrage désiré peut être obtenu par toute façon réputée appropriée par l'homme du métier, en mettant à profit l'entraînement de la portion de retenue des moyens de raccord par le mouvement de précession de l'arbre d'entraînement du rotor, provoqué de manière naturelle par l'apparition d'un balourd suivant une perte d'aube. Selon un mode de réalisation préféré, la portion de retenue comporte une piste de roulement, la portion de retenue complémentaire comporte une piste de roulement complémentaire destinée à coopérer avec la piste de roulement, et les portions de retenue et de retenue complémentaire sont en outre équipées de moyens de recentrage permettant de recentrer la portion de retenue par rapport à la portion de retenue complémentaire. Dans un tel cas de figure, la conception prévoit de préférence que les deux pistes roulent l'une sur l'autre, pendant une durée qui peut être prédéterminée, avant que les moyens de recentrage deviennent actifs. De préférence, lesdites piste de roulement et piste de roulement complémentaire sont annulaires et 30 6 centrées sur un axe longitudinal du turboréacteur en configuration normale, c'est-à-dire avant rupture des deux liaisons mécaniques fusibles. De plus, on prévoit que ladite piste de roulement se situe radialement vers l'intérieur par rapport à ladite piste de roulement complémentaire, ou inversement. Ici, lesdits moyens de recentrage permettent alors préférentiellement, lors dudit mouvement relatif de la portion de retenue par rapport à la portion de retenue complémentaire, de replacer la portion de retenue de façon centrée sur ledit axe longitudinal du turboréacteur, afin de recentrer ledit arbre d'entraînement de soufflante sur ce même axe. Néanmoins, le recentrage opéré de la portion de retenue pourrait être différent du centrage initial, sans sortir du cadre de l'invention. Toujours de manière préférentielle, lesdits moyens de recentrage comprennent une pluralité de rampes de guidage solidaires de l'un des deux éléments parmi ladite piste de roulement et ladite piste de roulement complémentaire, et, associé à chaque rampe, au moins un ergot solidaire de l'autre de ces éléments et capable de coopérer avec ladite rampe. A cet égard, pour atténuer les chocs de mise en contact entre les rampes et les ergots, ces derniers peuvent être profilés, également en forme de rampe. De préférence, lesdites rampes et leurs ergots sont conçus de sorte qu'après avoir provoqué le recentrage de la portion de retenue, ils assurent également un blocage en rotation de cette portion de 7 retenue par rapport à la portion de retenue complémentaire. De préférence, il est prévu un nombre de rampes supérieur ou égal à trois, les rampes étant régulièrement espacées les unes des autres. D'une manière générale, plus le nombre de rampes est élevé, plus le recentrage de l'arbre de d'entraînement s'effectuera rapidement. De préférence, les rampes et les ergots sont agencés de sorte que durant ledit mouvement relatif de la portion de retenue par rapport à la portion de retenue complémentaire, les mises en contact des ergots avec les rampes s'opèrent de manière successive. Cela permet d'opérer un recentrage progressif. Préférentiellement, chacune des liaisons mécaniques fusibles est réalisée à Enfin, les portions retenue complémentaire sont l'aide de vis. de retenue et de préférentiellement associées au palier de roulement intermédiaire, permettant la retenue axiale de l'arbre d'entraînement du rotor. Alternativement ou simultanément, ces portions pourraient être associées au palier de roulement le plus proche du rotor, à savoir habituellement le palier le plus avant des trois qui équipent l'arbre d'entraînement. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. 8 BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; la figure 1 représente une vue schématique en coupe longitudinale d'une partie d'un turboréacteur, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention ; - la figure 2 représente une vue en coupe prise le long de la ligne II-II de la figure 1, montrant des moyens de retenue de l'arbre d'entraînement de rotor de soufflante, destinés à être actifs après la perte d'une aube de soufflante ; - la figure 3 représente une vue similaire à celle de la figure 1, avec le turboréacteur se trouvant dans une configuration telle qu'adoptée immédiatement après la perte d'une aube de soufflante ; - la figure 4 représente une vue similaire à celle de la figure 2, avec les moyens de retenue se trouvant dans une configuration telle qu'adoptée immédiatement après la perte d'une aube de soufflante ; - les figures 5 à 9 schématisent différents états successifs des moyens de retenue, lors de la suite de leur mouvement après la perte d'une aube de soufflante ; et - la figure 10 représente une vue en coupe détaillant la coopération entre une rampe et un ergot appartenant aux moyens de retenue montrés sur les figures précédentes. 9 EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS En référence à la figure 1, on peut apercevoir de manière schématique une partie d'un turboréacteur 1 pour aéronef, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention. De façon conventionnelle, ce turboréacteur 1 présente un axe longitudinal 2 sur lequel sont centrés un rotor de soufflante 4 portant des aubes de soufflante 6, ainsi qu'un arbre d'entraînement 8 solidaire en rotation du rotor 4, également appelé disque de soufflante. Le turboréacteur 1 comporte également un carter 10 formant une enveloppe rigide fixe, ce carter étant représenté de manière très schématique sur la figure 1. Pour assurer le maintien et le guidage de l'arbre 8, il est prévu trois paliers de roulement espacés les uns des autres selon la direction de l'axe 2, ces paliers étant respectivement référencés, de l'avant vers l'arrière, 12a, 12b et 12c. La bague extérieure de chacun de ces trois paliers de roulement est fixée au carter 10 par des moyens de raccord référencés respectivement 14a, 14b et 14c. Comme cela a été schématisé sur la figure 1, ces moyens de raccord prennent chacun la forme d'une structure annulaire reliant la bague extérieure directement au carter, ou à une extension interne de ce dernier, tel que cela est le cas pour les deux paliers avant 12a, 12b, situés les plus prêts du rotor 4. Le palier le plus avant 12a et le palier le plus arrière 12c sont chacun prévus pour reprendre des efforts radiaux, tandis que le palier de roulement 10 intermédiaire 12b est également prévu pour assurer la rétention axiale de l'arbre 8. Pour ce qui concerne les deux paliers avant 12a, 12b, leurs moyens de raccord sont chacun relié au carter 10 par une liaison mécanique fusible 16a, 16b. Ces liaisons sont par exemple réalisées à l'aide de vis, dont le nombre, le dimensionnement et la position sont retenus de manière à pouvoir conférer le caractère fusible désiré, qui sera explicité ci-après. Les moyens de raccord 14b de la bague extérieure 18 du palier intermédiaire 12b, sur le carter 10, présentent de plus la particularité de comprendre une portion de retenue 20 formant une piste de roulement annulaire 22 centrée sur l'axe 2. Comme cela est visible sur les figures 1 et 2, cette piste annulaire 22 est orientée radialement vers l'extérieur, et située radialement en regard d'une portion de retenue complémentaire 24 prévue sur le carter 10. Plus précisément, cette portion 24 comporte une piste de roulement complémentaire 26, également annulaire et centrée sur l'axe 2. En configuration normale de vol telle que schématisée sur ces figures 1 et 2, la piste 26 se trouve donc située autour et à distance de la piste 22, de sorte qu'elles ne coopèrent pas l'une avec l'autre. En outre, selon une particularité de la présente invention, les portions 20, 24 sont équipées de moyens de recentrage comprenant une pluralité de rampes de guidage 30 et d'ergots 32. Les rampes 30 sont solidaires de la piste de roulement complémentaire 26, et appartiennent donc à la portion 24 fixée au carter 11 10. Elles sont espacées régulièrement les unes des autres selon la direction circonférentielle / tangentielle, et se trouvent décalées axialement de la piste de roulement complémentaire 26 avec laquelle elles peuvent être réalisées d'une seule pièce. Ici au nombre de trois et réparties à 120°, ces rampes présentent chacune une surface active orientées globalement radialement vers l'intérieur. De plus, ces rampes 30 font saillie radialement vers l'intérieur par rapport à la piste 26. Les ergots 32 sont quant à eux solidaires de la piste de roulement 22, et appartiennent donc à la portion 20 des moyens de raccord 14b. Ils sont aussi espacées régulièrement les uns des autres selon la direction circonférentielle / tangentielle, et se trouvent décalés axialement de la piste de roulement 22 avec laquelle ils peuvent être réalisés d'une seule pièce. Ici également au nombre de trois et répartis à 120°, ces ergots 32 restent situés radialement vers l'intérieur par rapport à la piste 22, et sont agencés dans un plan transversal traversant également les rampes 30. Comme cela sera décrit ultérieurement, chaque ergot 32 est prévu pour entrer en contact avec l'une des rampes 30 en cas de perte d'une aube de soufflante. Pour atténuer les chocs de mise en contact entre les rampes et les ergots, ces derniers sont de préférence profilés, également en forme de rampe. En configuration normale de vol, les moyens de retenue constitués par les deux portions 20, 24 restent inactifs, d'une part car les pistes de 12 roulement 22, 26 sont à distance radiale l'une de l'autre en formant un jeu annulaire 34 sensiblement constant sur tout le pourtour de celles-ci, et d'autre part car les ergots 32 sont situés à distance des rampes de guidage 30. Dans cette configuration normale, les liaisons mécaniques fusibles 16a, 16b sont suffisamment résistantes pour supporter les efforts radiaux transmis par les paliers avant 12a, 12b, servant à maintenir la rotation de l'arbre 8 selon l'axe longitudinal 2 du turboréacteur. Un cas de problème exceptionnel conduisant à la perte d'une ou plusieurs aubes de soufflante 6, le rotor 4 subit un balourd qui provoque des efforts radiaux extrêmement élevés dans les structures du turboréacteur, et en particulier dans les moyens de raccord 14a, 14b et 14c. Comme cela a été évoqué précédemment, les deux liaisons mécaniques fusibles 16a, 16b sont prévues pour rompre lorsque les moyens de raccord 14a, 14b sont soumis à ces efforts radiaux extrêmement élevés, de grandeur prédéterminable. En référence à la figure 3, la conséquence immédiate de ces ruptures réside dans le débattement radial de l'arbre 8 portant le rotor 4 subissant le balourd, ce débattement conduisant la piste de roulement 22 à se déplacer également radialement avec l'ensemble des moyens de raccord 14b, jusqu'à venir au contact de la piste de roulement complémentaire 26 après consommation du jeu radial 34. Un contact ponctuel 36 est alors établi entre les deux 13 pistes de roulement 22, 26 initialement écartées l'une de l'autre, comme cela est schématisé sur la figure 4. Une fois le contact établi, le débattement radial de l'arbre 8 est stoppé. Cet arbre subit alors, de façon connue de l'homme du métier, un mouvement de précession durant lequel il continue à tourner sur lui-même, et tourne également autour de l'axe longitudinal 2 duquel il reste décalé angulairement. A cet égard, il est précisé que le palier arrière 12c continue à guider et centrer ponctuellement cet arbre 8 sur l'axe 2. Le mouvement de précession de l'arbre 8 et de son rotor 4, combiné au contact 36 des portions de retenue 20, 24, conduit la portion de retenue 20 à être animée d'un mouvement relatif par rapport à la portion de retenue complémentaire 24. Ce mouvement relatif débute par un roulement, habituellement sans glissement du fait des efforts de contact très élevés, de la piste 22 sur la piste fixe 26 de diamètre supérieur. Au cours de cette phase initiale de roulement, les rampes et les ergots restent tous inactifs. Le roulement observé, correspondant à la phase initiale dudit mouvement relatif de la portion de retenue 20, est sensiblement identique au mouvement rencontré dans les réalisations de l'art antérieur. L'une des particularités de la présente invention réside dans le fait que ce roulement n'est pas poursuivi jusqu'à l'arrêt du turboréacteur. En effet, le roulement de la portion de retenue 20 conduit les ergots 32 à se déplacer par rapport aux rampes 30 le long de la piste 26, jusqu'à ce qu'ils entrent en 14 coopération avec celles-ci. Ainsi, ledit mouvement relatif, prenant initialement la forme d'un simple roulement, est volontairement perturbé par les moyens de recentrage 30, 32 qui, en coopérant par contact, conduisent la portion de retenue 20 à se recentrer par rapport à la portion de retenue complémentaire 24, selon l'axe 2. De préférence, le recentrage est opéré progressivement, en prévoyant que les trois mises en contact des ergots 32 avec leur rampe associée 30 s'opèrent de manière successive, comme cela a été schématisé sur les figures 5 à 9. Lors de ce recentrage progressif, obtenu en dimensionnant et en plaçant judicieusement les moyens de recentrage 30, 32, le mouvement de précession de l'arbre 8 et de son rotor 4 s'atténue également progressivement, jusqu'à ce que cet arbre 8 soit à nouveau centré sur l'axe 2 une fois le recentrage de la portion 20 achevé. Une fois les trois contacts obtenus entre les ergots 32 et les rampes associées 30, la piste de roulement 22 n'est plus en contact avec la piste de roulement 26, mais la portion 20 est toujours animée de son mouvement relatif par rapport à la portion 24, toujours sous l'effet combiné du mouvement de précession du rotor 4 et du contact entre les portions 20, 24 au niveau des moyens de recentrage. Durant cette phase terminale dudit mouvement relatif, qui achève le recentrage de la portion 20 et de l'arbre 8, les ergots 32 glissent sur leur rampe associée 30, jusqu'à coincement des moyens de recentrage. Ce coincement, schématisé sur la figure 9, assure alors un blocage en 15 rotation de la portion de retenue 20 par rapport à la portion de retenue complémentaire 24, et permet de maintenir le centrage de l'arbre 8 et du rotor de soufflante 4 sur l'axe 2 via le palier intermédiaire 14b recentré, jusqu'à l'arrêt du turboréacteur dont la soufflante atteint généralement son régime d'autorotation rapidement après la perte d'aube. Comme cela a été mentionné ci-dessus, pour atténuer les chocs de mise en contact entre les rampes et les ergots, ces derniers sont profilés, également en forme de rampe. La figure 10 schématise le fait que quelque soit l'endroit de contact entre chaque ergot 32 et sa rampe 30 associée, durant ledit mouvement relatif de la portion de retenue 20, l'angle 40 entre la pente de contact 42 et la normale 44 à la droite radiale 46 passant par le contact, est compris entre 3 et 8°. 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.25 REVENDICATIONS1. Turboréacteur (1) pour aéronef comprenant un carter (10), un rotor de soufflante (4) portant des aubes (6), un arbre d'entraînement (8) du rotor, trois paliers de roulement (12a, 12b, 12c) coopérant avec ledit arbre d'entraînement, et, associés à chaque palier, des moyens de raccord (14a, 14b, 14c) d'une bague extérieure du palier sur ledit carter, les moyens de raccord associés aux deux paliers (12a, 12b) situés les plus prêts du rotor (4) étant reliés au carter respectivement par deux liaisons mécaniques fusibles (16a, 16b) prévues pour rompre en cas de perte d'au moins une aube de soufflante suite au balourd provoqué par cette perte, et, pour au moins l'un de ces deux paliers (12b), lesdits moyens de raccord associés (14b) comportent une portion de retenue (20) située radialement en regard d'une portion de retenue complémentaire (24) prévue sur ledit carter et centrée avec la portion de retenue, ladite portion de retenue étant prévue, après rupture des liaisons mécaniques fusibles (16a, 16b) suivant une perte d'aube de soufflante, pour entrer en contact avec la portion de retenue complémentaire puis être animée d'un mouvement relatif par rapport à celle-ci sous l'effet combiné d'un mouvement de précession du rotor et du contact avec la portion de retenue complémentaire, caractérisé en ce que lesdites portions de retenue (20) et de retenue complémentaire (24) sont conformées de sorte que ledit mouvement relatif conduise la portion de retenue (20) à se recentrer par 17 rapport à ladite portion de retenue complémentaire (24). 2. Turboréacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite portion de retenue (20) comporte une piste de roulement (22), en ce que la portion de retenue complémentaire (24) comporte une piste de roulement complémentaire (26) destinée à coopérer avec la piste de roulement, et en ce que les portions de retenue (20) et de retenue complémentaire (24) sont en outre équipées de moyens de recentrage (30, 32) permettant de recentrer la portion de retenue par rapport à la portion de retenue complémentaire. 3. Turboréacteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites piste de roulement (22) et piste de roulement complémentaire (26) sont annulaires et centrées sur un axe longitudinal (2) du turboréacteur en configuration normale avant rupture des deux liaisons mécaniques fusibles (16a, 16b). 4. Turboréacteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite piste de roulement (22) se situe radialement vers l'intérieur par rapport à ladite piste de roulement complémentaire (26). 5. Turboréacteur selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de recentrage (30, 32) permettent, lors dudit mouvement relatif de la portion de retenue par rapport à la portion de retenue complémentaire, de replacer la 18 portion de retenue (20) de façon centrée sur ledit axe longitudinal (2) du turboréacteur, afin de recentrer ledit arbre d'entraînement (8) sur ce même axe. 6. Turboréacteur selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de recentrage comprennent une pluralité de rampes de guidage (30) solidaires de l'un des deux éléments parmi ladite piste de roulement (22) et ladite piste de roulement complémentaire (26), et, associé à chaque rampe (30), au moins un ergot (32) solidaire de l'autre de ces éléments et capable de coopérer avec ladite rampe. 7. Turboréacteur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est prévu un nombre de rampes (30) supérieur ou égal à trois, les rampes étant régulièrement espacées les unes des autres. 8. Turboréacteur selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les rampes (30) et les ergots (32) sont agencés de sorte que durant ledit mouvement relatif de la portion de retenue par rapport à la portion de retenue complémentaire, les mises en contact des ergots avec les rampes s'opèrent de manière successive. 9. Turboréacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacune des liaisons mécaniques fusibles (16a, 16b) est réalisée à l'aide de vis. 19 10. Turboréacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les portions de retenue (20) et de retenue complémentaire (24) sont associees au palier de roulement intermédiaire (12b), permettant la retenue axiale de l'arbre d'entraînement (8) du rotor (4).10