Brevet FR2980249A1 — publié le 20130322

CARTER INTERMEDIAIRE STRUCTURAL POUR UNE TURBOMACHINE L'invention se rapporte à un carter intermédiaire structural pour une turbomachine ainsi qu'à une turbomachine comprenant ce type de carter. Dans une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, des carters structuraux sont agencés le long de l'axe moteur afin de rigidifier la turbomachine, éviter ses distorsions et transmettre au mieux les efforts de poussée à l'avion auquel la turbomachine est fixée. De tels carters structuraux sont par exemple le carter intermédiaire et le carter d'échappement. Le carter intermédiaire est situé en aval d'une soufflante entre des compresseurs basse et haute pression. Ce type de carter est en général formé d'un moyeu entouré par deux viroles coaxiales, respectivement interne et externe, délimitant entre elles une veine d'écoulement d'un flux d'air secondaire sortant de la soufflante. Le carter intermédiaire comprend des bras qui s'étendent radialement dans le flux secondaire, entre les viroles interne et externe, et qui sont reliés par leurs extrémités radialement internes au moyeu. Ces bras radiaux sont creux et forment des moyens de passage de servitudes, telles que des câbles électriques, à travers le flux secondaire. Le carter intermédiaire est en général monté en aval d'un étage de redresseurs ou OGV (voir le document FR-A1-2 933 150) qui s'étendent dans le flux secondaire à l'extérieur du compresseur basse pression. Ces redresseurs sont non structuraux et démontables sous l'aile de l'avion, c'est-à-dire qu'il n'est pas nécessaire de déposer la turbomachine sur un bâti pour démonter les redresseurs et les remplacer en cas d'usure par exemple. On a déjà proposé d'intégrer cet étage de redresseurs à un carter intermédiaire, c'est-à-dire de disposer les redresseurs dans un plan transversal du carter intermédiaire. Le carter intermédiaire comprend alors 30 des bras radiaux de passage de servitudes et des redresseurs, les bras et les redresseurs étant régulièrement répartis autour de l'axe longitudinal de la turbomachine. Cette solution permet notamment de réduire le nombre de redresseurs ou OGV de la turbomachine. Dans la technique actuelle, les redresseurs du carter intermédiaire sont métalliques et fixés par leurs extrémités radialement internes au moyeu. Ces redresseurs sont donc tous structuraux, c'est à dire qu'ils participent tous à la transmission des efforts précités et ils ne sont pas démontables sous l'aile d'un avion. Il est alors nécessaire de déposer la turbomachine pour remplacer les redresseurs en cas de besoin, ce qui augmente la durée d'immobilisation de l'avion au sol et représente donc des pertes financières importantes. L'invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de façon simple, efficace et économique. Elle propose à cet effet un carter intermédiaire structural pour une turbomachine, comprenant un moyeu entouré par deux viroles coaxiales respectivement interne et externe entre lesquelles s'étendent des bras radiaux de passage de servitudes et des redresseurs radiaux, caractérisé en ce que les redresseurs sont de deux types, comprenant des redresseurs structuraux qui traversent la virole interne et sont fixés par leurs extrémités radialement internes au moyeu, et des redresseurs non structuraux qui sont indépendants du moyeu et fixés de manière amovible par leurs extrémités radialement internes à la virole interne. Selon l'invention, le carter intermédiaire comporte donc, en plus des bras radiaux de passage de servitudes, des redresseurs structuraux qui assurent la transmission des efforts en fonctionnement, et des redresseurs non structuraux qui sont indépendants du moyeu et fixés de manière amovible sur la virole interne de façon à être démontables sous l'aile d'un avion, sans dépose de la turbomachine. Certains redresseurs du carter selon l'invention sont ainsi démontables sous l'aile, ce qui est avantageux par rapport aux techniques antérieures. Ces redresseurs démontables (non structuraux) ont essentiellement une fonction aérodynamique. Les redresseurs structuraux sont de préférence métalliques et par exemple en titane. Selon une autre caractéristique de l'invention, les redresseurs non structuraux sont en matériau composite. Ils sont donc relativement légers par rapport aux redresseurs structuraux, ce qui réduit la masse du carter. Le nombre de bras peut être inférieur au nombre de redresseurs structuraux qui peut être lui-même inférieur au nombre de redresseurs non structuraux. Le carter comprend par exemple entre trois et six bras radiaux, entre quinze et vingt redresseurs structuraux et entre vingt et trente redresseurs non structuraux. Les extrémités radialement internes des redresseurs structuraux peuvent être fixées par boulonnage ou soudage au moyeu. Avantageusement, la virole externe est sectorisée et chaque redresseur non structural est solidaire à son extrémité radialement externe d'un secteur de virole externe. Les secteurs de virole externe sont disposés circonférentiellement bout à bout et peuvent être encastrés les uns dans les autres. Des secteurs de virole externe peuvent être rapportés sur les extrémités radialement externes des redresseurs structuraux et des bras radiaux. Chaque redresseur non structural est de préférence solidaire à son extrémité radialement interne d'une plate-forme destinée à être encastrée dans une encoche de forme complémentaire de la virole interne. Les encoches de la virole interne ont par exemple une forme sensiblement en U et débouchent vers l'aval. Dans ce cas, chaque redresseur non structural peut être démonté de la façon suivante : il est déplacé en direction radiale de l'extérieur vers l'intérieur pour désengager son secteur de virole externe du reste de la virole externe puis est déplacé axialement vers l'aval. Lors de cette dernière étape, la plate-forme du redresseur coulisse axialement dans l'encoche correspondante de la virole interne. Le montage de chaque redresseur non structural est réalisé en répétant les étapes précitées dans l'ordre inverse. Ces opérations de montage et de démontage peuvent être exécutées sous l'aile d'un avion, sans dépose de la turbomachine. La présente invention concerne également une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend un carter intermédiaire structural tel que décrit ci-dessus. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, avantages et caractéristiques de l'invention 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 est une vue schématique en coupe axiale d'une turbomachine à double flux selon la technique antérieure ; la figure 2 est une vue schématique en perspective depuis l'amont d'un carter intermédiaire structural selon l'invention ; la figure 3 est une vue schématique en perspective depuis l'amont du carter intermédiaire de la figure 1, sans les redresseurs non structuraux et les viroles ; la figure 4 est une vue schématique en perspective depuis l'amont du carter intermédiaire de la figure 1, sans les bras radiaux et les redresseurs structuraux ; la figure 5 est une vue schématique partielle en perspective de la face aval du carter intermédiaire de la figure 1 ; les figures 6 et 7 sont des vues schématiques en perspective des moyens de fixation des extrémités radialement internes des redresseurs structuraux au moyeu du carter intermédiaire selon l'invention ; la figure 8 est une vue schématique en perspective depuis l'amont d'un redresseur non structural ; et les figures 9 et 10 sont des vues schématiques en perspective depuis l'aval des moyens de fixation des extrémités radialement internes des redresseurs non structuraux à la virole interne du carter intermédiaire selon l'invention. La figure 1 représente une turbomachine 10 à double flux comportant une nacelle 12 de forme cylindrique qui entoure un turboréacteur 14 et une roue de soufflante 16 montée en amont du turboréacteur 14 qui comprend essentiellement, d'amont en aval un compresseur basse pression 18, un carter intermédiaire 20, un compresseur haute pression 22, une chambre de combustion 24, une turbine 26 et un carter d'échappement 28. En fonctionnement, la roue de soufflante 16 entraînée par la turbine 26 aspire un flux d'air partagé en un flux d'air primaire (flèche A) qui traverse le turboréacteur 14 et en un flux d'air secondaire (flèche B) qui s'écoule dans une conduite de soufflante 30 à l'intérieur de la nacelle 12 vers l'arrière autour du turboréacteur 14. La conduite de soufflante 30 est formée de deux parois coaxiales sensiblement cylindriques, respectivement interne 32 et externe 34. Le carter intermédiaire 20 et le carter d'échappement 28 sont des éléments structuraux et permettent de rigidifier la turbomachine pour limiter ses distorsions en fonctionnement et assurer la transmission des efforts. Les carters intermédiaire 20 et d'échappement 28 comprennent chacun un moyeu 36 entouré par deux viroles coaxiales, respectivement interne 38 et externe 40, disposées l'une à l'intérieur de l'autre et entre lesquelles s'étendent des bras radiaux 42. L'extrémité aval de la virole externe 40 du carter intermédiaire 20 est reliée à la paroi externe 34 de la conduite de soufflante 30, elle-même reliée à l'extrémité amont de la virole externe 40 du carter d'échappement 28. L'extrémité aval de la virole interne 38 du carter intermédiaire 20 est reliée à la paroi interne 32 de la conduite de soufflante 30, elle-même reliée à l'extrémité amont de la virole interne 38 du carter d'échappement 28. Les viroles 38, 40 des carters intermédiaire 20 et d'échappement 28 délimitent entre elles la veine d'écoulement du flux d'air secondaire (flèche B). Les bras radiaux 42 du carter intermédiaire 20 s'étendent dans le flux secondaire B et sont situés en aval d'un étage de redresseurs 44 ou 2 98024 9 6 OGV qui s'étend également dans le flux secondaire et qui est destiné à redresser ce flux d'air. Comme indiqué plus haut, on a déjà proposé de disposer cet étage de redresseurs dans le même plan transversal P que le carter intermédiaire 5 20 de façon à ce que le carter intermédiaire intègre des redresseurs et assure à la fois la transmission des efforts et le redressement aérodynamique du flux secondaire B. Toutefois, ce type de carter intermédiaire est entièrement structural et ses redresseurs ne sont pas démontables sous l'aile de l'avion équipé de 10 la turbomachine. De plus, ce type de carter intermédiaire est relativement lourd du fait que les redresseurs sont métalliques. L'invention propose de remédier à au moins une partie de ces inconvénients grâce à un carter intermédiaire structural qui comporte, en plus des bras radiaux, des redresseurs structuraux et des redresseurs non 15 structuraux, ces derniers étant démontables sous l'aile de l'avion et étant avantageusement plus légers que les redresseurs structuraux. La figure 2 représente un mode de réalisation du carter intermédiaire structural selon l'invention. Ce carter intermédiaire 120 comprend un moyeu 136 autour duquel s'étendent deux viroles coaxiales, 20 respectivement interne 138 et externe 140. Le carter 120 comprend des bras 142, des redresseurs structuraux 144, et des redresseurs non structuraux 144', les bras 142 et les redresseurs 144, 144' s'étendant radialement entre les viroles interne 138 et externe 140. 25 Dans l'exemple représenté, les bras 142 sont au nombre de trois et sont respectivement situés à 12h, 4h et 6h, par analogie avec le cadran d'une montre. Les extrémités radialement internes des bras 142 sont fixées par des moyens appropriés au moyeu 136 (figures 3 et 5). Ces bras radiaux 142 sont creux et permettent le passage de servitudes (non représentées) 30 telles que des câbles électriques. Les redresseurs structuraux 144 sont ici au nombre de seize et sont réparties par paires, le carter 120 comportant huit paires de redresseurs structuraux 144 qui sont sensiblement régulièrement réparties autour de l'axe longitudinal du carter (figure 3). Trois paires de redresseurs 144 sont situées respectivement à 12h, 4h et 6h par analogie avec le cadran d'une montre, les redresseurs 144 de chacune de ces trois paires étant séparés l'un de l'autre par un bras radial 142, comme cela est visible en figure 3. Les extrémités radialement internes des redresseurs 144 sont fixées par soudage (figure 6) ou par boulonnage (figure 7) au moyeu 136. Le soudage des extrémités internes des redresseurs 144 peut être par exemple réalisé par friction linéaire ou soudage Fe. Dans la figure 6, le moyeu 136 comporte des supports 150 de forme complémentaire de celle des extrémités radialement internes des redresseurs 144 et sur lesquels sont soudées ces extrémités. Les redresseurs 144 sont ainsi indémontables. Dans la figure 7, l'extrémité radialement interne de chaque redresseur 144 est solidaire d'une plate-forme 152 de fixation au moyeu 136, cette plate-forme 152 comportant des orifices 154 de passage de moyens du type vis destinés à être vissés dans des taraudages correspondants du moyeu. Les redresseurs 144 traversent la virole interne 138 qui comprend des fentes de passage de ces redresseurs, ces fentes 154 ayant une forme complémentaire de celle des redresseurs (figures 4, 5, 9 et 10). Les redresseurs structuraux 144 sont réalisés en métal, par exemple en titane. Ils assurent avec les bras radiaux 142 la transmission des efforts en fonctionnement entre la turbomachine et l'avion. Ils assurent en outre une fonction de redressement du flux d'air secondaire s'écoulant entre les viroles 138, 140. Ces redresseurs 144 ne sont pas démontables sous l'aile d'un avion du fait de leur caractère structural. Les bras radiaux 142 et les redresseurs structuraux 144 comportent à leurs extrémités radialement externes des moyens de fixation à la virole externe 140 qui est sectorisée et formée de plusieurs secteurs disposés circonférentiellement bout à bout. Les redresseurs non structuraux 144' sont au nombre de vingt-cinq dans l'exemple représenté et sont répartis par groupes de deux, trois ou quatre redresseurs, le carter 120 comportant huit groupes de ce type qui sont sensiblement régulièrement répartis autour de l'axe longitudinal du carter (figure 3). La figure 8 représente un redresseur non structural 144' du carter 120. Ce redresseur 144' est solidaire à son extrémité radialement externe d'un secteur de virole externe 140 et à son extrémité radialement interne d'une plate-forme 156 de fixation par emboîtage ou encastrement à la virole interne 138. Les secteurs de virole 140 des redresseurs 144' peuvent avoir des formes différentes selon leurs positions dans le carter. En position de montage, l'extrémité radialement interne et la plate-forme 156 de chaque redresseur 144' sont situées à distance radiale du moyeu 136 (figure 5). Les redresseurs 144' ne sont donc pas directement liés au moyeu 136 et ne peuvent donc pas participer à la transmission des efforts précités en fonctionnement. Les redresseurs non structuraux 144' sont réalisés en matériau composite et par exemple en tissus carbone préimprégnés. Ils ont essentiellement une fonction aérodynamique de redressement du flux d'air secondaire. Ces redresseurs 144' sont démontables sous l'aile d'un avion du fait qu'ils ne sont pas directement liés au moyeu 136. La virole interne 138 comporte plusieurs encoches traversantes 158 de montage des plates-formes 156 des redresseurs 144', ces encoches s'étendant depuis le bord périphérique aval de la virole sur une majeure partie de la dimension axiale de celle-ci. Ces encoches 158 ont une forme générale en U dont l'ouverture est dirigée vers l'aval, cette forme étant complémentaire de celle des plates-formes 156 des redresseurs 144'. Lorsque la turbomachine comportant ce carter est fixée à l'aile d'un avion, chaque redresseur non structural 144' peut être démonté du carter intermédiaire 120 de la façon suivante : on le déplace dans une direction radiale de l'extérieur vers l'intérieur pour désengager son secteur de virole externe 140 des secteurs de virole externe adjacents, puis on le déplace vers l'aval dans une direction parallèle à l'axe longitudinal du carter, de façon à ce que la plate-forme 156 du redresseur coulisse axialement dans l'encoche 158 correspondante de la virole interne 138. Le montage d'un redresseur 144' dans le carter 120 est réalisé en répétant ces opérations dans l'ordre inverse, c'est-à-dire en engageant axialement la plate-forme 156 du redresseur dans une encoche 158 de la virole interne 138 puis en déplaçant le redresseur radialement vers l'extérieur pour emboîter son secteur de virole externe 140 dans le reste de cette virole. Les secteurs de virole externe 140 sont fixés ensemble par des moyens appropriés. REVENDICATIONS1. Carter intermédiaire structural (120) pour une turbomachine, comprenant un moyeu (136) entouré par deux viroles coaxiales respectivement interne (138) et externe (140) entre lesquelles s'étendent des bras radiaux (142) de passage de servitudes et des redresseurs radiaux, caractérisé en ce que les redresseurs sont de deux types, comprenant des redresseurs structuraux (144) qui traversent la virole interne et sont fixés par leurs extrémités radialement internes au moyeu, et des redresseurs non structuraux (144') qui sont indépendants du moyeu et sont fixés de manière amovible par leurs extrémités radialement internes à la virole interne. 2. Carter selon la revendication 1, caractérisé en ce les redresseurs structuraux (144) sont métalliques et par exemple en titane. 3. Carter selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les redresseurs non structuraux (144') sont en matériau composite. 4. Carter selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nombre de bras (142) est inférieur au nombre de redresseurs structuraux (144) qui est inférieur au nombre de redresseurs non structuraux (144'). 5. Carter selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les extrémités radialement internes des redresseurs structuraux (144) sont fixées par boulonnage ou soudage au moyeu (136). 6. Carter selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la virole externe (140) est sectorisée et en ce que chaque redresseur non structural (144') est solidaire à son extrémité radialement externe d'un secteur de virole externe. 7. Carter selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque redresseur non structural (144') est solidaire à son extrémité radialement interne d'une plate-forme (156) destinée à être encastrée dans une encoche (158) de forme complémentaire de la virole interne (138). 8. Carter selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les encoches (158) de la virole interne (138) ont une forme sensiblement en U et débouchent vers l'aval. 9. Turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend un carter intermédiaire structural (120) selon l'une des revendications précédentes.