Brevet FR3013767A1 — publié le 20150529

Domaine de l'invention L'invention concerne une pièce d'échappement fixée en sortie d'un carter d'échappement de turbomachine. Présentation de l'Art Antérieur Le carter d'échappement est une pièce structurale d'une turbomachine classiquement disposée en sortie d'une turbine, dans la partie aval de la turbomachine. Le carter comprend un moyeu, une couronne externe et une pluralité de bras structurels disposés de manière circonférentielle entre le moyeu et la couronne externe. Il est connu de fixer une pièce d'échappement, ou cône d'échappement, en sortie du carter d'échappement. Il s'agit en général d'une pièce comprenant une enveloppe axisymétrique autour de laquelle circule le flux primaire. La conception de cette pièce d'échappement doit prendre en compte plusieurs spécifications fonctionnelles, ainsi que des spécifications portant sur son dimensionnement mécanique. Une des spécifications fonctionnelles consiste à mettre en place un système de drainage afin d'empêcher toute rétention de liquide, notamment d'huile (source potentielle de feu dans ces parties chaudes de la turbomachine) dans la cavité formée par l'enveloppe de la pièce. Par ailleurs, certains aéronefs présentent une turbomachine spécifique pour chaque côté de l'aéronef, c'est-à-dire une turbomachine droite et une turbomachine gauche. Cette configuration induit un accroissement du nombre de pièces différentes à fabriquer et à stocker, qu'il convient de limiter au maximum. Présentation de l'invention Afin de proposer une pièce répondant à ces contraintes, l'invention propose une pièce d'échappement configurée pour être fixée en sortie d'un carter d'échappement de turbomachine, ladite pièce comprenant une enveloppe axisymétrique présentant un axe longitudinal et un axe radial, et étant caractérisée en ce que : lorsque l'axe longitudinal de l'enveloppe présente une inclinaison a par rapport à un plan horizontal, et que l'axe radial présente une inclinaison 13 non nulle par rapport à un plan vertical contenant l'axe longitudinal, l'enveloppe présente un premier point d'altitude minimale dans le plan vertical, lorsque que l'axe longitudinal de l'enveloppe présente une inclinaison a' par rapport au plan horizontal, et que l'axe radial présente une inclinaison 3' non nulle par rapport au plan vertical, l'enveloppe présente un second point d'altitude minimale dans le plan vertical, l'enveloppe comprenant un premier trou de drainage couvrant le premier point et un second trou de drainage couvrant le second point. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : l'enveloppe est constituée de secteurs assemblés par des liaisons, le premier trou de drainage et le second trou de drainage étant disposés en dehors de ces liaisons ; la pièce d'échappement comprend en outre au moins un raidisseur de l'enveloppe, de sorte que : o lorsque l'axe longitudinal de l'enveloppe présente l'inclinaison a par rapport à un plan horizontal, et que l'axe radial présente l'inclinaison 13 par rapport à un plan vertical contenant l'axe longitudinal, un premier point de chaque raidisseur présente une altitude minimale dans le plan vertical, o lorsque que l'axe longitudinal de l'enveloppe présente l'inclinaison a' par rapport au plan horizontal, et que l'axe radial présente l'inclinaison 3' par rapport au plan vertical, un second point de chaque raidisseur présente une altitude minimale dans le plan vertical, o chaque raidisseur comprenant un premier trou d'écoulement couvrant le premier point du raidisseur et un second trou d'écoulement couvrant le second point du raidisseur ; l'enveloppe comprend des ouvertures radiales pour une fixation radiale au carter d'échappement. L'invention concerne également un ensemble comprenant une turbomachine droite et une turbomachine gauche, présentant chacune un axe longitudinal et un axe radial et comprenant chacune un carter d'échappement et une pièce d'échappement fixé à chaque carter d'échappement, la pièce d'échappement étant identique pour la turbomachine droite et la turbomachine gauche, la turbomachine droite étant configurée pour être fixée à un aéronef de sorte que son axe longitudinal présente ladite inclinaison a par rapport à un plan horizontal, et que son axe radial présente ladite inclinaison 13 par rapport à un plan vertical contenant l'axe longitudinal de la turbomachine droite, la turbomachine gauche étant configurée pour être fixée à un aéronef de sorte que son axe longitudinal présente ladite inclinaison a' par rapport à un plan horizontal, et que son axe radial présente ladite inclinaison 3' par rapport à un plan vertical contenant l'axe longitudinal de la turbomachine gauche. L'invention concerne également un aéronef muni de cet ensemble. L'invention permet donc de disposer d'une pièce d'échappement, muni d'une solution de drainage et identique pour la turbomachine droite et la turbomachine gauche d'un aéronef, bien que ceux-ci présentent chacun une inclinaison propre par rapport au plan vertical, et, le cas échéant, par rapport au plan horizontal. Les coûts sont donc réduits et la qualité améliorée. Enfin, la pièce peut être fabriquée de manière simple et efficace. Présentation des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : la Figure 1 représente la partie supérieure (angle azimutal entre 9 heures et 3 heures) d'une pièce d'échappement, fixée en sortie d'un carter d'échappement d'une turbomachine, selon un mode de réalisation de l'invention ; la Figure 2 représente la partie inférieure (angle azimutal autour de 6 heures) d'une pièce d'échappement, ainsi qu'une zone de rétention de liquide; la Figure 3 est une vue en coupe d'une pièce d'échappement selon un mode de réalisation de l'invention ; la Figure 4 représente une pièce d'échappement selon un mode de réalisation de l'invention ; la Figure 5 représente la partie inférieure d'une pièce d'échappement selon un mode de réalisation de l'invention ; la Figure 6 représente l'inclinaison d'une turbomachine par rapport à un plan horizontal ; la Figure 7 représente l'inclinaison d'une turbomachine par rapport à un plan vertical; la Figure 8 représente une pièce d'échappement comprenant au moins un raidisseur. Description détaillée On a représenté en Figure 1 la partie supérieure (angle azimutal compris entre 9 heures et 3 heures) d'une pièce 1 d'échappement, fixée en sortie d'un carter 2 d'échappement d'une turbomachine. Comme illustré en Figure 3, la pièce 1 comprend une enveloppe 3 axisymétrique formant paroi dite « cône d'échappement » du flux primaire d'un turboréacteur à double flux. L'enveloppe 3 présente un axe longitudinal Xpiè', qui coïncide avec l'axe de symétrie de la pièce 1, et un axe radial Zpiè' qui est radial relativement à l'axe longitudinal et passe par un point de référence situé en partie haute de l'enveloppe 3. Un axe transversal Yoè' est orthogonal aux deux axes précités. Ces trois axes sont donc fixes par rapport à la pièce 1. Les mêmes conventions sont utilisées pour les axes de la turbomachine (Xmoteur, Ymoteur, et Zmoteur), ainsi que pour l'aéronef (Xaéronef, Yaéronef, Zaéronef)- Dans chaque cas, l'axe radial concerné passe par un point de référence situé en partie haute de la turbomachine ou de l'aéronef. La pièce 1 d'échappement est fixée à un moyeu 15 du carter 2 d'échappement. L'enveloppe 3 comprend par exemple à cet effet des ouvertures 11 radiales pour une fixation radiale au carter 2 d'échappement, par l'intermédiaire de vis ou d'autres éléments de fixation adaptés. On a illustré en Figure 2 la partie inférieure de l'enveloppe 3 (angle azimutal aux alentours de 6 heures), qui comporte une zone 14 de rétention de liquide. Comme indiqué précédemment, une rétention de liquide, notamment d'huile, est préjudiciable pour la sécurité de la turbomachine. Afin d'évacuer le liquide susceptible de s'accumuler dans la zone 14 de rétention, l'enveloppe 3 comprend un premier trou 101 de drainage et un second trou 102 de drainage, dont la position va être explicité. Dans ce qui suit, il est entendu que la verticale est définie comme la direction du champ gravitationnel, et qu'un plan horizontal est donc perpendiculaire à la direction verticale. Lorsque l'axe longitudinal Xpièce de l'enveloppe 3 présente une inclinaison a par rapport à un plan horizontal, et que l'axe radial Zpièce présente une inclinaison 13 non nulle par rapport à un plan vertical, l'enveloppe 1 présente un premier point P1 d'altitude minimale dans ce plan vertical comprenant l'axe longitudinal. Le point P1 est un point physique, défini comme étant le point le plus bas de l'enveloppe 3 (par rapport à la verticale) lorsque la pièce 1 présente l'inclinaison définie précédemment (angles a et p). L'angle a peut être nul, ce qui signifie que la pièce 1 n'est pas inclinée par rapport au plan horizontal. Lorsque que l'axe longitudinal Xpièce de l'enveloppe 3 présente une inclinaison a' par rapport au plan horizontal, et que l'axe radial Zpièce 3013 76 7 6 présente une inclinaison 3' par rapport au plan vertical, l'enveloppe 3 présente un second point P2 d'altitude minimale évaluée dans le plan vertical comprenant l'axe longitudinal. Le point P2 est le point le plus bas de l'enveloppe 3 lorsque la pièce 5 1 présente l'inclinaison définie précédemment (angles a' et P'). Le premier trou 101 de drainage est pratiqué dans l'enveloppe 3 de sorte à couvrir le premier point P1 (c'est-à-dire que le point P1 est dans le trou 101). Le second trou 102 de drainage est pratiqué dans l'enveloppe 3 de sorte à couvrir le deuxième point P2. 10 Si l'enveloppe 3 présente plusieurs points P1 et P2 d'altitude minimale, par exemple dans le cas d'une enveloppe 3 présentant des portions droites, le premier trou 101 de drainage couvre au moins l'un de ces points P1 (voire tous les points P1), et le second trou 102 de drainage couvre au moins l'un de ces points P2 (voire tous les points P2). 15 Cette configuration à au moins deux trous de drainage permet de disposer d'une unique pièce 1 d'échappement dans le cas d'une turbomachine droite et d'une turbomachine gauche présentant chacune une inclinaison différente lorsqu'elles sont mises en place sur les nacelles de l'aéronef, comme explicité ci-dessous. 20 On considère un ensemble comprenant une turbomachine droite et une turbomachine gauche d'un aéronef, chaque turbomachine présentant un axe longitudinal Xmoteur, un axe transversal Y moteur, et un axe radial Zmoteur. En outre, chaque turbomachine comprend un carter 2 d'échappement et ladite pièce d'échappement fixé à chaque carter d'échappement. 25 Sur la Figure 7, l'aéronef est vu de l'arrière. La turbomachine gauche n'est pas représentée. La turbomachine droite 20 est fixée à l'aéronef de sorte qu'en position (cf. Figures 6 et 7), son axe longitudinal Xmoteur présente ladite inclinaison a par rapport à un plan horizontal, et que son axe radial Zmoteur présente ladite inclinaison 13 par rapport à un plan vertical. En 30 pratique, le plan horizontal comprend l'axe Xaéronef, et le plan vertical comprend l'axe Zaéronef, comme illustré sur les Figures 6 et 7. Par conséquent, dans cette configuration de turbomachine, le premier point P1 est le point le plus bas de l'enveloppe 3 de la pièce 1 (dans le plan vertical médian de l'enveloppe 3). Or, le premier trou 101 de drainage couvre le premier point P1. Par conséquent, le premier trou 101 de drainage assure la fonction de drainage pour la pièce 1 d'échappement de la turbomachine droite. De même, la turbomachine gauche est fixée à l'aéronef de sorte qu'en position, son axe longitudinal Xmoteur présente ladite inclinaison a' par rapport à un plan horizontal, et que son axe radial Zmoteur présente ladite inclinaison 3' par rapport à un plan vertical. Par conséquent, dans cette configuration, le second point P2 est le point le plus bas de l'enveloppe 3 (dans le plan vertical médian de l'enveloppe). Or, le second trou 102 de drainage couvre le second point P2. Par conséquent, le second trou 102 de drainage assure la fonction de drainage pour la pièce d'échappement de la turbomachine gauche. Ainsi, la pièce 1 d'échappement est identique pour la turbomachine droite et la turbomachine gauche, ce qui simplifie la conception, la fabrication, le stockage et la gestion de la pièce. Les angles a, a', 13 et 3' de la pièce 1 sont choisis pour correspondre aux angles a, a', 13 et 3' de la turbomachine droite et de la turbomachine gauche, ces angles étant connus dès la conception de l'aéronef. En général, on a les égalités suivantes : a'=ot et P'=-P - Ceci traduit le fait que la turbomachine droite et la turbomachine gauche d'un aéronef présentent la même inclinaison par rapport à un plan horizontal, et une inclinaison de même amplitude mais de signe opposé par rapport à un plan vertical. Par exemple, mais non limitativement, on a a = a' = 2° et 1[31 = 1[3'1= 7°. 3013 76 7 8 L'invention concerne également un aéronef 12 comprenant une turbomachine droite et une turbomachine gauche munies de cette pièce d'échappement unique pour les deux turbomachines. Dans un mode de réalisation, illustré en Figure 5, l'enveloppe 3 est 5 constituée de secteurs 29 assemblés par des liaisons 30, le premier trou 101 de drainage et le second trou 102 de drainage étant disposés en dehors de ces liaisons. Il s'agit par exemple de liaisons par soudage. Le diamètre des trous de drainage, et/ou leur position, sont choisis pour permettre aux trous de drainage de se situer en dehors de ces 10 liaisons. Ceci permet de ne pas impacter la durée de vie de la pièce 1. Dans un mode de réalisation, la pièce 1 comprend en outre au moins un raidisseur 9 de l'enveloppe 3. Le raidisseur 9 peut notamment s'étendre le long de la circonférence interne de l'enveloppe 3. En général, une 15 pluralité de raidisseurs, espacés entre eux, sont utilisés. Dans ce cas, des trous d'écoulement sont prévus dans chaque raidisseur 9. Lorsque l'axe longitudinal Xpièce de l'enveloppe 3 présente l'inclinaison a par rapport à un plan horizontal, et que l'axe radial Zpièce 20 présente l'inclinaison p par rapport à un plan vertical, un premier point R1 de chaque raidisseur 9 présente une altitude minimale dans le plan vertical. Lorsque que l'axe longitudinal Xpièce de l'enveloppe 3 présente l'inclinaison a' par rapport au plan horizontal, et que l'axe radial Zpièce présente l'inclinaison 3' par rapport au plan vertical, un second point R2 de 25 chaque raidisseur 9 présente une altitude minimale dans le plan vertical. Chaque raidisseur 9 comprend un premier trou 181 d'écoulement couvrant le premier point R1 du raidisseur 9 et un second trou 182 d'écoulement couvrant le second point R2 du raidisseur 9. Ces trous 181 et 182 d'écoulement permettent au liquide de s'écouler 30 à travers les raidisseurs 9, et de se diriger vers les trous 101, 102 de drainage pratiqués dans l'enveloppe 3. L'invention permet donc de disposer d'une solution de drainage commune à la turbomachine droite et à la turbomachine gauche d'un aéronef, qui présentent une inclinaison par rapport au plan vertical, et, le cas échéant, par rapport au plan horizontal. Les coûts sont donc réduits et la qualité améliorée. Enfin, la pièce peut être fabriquée de manière simple et efficace. REVENDICATIONS1. Pièce (1) d'échappement configurée pour être fixée en sortie d'un carter (2) d'échappement de turbomachine, ladite pièce (1) comprenant une enveloppe (3) axisymétrique présentant un axe longitudinal (Xpièce) et un axe radial (Zpièce), et étant caractérisée en ce que : lorsque l'axe longitudinal (Xpièce) de l'enveloppe (3) présente une inclinaison a par rapport à un plan horizontal, et que l'axe radial (Zpièce) présente une inclinaison 3 non nulle par rapport à un plan vertical contenant l'axe longitudinal (Xpièce), l'enveloppe (3) présente un premier point (P1) d'altitude minimale dans le plan vertical, lorsque que l'axe longitudinal (Xpièce) de l'enveloppe (3) présente une inclinaison a' par rapport au plan horizontal, et que l'axe radial (Zpièce) présente une inclinaison 3' non nulle par rapport au plan vertical, l'enveloppe (3) présente un second point (P2) d'altitude minimale dans le plan vertical, l'enveloppe (3) comprenant un premier trou (101) de drainage couvrant le premier point (P1) et un second trou (102) de drainage couvrant le second point (P2). 2. Pièce d'échappement selon la revendication 1, dans laquelle : a'=ot et 13' = -13 . 3. Pièce d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans laquelle l'enveloppe (3) est constituée de secteurs (29) assemblés par des liaisons (30), le premier trou (101) de drainage et le second trou (102) de drainage étant disposés en dehors de ces liaisons (30). 4. Pièce d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant en outre au moins un raidisseur (9) de l'enveloppe (3), et dans laquelle :lorsque l'axe longitudinal (Xpièce) de l'enveloppe (3) présente l'inclinaison a par rapport au plan horizontal, et que l'axe radial (Zpièce) présente l'inclinaison p par rapport au plan vertical contenant l'axe longitudinal (Xpièce), un premier point (R1) de chaque raidisseur (9) présente une altitude minimale dans le plan vertical, lorsque que l'axe longitudinal (Xpièce) de l'enveloppe (3) présente l'inclinaison a' par rapport au plan horizontal, et que l'axe radial (Zpièce) présente l'inclinaison 3' par rapport au plan vertical, un second point (R2) de chaque raidisseur (9) présente une altitude minimale dans le plan vertical, chaque raidisseur comprenant un premier trou (181) d'écoulement couvrant le premier point (R1) du raidisseur et un second trou (182) d'écoulement couvrant le second point (R2) du raidisseur. 5. Pièce d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle l'enveloppe (3) comprend des ouvertures (11) radiales pour une fixation radiale au carter (2) d'échappement. 6. Ensemble comprenant une turbomachine droite (20) et une turbomachine gauche, présentant chacune un axe longitudinal (X, 1 et un axe radial (Xmoteur) (Zmoteur) et comprenant chacune un carter (2) d'échappement et une pièce (1) d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 fixé à chaque carter (2) d'échappement, la pièce (1) d'échappement étant identique pour la turbomachine droite et la turbomachine gauche. la turbomachine droite étant configurée pour être fixée à un aéronef de sorte que son axe longitudinal (X' 1 présente ladite inclinaison a par (Xmoteur) rapport à un plan horizontal, et que son axe radial (Zmoteur) présente ladite inclinaison 13 par rapport à un plan vertical contenant l'axe longitudinal (Xmoteur) de la turbomachine droite, la turbomachine gauche étant configurée pour être fixée à un aéronef de sorte que son axe longitudinal (X' 1 présente ladite inclinaison a' par (Xmoteur) rapport à un plan horizontal, et que son axe radial (Zmoteur) présente laditeinclinaison 3' par rapport à un plan vertical contenant l'axe longitudinal de la turbomachine gauche. 7. Aéronef comprenant une turbomachine droite (20) et une turbomachine gauche, présentant chacune un axe longitudinal (Xm 1 et un axe radial oteur, (Zmoteur), et comprenant chacune un carter (2) d'échappement et une pièce (1) d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 fixé à chaque carter (2) d'échappement, la pièce (1) d'échappement étant identique pour la turbomachine droite et la turbomachine gauche, la turbomachine droite étant fixée à l'aéronef de sorte que son axe longitudinal (Xm 1 présente ladite inclinaison a par rapport à un plan oteur, horizontal, et que son axe radial (Zmoteur) présente ladite inclinaison p non nulle par rapport à un plan vertical contenant l'axe longitudinal (Xm 1 de la oteur, turbomachine droite, la turbomachine gauche étant fixée à l'aéronef de sorte que son axe longitudinal (Xm 1 présente ladite inclinaison a' par rapport à un plan oteur, horizontal, et que son axe radial (Zmoteur) présente ladite inclinaison 3' par rapport à un plan vertical contenant l'axe longitudinal (Xm 1 de la oteur, turbomachine gauche.20