Brevet FR3005683A1 — publié le 20141121

DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne une aube d'hélice non carénée pour une turbomachine ainsi qu'une turbomachine à hélice(s) non carénée(s) comprenant une telle aube. ETAT DE L'ART Dans l'application préférentielle de l'invention, quoique non exclusive, l'aube ou la pale est destinée à être montée dans une turbomachine à doublet d'hélices de propulsion contrarotatives ou à soufflante non carénée, désignés en anglais « open rotor » ou « unducted fan ». Cependant, il pourrait également, sans sortir du cadre de l'invention, être monté sur un turbopropulseur usuel. Pour rappel, une turbomachine de type open rotor comprend principalement, selon un axe longitudinal et à l'intérieur d'une nacelle cylindrique, portée par la structure de l'aéronef (comme la partie arrière du fuselage d'un avion), une partie « générateur de gaz » et une partie « propulsion » (seule la partie de nacelle couvrant le générateur de gaz est fixe tandis que les parties de nacelle, dans lesquelles sont logés les carters tournants, sont rotatives). La partie propulsion comporte les deux hélices coaxiales et contrarotatives, respectivement amont (avant) et aval (arrière) qui sont montées dans des carters rotatifs à anneau polygonal de la turbomachine et qui sont entraînées, en rotation inverse l'une de l'autre, par exemple, par un mécanisme approprié entraîné par une turbine de puissance située en sortie de la partie générateur de gaz, avec les aubes des hélices s'étendant radialement à l'extérieur de la nacelle. Pour permettre le fonctionnement optimal de la turbomachine selon les différentes phases de vol rencontrées, les aubes des hélices contrarotatives peuvent tourner dans les logements radiaux des anneaux. Pour cela, elles sont entraînées en rotation autour de leurs axes de pivot respectifs, par un système d'orientation approprié permettant de faire varier le calage des aubes en cours de vol, c'est-à-dire le pas des hélices. Par exemple, les aubes peuvent varier selon le système, de + 90° à 30° pour les phases de vol, de + 30° à - 30° pour les phases au sol et de reverse, et avoir un retour rapide à 90°, en position drapeau, en cas de dysfonctionnement en vol (panne moteur), pour laquelle les aubes sont effacées par rapport à la direction d'avance de l'avion et offrent le moins de traînée possible. Chaque aube comprend en général un pied qui est engagé dans une rainure de forme complémentaire d'une platine en vue de sa retenue radialement vers l'extérieur, par rapport à l'axe de rotation de l'hélice. La platine comporte en général une partie cylindrique formant pivot et définissant un axe radial de rotation et de calage de l'aube. La rainure de la platine débouche axialement vers l'amont et vers l'aval et des moyens de retenue axiale du pied d'aube sont montés sur la platine, en amont et en aval du pied d'aube, et coopèrent avec le pied pour le bloquer axialement dans la rainure. Dans la technique actuelle, les moyens de retenue sont relativement complexes et comprennent des pièces lourdes et encombrantes qui sont fixées par des moyens du type vis-écrou sur la platine ou bien encore des solutions où l'on ne distingue pas le pivot de l'aube. En fonctionnement, ces pièces sont soumises à des forces centrifuges et leur retenue radiale vers l'extérieur est assurée par les vis précitées qui sont ainsi soumises à des efforts très importants pouvant les endommager. En cas de rupture de ces vis, les pièces de retenue axiale des pieds d'aube ne sont alors plus retenues radialement vers l'extérieur, et peuvent donc se désolidariser de la platine, ce qui est très problématique. La présente invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention propose une aube d'hélice non carénée pour une turbomachine, comportant une pale reliée à un pied engagé dans une rainure de forme complémentaire d'une platine, et des moyens de retenue axiale du pied d'aube dans cette rainure, qui sont montés sur la platine en amont et en aval du pied d'aube, caractérisée en ce que ces moyens de retenue comprennent des moyens d'appui radialement vers l'extérieur, par rapport à l'axe de rotation de l'hélice, sur des moyens complémentaires de la platine. Autrement dit, la platine de l'aube comprend des moyens de retenue radialement vers l'extérieur des moyens de retenue du pied d'aube. Les efforts auxquels ces derniers moyens de retenue sont soumis en fonctionnement, du fait des forces centrifuges, sont ainsi soumis directement à la platine. Les risques de rupture et de perte des moyens de retenue axiale du pied d'aube sont donc très limités. Avantageusement, les moyens de retenue comprennent un verrou amont et un verrou aval, chaque verrou comportant une plaque plane montée dans au moins un évidement de la platine et s'étendant sensiblement perpendiculairement à l'axe longitudinal du pied d'aube. Chaque verrou peut prendre appui par l'une de ces faces planes sur le pied d'aube, en position de montage. La rainure comporte de préférence à chacune de ses extrémités axiales deux évidements en regard l'un de l'autre et dans lesquels sont destinées à être engagées des parties du verrou correspondant. Chaque verrou peut s'étendre transversalement dans la rainure de la platine et comprendre des parties, telles que des parties d'extrémité opposées, logées dans les évidements de la platine. Dans le cas où la rainure est à section en queue d'aronde, les évidements peuvent être situés sur des portées latérales de cette rainure. La platine peut comprendre au moins une fenêtre latérale, radiale ou axiale communiquant avec le ou chaque évidements pour le passage d'un verrou et son montage dans l'évidement. Chaque fenêtre est ainsi configurée pour autoriser le passage à travers elle d'un verrou et son montage dans le ou les évidements précités. Le ou chaque fenêtre peut déboucher sur une face latérale sensiblement radiale ou sur une face radialement interne de la platine. Chaque verrou est de préférence formé d'une seule pièce. Chaque verrou peut comprendre une patte de fixation comportant un orifice de passage d'une vis de blocage du verrou dans sa position de montage. La vis peut être vissée dans un orifice taraudé de la platine ou d'une cale intercalée entre le pied d'aube et le fond de la rainure. La présente invention concerne également une turbomachine à hélice(s) non carénée(s), caractérisée en ce que la ou chaque hélice comprend au moins une aube telle que décrite ci-dessus. DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'une turbomachine à hélices non carénées coaxiales et contrarotatives, - les figures 2 à 5 sont des vues schématiques partielles en perspective d'une aube d'hélice non carénée selon un premier mode de réalisation de l'invention, - les figures 6 et 7 sont des vues schématiques partielles en perspective d'une variante de réalisation d'une aube d'hélice non carénée selon l'invention, et - les figures 8 et 9 sont des vues schématiques partielles en perspective d'une autre variante de réalisation d'une aube d'hélice non carénée selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente schématiquement une turbomachine d'aéronef telle qu'un turbomoteur à soufflante non carénée 1, désigné sous l'expression anglaise « open rotor » ou « unducted fan ». Ce turbomoteur 1 comporte usuellement, d'amont en aval selon le sens d'écoulement du flux gazeux F à l'intérieur d'une nacelle 2 du turbomoteur, une partie à compresseur(s) 3, une chambre annulaire de combustion 4, une partie à turbines 5 dont celle aval 6 entraîne, par l'intermédiaire d'un réducteur ou boîtier à trains épicycloïdaux 7 et de façon contrarotative, deux hélices 8, 9 alignées coaxialement selon l'axe longitudinal A du turbomoteur et constituant la soufflante. Les hélices, à savoir l'hélice amont 8 et l'hélice aval 9, sont disposées dans des plans parallèles radiaux, perpendiculaires à l'axe A, et tournent par le biais de la turbine aval 6 et du réducteur 7 dans des sens de rotation opposés. Comme le montre la figure 1, l'hélice amont 8 comporte un carter cylindrique rotatif 11, lié en rotation à une partie correspondante du réducteur pour tourner dans un sens. Ce carter rotatif 11 est supporté par des paliers sur un carter cylindrique fixe du turbomoteur, paliers et carter fixe n'étant pas représentés. Le carter 11 se termine extérieurement par un moyeu rotatif à anneau polygonal 12 logé de façon usuelle dans la nacelle 2 et recevant, dans des logements cylindriques 13 ménagés radialement dans la paroi latérale 14 du moyeu, des pivots 15 des aubes 16 de l'hélice 8. Les aubes font ainsi saillie extérieurement par rapport à la nacelle. De façon semblable, l'hélice aval 9 comporte un carter cylindrique rotatif 17, d'un coté lié en rotation à une autre partie du réducteur 7, pour tourner alors dans le sens opposé. Ce carter rotatif 17, supporté par des paliers, se termine par un moyeu rotatif à anneau polygonal 18 recevant, de façon analogue que précédemment, dans des logements cylindriques 19, les pivots 20 des pales 21 de l'hélice 9. En fonctionnement, et brièvement, le flux d'air F entrant dans le turbomoteur 1 est comprimé, puis mélangé à du carburant et brûlé dans la chambre de combustion 4. Les gaz de combustion engendrés passent ensuite dans la partie à turbines 5 et 6 pour entraîner en rotation inverse, via le réducteur épicycloïdal 7, les hélices 8, 9 qui fournissent la majeure partie de la poussée. Les gaz de combustion sont expulsés à travers une tuyère 10 pour augmenter ainsi la poussée du turbomoteur 1. Par ailleurs, les aubes 16 et 21 des hélices amont et aval sont du type à calage variable, c'est-à-dire, qu'elles peuvent tournées dans leurs logements respectifs, autour des axes géométriques radiaux B des pivots cylindriques grâce à des systèmes de commande du pas des pales, de façon que celles-ci prennent, comme on l'a rappelé auparavant, une position angulaire optimale selon les conditions de fonctionnement du turbomoteur et les phases de vol concernées. Chaque aube 16, 21 comprend une pale reliée à son extrémité radialement interne à un pied, à section en queue d'aronde par exemple, qui est emmanché dans une rainure de forme complémentaire d'une platine qui porte le pivot 15, 20 de cette aube. La présente invention concerne les moyens de retenue axiale du pied de chaque aube dans sa rainure de montage de la platine. On précise que, si l'invention ici décrite se réfère à un turbomoteur à doublet d'hélices, elle peut s'appliquer aussi bien à un turbopropulseur. Les figures 2 à 5 représentent un premier mode de réalisation de l'invention, dans lequel les moyens de retenue comprennent ici deux verrous, respectivement amont 30 et aval 32, qui sont montés sur la platine 34 en amont et en aval du pied d'aube 36 et qui sont retenus radialement vers l'extérieur par la platine. Chaque verrou 30, 32 comprend une plaque plane 38 et une patte de fixation 39 dont une extrémité est reliée à une face plane de la plaque. La plaque 38 a une forme générale trapézoïdale dont la petite base ou côté supérieur 40 est rectiligne et la grande base ou côté inférieur 42 est arrondi convexe. Ces bases 40, 42 sont reliées entre elles par des bords latéraux rectilignes formant chacun un angle compris entre 10 et 45° par rapport à un axe radial passant par l'aube. La forme et les dimensions de la plaque 38 de chaque verrou 30, 32 sont déterminées pour autoriser l'introduction du verrou dans la rainure 44 de la platine, comme cela sera décrit plus en détail dans ce qui suit. En position de montage et comme cela est visible aux figures 4 et 5, la plaque 38 de chaque verrou 30, 32 est perpendiculaire à l'axe longitudinal C du pied d'aube 36 et son côté supérieur 40 est destiné à être orienté radialement vers l'extérieur. La rainure 44 de la platine 34 comprend au voisinage de chacune de ses extrémités axiales des évidements 46 de montage d'un des verrous 30, 32. La rainure 44 est ici à section en queue d'aronde et définit deux portées latérales 48 dans lesquelles sont formés les évidements 46. Dans l'exemple représenté, la platine 34 comprend une cavité 50 à chaque extrémité de la rainure 44, chaque cavité 50 ayant une forme parallélépipédique et s'étendant sensiblement transversalement par rapport à l'axe C. La cavité 50 s'étend radialement sur une majeure partie de la dimension radiale de la rainure 44, depuis son fond radialement interne, et est partiellement fermée à son extrémité radialement externe par des éléments de paroi 52 de la platine 34. La cavité 50 traverse les portées latérales 48 de la rainure 44 en formant les évidements 46 précités qui sont ainsi fermés à leurs extrémités radialement externes par les éléments de paroi 52 précités, respectivement. La cavité 50 a une épaisseur le long de l'axe C qui est légèrement supérieure à celle du verrou 30, 32 correspondant. Les parois latérales amont et aval des évidements 46 définissent des moyens de retenue axiale du verrou. Chaque verrou 30, 32 est engagé dans les évidements 46 correspondants de la platine 34 de la façon suivante. Le verrou 30, 32 est positionné en amont ou en aval de la rainure 44, en regard de celle-ci, et de sorte que sa plaque 38 soit orientée perpendiculairement à l'axe C et que sa patte 39 soit située du côté opposé à la rainure. Le verrou est déplacé en translation le long de l'axe C jusqu'à ce que sa plaque 38 s'engage dans la cavité 50 en passant à travers une extrémité de la rainure 44. Les extrémités de la rainure 44 définissent ainsi des fenêtres d'engagement et de passage des verrous. Le verrou est alors déplacé en translation radiale vers l'extérieur jusqu'à ce qu'il s'engage dans les évidements 46 et qu'il vienne en appui par son côté supérieur 40 sur les éléments de paroi 52 de la platine. Dans l'exemple représenté, une cale longitudinale 54 est insérée dans la rainure 44, entre le pied d'aube 36 et le fond de la rainure et a une longueur ou dimension longitudinale supérieure à celle de la rainure de sorte que ses parties d'extrémité axiales dépassent axialement de la rainure et s'étendent radialement à l'intérieur des verrous. La cale permet de précontraindre les flancs du pied d'aube contre les portées latérales de la rainure. La cale 54 peut avoir une longueur égale à la somme des dimensions axiales cumulées des verrous 30, 32 et du pied d'aube 36, le long de l'axe C. Les pattes 39 de fixation des verrous 30, 32 comprennent des orifices 56 de passage de vis 58 qui sont vissées dans des orifices taraudés 60 des extrémités de la cale 54. Les vis 58 ont ici une orientation radiale. En fonctionnement, les verrous 30, 32 sont retenus radialement vers l'extérieur par appui de leurs côtés supérieurs 40 sur les éléments de paroi 52 de la platine 34, sont retenus axialement par appui sur les parois radiales amont et aval des évidements 46 de la cavité 50, et sont retenus latéralement dans la cavité 50 par l'intermédiaire de la vis 58. La variante de réalisation des figures 6 et 7 diffère du mode de réalisation décrit dans ce qui précède notamment en ce que les verrous 130, 132 sont montés en amont et en aval du pied d'aube, dans les évidements précités de la rainure 144, par l'intermédiaire de fentes ou fenêtres latérales 160 débouchant sur des faces radiales 162 latérales de la platine 134. Chaque verrou 130, 132 comprend une plaque plane, de forme générale parallélépipédique, qui est reliée à une extrémité à une patte de fixation 139 sensiblement perpendiculaire à la plaque. Chaque fenêtre 160 a une forme allongée en direction radiale et correspond sensiblement a un débouché latéral de la cavité décrite précédemment et prévue à chaque extrémité de la rainure 144 de la platine 134. Chaque fenêtre 160 communique donc avec une cavité de logement du verrou, qui est ici engagé dans la cavité et les évidements de celle-ci de la façon suivante. Les verrous 130, 132 sont positionnés comme cela est représenté en figure 6. Leurs plaques sont engagées dans les cavités de la platine à travers les fenêtres 160 en déplaçant les verrous en translation dans une direction perpendiculaire à l'axe C et à l'axe de la pale, jusqu'à ce que leurs pattes de fixation prennent appui latéralement sur la platine 134. Des vis (non représentées) sont alors montées dans des orifices 156 des pattes 139 des verrous et vissées dans des orifices taraudés (non représentés) de la platine 134 pour bloquer les verrous dans leurs positions de montage où ils peuvent prendre appui par leurs bords supérieurs 140 droits sur les éléments de paroi précités de la platine. La variante de réalisation des figures 8 et 9 diffère des modes de réalisation décrits dans ce qui précède notamment en ce que les verrous 230, 232 sont montés en amont et en aval du pied d'aube, dans les évidements précités de la rainure 244 de la platine 234, par l'intermédiaire de fentes ou fenêtres radiales 260 débouchant sur une face 262 radialement interne de la platine. Chaque verrou 230, 232 comprend une plaque plane, de forme générale parallélépipédique, qui peut être reliée à une patte de fixation du type précité. Chaque fenêtre 160 a une forme allongée et correspond sensiblement a un débouché radial vers l'intérieur de la cavité décrite précédemment et prévue à chaque extrémité de la rainure 244 de la platine 234. Chaque fenêtre 260 communique donc avec une cavité de logement du verrou, qui est ici engagé dans la cavité et les évidements de celle-ci de la façon suivante. Les verrous 230, 232 sont positionnés comme cela est représenté en figure 8. Ils sont engagés dans les cavités de la platine à travers les fenêtres 260 en déplaçant les verrous en translation radiale vers l'extérieur, jusqu'à ce que leurs bords supérieurs droits 240 viennent en appui radial sur les éléments de paroi précités de la platine. Des vis (non représentées) peuvent alors être utilisées pour bloquer les verrous dans leurs positions de montage. REVENDICATIONS1. Aube (16, 21) d'hélice non carénée pour une turbomachine (1), comportant une pale reliée à un pied (36) engagé dans une rainure (44) de forme complémentaire d'une platine (34), et des moyens (30, 32) de retenue axiale du pied d'aube dans cette rainure, qui sont montés sur la platine en amont et en aval du pied d'aube, caractérisée en ce que ces moyens de retenue comprennent des moyens (40) d'appui radialement vers l'extérieur, par rapport à l'axe de rotation de l'hélice, sur des moyens (52) complémentaires de la platine. 2. Aube selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de retenue comprennent un verrou amont (30) et un verrou aval (32), chaque verrou comportant une plaque (38) plane montée dans au moins un évidement (46) de la platine (34) et s'étendant sensiblement perpendiculairement à l'axe longitudinal (B) du pied d'aube (36). 3. Aube selon la revendication 2, caractérisée en ce que la rainure (44) comporte à chacune de ses extrémités axiales deux évidements (46) en regard l'un de l'autre et dans lesquels sont destinées à être engagées des parties du verrou (30, 32) correspondant. 4. Aube selon la revendication 3, caractérisée en ce que, la rainure (44) étant à section en queue d'aronde, les évidements (46) sont situés sur des portées latérales (48) de cette rainure. 5. Aube selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que la platine (34) comprend au moins une fenêtre latérale (160), radiale (260) ou axiale communiquant avec le ou chaque évidement (44) pour le passage d'un verrou (30, 32, 130, 132, 230, 232) et son montage dans l'évidement. 6. Aube selon la revendication 5, caractérisée en ce que la fenêtre (160, 260) débouche sur une face latérale (162) sensiblement radiale ou sur une face (262) radialement interne de la platine (134, 234). 7. Aube selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que chaque verrou (30, 32) est formé d'une seule pièce. 8. Aube selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que chaque verrou (30, 32) comprend une patte de fixation (39) comportant un orifice (56) de passage d'une vis (58) de blocage du verrou dans sa position de montage. 9. Aube selon la revendication 8, caractérisée en ce que la vis (58) est vissée dans un orifice (60) taraudé de la platine (34) ou d'une cale (54) intercalée entre le pied d'aube (36) et le fond de la rainure (44). 10. Turbomachine (1) à hélice(s) non carénée(s), caractérisée en ce que la ou chaque hélice comprend au moins une aube (16, 21) selon l'une des revendications précédentes.