Brevet FR3014953A1 — publié le 20150619

DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne une turbomachine d'aéronef comportant un échangeur de chaleur et une boîte d'engrenages de forme générale en V. ETAT DE L'ART Dans la demande FR 12/58196, la déposante a proposé une boîte d'engrenages dont le carter a une forme sensiblement en V et comporte deux bras reliés entre eux par une partie de jonction. Les bras renferment des lignes d'engrenages qui sont situées dans des plans non parallèles et qui sont unies entre elles par au moins un engrenage situé dans la partie de jonction des bras. La construction de la chaîne cinématique en plusieurs lignes d'engrenages situées dans des plans non parallèles permet de disposer d'une boîte d'engrenages même de grandes dimensions entièrement à proximité du carter de la turbomachine, sans encombrement excessif ni dans la direction radiale ni dans la direction axiale ni dans la direction angulaire, la boîte n'étant pas rectiligne. On dispose de plus d'un grand choix de faces de la boîte d'engrenages, s'étendant dans des directions très différentes, pour y placer les équipements à entraîner, ce qui contribue aussi à limiter l'encombrement de l'assemblage. La déposante a en outre proposé, dans la demande FR 13/52284, des moyens de fixation de ce type de boîte d'engrenages sur un corps de turbomachine. Par ailleurs, une turbomachine est équipée d'échangeurs de chaleur parmi lesquels au moins un échangeur air/huile du type ACOC (Air Cooled Oil Cooler) ou SACOC (Surface Air Cooled Oil Cooler). Cet échangeur comprend deux circuits, respectivement d'air et d'huile, de l'air prélevé dans un flux de la turbomachine étant destiné à circuler dans un premier circuit pour échanger de l'énergie calorifique avec de l'huile circulant dans le second circuit, l'huile ainsi refroidie étant acheminée par une conduite jusqu'à un ou des équipements à lubrifier. La présente invention propose notamment une solution pour faciliter l'intégration d'un échangeur de chaleur dans une turbomachine équipée d'une boîte d'engrenages en V. EXPOSE DE L'INVENTION La présente invention propose une turbomachine d'aéronef, comportant un échangeur de chaleur et une boîte d'engrenages de forme générale en V et comprenant deux bras latéraux reliés entre eux par une partie médiane de jonction, caractérisée en ce que l'échangeur de chaleur est monté entre les bras de la boîte d'engrenages. Selon l'invention, les bras latéraux d'une boîte d'engrenages en V définissent entre eux un espace dans lequel est monté un échangeur de chaleur. Ceci est particulièrement avantageux car cela facilite l'intégration de l'échangeur dans la turbomachine et permet en outre d'utiliser un espace inutilisé dans la technique antérieure. L'échangeur peut être conformé pour occuper au mieux l'espace inter-bras de la boîte d'engrenages. L'échangeur de chaleur est par exemple un échangeur air-huile, par exemple du type ACOC ou SACOC. Cet échangeur peut être un échangeur brique ou à ailettes. Dans le cas d'un échangeur brique, il peut comprendre une écope d'entrée d'air et au moins une tuyère de sortie d'air, qui sont montées entre les bras de la boîte d'engrenages. L'écope d'entrée est destinée à prélever de l'air dans un flux d'air s'écoulant dans la turbomachine, et en particulier un flux d'air secondaire dans le cas d'un turboréacteur à double flux. Dans le cas d'un échangeur à ailettes, les ailettes sont balayées par un flux d'air de la turbomachine, tel qu'un flux secondaire, et échangent de l'énergie calorifique avec de l'huile circulant dans un circuit d'huile de l'échangeur. Les échangeurs briques et à ailettes sont bien connus de l'homme du métier. L'échangeur de chaleur peut comprendre une sortie de fluide de refroidissement (de l'huile de refroidissement dans le cas d'un échangeur ACOC ou SACOC) d'un équipement porté par la boîte d'engrenages. L'échangeur refroidit ainsi un équipement de la boîte d'engrenages. Comme l'échangeur est situé à proximité des équipements portés par la boîte, il n'est pas nécessaire de prévoir une conduite de grande longueur pour relier la sortie de fluide de refroidissement de l'échangeur à l'équipement, ce qui réduit notamment la masse de l'ensemble. La boîte d'engrenages peut être située à six heures par analogie avec le cadran d'une horloge. Elle est ainsi située en partie basse de la turbomachine, ce qui peut faciliter son accès par un opérateur, lors d'une opération de maintenance. Avantageusement, l'échangeur comprend des moyens de fixation aux deux bras de la boîte d'engrenages. L'échangeur rigidifie ainsi les bras de la boîte. Il est donc envisageable de supprimer l'organe de renfort transversal de la technique antérieure, qui reliait les bras entre eux afin de rigidifier la boîte et limiter ainsi ses déformations, en particulier le rapprochement ou l'écartement de ses bras. Les moyens de fixation de l'échangeur à la boîte peuvent 20 comprendre des moyens d'amortissement. La boîte d'engrenages peut être fixée sur le corps de la turbomachine, qui est entouré par une paroi annulaire formée de deux capots sensiblement semi-cylindriques. Chaque capot est de préférence monté coulissant en translation axiale sur le corps de la turbomachine et 25 relié par des bielles à un système de rail/glissière porté par l'échangeur de chaleur. L'échangeur sert ainsi de support à un système de rail/glissière qui peut faciliter l'ouverture de la paroi annulaire et le déplacement de ses capots, cette paroi annulaire étant par exemple la paroi appelée IFS (Inner Fan Structure) qui sert à délimiter intérieurement la veine d'écoulement du 30 flux secondaire d'un turboréacteur à double flux. Le système de rail/glissière peut comprendre un rail solidaire de l'échangeur et une glissière mobile en translation vis-à-vis du rail, la glissière étant reliée par une première bielle à une deuxième bielle dont une extrémité est articulée sur le corps de la turbomachine et dont l'autre extrémité est articulée sur un capot. De préférence, les deuxièmes bielles forment sensiblement un V et ont une de leurs extrémités fixée sensiblement en un même point sur la glissière. Les première bielles forment de préférence sensiblement un V et ont une de leurs extrémités fixée sensiblement en un même point sur le corps de la turbomachine. Chaque deuxième bielle peut être reliée à l'une des premières bielles, en un point distant de ses extrémités longitudinales. Comme cela sera expliqué dans le détail dans ce qui suit, ce système de rail/glissière et de bielles peut fonctionner comme un parapluie. 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 et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une boîte 20 d'engrenages en V d'une turbomachine, vue de dessus ; - la figure 2 est une autre vue schématique en perspective de la boîte d'engrenages de la figure 1, vue de côté ; - la figure 3 est une vue schématique en perspective d'une turbomachine équipée de la boîte d'engrenages de la figure 1, vue de l'aval et de côté ; 25 - les figures 4 et 5 sont des vues schématiques en perspective d'une turbomachine équipée d'une boîte d'engrenages en V et d'un échangeur de chaleur qui porte un système de rail/glissière, ce système étant illustré dans deux positions respectivement de fermeture et d'ouverture d'une paroi annulaire non représentée ; - les figures 6 et 7 sont des vues schématiques de dessous et de face de la turbomachine des figures 4 et 5, dans lesquelles la paroi est en position fermée ou de travail ; - les figures 8 et 9 sont des vues schématiques de dessous et de face de la turbomachine des figures 4 et 5, dans lesquelles la paroi est en position ouverte et avancée ; - les figures 10 et 11 sont des vues schématiques de dessous et de face de la turbomachine des figures 4 et 5, dans lesquelles la paroi est en position ouverte et reculée aussi appelée position de maintenance ; et - les figures 12 et 13 sont des vues schématiques en perspective d'un échangeur de chaleur de type ACOC, et - la figure 14 est une vue schématique en perspective d'un échangeur de chaleur de type SACOC. DESCRIPTION DETAILLEE Dans la description qui suit, les termes « amont » et « aval » font référence au sens d'écoulement des gaz dans une turbomachine. On se réfère d'abord aux figures 1 et 2 qui représentent une boîte d'engrenages 10 pour l'entraînement d'équipements (non représentés) d'une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur 20 d'avion. Cette boîte d'engrenages 10 est destinée à transmettre une puissance mécanique originaire de la turbomachine par l'intermédiaire d'un arbre radial sortant de celle-ci, et à le transmettre aux équipements qui sont des pompes, des générateurs d'électricité, etc. La transmission s'effectue 25 par une chaîne cinématique composée d'engrenages successifs, cette chaîne étant composée de lignes d'engrenages 12 situées dans des plans non parallèles et schématiquement représentées par des lignes en traits pointillés sur la figure 1. Une ligne d'engrenages 12 est un ensemble d'engrenages adjacents, engrenant en principe entre eux, dont les roues 30 dentées sont situées dans un même plan ou dans des plans parallèles ; en d'autres termes, les axes de rotation des roues dentées sont tous parallèles (perpendiculaires à ce plan ou à ces plans parallèles), et on considère que les roues dentées engrenant directement entre elles s'étendent dans un même plan ; la ligne d'engrenages peut toutefois se poursuivre dans des plans parallèles s'il existe des roues dentées alignées le long d'un même 5 axe de rotation ou des décalages de dentures dans un même engrenage. La boîte d'engrenages 10 comprend essentiellement une chaîne cinématique composée de l'ensemble des roues dentées, engrenant entre elles de façon à transmettre un mouvement, à l'intérieur d'un carter 14. Cette chaîne est reliée à un arbre d'entraînement 16 qui est l'arbre radial 10 de la turbomachine ou un arbre intermédiaire, la chaîne étant également reliée à des arbres 18 de prise de mouvement des équipements. La boîte d'engrenages 10 est fixée à la turbomachine et les équipements sont eux-mêmes fixés à la boîte d'engrenage 10. Le carter 14 de la boîte d'engrenages 10 a une forme sensiblement 15 en V et comprend deux bras 20 reliés entre eux à une de leurs extrémités par une partie de jonction 22. Dans l'exemple représenté, la partie de jonction 22 s'étend sur sensiblement la moitié de la longueur des bras 20. Chaque bras 20 comporte au moins une face latérale de montage des équipements. 20 Comme cela est visible en figure 3, la boîte d'engrenages 10 est montée sur le corps de la turbomachine 24 qui est ici un turboréacteur à double flux. De façon classique, cette turbomachine 24 comprend d'amont en aval une soufflante 26 qui génère un flux qui se divise en deux flux coaxiaux, le flux primaire alimentant le moteur qui comprend un 25 compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression, une turbine basse pression et une tuyère 28 d'éjection des gaz de combustion. La turbomachine 24 comprend en outre, entre les compresseurs à basse pression et haute pression, un carter intermédiaire 30 structural qui 30 comprend typiquement un moyeu intermédiaire 31 entouré par deux parois cylindriques coaxiales, respectivement interne et externe, qui définissent la veine de passage du flux secondaire et qui sont reliées entre elles par des bras tubulaires radiaux qui servent en général au passage de servitudes. Dans l'exemple représenté, la boîte d'engrenages 10 est montée en aval de la soufflante 26 dans l'espace situé entre le carter 36 du compresseur haute pression et la paroi cylindrique interne précitée du carter intermédiaire 30. La boîte d'engrenages 10 est positionnée de sorte que s a partie de jonction 22 soit orientée vers l'amont et que ses bras 20 s'étendent vers l'aval et soient situés de manière symétrique de part et d'autre d'un plan passant par l'axe longitudinal A de la turbomachine. De même, pour certaines architectures de turbomachine ou turbopropulseur, en fonction des carters, la boite d'engrenages pourrait être positionnée de sorte que ses bras s'étendent vers l'amont. Les figures 1 à 3 représentent l'art antérieur tel que décrit dans la demande de brevet FR 13/52284. Les figures 4 à 11 représentent un mode de réalisation de l'invention. Selon l'invention, un échangeur de chaleur 40 est monté entre les bras 20 de la boîte d'engrenages 10 (figures 4 et 5). L'échangeur 40 représenté aux figures 4 et 5 est un échangeur air/huile (ACOC) du type échangeur brique, et comporte un bloc 42 d'échange de chaleur définissant deux circuits, respectivement d'air et d'huile, une écope 44 de prélèvement d'air dans le flux secondaire et d'alimentation du circuit d'air du bloc 42, et au moins une tuyère 46 d'évacuation de l'air sortant de ce circuit d'air. Le circuit d'huile du bloc 42 est alimenté en huile par des moyens appropriés non représentés et comprend une sortie (non visible) reliée par une conduite ou analogue à un équipement 48 tel qu'un générateur monté sur l'une des faces d'un bras 20 de la boîte 10. Dans l'exemple représenté, l'échangeur 40 occupe la quasi-totalité de l'espace inter-bras de la boîte 10 et est fixé directement sur les bras 20 par des moyens appropriés. La boîte d'engrenages 10 et l'échangeur 40 sont montés au voisinage du corps 38 de la turbomachine, qui est entouré par deux parois annulaires délimitant la veine d'écoulement du flux secondaire, comme décrit dans ce qui précède. La paroi radialement interne, appelée IFS, n'est pas représentée aux figures 4 et 5 mais l'est aux figures 6 à 11 et 14 (sous la référence 50). L'écope d'entrée 44 de l'échangeur 40 communique avec un orifice de cette paroi 50 pour autoriser le prélèvement d'air dans le flux secondaire, et la tuyère 46 communique avec un autre orifice de cette paroi pour évacuer l'air chaud sortant du bloc d'échange 42 dans le flux secondaire. Comme cela est visible aux figures 6 à 11, la paroi 50 est sensiblement cylindrique et est formée de deux capots 52 semi-cylindriques qui sont montés autour du corps 38 de part et d'autre d'un plan vertical longitudinal de la turbomachine. En position de travail ou de fermeture représentée aux figures 6 et 7, la paroi 50 est fermée et les capots 52 sont rapprochés du corps 38 de la turbomachine. Dans cette position, les bords longitudinaux inférieurs 54 des capots 52 sont au voisinage l'un de l'autre, les bords longitudinaux supérieurs 56 pouvant être à distance l'un de l'autre, comme cela est visible en figure 7, pour définir par exemple un espace circonférentiel de montage du pylône de suspension de la turbomachine à l'aéronef. La turbomachine comprend des moyens de déplacement de chaque capot 52 depuis leur position de travail jusqu'à une position de maintenance (représentée aux figures 10 et 11), dans laquelle le capot est d'une part écarté radialement du corps 38 de la turbomachine et d'autre part reculé vers l'aval par rapport à sa position de travail. Dans l'exemple représenté, les moyens de déplacement comprennent des systèmes de rail/glissière 60, 62 et des bielles 64, 66. Des systèmes de rail/glissière 60 sont montés entre les bords longitudinaux supérieurs 54 des capots et le corps 38 de la turbomachine, et comprennent chacun un rail de guidage monté sur le corps 38 de la turbomachine et une glissière conformée pour coulisser le long du rail de guidage. Alternativement, le rail de guidage de chaque système 60 peut être directement supporté par le pylône. Comme cela est schématiquement représenté dans les dessins, le système 60 s'étend sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal de la turbomachine. Chaque capot 52 est en outre relié au corps 38 de la turbomachine par une bielle 64 dont une extrémité 68 est articulée sur un moyen de fixation (tel qu'une chape) solidaire de la surface radialement interne du capot 52, et dont l'extrémité 70 opposée est articulée sur un moyen de fixation solidaire du corps 38 de la turbomachine. Les extrémités 68, 70 des bielles 64 peuvent être articulées par des liaisons à rotule ou à pivot. On constate en figure 6 qu'en position de travail les extrémités 68 des bielles 64 s'étendent dans un plan transversal L en retrait (vers l'aval) du plan transversal passant par les extrémités libres (aval) des bras 20 de la boîte 10 afin qu'il n'y ait pas de risques de contact entre les bielles 64 et la boîte 10. Comme cela est visible aux figures 4 à 6 notamment, les bielles 64 sont articulées sensiblement en un même point sur le corps 38 de la 20 turbomachine, qui peut alors comprendre un moyen 72 unique de fixation de ces bielles 64. Ces bielles 64 forment un V dont la pointe est orientée vers l'aval. Le déplacement des capots 52 de leur position de travail à leur position de maintenance entraîne un agrandissement de l'angle formé par les bielles. 25 Le débattement angulaire de chaque capot 52 autour de l'axe longitudinal du système 60 correspondant est ici de l'ordre de 30° environ. Selon l'invention, les moyens de déplacement comprennent en outre un système de rail/glissière 62 porté par l'échangeur de chaleur 40 et relié par des bielles 66 aux bielles 64 précitées. 30 Le système 62 comprend un rail de guidage 74 fixé sur le bloc d'échange 42 et une glissière 76 conformée pour coulisser le long du rail de guidage 74. Le rail 74 et la glissière 76 sont ici sensiblement parallèles à l'axe longitudinal de la turbomachine et s'étendent dans le plan vertical longitudinal précité (figure 8). Le rail 74 a son extrémité amont qui est en aval de l'écope 44 pour ne pas perturber le prélèvement d'air dans le flux secondaire (figures 4, 5 et 8). Le rail 74 se prolonge vers l'aval au-delà de l'échangeur 40 et s'étend au-dessus de la tuyère 46, qui peut comprendre deux sorties indépendantes situées de part et d'autre du système 62, pour éviter que celui-ci traverse le flux d'air sortant de la tuyère 46. Cette variante de réalisation est représentée aux figures 12 et 13. La glissière 76 a une longueur équivalente à celle du rail 74. Son extrémité aval comprend des moyens 78 d'articulation (à rotule ou pivot) des extrémités amont des deux bielles 66. Ces extrémités sont ainsi fixées en un même point sur la glissière 76. Les bielles 66 forment un V dont la pointe est orientée vers l'amont et est donc opposée à celle des autres bielles 64. Les extrémités aval des bielles 66, opposées au système 62, sont articulées sur les bielles 64, de façon à ce que l'écartement des bielles 66, l'une de l'autre (c'est-à-dire l'agrandissement de l'angle qu'elles définissent entre elles) provoque l'écartement des bielles 64, l'une de l'autre, et l'ouverture de la paroi 50, c'est-à-dire l'écartement des capots 52 du corps 38 de la turbomachine. Les bielles 64, 66 fonctionnent ainsi comme un parapluie, les bielles 66 assurant la fonction des baleines du parapluie et entraînant les bielles à s'écarter ou à se rapprocher l'une de l'autre lorsqu'elles sont elles-mêmes écartées ou rapprochées l'une de l'autre. Le point 80 d'articulation de chaque bielle 66 sur une bielle 64 est situé à distance des extrémités de la bielle 64. Dans l'exemple représenté, ce point est situé à environ 1/3 de la longueur de la bielle 64, mesurée depuis l'extrémité aval 70 de la bielle 64. 3014 953 11 Le système 62 et les bielles 64, 66 s'étendent sensiblement dans un même plan et sont donc coplanaires. Il est sensiblement symétrique par rapport au plan vertical longitudinal précité. Le déplacement des capots 52 depuis leurs positions de travail 5 jusqu'à leurs positions de maintenance peut être réalisé comme suit. On déplace les capots 52 depuis l'amont vers l'aval, le long des rails de guidage solidaires du corps 38 de la turbomachine et de l'échangeur 40. Les capots 52 passent alors de leurs positions de travail représentées aux figures 6 et 7 à leurs positions de maintenance représentées aux figures 8 10 et 9, dans lesquelles ils sont écartés du corps 38 et reculés vers l'aval. Ce déplacement est rendu possible par l'intermédiaire des systèmes 60, et en particulier des glissières solidaires des capots 52 et qui coopèrent avec les rails solidaires du corps 42, et d'autre part par les bielles 64. Le système 62 et les bielles 66 permettent de guider ce déplacement et 15 assurent que les capots sont dans une même position vis-à-vis du corps de la turbomachine. Le déplacement des capots 52 depuis leurs positions de travail jusqu'à leurs positions de maintenance peut être effectué manuellement ou être automatisé, par exemple grâce à des moyens d'actionnement 20 électriques, mécaniques, hydrauliques ou pneumatiques actionnant des vérins. Ces moyens d'actionnement peuvent être uniques et agir directement sur la glissière 76 du système 62 par exemple. Dans la variante de réalisation des figures 12 et 13 évoquée ci-dessus, la tuyère 46 comprend deux demi-parties adjacentes séparées 25 l'une de l'autre par le système de rail/glissière 62. Par ailleurs, la référence 82 désigne des plots d'amortissement qui relient l'échangeur 40 à la boîte d'engrenages 10 afin de limiter la transmission de vibrations entre ces éléments. De plus, comme expliqué dans ce qui précède, l'équipement 48 (figure 13) porté par la boîte d'engrenages 10 est refroidi par de l'huile sortant de l'échangeur 40, qui est acheminée depuis l'échangeur jusqu'à l'équipement par une première conduite 84, puis évacuée de l'équipement et renvoyée à l'échangeur par une seconde conduite 86. L'équipement 48 est ici un générateur de courant AC (Variable Frequency Generator). La figure 14 représente une variante de réalisation de l'invention dans laquelle l'échangeur de chaleur 40' est du type à ailettes (SACOC) et comprend des ailettes 88 destinées à être balayées par le flux secondaire 90 et à échanger de l'énergie calorifique avec de l'huile d'un circuit d'huile 92 de l'échangeur. Cet échangeur 40' ne comprend donc pas d'écope ni de tuyère et est monté entre les bras d'une boîte d'engrenages, comme expliqué dans ce qui précède, par exemple au moyen de supports 94 conformés pour s'adapter à l'espace inter-bras et pour être fixés à ces bras par des moyens appropriés. La surface de l'échangeur 40' comportant les ailettes 88 est dans le prolongement de la paroi 50 (IFS), cette dernière étant modifiée pour inclure l'échangeur 40'. Une partie de cette paroi 50 peut rester fixe lors de l'ouverture des capots, pour faciliter cette ouverture.15 REVENDICATIONS1. Turbomachine d'aéronef, comportant un échangeur de chaleur (40, 40') et une boîte d'engrenages (10) de forme générale en V et comprenant deux bras latéraux (20) reliés entre eux par une partie médiane de jonction, caractérisée en ce que l'échangeur de chaleur est monté entre les bras de la boîte d'engrenages. 2. Turbomachine selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'échangeur de chaleur (40, 40') est un échangeur air-huile, par exemple du type ACOC ou SACOC. 3. Turbomachine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'échangeur de chaleur (40, 40') comprend une sortie de fluide de refroidissement d'un équipement (48) porté par la boîte d'engrenages (10). 4. Turbomachine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la boîte d'engrenages (10) est situé à six heures par analogie avec le cadran d'une horloge. 5. Turbomachine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'échangeur (40, 40') comprend des moyens de fixation aux deux bras (20) de la boîte d'engrenages (10). 6. Turbomachine selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens de fixation comprennent des moyens d'amortissement. 7. Turbomachine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la boîte d'engrenages (10) est fixé sur un corps (38) de la turbomachine, qui est entouré par une paroi annulaire (50) formée de deux capots (52) sensiblement sem i-cylindriques, chaque capot étant relié par des bielles (64, 66) à un système de rail/glissière (62) porté par l'échangeur (40, 40'). 8. Turbomachine selon la revendication 7, caractérisée en ce que le système de rail/glissière (62) comprend un rail (74) solidaire de l'échangeur (40, 40') et une glissière (76) mobile en translation vis-à-visdu rail, la glissière étant reliée par une première bielle (66) à une deuxième bielle (64) dont une extrémité est articulée sur le corps et dont l'extrémité opposée est articulée sur un capot (52). 9. Turbomachine selon la revendication 8, caractérisée en ce que les premières bielles (66) forment sensiblement un V et ont une de leurs extrémités fixée sensiblement en un même point (78) sur la glissière (76). 10. Turbomachine selon la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce que les deuxièmes bielles (64) forment sensiblement un V et ont une de leurs extrémités (72) fixée sensiblement en un même point sur le corps (38) de la turbomachine, chaque deuxième bielle (64) étant reliée à l'une des premières bielles (66), en un point (80) distant de ses extrémités longitudinales.