Brevet FR3035438A1 — publié le 20161028

MOTEUR D'AERONEF A SOUFFLANTE NON CARENEE COMPORTANT UNE NACELLE PORTANT UNE HELICE DE SOUFFLANTE AYANT DES AUBES DONT LES PIEDS SONT SITUES HORS DE LA NACELLE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un moteur d'aéronef de type à soufflante non carénée, encore appelé open rotor, c'est-à-dire comportant une soufflante qui est externe. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Un moteur à soufflante non carénée 1 tel que celui de la figure 1, comporte une nacelle 2 généralement cylindrique dont la portion avant délimite une manche d'entrée d'air et dont la portion arrière porte deux hélices contrarotatives 3 et 4. Ces deux hélices constituent une soufflante externe de propulsion, les pales de ces hélices 3 et 4 étant situées radialement hors de la nacelle 2. La manche que délimite la nacelle 2 est traversée par un premier flux d'air 6, encore appelé veine primaire, qui est d'abord compressé dans un compresseur 7 avant d'être brûlé dans une chambre de combustion 8. Ce flux est ensuite détendu dans une turbine 9 pour entraîner un arbre principal du moteur qui s'étend selon un axe longitudinal AX du moteur. Cet arbre principal entraîne en rotation les hélices ou rotors contrarotatifs 3 et 4, via un mécanisme intermédiaire, les pales de ces rotors étant traversées par un second flux d'air encore appelé veine secondaire. Cette veine secondaire entoure la nacelle et est propulsée par les hélices contrarotatives pour produire la poussée que le moteur génère. Chaque rotor 3, 4 comprend un moyeu support 12, porté par la nacelle 2 en étant entraîné par l'arbre central, ce moyeu 12 ayant une face externe carénée 3035438 2 cylindrique s'étendant dans le prolongement du carénage externe fixe de la nacelle 2, ce moyeu 12 portant les aubes 13 du rotor dont il fait partie. Les aubes d'une telle hélice 3, 4 sont du type à calage variable, c'est-à- dire que la position angulaire de chaque aube 13 autour de son axe radial est ajustable en 5 cours de fonctionnement du moteur 1, pour rendre cette orientation optimale vis-à-vis des conditions de fonctionnement en toutes circonstances. Le moyeu 12 comporte plus particulièrement un corps principal portant une série de supports d'aubes 14 régulièrement espacées les uns des autres, chaque support 14 portant une aube 13. 10 Plus concrètement, chaque aube 13 comporte une pale et un pied par lequel est rigidement solidarisée à une embase correspondante du support 14 qui la porte. L'orientation des supports 14 autour de leurs axes radiaux respectifs est ajustable via un mécanisme interne du moyeu 12, ce qui permet d'ajuster au besoin le calage des aubes. 15 Le rotor comporte encore une virole externe constituée de différents éléments ou capots rapportés à la face périphérique externe du corps de moyeu, cette virole étant traversée par les pales des aubes, les supports d'aubes rotatifs étant quant à eux implantés dans le corps de moyeu. Chaque aube est fixée au support qui la porte de manière à être 20 démontable. Ainsi, en cas de dégradation d'une aube, celle-ci peut être remplacée en démontant la virole pour accéder au support qui porte cette aube de manière à désolidariser le pied d'aube de l'embase de ce support, avant de procéder au montage de la nouvelle aube. Le but de l'invention est de définir une architecture de moteur à soufflante non carénée qui simplifie le remplacement d'une aube détériorée. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention concerne un moteur d'aéronef à soufflante non carénée, ce moteur comportant une nacelle de forme générale cylindrique, dans laquelle circule une veine primaire, cette nacelle portant un rotor de soufflante comprenant des aubes à 3035438 3 calage variable qui sont situées radialement hors de la nacelle pour être traversées par une veine secondaire s'écoulant longitudinalement autour de cette nacelle, ce rotor comprenant un moyeu portant des supports d'aube à calage variable qui portent chacun une aube, chaque aube comprenant une pale prolongeant un pied par lequel elle est fixée 5 de manière démontable à une embase du support qui la porte, caractérisé en ce que chaque embase est située radialement hors de la nacelle pour être dans la veine secondaire. Les embases étant hors de la nacelle, elles sont accessibles directement, ce qui permet de remplacer une aube, sans démonter le reste du moteur. Le 10 refroidissement des supports d'aube, contrainte importante compte tenu de la proximité de la veine primaire d'éjection, est de plus favorisé par le fait que leurs embases sont situées dans la veine secondaire qui les refroidit. L'invention concerne également un moteur ainsi défini, dans lequel la fixation de chaque pied d'aube à l'embase qui la porte est une fixation par brochage. 15 L'invention concerne également un moteur ainsi défini, dans lequel la fixation par brochage du pied d'aube à l'embase qui la porte présente une section transversale ayant une forme de type en queue d'aronde. L'invention concerne également un moteur ainsi défini, comprenant un capot aérodynamique couvrant chaque ensemble formé d'un pied d'aube et d'une 20 embase tout en entourant cet ensemble, chaque capot réduisant la tramée aérodynamique de l'ensemble qu'il couvre. L'invention concerne également une soufflante de moteur, comprenant un rotor de soufflante ainsi défini. L'invention concerne également un moteur ainsi défini, comprenant une 25 soufflante ainsi définie. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est une vue latérale en coupe d'un moteur à soufflante non carénée selon l'Etat de la technique ; 3035438 4 La figure 2 est une vue latérale en coupe d'un moteur à soufflante non carénée selon l'invention ; La figure 3 est une vue latérale partielle en coupe d'un moteur selon l'invention au niveau de la fixation d'une pale de la première hélice de sa soufflante ; 5 La figure 4 est une vue en perspective d'une aube et de son support lors du démontage ou du montage de cette aube conformément à l'invention ; La figure 5 est une vue en perspective d'une aube fixée à son support conformément à l'invention. 10 EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS L'invention constitue une optimisation de l'architecture des propulseurs à soufflante non carénée, donnant lieu à une amélioration de différents aspects d'un tel moteur. L'invention est basée sur le fait de réduire le rayon interne de la veine secondaire qui entoure la nacelle, d'une valeur correspondant sensiblement à la hauteur du pied 15 d'aube, pour que ce pied ne soit pas sous la veine secondaire mais au contraire dans cette veine secondaire. Autrement dit, le rayon nominal de la nacelle est réduit d'une valeur correspondant à la hauteur du pied de pale pour diminuer d'autant le rayon interne de la veine secondaire, tout en positionnant les pieds de pales dans la veine secondaire. 20 Le moteur à soufflante non carénée 21 selon l'invention qui apparaît sur la figure 2, a une structure générale se rapprochant de celle du moteur de l'Etat de la technique de la figure 1. Ce moteur selon l'invention comporte lui aussi une nacelle 22 délimitant une manche d'entrée d'air et portant deux hélices ou rotors contrarotatifs 23 et 24 dont les aubes sont situées hors de la nacelle 2. 25 La manche délimitée par la nacelle 22 est traversée par une veine primaire d'air 26 qui entre dans un compresseur 27 puis une chambre de combustion 28 et une turbine 29 pour entraîner un arbre principal s'étendant le long d'un axe longitudinal AX du moteur. Cet arbre principal entraîne les rotors 23 et 24, via un 3035438 5 mécanisme intermédiaire, les pales de ces rotors étant traversés par une veine secondaire 31 pour générer la poussée du moteur. Chaque rotor 23, 24 comprend là aussi un moyeu 32, porté par la nacelle 22 et entraîné par l'arbre central, ce moyeu 32 ayant une face externe carénée 5 par une virole cylindrique s'étendant dans le prolongement du carénage externe fixe de la nacelle 22, chaque moyeu 32 portant les aubes 13 de l'hélice ou rotor dont il fait partie. Les aubes des rotors 23, 24 sont là aussi à calage variable, pour pouvoir ajuster leur orientation à une valeur optimale en toutes circonstances de fonctionnement. Chaque moyeu 32 comporte un corps principal portant une série de 10 supports d'aubes 34 espacés les uns des autres, ici de façon régulière, et portant chacun une aube 33. Chaque aube 33 est là aussi rigidement solidarisée au support 34 qui la porte, l'orientation des supports 34 autour de leurs axes radiaux respectifs étant modulable grâce à un mécanisme situé dans le moyeu 12, pour modifier le calage des aubes en fonctionnement. 15 Contrairement au moteur connu de la figure 1, les supports 34 qui portent les aubes 33 sont ici déportés radialement pour être situées totalement ou partiellement hors de la nacelle 22 et du moyeu 32 qui les porte. Plus particulièrement, chaque support 34 comporte dans sa partie la plus éloignée de l'axe de rotation AX lorsqu'il est en place, une embase 36 qui reçoit le pied 37 de l'aube 33 qu'il porte, cette 20 embase étant située dans la veine secondaire, c'est-à-dire radialement hors de la nacelle. En pratique, le moyeu comporte à sa face externe une virole cylindrique qui le carène, qui est traversée par chaque support d'aube, les embases de ces supports étant situés à la face externe de la virole, dont ils dépassent, le diamètre externe du moyeu au niveau de la virole correspondant au diamètre externe de la nacelle. 25 Chaque ensemble formé par un pied d'aube et l'embase dans laquelle il est engagé peut avantageusement être couvert d'un capot entourant cet ensemble pour constituer un déflecteur aérodynamique ayant son pourtour externe se prolongeant jusqu'à la face externe de la virole. Comme visible plus clairement sur les figures 4 et 5, la fixation de l'aube 33 au support 34 est une fixation par brochage du pied 37 dans l'embase 36, c'est-à-dire 3035438 6 un fixation par laquelle l'embase 36 comporte une glissière 38 orientée selon un axe AZ normal à l'axe radial AR, le pied 37 ayant une forme complémentaire, s'engageant dans cette glissière. La glissière 38 et le pied 37 présentent transversalement à l'axe de 5 glissement AZ une section de forme telle que lorsque le pied 37 est engagé dans la glissière 38 de l'embase 36, il est retenu radialement dans cette embase 36, à l'encontre des efforts centrifuges qu'il subit en fonctionnement. Dans l'exemple des figures, la glissière 38 et le pied 37 de l'aube présentent l'un et l'autre des sections ayant des formes de type en queue d'aronde à 10 sommets arrondis permettant d'assurer la rétention radiale de l'aube à l'encontre des efforts centrifuges. D'autres formes de section peuvent être utilisées pour assurer cette fonction, et des fixations autres que par brochage peuvent aussi être mises en oeuvre pour solidariser de façon démontable les aubes à leurs supports rotatifs. Dans l'exemple des figures où il s'agit d'une fixation par brochage, 15 l'embase comporte encore des ouvertures traversantes 39 à chacune de ses extrémités, d'orientation normales aux axes AR et AZ, destinées à recevoir des moyens de blocage en position du pied d'aube le long de la glissière 38, une fois qu'il est en place. Comme visible sur la figure 4, ces ouvertures 39 qui sont situées approximativement à chaque extrémité de la glissière 38 sont destinées chacune à 20 recevoir un organe de blocage 41, constituant une butée qui traverse transversalement la glissière 38 pour former un arrêtoir bloquant le pied d'aube 37 dans cette glissière 38. D'une manière générale, un tel système de fixation par brochage avec système de retenue par butées est décrit dans le document de brevet FR3005683. Grâce au fait que l'embase 36 est située dans la veine secondaire, c'est- 25 à-dire hors de la nacelle, le remplacement d'une aube devant être changée peut être réalisé entièrement depuis l'extérieur. Celui-ci consiste, après avoir retiré l'éventuel capot ou déflecteur couvrant l'ensemble constitué par l'embase et le pied d'aube, à retirer les organes de blocage 41 qui sont par exemple maintenus en place par des vis. 3035438 7 Une fois que ces éléments de blocage 41 ont été retirés, l'aube peut être retirée en la faisant coulisser dans la glissière 38 pour l'en extraire, avant de remettre en place une aube neuve en la faisant coulisser dans cette glissière 38. Lorsque la nouvelle aube est en place dans la glissière, les organes de 5 blocage 41 peuvent à nouveau être montés et bloqués pour terminer le montage de l'aube. Le fait de positionner le pied d'aube hors de la nacelle permet d'accéder directement à son système d'attache pour pouvoir remplacer une aube sans démonter le 10 reste du moteur. Les pieds d'aube étant dans la veine secondaire, ils sont dans un environnement plus froid qui améliore leur refroidissement. Dans l'Etat de la technique ce refroidissement est problématique et implique la mise en oeuvre de canalisations internes au moyeu. Le positionnement des pieds d'aube hors de la nacelle correspond 15 avantageusement à une réduction du rayon de cette nacelle, et du rayon nominal des moyeux. Ces réductions de rayon permettent de diminuer significativement la masse du moteur considéré dans son ensemble, ainsi que la tramée aérodynamique de la nacelle. Cette réduction de rayon permet aussi d'utiliser une plus grande hauteur de pale, pour un diamètre externe fixe, ce qui contribue à améliorer l'aérodynamique des pales en 20 réduisant leur chargement mécanique. Les embases de supports rotatifs étant accessibles sans démontage de la virole entourant le corps du moyeu, cette virole peut avoir une conception simplifiée en étant notamment constituée d'un nombre de capots significativement plus faible que dans l'état de la technique. 25 REVENDICATIONS1. Moteur d'aéronef à soufflante non carénée (21), ce moteur (21) comportant une nacelle (22) de forme générale cylindrique, dans laquelle circule une veine primaire (26), cette nacelle (22) portant un rotor de soufflante comprenant des aubes (33) à calage variable qui sont situées radialement hors de la nacelle (22) pour être traversées par une veine secondaire (31) s'écoulant longitudinalement autour de cette nacelle (22), ce rotor comprenant un moyeu (32) portant des supports d'aube (34) à calage variable qui portent chacun une aube (33), chaque aube (33) comprenant une pale (33) prolongeant un pied (37) par lequel elle est fixée de manière démontable à une embase du support (34) qui la porte, caractérisé en ce que chaque embase (37) est située radialement hors de la nacelle (22) pour être dans la veine secondaire (31). 2. Moteur selon la revendication 1, dans lequel la fixation de chaque pied d'aube (37) à l'embase (36) qui la porte est une fixation par brochage. 3. Moteur selon la revendication 2, dans lequel la fixation par brochage du pied d'aube (37) à l'embase (36) qui la porte présente une section transversale ayant une forme de type en queue d'aronde. 4. Moteur selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant un capot aérodynamique couvrant chaque ensemble formé d'un pied d'aube (37) et d'une embase (36) tout en entourant cet ensemble, chaque capot réduisant la tramée aérodynamique de l'ensemble qu'il couvre.25