Brevet FR2982904A1 — publié le 20130524

MOYEU DE CARTER POUR TURBOREACTEUR D'AERONEF COMPRENANT DES MOYENS DE COMMANDE DE VANNES DE DECHARGE AMELIORES DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un moyeu de carter, notamment de carter intermédiaire, pour turboréacteur d'aéronef, en particulier pour turboréacteur du type comprenant au moins deux corps mécaniquement indépendants. Dans un turboréacteur à double corps, on désigne habituellement par carter intermédiaire un carter dont le moyeu est agencé entre un carter de compresseur basse pression et un carter de compresseur haute pression. La présente invention concerne plus particulièrement un moyeu de carter, notamment intermédiaire, du type comprenant des vannes de décharge, parfois désignées par leur acronyme anglais VBV (Variable Bleed Valves). Des vannes de ce type sont destinées à réguler le débit en entrée du compresseur haute pression afin notamment de limiter les risques de pompage du compresseur basse pression en permettant l'évacuation d'une partie de l'air hors de l'espace annulaire d'écoulement du flux primaire. De plus, en cas de pénétration accidentelle dans cet espace d'écoulement, d'eau, notamment sous forme de pluie ou de grêle, ou encore de débris divers, qui sont susceptibles de nuire au fonctionnement du turboréacteur, ces vannes permettent de récupérer cette eau ou ces débris qui sont centrifugés dans l'espace d'écoulement précité et de les éjecter vers l'extérieur de ce dernier. Dans le cas des turboréacteurs à double flux, ces vannes peuvent ainsi être configurées pour permettre le passage des fragments ou débris de l'espace d'écoulement du flux primaire vers un espace annulaire d'écoulement d'un flux secondaire. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Comme l'illustre la figure 1 qui est une vue schématique en coupe axiale d'un turboréacteur à double corps 10, un tel turboréacteur comporte en général, de l'amont vers l'aval selon la direction d'écoulement des gaz, un compresseur basse pression 12, un compresseur haute pression 14, une chambre de combustion 16, une turbine haute pression 18 et une turbine basse pression 20, qui définissent un flux primaire de gaz 22. La turbine haute pression 18 est solidaire du compresseur haute pression 14 de manière à former un corps haute pression, tandis que la turbine basse pression 20 est solidaire du compresseur basse pression 12 de manière à former un corps basse pression, de sorte que chaque turbine entraîne le compresseur associé en rotation autour d'un axe de turboréacteur 24 sous l'effet de la poussée des gaz provenant de la chambre de combustion 16. Un carter intermédiaire 26 est habituellement interposé entre les compresseurs basse pression 12 et haute pression 14. Dans le cas des turboréacteurs à double flux, qui comprennent une soufflante 28 carénée par une nacelle 30 pour générer un flux secondaire 32, le carter intermédiaire 26 comporte en général des bras 34 traversant l'espace d'écoulement de ce flux secondaire 32. La figure 2 illustre à plus grande échelle le moyeu 36 du carter intermédiaire 26 d'un turboréacteur de type connu analogue à celui décrit ci-10 dessus. Ce moyeu 36 comporte une virole interne 38 délimitant l'espace d'écoulement du flux primaire 22, une joue amont 40 et une joue aval 42 raccordées à la virole interne 38 précitée, ainsi qu'une virole externe 15 44 reliant lesdites joues 40, 42. Le moyeu 36 supporte des bras 34 de carter intermédiaire fixés aux extrémités radialement externes des joues 40 et 42. Par ailleurs, ce moyeu 36 est équipé d'une 20 rangée annulaire de vannes de décharge 48, dont l'une est visible en coupe sur la figure 2. Sur cette figure apparaît plus spécifiquement la porte 50 de la vanne 48, qui est montée pivotante autour d'un axe 51, de manière à être déplaçable entre une position 25 d'ouverture et une position de fermeture d'un orifice correspondant formé dans la virole interne 38 du moyeu 36. Pour la commande des vannes de décharge 48, les mécanismes de commande habituellement utilisés sont 30 soit des mécanismes à anneau de commande, soit des mécanismes à câbles de torsion. Les mécanismes du premier type, dont un exemple est illustré sur la figure 3, comprennent un anneau de commande 54 qui est entraîné en rotation par deux vérins hydrauliques 56 diamétralement opposés et qui est relié à la porte 50 de chaque vanne de décharge 48 par des dispositifs d'articulation complexes 58 du type guignol. Les mécanismes du second type comprennent un moteur rotatif hydraulique actionnant une bielle de commande articulée à la porte 50 d'une vanne de décharge 48, appelée vanne maître, laquelle vanne transmet son mouvement aux autres vannes 48 de proche en proche par l'intermédiaire de câbles reliant chacun deux portes voisines. Toutefois, les mécanismes du premier type sont lourds et encombrants. Ces mécanismes impliquent un nombre important d'éléments à assembler, qui doivent, pour assurer la plus grande précision possible, être usinés avec des tolérances serrées notamment au niveau des pivots. La position de ces derniers sur le carter intermédiaire impose en outre la mise en place délicate d'un outillage spécifique. En outre, les variations angulaires générées par la cinématique nécessitent la présence de nombreuses rotules. De plus, les vérins hydrauliques, soumis à de nombreuses sollicitations, risquent de générer des fuites, et requièrent pour cette raison un cycle de maintenance important. Ces vérins présentent en outre l'inconvénient de prélever de l'énergie mécanique au sein d'un circuit de fluide du turboréacteur, tel qu'un circuit d'huile ou un circuit de carburant. Les mécanismes du second type sont également lourds et encombrants. Ces mécanismes induisent une forte hétérogénéité du fonctionnement des vannes, se traduisant par de l'hystérésis, du fait d'une disparité importante dans le couple résistant d'une vanne à l'autre, et d'une réactivité inégale entre les vannes. En effet, les câbles perdent de la raideur avec le temps, ce qui induit des réponses temporelles différentes en fonction des vannes de sorte que la distribution du couple ne se répartit pas de manière uniforme. Plus généralement, il est apparu un inconvénient commun aux mécanismes des premier et second types, qui réside en ce que les vannes sont interdépendantes, de sorte que le montage de chaque vanne nécessite une grande précision pour assurer un fonctionnement satisfaisant de l'ensemble de ces mécanismes. Cela rend un tel montage difficile et coûteux à mettre en oeuvre. Cet inconvénient est particulièrement pénalisant lorsqu'il est nécessaire de remplacer une seule vanne au cours d'opérations de maintenance. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, économique et efficace à ces 30 problèmes, permettant d'éviter au moins en partie les inconvénients précités. L'invention propose à cet effet un moyeu de carter, notamment de carter intermédiaire, pour turboréacteur d'aéronef, comprenant une virole annulaire interne destinée à délimiter extérieurement un espace d'écoulement d'un flux primaire de gaz dans un turboréacteur et comportant : un nombre N de vannes de décharge comprenant chacune une porte déplaçable en rotation autour d'un axe de pivotement respectif, entre une position de fermeture et une position d'ouverture d'un orifice de passage d'air correspondant formé dans la virole interne, ainsi que des moyens de commande de ces vannes de décharge. Selon l'invention, lesdits moyens de 15 commande comprennent un même nombre N d'actionneurs mécaniquement indépendants les uns des autres et respectivement reliés aux portes des vannes de décharge de manière à commander individuellement le déplacement de ces portes. 20 Par actionneur, il faut bien entendu comprendre un organe apte à convertir un signal de commande en un déplacement des portes, un tel signal pouvant être véhiculé sous forme électrique, hydraulique ou encore pneumatique. Un tel actionneur 25 opère donc en général une conversion d'énergie électrique, hydraulique ou pneumatique, en énergie mécanique. L'invention propose donc d'équiper chaque vanne de décharge d'un actionneur dédié. 30 Cela autorise notamment une indépendance mécanique de ces vannes les unes par rapport aux autres, ce qui permet de faciliter considérablement le montage et le démontage de cas vannes, notamment lors d'opérations de maintenance. Il est ainsi plus aisé et moins coûteux de réparer ou remplacer une vanne défaillante. De plus, chaque actionneur peut ici être d'une puissance modérée par rapport à celle des actionneurs de l'art antérieur dont la puissance doit être suffisante pour commander conjointement plusieurs vannes. Il en résulte un gain en termes de coût de fabrication, de masse et d'encombrement. En outre, l'invention permet d'améliorer la synchronisation des vannes de décharge, en évitant notamment les problèmes d'hystérésis inhérents aux dispositifs de l'art antérieur. L'invention est avantageusement appliquée à un carter intermédiaire de turboréacteur mais peut également être appliquée à tout autre type de carter de turboréacteur présentant les caractéristiques mentionnées ci-dessus. Les actionneurs sont avantageusement fixés sur une joue du moyeu. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, chacune des vannes de décharge comporte une noix comprenant des premiers moyens de liaison assurant une liaison hélicoïdale de ladite noix à un élément d'entraînement solidaire en rotation d'un arbre de sortie rotatif de l'actionneur correspondant, ainsi que des seconds moyens de liaison assurant un montage à rotation de ladite noix dans une chape de la porte présentant un axe de rotation orthogonal audit élément d'entraînement et décalé par rapport à l'axe de pivotement de la porte. Cette configuration, qui trouve tout son intérêt lorsque l'actionneur est de type rotatif, 5 présente notamment l'avantage d'être de conception simple et fiable. Les premiers moyens de liaison prennent de préférence la forme d'un orifice taraudé, auquel cas l'élément d'entraînement prend la forme d'une vis. 10 De plus, les seconds moyens de liaison comprennent avantageusement un orifice, éventuellement équipé d'un roulement, et un axe guidé en rotation dans ledit orifice et fixé à ladite chape de manière à traverser ledit orifice. 15 Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, chacune desdites vannes de décharge comporte un joint de cardan reliant ledit élément d'entraînement de la vanne à l'arbre de sortie dudit actionneur correspondant. 20 Le joint de cardan autorise une liberté de mouvement de l'élément d'entraînement par rapport à l'arbre de sortie du moteur, permettant audit élément d'accompagner en partie le déplacement en rotation de la porte de la vanne. 25 D'une manière générale, les actionneurs prennent de préférence chacun la forme d'un moteur électrique, par exemple de type asynchrone. La puissance modérée des actionneurs rend possible l'utilisation d'actionneurs électriques à un 30 coût avantageux. Des actionneurs de ce type présentent notamment l'avantage d'une commande par voie électrique, qui est particulièrement facile à mettre en oeuvre et qui permet d'éviter les risques de fuites de fluide de commande. De plus, le recours à une commande électrique évite le prélèvement de puissance mécanique dans les circuits fluidiques de l'aéronef, tels que les circuits d'huile de lubrification et de carburant. En variante, les actionneurs peuvent néanmoins prendre la forme de vérins hydrauliques ou pneumatiques sans sortir du cadre de la présente 10 invention. L'invention concerne également un carter pour turboréacteur d'aéronef, tel qu'un carter intermédiaire, comprenant un moyeu du type décrit ci-15 dessus. L'invention concerne encore un turboréacteur pour aéronef, comprenant un carter du type décrit ci-dessus. 20 Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, lesdits actionneurs prennent chacun la forme d'un moteur électrique, et le turboréacteur comprend en outre une unité électronique de commande desdits actionneurs, configurée de manière à permettre 25 une commande individuelle de chacun de ces actionneurs. L'invention concerne enfin un procédé de commande d'un nombre N de vannes de décharge d'un moyeu de carter du type décrit ci-dessus dans un 30 turboréacteur d'aéronef, ledit procédé comprenant la détermination d'un nombre M inférieur ou égal à N de vannes à ouvrir en fonction d'un débit de décharge requis. L'utilisation de moyens de commande individualisés pour chaque vanne de décharge autorise en effet une commande différenciée d'une vanne à l'autre, et donc notamment l'ouverture de toutes les vannes ou seulement d'une partie d'entre elles, lorsqu'un risque de pompage de compresseur est identifié. Ainsi, le procédé peut comporter une phase d'ouverture d'une partie desdites vannes pendant que les autres vannes sont maintenues fermées. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise, et d'autres détails, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1, déjà décrite, est une vue schématique en coupe axiale d'un turboréacteur d'avion à double corps et à double flux d'un type connu ; la figure 2, déjà décrite, est une vue schématique partielle en coupe axiale et à plus grande échelle d'un 25 turboréacteur de type connu sensiblement de même type que celui de la figure 1 ; la figure 3, déjà décrite, est une vue schématique en perspective d'un ensemble de vannes de décharge et de leur mécanisme de commande dans un turboréacteur de 30 type connu ; la figure 4 est une vue schématique partielle en perspective d'un turboréacteur d'avion à double corps et à double flux selon un mode de réalisation préféré de l'invention, illustrant en particulier une vanne de décharge équipant le moyeu du carter intermédiaire de ce turboréacteur ; la figure 5 est une vue schématique partielle en perspective éclatée du turboréacteur de la figure 4, illustrant la vanne de décharge de cette figure 4 ; la figure 6 est une vue schématique partielle en perspective et en coupe axiale du turboréacteur de la figure 4, illustrant la vanne de décharge de cette figure 4. Dans l'ensemble de ces figures, des 15 références identiques peuvent désigner des éléments identiques ou analogues. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PREFERES Les figures 4 à 6 illustrent une vanne de 20 décharge 48 équipant un moyeu 36 de carter intermédiaire dans un turboréacteur d'avion à double corps. Dans l'ensemble des figures, la direction X désigne la direction de l'axe du turboréacteur, tandis 25 que les directions Y et Z sont deux directions radiales orthogonales l'une par rapport à l'autre. Ce turboréacteur est semblable au turboréacteur de l'art antérieur décrit ci-dessus en référence aux figures 1 et 3, mais diffère de ce 30 dernier par la configuration des vannes de décharge qui équipent le moyeu 36 du carter intermédiaire de ce turboréacteur et par la configuration des moyens de commande de ces vannes. Comme l'illustrent les figures 4 à 6, chaque vanne 48 comporte une porte 50 comprenant, à son extrémité radialement interne, un clapet 52 aérodynamique conçu pour s'inscrire dans le profil de la virole interne 38 du moyeu 36 lorsque la vanne 48 est en position de fermeture. La vanne 48 comprend en outre un moteur électrique 54 formant actionneur de la porte 50. Ce moteur, de type asynchrone, est monté sur la joue amont 40 du moyeu 36. Cette joue amont 40 présente une ouverture 55 permettant le passage d'un arbre de sortie 56 du moteur 54 (figure 5), ce dernier pouvant ainsi être monté du côté amont de la joue amont 40. Comme cela apparaît plus clairement sur la figure 5, le moteur 54 est fixé par deux pattes latérales de fixation 58 sur une platine de support 60 elle-même fixée sur la joue amont 40 du moyeu 36. De plus, l'arbre de sortie 56 du moteur 54 est guidé en rotation par un roulement intégré dans une platine de guidage 62 fixée sur la platine de support 60 précitée. L'arbre de sortie 56 du moteur électrique 25 54 est relié à une vis 64 par l'intermédiaire d'un joint de cardan 66. La vanne 48 comporte en outre une noix 68 intégrant un premier orifice taraudé (masqué sur les figures) dans lequel est vissée la vis 64 précitée. La 30 noix 68 comporte en outre un second orifice (également masqué sur les figures), décalé par rapport au premier orifice précité et d'axe 70 perpendiculaire à l'axe de ce premier orifice, par lequel la noix 68 est montée pivotante dans une chape 72 de la porte 50. Cette chape 72 s'étend radialement vers l'extérieur par rapport au clapet 52 de la porte 50. La noix 68 est bloquée en rotation autour de la vis 64 par la chape 72 de sorte que la vis 64 et la noix 68 forment un mécanisme de type vis-écrou assurant une liaison hélicoïdale entre la noix 68 et la vis 64. Par ailleurs, comme cela apparaît sur les figures 4 à 6, la vis 64 est partiellement entourée par un soufflet 74 de protection du joint de cardan 66. En fonctionnement, une mise en marche du moteur électrique 54 se traduit par un entraînement en rotation de son arbre de sortie 56 et donc de la vis 64, provoquant un coulissement de la noix 68 le long de la vis 64 par un effet de type vis-écrou. Ce déplacement de la noix 68 le long de la vis 64 entraîne un déplacement en rotation de la porte 50 autour de son axe de pivotement 51. Ce déplacement de la porte 50 est facilité par le fait que la noix 68 est libre en rotation par rapport à la porte 50 autour de l'axe 70 de la chape 72, et par la présence du joint de cardan 66. En pratique, la commande de l'ensemble des vannes de décharge 48 qui équipent le moyeu 36 du carter intermédiaire 26 est opérée par une unité électronique adéquate. Cette dernière est de préférence conçue pour mettre en oeuvre un procédé de commande dans lequel on commande l'ouverture de tout ou partie des vannes 48 en fonction du débit de décharge souhaité. Bien entendu, en fonctionnement nominal du turboréacteur, toutes les vannes 48 demeurent fermées. Bien entendu, la commande individualisée des vannes de décharge 48, proposée par l'invention, 10 peut être mise en oeuvre par des moyens différents de ceux décrits ci-dessus. Les actionneurs utilisés peuvent ainsi être du type hydraulique ou pneumatique lorsque cela présente un intérêt. 15 Ces actionneurs peuvent en outre être du type opérant directement un mouvement de translation, notamment lorsque ces actionneurs prennent la forme de vérins. Dans ce cas, des moyens de liaison hélicoïdale du type décrit ci-dessus peuvent être superflus. 20 REVENDICATIONS1. Moyeu (36) de carter (26) pour turboréacteur d'aéronef, comprenant une virole 5 annulaire interne (38) destinée à délimiter extérieurement un espace d'écoulement d'un flux primaire de gaz dans un turboréacteur et comportant : - un nombre N de vannes de décharge (48) comprenant chacune une porte (50) déplaçable en rotation autour 10 d'un axe de pivotement (51) respectif, entre une position de fermeture et une position d'ouverture d'un orifice de passage d'air correspondant formé dans ladite virole interne (38), ainsi que - des moyens de commande (54, 64, 68) desdites vannes 15 de décharge (48), caractérisé en ce que lesdits moyens de commande comprennent un même nombre N d'actionneurs (54) mécaniquement indépendants les uns des autres et respectivement reliés aux portes (50) desdites vannes 20 de décharge (48) de manière à commander individuellement le déplacement desdites portes (50). 2. Moyeu de carter selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits actionneurs (54) sont 25 fixés sur une joue (40) dudit moyeu. 3. Moyeu de carter selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chacune desdites vannes de décharge (48) comporte une noix (68) comprenant des 30 premiers moyens de liaison assurant une liaison hélicoïdale de ladite noix (68) à un élémentd'entraînement (64) solidaire en rotation d'un arbre de sortie rotatif (56) dudit actionneur (54) correspondant, ainsi que des seconds moyens de liaison assurant un montage à rotation de ladite noix (68) dans une chape (72) de ladite porte (50) présentant un axe de rotation (70) orthogonal audit élément d'entraînement (64) et décalé par rapport audit axe de pivotement (51) de ladite porte. 4. Moyeu de carter selon la revendication 3, caractérisé en ce que chacune desdites vannes de décharge (48) comporte un joint de cardan (66) reliant ledit élément d'entraînement (64) de la vanne (48) audit arbre de sortie (56) dudit actionneur (54) correspondant. 5. Moyeu de carter selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits d'actionneurs (54) prennent chacun la forme d'un moteur électrique, de préférence asynchrone. 6. Carter (26) pour turboréacteur d'aéronef, tel qu'un carter intermédiaire, caractérisé en ce qu'il comprend un moyeu (36) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 7. Turboréacteur pour aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend un carter (26) selon la revendication précédente. 8. Turboréacteur selon la revendication précédente, dans lequel lesdits d'actionneurs (54)prennent chacun la forme d'un moteur électrique, et comprenant en outre une unité électronique de commande desdits actionneurs (54), configurée de manière à permettre une commande individuelle de chacun desdits actionneurs. 9. Procédé de commande d'un nombre N de vannes de décharge (48) d'un moyeu (36) de carter (26) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans un turboréacteur d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend la détermination d'un nombre M inférieur ou égal à N de vannes de décharge (48) à ouvrir en fonction d'un débit de décharge requis. 10. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend une phase d'ouverture d'une partie desdites vannes de décharge (48) pendant que les autres vannes sont maintenues fermées.