Brevet FR3020404A1 — publié le 20151030

CIRCUIT D'ALIMENTATION EN FLUIDE DE GEOMETRIES VARIABLES DE TURBOMACHINE SANS POMPE VOLUMETRIQUE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rapporte au domaine technique général des systèmes d'alimentation en fluide pour turbomachine, notamment en lubrifiant ou en carburant. Plus précisément, l'invention concerne un système d'alimentation en fluide à la fois d'une chambre de combustion de turbomachine et de géométries variables de turbomachine. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE La figure 1 représente un système d'alimentation 10 en carburant pour turbomachine 1, selon une conception connue de l'état de la technique. Le système d'alimentation 1 comprend une pompe basse pression 11 configurée pour augmenter la pression du carburant s'écoulant vers une résistance hydraulique 104. La pompe basse pression 11 est notamment une pompe centrifuge. Le fluide en aval de la pompe basse pression 11 s'écoule ensuite en direction d'une pompe volumétrique haute pression 102. La pompe volumétrique haute pression 102 est destinée à alimenter en fluide à débit constant à la fois un circuit d'alimentation 50 de géométries variables 54 et un circuit d'alimentation 60 en carburant d'une chambre de combustion 2. Le circuit d'alimentation 50 de géométries variables 54 est conçu pour acheminer du carburant depuis un noeud d'entrée E de séparation du circuit d'alimentation 50 de géométries variables 54 et du circuit d'alimentation en carburant de la chambre de combustion 2, jusqu'à un noeud de sortie C situé entre la pompe basse pression 11 et la pompe volumétrique haute pression 102. Ce circuit d'alimentation 50 de géométries variables 54 est destiné à fournir aux géométries variables 54 une puissance hydraulique variable. Le circuit d'alimentation 60 en carburant de la chambre de combustion 2 comprend un doseur de carburant 64 configuré pour réguler le débit de carburant à travers une conduite d'alimentation 68 et à destination des systèmes d'injection 62 de la chambre de combustion 2. Pour ce faire, le doseur de carburant 64 est destiné à laisser s'écouler un excès de carburant à travers une boucle de recirculation de fluide 610 depuis un premier noeud A situé en aval du noeud d'entrée E jusqu'au noeud de sortie C. Cependant, cet excès de carburant circulant dans la boucle de recirculation de fluide 610 génère une dissipation d'énergie thermique importante dans le système d'alimentation 10. Plus généralement, la puissance thermique dissipée dans le système d'alimentation 10 de la figure 1 est élevée. Il en découle une diminution des performances globales d'une turbomachine 1 comprenant le système d'alimentation 10. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention vise à résoudre au moins partiellement les problèmes rencontrés dans les solutions de l'art antérieur. A cet égard, l'invention a pour objet un système d'alimentation de turbomachine en fluide, le système d'alimentation comprenant un circuit amont et un circuit aval raccordé au circuit amont. Le circuit amont comprend un bloc de pompage basse pression destiné à augmenter la pression du fluide s'écoulant en direction du circuit aval. Selon l'invention, le circuit aval se subdivise à un noeud d'entrée en un circuit d'alimentation d'un système d'injection pour chambre de combustion et en un circuit d'alimentation de géométries variables. Le circuit d'alimentation de géométries variables est configuré pour acheminer du fluide vers des géométries variables depuis le noeud d'entrée jusqu'à un noeud de sortie raccordant le circuit d'alimentation des géométries variables au circuit amont. Le circuit d'alimentation du système d'injection comprend une pompe volumétrique haute pression. L'augmentation de pression du fluide dans le circuit amont sert à la fois à alimenter le circuit d'alimentation de géométries variables et le circuit d'alimentation du système d'injection, tandis que les besoins en débit de fluide du système d'injection et en pression hydraulique des géométries variables sont traités de manière distincte par une architecture de régulation de l'alimentation en fluide. En particulier, les géométries variables ne sont pas alimentées en fluide par la pompe volumétrique haute pression. La puissance thermique dissipée dans le système d'alimentation, en particulier dans une boucle de recirculation d'un excès de fluide vers l'amont de la pompe volumétrique haute pression, est alors réduite. Le fluide dans le système d'alimentation est notamment du lubrifiant, typiquement de l'huile, ou du carburant. L'invention peut comporter de façon facultative une ou plusieurs des caractéristiques suivantes combinées entre elles ou non. Selon une forme de réalisation avantageuse, le bloc de pompage basse pression comprend une pluralité de pompes centrifuges, et le noeud de sortie est situé entre deux pompes du bloc de pompage basse pression. La pluralité de pompes centrifuges est destinée à augmenter davantage la pression du fluide qui les traverse, tout en limitant l'encombrement et la dissipation d'énergie thermique du bloc de pompage basse pression. L'augmentation de pression du carburant en entrée de la pompe volumétrique haute pression permet de réduire d'autant plus la puissance qu'elle doit fournir pour délivrer un débit de fluide constant. L'augmentation de la puissance mécanique fournie par le bloc de pompage basse pression, dans le système d'alimentation selon l'invention, est notamment susceptible de compenser davantage la baisse de la puissance fournie par la pompe volumétrique, en termes de puissance thermique dissipée. De préférence, le bloc de pompage basse pression est constitué d'une pluralité de pompes centrifuges en série. Le bloc de pompage basse pression comprend préférablement de deux à cinq pompes centrifuges. Avantageusement, la pompe haute pression est une pompe volumétrique à engrenages configurée pour être entrainée mécaniquement par une boite de transmission de turbomachine. La boite de transmission transmet de préférence un couple transmis par un arbre haute pression de turbomachine, pour entraîner mécaniquement la pompe volumétrique haute pression. La pompe volumétrique haute pression est notamment située à l'intérieur d'une boite de relais d'accessoires, également connue sous le nom d' « Accesorry Gear Box» ou « AGB ». La pompe volumétrique haute pression relève alors d'une technologie robuste et éprouvée, qui nécessite des efforts de développement et de certifications limités. En variante, la pompe volumétrique haute pression est par exemple une pompe volumétrique électrique dont le fonctionnement est contrôlé/commandé par un module électronique de régulation. Lorsque la pompe haute pression est une pompe volumétrique à engrenages, le circuit d'alimentation du système d'injection comprend de préférence un doseur de fluide et un système d'injection, le doseur de fluide étant configuré pour réguler le débit en direction du système d'injection et/ou en direction d'une boucle de recirculation de fluide configurée pour acheminer du fluide en amont de la pompe haute pression. La boucle de recirculation de fluide est notamment configurée pour acheminer du fluide en provenance du doseur jusqu'à un noeud d'évacuation situé entre le bloc de pompage basse pression et la pompe haute pression. Le noeud d'évacuation raccorde par exemple le circuit d'alimentation du système d'injection au circuit amont. Le noeud d'évacuation se trouve aussi proche que possible de l'entrée de la pompe volumétrique haute pression, afin de limiter la puissance thermique dissipée dans la boucle de recirculation de fluide. Néanmoins, le noeud d'évacuation se trouve généralement en amont d'une résistance hydraulique comprenant par exemple un filtre et/ou un débitmètre. A ce titre, le système d'alimentation comprend de préférence une résistance hydraulique entre le bloc de pompage basse pression et la pompe haute pression, la résistance hydraulique comprenant au moins l'un des éléments suivants : un échangeur, un filtre, une vanne de coupure ou un débitmètre. Selon une autre forme de réalisation avantageuse, le circuit d'alimentation de géométries variables et le circuit amont sont dépourvus de pompes volumétriques. Selon une autre particularité de réalisation, le circuit d'alimentation de géométries variables comprend un ensemble de pompage complémentaire comprenant une ou plusieurs pompes centrifuges. De préférence, l'ensemble de pompage complémentaire est constitué d'une ou plusieurs pompes centrifuges. En variante, le circuit d'alimentation de géométries variables est dépourvu de pompe. Dans ce cas, la pression du fluide alimentant chaque géométrie variable est générée en dernier lieu par le bloc de pompage basse pression. Avantageusement, le circuit d'alimentation de géométries variables comprend au moins un actionneur hydraulique de géométries variables. L'invention se rapporte aussi à une turbomachine comprenant un système d'alimentation en fluide tel que défini ci-dessus. L'invention a également trait à une turbomachine comprenant un réducteur différentiel configuré pour entrainer en rotation au moins une hélice et destiné à être alimenté en lubrifiant par le système d'alimentation tel que défini ci-dessus. Dans ce cas, la turbomachine est par exemple une turbomachine à ensemble d'hélices contrarotatives non carénées, également connue sous le nom d'« Open Rotor ». BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation, donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une vue schématique partielle d'un système d'alimentation en carburant de turbomachine d'aéronef, selon une conception connue de l'état de la technique ; la figure 2 est une représentation schématique partielle d'un système d'alimentation en fluide de turbomachine, selon un premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 3 est une représentation schématique partielle d'un système d'alimentation en fluide de turbomachine, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre. La figure 2 représente un système d'alimentation 10 de turbomachine 1 d'aéronef en fluide. Dans le mode de réalisation décrit, le fluide est du carburant. Néanmoins, lorsque la turbomachine 1 comprend un réducteur différentiel (non représenté) configuré pour entrainer en rotation au moins une hélice, le fluide peut également être du lubrifiant, typiquement de l'huile. La turbomachine 1 comprend le système d'alimentation 10, une ou plusieurs géométries variables 54 et une chambre de combustion 2. Ces géométries variables 54 sont des équipements de turbomachine 1 qui nécessitent de prélever une puissance hydraulique pour fonctionner. Les géométries variables 54 peuvent être de natures diverses, par exemple un vérin, une servovalve, une vanne de décharge ajustable de compresseur, une vanne de décharge transitoire de compresseur, et/ou une vanne de réglage de débit d'air pour un système de réglage de jeu au sommet d'aubes de rotor pour turbine basse pression ou turbine haute pression. La chambre de combustion 2 est alimentée en carburant par une pluralité d'injecteurs de carburant coopérant avec les systèmes d'injection 62 de carburant correspondant. Le système d'alimentation 10 comprend un circuit amont 100 et un circuit aval 50, 60. Le circuit aval 50, 60 est raccordé au circuit amont 100 et situé en aval du circuit amont 100. Les termes « amont » et « aval » sont définis en référence à la direction générale d'écoulement du carburant dans le système d'alimentation 10 en direction de la chambre de combustion 2. Le circuit amont 100 comprend un bloc de pompage basse pression 101 destiné à augmenter la pression de carburant s'écoulant en direction du circuit aval 50, 60. Le circuit amont 100 peut également comprendre une résistance hydraulique 104, telle que celle représentée à la figure 1, entre le bloc de pompage basse pression 101 et le circuit aval 50, 60 ou bien entre deux étages du bloc de pompes 101. Le terme « résistance hydraulique» sert à définir dans ce document, par analogie avec le domaine de l'électricité, la grandeur issue du rapport entre la différence de pression de fluide entre l'entrée et la sortie d'un élément du système d'alimentation sur le débit de fluide traversant l'élément. Par métonymie et toujours par analogie avec le domaine de l'électricité, le terme « résistance hydraulique » sert également à désigner un élément du système d'alimentation caractérisé par cette grandeur. La résistance hydraulique 104 du circuit amont 100 comprend par exemple un échangeur, un filtre à carburant, une vanne de coupure et /ou un débitmètre. Le circuit aval 50, 60 comprend un circuit d'alimentation 60 des systèmes d'injection 62 pour chambre de combustion 2, et un circuit d'alimentation 50 de géométries variables. Le circuit d'alimentation 50 de géométries variables et le circuit d'alimentation 60 des systèmes d'injection 62 se séparent au niveau d'un noeud d'entrée E situé en aval du bloc de pompage basse pression 101. Le circuit d'alimentation 50 de géométries variables est configuré pour acheminer du fluide transitant par les géométries variables 54, depuis le noeud d'entrée E jusqu'à un noeud de sortie S raccordant le circuit d'alimentation 50 de géométries variables au circuit amont 100. Le circuit d'alimentation 60 des systèmes d'injection comprend une vanne de décharge et un doseur de carburant qui sont représentés par le bloc 64 et qui sont configurés pour réguler le débit en direction du système d'injection 62. La vanne de décharge et le doseur de carburant 64 sont conçus pour rediriger le carburant en excès dans le circuit d'alimentation 60 des systèmes d'injection 62 vers le circuit amont 100 à travers une boucle de recirculation 610 de carburant. La boucle de recirculation 610 est située entre un premier noeud A en aval du noeud d'entrée E et un noeud d'évacuation B situé en aval du bloc de pompage basse pression 101. Le système d'alimentation 10 comprend une pompe volumétrique haute pression 102 configurée pour délivrer un débit de carburant constant en fonction du régime de rotation moteur. Le débit de carburant en sortie de la pompe volumétrique haute pression 102 est, de manière connue, supérieur au débit nécessaire pour approvisionner les systèmes d'injection 62, quelle que soit la phase concernée du vol de la turbomachine 1. En particulier, le débit constant fourni par la pompe volumétrique haute pression 102 est déterminé en fonction des débits nécessaire pour les régimes de fonctionnement de la turbomachine 1 les plus contraignants, c'est-à-dire les débits pour les bas régimes par exemple. Par conséquent, le débit circulant dans la boucle de recirculation 610 est susceptible d'être important, surtout dans la configuration de la figure 1. Il en résulte des puissances thermiques dissipées par le système d'alimentation 10. Le système d'alimentation 10 de la figure 2 et celui de la figure 3 se distinguent de celui de la figure 1 en ce que le circuit amont 100 est dépourvu de pompe volumétrique haute pression 102. Plus précisément, seul le circuit d'alimentation 60 des systèmes d'injection 62 comporte une pompe volumétrique haute pression 102. La pression du carburant nécessaire à l'alimentation en carburant du circuit d'alimentation 50 de géométries variables est générée en pratique par d'autres types de pompes. Le déplacement de la pompe volumétrique haute pression 102 du circuit amont 100 au circuit 60 d'alimentation des systèmes d'injection 62 permet de diminuer le débit de carburant fourni par la pompe volumétrique 102, et ainsi la puissance thermique dissipée par la pompe volumétrique haute pression 102 en fonctionnement. Le débit de carburant circulant dans la boucle de recirculation 610 est également réduit dans les configurations représentées à la figure 2 et à la figure 3. De ce fait, la puissance thermique dissipée dans la boucle de recirculation 610 est également limitée. Dans les modes de réalisation des figures 2 et 3, la pompe haute pression 102 est une pompe volumétrique à engrenages configurée pour être entrainée mécaniquement par une boite de transmission de turbomachine 1. Le noeud d'évacuation B est situé entre le bloc de pompage basse pression 101 et la pompe volumétrique haute pression 102. Le bloc de pompage basse pression 101 augmente la pression du carburant s'écoulant en direction du circuit 60 d'alimentation des systèmes d'injection 62, de manière à limiter/empêcher les risques de cavitation à l'intérieur de la pompe haute pression 102. Le système d'alimentation 10 des figures 2 et 3 est configuré de sorte que le bloc de pompage basse pression 101 augmente davantage la pression du fluide en direction de la pompe haute pression 102 par rapport à la pompe basse centrifuge basse pression 11 de la figure 1. La pompe volumétrique haute pression 102 des figures 2 et 3 fournit alors une augmentation de pression du fluide d'autant plus faible. Les pertes thermiques du système d'alimentation 10 des figures 2 et 3 sont donc d'autant plus réduites par rapport à celui de la figure 1, à encombrement de la turbomachine 1 sensiblement constant. Le bloc de pompage basse pression 101 de la figure 2 comprend une pluralité de pompes centrifuges 101a, 111a, 111b. A ce titre, il convient de noter qu'il n'aurait pas été pleinement satisfaisant de seulement remplacer la pompe basse pression 11 de la figure 1 par une pompe basse pression 11 de plus grande capacité. En effet, la différence de pression aux bornes d'une pompe centrifuge est proportionnelle au carré du rayon de la pompe. Surtout, le rendement énergétique d'une pompe centrifuge est proportionnel au cube du rayon de cette pompe. Remplacer la pompe basse pression 11 de la figure 1 par une pompe basse pression centrifuge, configurée pour augmenter davantage la pression du fluide qui la traverse, n'aurait donc pas produit des avantages aussi significatifs en termes de bilan thermique global du système d'alimentation 10. Le noeud de sortie S du système d'alimentation 10 des figures 2 et 3 est situé entre deux pompes 101a, 111a du bloc de pompage basse pression 101, de sorte à conserver une différence de pression entre l'aval de l'ensemble de pompage complémentaire 51 et le noeud de sortie S suffisante et tout en limitant la dissipation d'énergie thermique dans le système d'alimentation 10. Le système d'alimentation 10 des figures 2 et 3 est notamment configuré pour que la différence de pression entre l'aval de l'ensemble de pompage complémentaire 51 et le noeud de sortie S du système d'alimentation de ces figures soit sensiblement identique à celle de la figure 1, lors du fonctionnement du système d'alimentation 10. Plus précisément et en référence au mode de réalisation des figures 2 et 3, le bloc de pompage basse pression 101 est constitué de trois pompes centrifuges 101a, 111a, 111b montées en série. Par ailleurs, le noeud de sortie S se trouve entre un bloc de pompage amont 101a comprenant une pompe centrifuge et un bloc de pompage aval 110 comprenant deux pompes centrifuges 111a, 111b. De manière générale, le bloc de pompage amont 101a peut comprendre plusieurs pompes centrifuges et le nombre de pompes centrifuges du bloc de pompage aval 110 peut varier, en fonction des besoins en puissance hydraulique et en débit de fluide de la turbomachine 1. De même, les pompes du bloc de pompage basse pression 101 ne sont pas nécessairement identiques. Par ailleurs, l'augmentation de pression fournie par le bloc de pompage basse pression 101 des figures 2 et 3 par rapport au système d'alimentation 10 de la figure 1 est d'autant plus avantageuse que les besoins en pression hydraulique du circuit 50 d'alimentation des géométries variables est identique dans les système d'alimentation 10 des figures 1 à 3. Le circuit d'alimentation 50 de géométries variables de la figure 2 se distingue de celui de la figure 3 en ce qu'il comprend un ensemble de pompage complémentaire51. L'ensemble de pompage complémentaire 51 permet de supprimer toute baisse de pression issue de la suppression de la pompe volumétrique 102 dans le circuit amont 100, et qui ne serait pas entièrement compensée par la pluralité de pompes centrifuges 101a, 111a et 111b du bloc de pompage basse pression 101. Les géométries variables 54 peuvent alors rester de structure sensiblement inchangée par rapport à la configuration représentée à la figure 1. L'ensemble de pompage complémentaire 51 comprend une ou plusieurs pompes centrifuges, ou bien d'autres types de pompes autres qu'une pompe volumétrique. Dans le mode de réalisation de la figure 2, l'ensemble de pompage complémentaire 101 est constitué d'une pompe centrifuge. La pression du carburant alimentant les géométries variables 54 de la figure 3 est fournie uniquement par le bloc de pompage basse pression 101 décrit ci-dessus. Lorsque la puissance hydraulique maximale fournie aux géométries variables 54 est inférieure à celle de la figure 1, la configuration des géométries variables 54 est adaptée pour requérir une puissance hydraulique maximale moins importante lors de son fonctionnement. Par exemple, les géométries variables 54 comprennent un vérin de plus grande taille. De manière plus générale, la pression du fluide alimentant le circuit 50 d'alimentation de géométries variables peut être générée sans pompe volumétrique 102. La pression en fluide alimentant le circuit 50 d'alimentation de géométries variables des figures 2 et 3 est générée uniquement par des pompes centrifuges. La configuration du système d'alimentation 10 des figures 2 et 3 est donc d'autant plus adaptée que le besoin en débit des géométries variables 54 sont très variables, par exemple lors d'un déplacement de vérin hydraulique. Les configurations de la figure 2 et de la figure 3 reposent sur la communalisation de la montée en pression du carburant à destination du circuit aval 50, 60 par le bloc de pompage basse pression 101, et le traitement de manière distincte des besoins hydrauliques des systèmes d'injection 62 et des géométries variables 54. Ce traitement distinct s'effectue notamment au moyen d'une architecture de régulation de l'alimentation en fluide du circuit aval 50, 60 hybride entre une régulation de débit par une pompe volumétrique 102 pour l'alimentation des systèmes d'injection 62 et une régulation par des pompes centrifuges pour l'alimentation des géométries variables 54. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite sans sortir du cadre de l'exposé de l'invention. REVENDICATIONS1. Système d'alimentation (10) de turbomachine en fluide, le système d'alimentation (10) comprenant un circuit amont (100) et un circuit aval (50, 60) raccordé au circuit amont (100), le circuit amont (100) comprenant un bloc de pompage basse pression (101) destiné à augmenter la pression du fluide s'écoulant en direction du circuit aval (50, 60), caractérisé en ce que le circuit aval (50, 60) se subdivise à un noeud d'entrée (E) en un circuit d'alimentation (60) d'un système d'injection pour chambre de combustion (2) et en un circuit d'alimentation (50) de géométries variables, le circuit d'alimentation (50) de géométries variables étant configuré pour acheminer du fluide vers des géométries variables (54) depuis le noeud d'entrée (E) jusqu'à un noeud de sortie (S) raccordant le circuit d'alimentation (50) de géométries variables au circuit amont (100), le circuit d'alimentation (60) du système d'injection comprenant une pompe volumétrique haute pression (102). 2. Système d'alimentation (10) selon la revendication précédente, dans lequel le bloc de pompage basse pression (101) comprend une pluralité de pompes centrifuges (101a, 111a, 111b), et dans lequel le noeud de sortie (S) est situé entre deux pompes (101a, 111a) du bloc de pompage basse pression (101). 3. Système d'alimentation (10) selon la revendication précédente, dans lequel le bloc de pompage basse pression (101) est constitué d'une pluralité de pompes centrifuges (101a, 111a, 111b) en série, de préférence de deux à cinq pompes centrifuges. 4. Système d'alimentation (10) selon l'une quelconques des revendications précédentes, dans lequel la pompe haute pression (102) est une pompe volumétrique à engrenages configurée pour être entrainée mécaniquement par une boite de transmission de turbomachine (1). 5. Système d'alimentation (10) selon la revendication précédente, dans lequel le circuit d'alimentation (60) du système d'injection comprend un doseur de fluide (64) et un système d'injection (62), le doseur de fluide (64) étant configuré pour réguler le débit en direction du système d'injection (62) et/ou en direction d'une boucle de recirculation (610) de fluide configurée pour acheminer du fluide en amont de la pompe haute pression (102). 6. Système d'alimentation (10) selon l'une quelconques des revendications précédentes, dans lequel le circuit d'alimentation (50) de géométries variables et le circuit amont (100) sont dépourvus de pompes volumétriques. 7. Système d'alimentation (10) selon l'une quelconques des revendications précédentes, dans lequel le circuit d'alimentation (50) de géométries variables comprend un ensemble de pompage complémentaire(51) comprenant une ou plusieurs pompes centrifuges. 8. Système d'alimentation (10) selon l'une quelconques des revendications précédentes, dans lequel le circuit d'alimentation (50) de géométries variables comprend au moins un actionneur hydraulique (54) de géométries variables. 9. Turbomachine (1) comprenant un système d'alimentation (10) en fluide, selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10. Turbomachine (1) selon la revendication précédente, comprenant un réducteur différentiel configuré pour entrainer en rotation au moins une hélice et destiné à être alimenté en lubrifiant par le système d'alimentation (10) selon l'une quelconques des revendications 1 à 8.