Brevet FR2983911A1 — publié le 20130614

Domaine de l'invention La présente invention porte sur un moteur à turbine à gaz multiflux et vise plus particulièrement les portes de décharge du compresseur à basse pression. Etat de la technique Un moteur multiflux et multi corps, tel qu'un turboréacteur à double flux et double corps, comprend un flux primaire et un flux secondaire en aval de la soufflante, séparés par un carter annulaire inter-veine. Le flux primaire est guidé à travers les étages du compresseur à basse pression, BP et désigné sous le terme booster, puis le compresseur à haute pression, HP. Les deux compresseurs tournent coaxialement indépendamment l'un de l'autre. Entre les deux compresseurs, le flux est guidé par un canal formé de secteurs d'anneau à section longitudinale en col de cygne, à travers le carter intermédiaire. Un système de décharge du compresseur BP met en communication la veine à l'aval du compresseur BP avec le canal du flux secondaire ; il est désigné couramment par son acronyme anglais VBV pour « Variable Bleed Valve ». Ce système permet d'éviter un risque éventuel de pompage du compresseur à basse pression quand il est traversé par un débit d'air supérieur à celui qui peut être absorbé plus en aval par le compresseur à haute pression. Le débit d'air excédentaire est évacué vers la veine secondaire, entre le compresseur basse pression et le compresseur haute pression On utilise également un tel système pour assurer l'évacuation de la grêle ou de l'eau ingérée par la veine primaire du moteur, lors par exemple de ralentis en phase de descente de l'avion. En effet par sa configuration purement axiale le turboréacteur absorbe par son entrée frontale selon les conditions climatologiques, du sable et/ou de l'eau qui représente plutôt une gêne dans son fonctionnement. C'est notamment le cas lorsqu'un avion affronte un orage ou traverse un nuage de gros volume tel qu'un cumulus ou un cumulonimbus. Des quantités importantes d'eau sous forme de pluie ou de grêle peuvent alors pénétrer dans le compresseur. Si le moteur est en régime de plein gaz l'eau est vaporisée et, même si elle pénètre jusqu'à la chambre de combustion, l'eau est à un état de vapeur suffisamment chaude et pulvérisée pour ne pas causer d'extinction de la chambre de combustion qui est alimentée par un débit important de carburant. Tel n'est pas le cas lorsqu'un avion est en descente, par exemple dans une phase d'approche avant atterrissage. Dans ce cas, le moteur tourne au ralenti, le taux de compression du compresseur est relativement faible et de l'eau à l'état liquide ou solide, sous forme de grosses gouttes, ou de particules de glace, ou, même de paquets d'eau peut arriver jusqu'à la chambre de combustion et éteindre la combustion d'un des brûleurs, voire de tous ou conduire au dévissage du moteur, la quantité de carburant étant relativement faible. Ceci ne peut se produire que dans des cas exceptionnels où les conditions météorologiques excèdent les conditions prises en compte lors de la définition du moteur. Pour éviter de telles situations le système VBV est prévu pour permettre l'évacuation de l'eau sous forme solide vers la veine secondaire, protégeant ainsi la chambre de combustion du risque d'extinction. Un type d'architecture du système comprend une porte ou écope d'angle variable s'ouvrant dans la veine primaire, entre les bras de carter intermédiaire, en aval du compresseur BP. La porte pivote autour d'un axe transversal aval. Une fois ouverte, cette porte est donc intrusive à l'écoulement primaire et suivant sa hauteur d'immersion, elle permet de capter un certain débit de particules de grêle, et de l'évacuer vers le flux secondaire. Dans le brevet EP 374004 au nom du présent déposant est décrite une vanne de décharge de compresseur de turboréacteur. Les vannes de décharge sont placées dans des logements de la paroi externe du carter du compresseur. Comme cela est illustré sur la figure 2 reprise du brevet EP374004, chaque vanne 11 est associée à une écope 14a articulée qui reste plaquée contre la veine tant que la vanne n'a pas atteint un angle d'ouverture déterminé et qui, lorsque la vanne a atteint l'angle d'ouverture prédéfini s'ouvre pour faire saillie dans la veine dans le prolongement amont de la vanne 11 pour recueillir l'eau entrant en excès dans le compresseur. Un levier de manoeuvre 14c solidaire de l'écope 14a et mis en mouvement par le déplacement de la vanne à laquelle elle est associée commande son ouverture contre un ressort de rappel. L'écope est selon ce mode de réalisation portée par la vanne, et traverse une lumière de celle-ci de telle sorte que son axe d'articulation et son levier de manoeuvre soient placés sur la face de la vanne extérieure à la veine. Selon un autre mode de réalisation non représenté, l'écope est portée par le carter du compresseur en amont de l'ouverture de la vanne, tourne autour d'un axe de rotation disposé à l'extérieur dudit carter, le levier de manoeuvre étant placé en regard de la partie externe de la vanne pour être entraîné par celle-ci lors de son ouverture. En fonctionnement les écopes restent fermées jusqu'à ce que les vannes s'ouvrent d'un angle déterminé, par exemple 30° pour une vanne dont l'amplitude d'ouverture est de 45°. Au-delà de cet angle le levier entraîne l'ouverture de l'écope qui est associée à la vanne. L'eau et les particules de glace éventuellement présentes dans le flux d'air sont alors piégées par les écopes et évacuées vers l'extérieur. Des moyens de rappel assurent la fermeture des écopes lorsque les vannes sont elles mêmes refermées. Le document US 5 123 240 décrit un mécanisme avec une porte s'ouvrant dans l'espace inter- veine du moteur associée à une écope s'ouvrant dans la veine du flux primaire. Les deux éléments porte et écope sont reliés par une seule cinématique : à un angle d'ouverture de la porte dans l'espace inter veine correspond une hauteur d'immersion de l'écope. Ce système est principalement orienté dans le but de décharger efficacement des particules de glace lorsqu'elles sont susceptibles de survenir en vol. La présente invention vise à améliorer les systèmes de ce type pour en étendre la plage d'utilisation. Présentation de l'invention Conformément à l'invention le moteur d'aéronef à turbine à gaz multi-flux comprenant un compresseur, des premières et des secondes portes de décharge en aval du compresseur aptes chacune à évacuer une partie de l'air issu du compresseur, les secondes portes formant en position ouverte des écopes inclinées vers l'axe du moteur est caractérisé par le fait que les premières portes sont commandées indépendamment des secondes portes. De cette façon, on peut faire face à toutes les conditions de vol et d'opérabilité du moteur. Ce système à double portes permet d'offrir en plus d'une bonne efficacité d'écopage de l'eau une augmentation de la section d'échappement dans des conditions de fonctionnement du moteur qui nécessite une décharge en air du compresseur relativement importante. Plusieurs modes de fonctionnement sont possibles. Les portes peuvent être ouvertes simultanément à des angles différents ou seule une porte est commandée pendant que l'autre reste fermée. De préférence, les premières portes de décharge pivotent autour d'axes transversaux par rapport à l'axe du moteur et sont, en position ouverte, inclinées vers l'extérieur de la veine à l'aval du compresseur BP. Plus particulièrement les premières et secondes portes de décharge sont disposées sur la paroi radialement extérieure de la veine en aval du compresseur. Elles sont commandées par des moyens distincts, tels que des vérins. Conformément à une autre caractéristique, le moteur étant à double flux avec un canal de flux secondaire, les portes de décharge mettent en communication la veine de flux primaire avec le canal de flux secondaire ; notamment les portes de décharge mettent en communication la veine de flux primaire avec le canal de flux secondaire à travers le carter inter veine Conformément à une autre caractéristique, les portes de décharge sont réparties dans un plan transversal sur le pourtour de l'axe du moteur, les premières et secondes portes de décharge étant appariées. Notamment le moteur comprenant un carter intermédiaire avec des bras radiaux traversant le flux primaire en aval dudit compresseur, lesdites portes sont ménagées entre les bras radiaux du carter intermédiaire. 2 5 Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d'un mode de réalisation non limitatif de l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels - La figure 1 représente en coupe longitudinale un moteur à double flux et double 3 0 corps de l'art antérieur; - La figure 2 représente la solution de décharge du flux d'air en aval du compresseur BP selon l'art antérieur décrit dans le brevet EP 374004 ; - La figure 3 est une représentation schématique d'un exemple d'agencement conforme à l'invention. Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention Le moteur de la figure 1, conventionnel, est à double flux et à double corps. De l'amont à gauche vers l'aval à droite dans le sens de l'écoulement de l'air qui le traverse, il comprend une soufflante 2 à l'intérieur du carter de soufflante. En aval de la soufflante, la veine est divisée en deux canaux annulaires concentriques, un canal de flux primaire ou veine de flux primaire VP et un canal de flux secondaire ou veine de flux secondaire VS qui se séparent au niveau d'un carter inter veine 3. L'air du canal de flux secondaire est redressé puis est guidé dans le canal secondaire vers la tuyère d'échappement. Le flux primaire est comprimé par le compresseur à basse pression BP 4, désigné aussi booster. Il est guidé à travers le carter intermédiaire 5 entre les bras radiaux de ce dernier qui relient le moyeu à la virole externe. Le flux primaire est comprimé par le compresseur à haute pression HP 6 pour alimenter la chambre de combustion 7 dont les gaz sont détendus dans les turbines, respectivement HP 8 et BP 9. Les rotors du fan et du booster sont reliés à la turbine BP et forment le corps rotatif à basse pression, tandis que le compresseur HP et le rotor de turbine HP sont liés mécaniquement entre eux. Les gaz primaires sont éjectés par la tuyère après avoir été mélangés le cas échéant avec le flux froid. Sur les moteurs de l'art antérieur, des vannes de décharges 5' sont prévues sur des ouvertures ménagées dans la paroi extérieure de la veine d'air en aval du compresseur BP 4, entre le compresseur 4 et le compresseur HP 6. Ces vannes commandées par des vérins non représentés permettent d'évacuer de l'air dans le carter inter veine qui communique avec la veine de flux secondaire lorsqu'il s'agit d'éviter le pompage du compresseur BP. La figure 3 représente les modifications apportées à l'agencement de décharge en aval du compresseur BP de manière à assurer à la fois et indépendamment l'une de l'autre, la fonction anti pompage du compresseur BP et celle d'évacuation de l'eau ou autres blocs de glace lorsque les conditions de vol créent les conditions de leur apparition. Sur cette figure n'est représentée que la partie du moteur située immédiatement en aval du compresseur BP dont on voit le dernier redresseur 24 dans la veine du flux primaire VP. Cette veine est délimitée par la paroi extérieure 21 qui fait partie du carter inter veine 25. Ce dernier délimite la veine primaire de la veine secondaire VS. Les veines primaire et secondaire traversent le carter intermédiaire non représenté. Une pluralité d'ouvertures 22 est ménagée dans la paroi 21 autour de l'axe du moteur. Elles mettent en communication la veine primaire avec un espace intérieur du carter inter veine qui lui-même communique avec la veine secondaire. Ces ouvertures 22 sont obturées par deux portes. Une première porte 26 est articulée autour d'un axe 261 perpendiculaire à l'axe du moteur, situé à l'amont par rapport à la porte ; la porte 26 comprend une chape 262 sur sa face extérieure sur laquelle la tige d'un vérin 263 ou autre moyen d'actionnement est attachée. Une deuxième porte 27 est articulée autour d'un axe 271 situé en aval par rapport à la porte 27. La porte 27 comprend une chape 272 sur sa face extérieure sur la quelle est attachée la tige d'un vérin 273 ou autre moyen d'actionnement. Ainsi la première porte 26 s'ouvre vers l'extérieur entre une position de fermeture, où elle est dans le prolongement de la paroi 21 et recouvre partiellement l'ouverture 22 et une position 2 0 ouverte, telle que montrée sur la figure 3, où l'ouverture 22 est partiellement dégagée. La seconde porte 27 est mobile entre une position de fermeture où elle est dans le prolongement de la paroi 21 et recouvre partiellement l'ouverture 22 et une position ouverte, telle que montrée sur la figure 3, où l'ouverture 22 est partiellement dégagée. A la différence 2 5 de la première porte la seconde bascule dans la veine et forme une écope. La fonction écope des portes vise à assurer l'évacuation des éléments plus denses que l'air, qui sont centrifugés par leur passage à travers le compresseur BP et l'orientation centripète de la veine primaire. Les portes formant écopes peuvent être planes ou avoir une paroi latérale améliorant l'écopage des particules d'eau et/ou de glace. 30 En raison des commandes séparées, les deux portes sont actionnées indépendamment l'une de l'autre. Les vérins 263 et 273 sont commandés depuis le calculateur, Fadec, du moteur en fonction des conditions opératoires du moteur et des conditions de vol de manière à avoir la position optimale des portes. Le fonctionnement est le suivant Dans les conditions à plein régime les deux portes sont dans le prolongement de la paroi 21, l'air primaire est entièrement guidé vers le compresseur HP à l'aval. Lorsqu'il s'agit d'effectuer la décharge du compresseur pour assurer l'opérabilité de ce dernier, la première porte est ouverte et l'air est évacué par le passage qu'elle libère vers le canal secondaire de flux froid. S'il est nécessaire d'évacuer dans certaines conditions, plus d'air alors la seconde porte est ouverte. Un passage plus important est ainsi libéré entre la première porte orientée vers l'extérieur et la seconde porte orientée vers l'intérieur, voir la figure. Dans certaines conditions de vol avec formation de glace, la seconde porte est ouverte en position d' écopage. Si les conditions le requièrent la première porte peut être ouverte. On voit que cet agencement permet de faire face de manière optimale à une pluralité de conditions d'écoulement de l'air à travers la veine primaire. L'invention comprend également les variantes à la portée de l'homme du métier. REVENDICATIONS1. Moteur d'aéronef à turbine à gaz multiflux comprenant un compresseur, des premières (26) et des secondes (27) portes de décharge en aval du compresseur aptes chacune à évacuer une partie de l'air issu du compresseur, les secondes portes formant en position ouverte des écopes inclinées vers l'axe du moteur caractérisé par le fait que les premières portes (26) sont commandées indépendamment des secondes portes (27). 2. Moteur selon la revendication précédente dont les premières portes (26) de décharge pivotent autour d'axes transversaux (261) par rapport à l'axe du moteur et sont, en position ouverte, inclinées vers l'extérieur par rapport à l'axe. 3. Moteur selon l'une des revendications précédentes dont les premières et secondes portes de décharge sont disposées sur la paroi radialement extérieure de la veine de la veine en aval du compresseur. 4. Moteur selon l'une des revendications précédentes dont les premières et secondes portes sont commandées par des moyens, tels que des vérins (263, 273) distincts. 5. Moteur selon l'une des revendications précédentes à double flux avec un canal de flux 2 0 secondaire dont les portes de décharge (26, 27) mettent en communication la veine de flux primaire (VP) avec le canal de flux secondaire (VS). 6. Moteur selon la revendication précédente dont la porte de décharge met en communication la veine de flux primaire avec le canal de flux secondaire à travers le 2 5 carter inter veine (25). 7. Moteur selon la revendication 1 dont les portes de décharge sont réparties dans un plan transversal sur le pourtour de l'axe du moteur, les premières et secondes portes de décharge étant appariées. 30 8. Moteur selon l'une de revendications précédentes comprenant un carter intermédiaire avec des bras radiaux traversant le flux primaire en aval dudit compresseur, dont lesdites portes sont ménagées entre les bras radiaux du carter intermédiaire.