Brevet FR3047972A1 — publié le 20170825

PALE A CALAGE VARIABLE EQUIPEE A SA BASE D'ELEMENTS MOBILES RETRACTABLES DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un moteur d'aéronef comportant des pales ou aubes à calage variable, c'est-à-dire dont l'orientation autour d'un axe radial par rapport à l'axe de rotation du moteur est modifiée au fil de l'évolution des conditions de vol, pour optimiser le fonctionnement de ce moteur. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les aubes ou pales à calage variable peuvent équiper différents moteurs, comme les moteurs à soufflante non carénée, les turbopropulseurs, ou encore les moteurs comportant en aval de soufflante des aubes ou pales fixes à calage variable. Comme représenté sur la figure 1, un moteur à soufflante non carénée contrarotatif 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 externes contrarotatives 3 et 4. Ces deux hélices constituent une soufflante externe, leurs pales s'étendant radialement hors de la nacelle 2. La manche que délimite la nacelle 2 est traversée par un premier flux d'air 6, qui traverse d'abord un compresseur 7 avant d'être brûlé dans une chambre 8, puis détendu dans une turbine 9 pour entraîner un arbre principal qui s'étend selon un axe longitudinal AX du moteur. Cet arbre principal entraîne en rotation les hélices contrarotatives 3 et 4, via un mécanisme intermédiaire, les pales de ces hélices étant traversées par un second flux d'air qui entoure la nacelle pour être propulsé par ces hélices afin de générer la poussée du moteur. Chaque rotor 3, 4 comprend un moyeu support 12, porté par la nacelle 2 et ayant une face externe carénée s'étendant dans le prolongement du carénage externe fixe de la nacelle 2, ce moyeu 12 portant les pales 13 du rotor dont il fait partie. 3047972 2 Les pales 13 de chaque hélice 3, 4 qui sont à calage variable sont portées chacune par un support rotatif 14, ces supports étant eux-mêmes portés par un moyeu correspondant en étant régulièrement espacés autour de son axe de rotation AX. Chaque pale comporte un pied portant une lame par l'intermédiaire 5 d'une portion appelée échasse, le pied de pale étant rigidement solidarisé à une embase du support rotatif 14 qui la porte. L'orientation des supports 14 autour de leurs axes radiaux respectifs est ajustée par un mécanisme interne du moyeu 12. Chaque moyeu 12 comporte une virole externe comprenant des éléments ou capots rapportés à la face périphérique externe du corps de moyeu, cette 10 virole étant traversée par les pales, les supports d'aubes rotatifs proprement dits étant situés en deçà de ces éléments rapportés. Comme représenté sur la figure 2, compte tenu de la forme de révolution de la face externe 16 du moyeu 12, la base 17 de chaque lame de pale 13 et la face externe du moyeu 12 ne peuvent pas être jointives pour toutes les positions de 15 calage des pales 13 autour de leurs axes radiaux AR. Il existe ainsi un espace, encore appelé jeu, entre la base 17 de chaque lame de pale 13 à calage variable et la face externe 16 du moyeu. Autrement dit, lorsqu'une pale 13 a une orientation de calage longitudinale par rapport à l'axe AX, le jeu peut être relativement faible, voire nul, mais 20 pour les autres positions, le jeu 18 devient significatif. A l'extrême, lorsque la pale 13 a une orientation de calage transversale par rapport à l'axe AX, comme dans la figure 2, le jeu 18 a une valeur maximale. Ce jeu ou écart est néfaste pour l'aérodynamique et pour l'acoustique du moteur puisqu'il engendre des écoulements de contournement à travers ce jeu, qui 25 créent des tourbillons dégradant les performances aérodynamiques. Cette dégradation de l'écoulement fluide est initiée au niveau des pales 13 à calage variables et elle se poursuit en aval des pales 13 à calage variable. Ce problème est d'autant plus important que la forme de la face externe 16 du moyeu peut être complexe, en présentant par exemple une conicité élevée, ce qui induit un jeu d'autant plus important. 3047972 3 Le but de l'invention est d'apporter une solution pour s'affranchir d'un tel jeu. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a pour objet un agencement de pale à calage variable pour 5 moteur d'aéronef, cet agencement comprenant une pale comprenant un pied destiné à sa solidarisation à un support rotatif porté par un moyeu du moteur et une lame s'étendant dans le prolongement du pied, cette lame comprenant une paroi d'intrados et une paroi d'extrados s'étendant depuis une base jusqu'à un sommet, la base s'étendant en amont et en aval du pied par rapport au sens d'écoulement d'un flux gazeux circulant 10 dans le moteur, la base étant située en en regard d'une face externe du moyeu lorsque la pale est montée, caractérisée en ce que cette lame porte au niveau de sa base une série de bâtonnets contigus rétractables qui dépassent de cette base pour prolonger la paroi d'intrados et la paroi d'extrados, et en ce que l'agencement comporte des moyens de rappel tendant à déployer ces bâtonnets pour qu'ils viennent en appui contre une face 15 externe du moyeu portant cette pale. Du fait que ces bâtonnets sont mobiles indépendamment les uns des autres, ils peuvent épouser la forme d'une surface gauche. Ainsi, lorsque l'orientation de calage de la pale est modifiée, les bâtonnets restent en appui contre la face externe du moyeu, de sorte qu'ils prolongent la paroi d'intrados et la paroi d'extrados jusqu'à la face 20 externe du moyeu, pour toute orientation de calage. L'invention concerne encore un agencement ainsi défini, dans lequel les moyens de rappel sont magnétiques. L'invention concerne encore un agencement ainsi défini, dans lequel les moyens de rappel magnétiques comprennent un élément magnétique destiné à être 25 porté par le moyeu en vis-à-vis de la base de la lame et les bâtonnets dont les extrémités sont aimantées pour être attirées par cet élément magnétique. L'invention concerne encore un agencement ainsi défini, comprenant une première série de bâtonnets prolongeant la paroi d'intrados et la paroi d'extrados, et 3047972 4 une seconde série de bâtonnets qui longe la première série de bâtonnets du côté intérieur de la base. L'invention concerne encore un agencement ainsi défini, dans lequel la lame comporte dans sa base des trous pour porter et guider les bâtonnets. 5 L'invention concerne encore un agencement ainsi défini, dans lequel la base est équipée d'au moins un élément de support comprenant deux organes de guidage sous forme de grilles espacées l'une de l'autre pour et dans lesquelles sont engagés les bâtonnets. L'invention concerne encore un agencement ainsi défini, dans lequel 10 chaque élément support est rapporté et fixé au corps de lame. L'invention concerne également une turbomachine comprenant un agencement de pales ainsi défini. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est une vue d'ensemble en coupe longitudinale d'un moteur 15 à soufflante non carénée à double hélices contrarotatives; La figure 2 est une vue de face montrant le jeu d'une pale ayant une orientation de calage transversale par rapport à l'axe de rotation du moyeu qui la porte ; La figure 3 est une vue de face en coupe de l'agencement de pale selon l'invention ; 20 La figure 4 est une vue en perspective de l'agencement de coupe selon l'invention ; La figure 5 est une vue du pied de pale de l'agencement selon l'invention ; La figure 6 est une vue en perspective d'un bâtonnet de l'agencement 25 selon l'invention ; La figure 7 représente une vue similaire à celle de la figure 5, selon une alternative de réalisation. 3047972 5 EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS L'idée à la base de l'invention est de prévoir une pale comportant une lame ayant une base portant une série de bâtonnets rétractables pour prolonger l'intrados et l'extrados de cette lame jusqu'à la paroi externe du moyeu de façon à 5 annuler ou combler l'écart ou espace situé entre la base de la lame et le moyeu. Dans l'agencement selon l'invention qui apparaît sur les figures 3 et 4, la pale à calage variable 21 est portée par un moyeu 22 tournant autour d'un axe AX correspondant à un axe longitudinal du moteur. Le moyeu 22 comporte un corps de moyeu 23 dans lequel est monté un 10 support rotatif 24 de pale, ce corps de moyeu 23 étant entouré par une virole externe 26 ayant une forme de révolution, par exemple cylindrique, fabriquée dans un matériau métallique tel que de la tôle. La pale 21 comporte un pied 25 situé sous la virole 26, c'est-à-dire entre l'axe AX et cette virole externe, et qui est rigidement fixé au support rotatif 24, et qui est 15 prolongé par une échasse 27 prolongeant une lame 28 prolongeant cette échasse 27 en s'étendant généralement selon un axe AR radial par rapport à l'axe de rotation AX. La lame 28 comporte une paroi d'intrados 29 et une paroi d'extrados 31 s'étendant depuis une région de sommet de la pale non représentée, jusqu'à une base 32 de cette lame 28 par laquelle cette lame 28 est raccordée au pied 25. Cette base 32, qui 20 s'étend en amont AM et en aval AV du pied de pale par rapport à une direction généralement longitudinale d'écoulement d'un flux gazeux dans le moteur, fait face à la périphérie externe du moyeu 22, c'est-à-dire à la virole 26. Dans l'exemple des figures 3 et 4, la lame 28 comporte un corps issu de moulage dont la base 32 est équipée d'un élément support amont 33 et d'un élément 25 support aval 34 rapportés de part et d'autre du pied 25 et délimitant chacun une forme de caisson pour porter chacun deux séries de bâtonnets rétractables 36. L'élément support amont 33 comporte une paroi 37 en forme de bande qui s'étend dans le prolongement des parois latérales d'intrados 29 et d'extrados 31 du corps de la lame 28 de façon à former avec elles une paroi d'intrados 29 et une paroi 3047972 6 d'extrados 31 continues pour la lame. La paroi 37 est fixée par des vis traversant son bord supérieur 38 et qui sont vissées dans le corps de la lame 28. Cet élément support amont 33 porte dans la cavité interne qu'il délimite un premier organe de guidage 39 et un second organe de guidage 41 sensiblement 5 identiques. Chaque organe a une forme de grille orientée perpendiculairement à la paroi 37 c'est-à-dire perpendiculairement à l'axe radial AR, ces organes étant espacés l'un de l'autre le long de cet axe AR, le premier organe étant le plus proche du pied 25 de la pale 21. Chaque organe de guidage 39, 41 comporte des ouvertures 10 régulièrement espacées les unes des autres le long de la paroi 37. Chaque bâtonnet 36 est engagé dans une ouverture du premier organe 39 et dans une ouverture correspondante du second organe 41 située en vis-à-vis de la première. Chaque bâtonnet 36 est rétractable en étant guidé en coulissement dans deux ouvertures sensiblement alignées selon l'axe radial AR, de sorte qu'il est mobile pour dépasser de la base 32 et pour se 15 rétracter dans celle-ci. Comme visible sur la figure 5, les ouvertures 42 du premier organe 39 sont organisées selon une rangée externe 43 d'ouvertures 42 contiguës longeant la périphérie de l'élément support 33, c'est-à-dire sa paroi 37, et selon une rangée interne 44 d'ouvertures 42 contiguës qui longe la rangée externe 43. Les ouvertures du second 20 organe de guidage 41 sont agencées de la même manière. Les bâtonnets 36 sont ainsi organisés en une première série prolongeant les parois d'intrados 21 et d'extrados 31 selon l'axe radial AR, et une seconde série qui longe cette première série du côté intérieur de la base. Les bâtonnets 36 de la première série sont engagés dans les ouvertures 42 de la rangée externe 43 du premier organe de 25 guidage 39 et dans les ouvertures de la rangée externe du second organe de guidage 41. Les bâtonnets 36 de la deuxième série sont engagés dans les ouvertures de la rangée interne 44 du premier organe 39 et dans les ouvertures de la rangée interne du second organe 41. L'élément support aval 34 a un agencement analogue à celui de 30 l'élément support amont 33, en ayant une forme sensiblement différente qui correspond 3047972 7 au profil aval de la lame au lieu de correspondre à son profil amont. Il comporte lui aussi deux organes de guidage sous forme de grilles, comprenant chacun une rangée externe et une rangée interne d'ouvertures, qui portent respectivement une première et une seconde série de bâtonnets. 5 La première série de bâtonnets 36 contigus forme ainsi une sorte de rideau rétractable prolongeant les parois d'intrados 29 et d'extrados 31 de la lame 28 de la pale 21 à calage variable jusqu'à la face externe du moyeu, de manière à annuler l'écart ou jeu entre la base de la lame 28 et la face externe du moyeu 22. Ces bâtonnets 36 ont leurs extrémités libres maintenues 10 continuellement en appui contre la face externe du moyeu 22 par des moyens de rappel qui sont ici magnétiques. La face externe du moyeu 22 ou de la virole 26 qui l'entoure est aimantée, et les bâtonnets 36 sont eux aussi aimantés de façon à être continuellement attirés vers cette face externe. La face externe ou virole 26 du moyeu 22 peut être aimantée 15 directement. Mais il peut aussi être prévu un élément magnétique plaqué contre la face interne de cette virole 26 au niveau de chaque pale 21 à calage rotatif. L'élément magnétique est alors dimensionné pour générer un champ magnétique d'intensité suffisante pour attirer les bâtonnets 36 de façon à maintenir leurs extrémités en appui contre la virole 26, à l'encontre des efforts centrifuges auxquels ils sont soumis en 20 fonctionnement du moteur. Comme visible sur la figure 6, chaque bâtonnet 36 comporte une portion de guidage 46 prolongée par une portion élargie 47. La portion de guidage 46 présente une faible section dimensionnée pour passer dans les ouvertures 42 des organes de guidage 39, 41. La portion élargie 47, présente une plus grande section dimensionnée 25 pour être sensiblement jointive avec la portion élargie d'un bâtonnet contigu de la même série, pour que les bâtonnets d'une même série forment ensemble une paroi la plus continue possible. L'extrémité libre de cette portion élargie 47 présente une extrémité libre d'appui sur la face externe du moyeu 22, qui est ici bombée de façon à minimiser les frottements lorsque l'orientation de calage de la pale 21 est modifiée. 3047972 8 Dans l'exemple des figures 3 à 5, les bâtonnets 36 sont portés par des éléments supports 33, 34 rapportés à la base du corps de la lame 28. Mais d'autres agencements sont possibles, comme notamment des trous 48 réalisés dans la base du corps de la lame 28 en y étant agencés selon une rangée externe 43 et une rangée interne 5 44, comme illustré sur la figure 7, pour recevoir directement les bâtonnets 36 de façon à les maintenir et à les guider. Par ailleurs, dans l'exemple indiqué ci-dessus, les moyens de rappel sont formés par l'aimantation des bâtonnets 36 et celle de la face externe du moyeu 22 qui attire ces bâtonnets. Mais il pourrait aussi être envisagé de prévoir au niveau du corps de 10 la lame 28 des éléments magnétiques polarisés pour repousser les bâtonnets 36 de manière à les faire sortir de leurs logements. Ces moyens de rappel pourraient encore être de type ressorts ou analogues portés par la lame. Lorsque la pale 21 selon l'invention est montée sur le moyeu 22 qu'elle équipe, les différents bâtonnets 26 sont attirés magnétiquement vers ce moyeu 22, de 15 sorte que leurs extrémités se plaquent contre sa face externe. Du fait que ces bâtonnets 36 sont mobiles indépendamment les uns des autres, ils peuvent épouser la forme d'une surface gauche ou irrégulière, telle qu'une surface bombée, cylindrique ou autre. Ainsi, lorsque l'orientation de calage de la pale est modifiée, les bâtonnets restent en appui contre la face externe du moyeu 22, de sorte qu'ils prolongent la paroi d'intrados 29 et la 20 paroi d'extrados 31 de la lame 28 jusqu'à la face externe du moyeu 22, pour toute orientation de calage. D'une manière générale, un nombre important de bâtonnets 36 permet d'épouser d'autant plus finement la forme de la face externe du moyeu 22, et il augmente aussi les pertes de charge pour un écoulement d'air faible circulant entre ces bâtonnets 25 36. Le fait de prévoir deux séries de bâtonnets permet d'opposer une plus grande perte de charge à l'air susceptible de circuler entre ces bâtonnets. REVENDICATIONS1. Agencement de pale à calage variable pour moteur d'aéronef, cet agencement comprenant une pale (21) comprenant un pied (25) destiné à sa solidarisation à un support rotatif porté par un moyeu (23) du moteur et une lame (28) s'étendant dans le prolongement du pied (25), cette lame comprenant une paroi d'intrados et une paroi d'extrados s'étendant depuis une base (32) jusqu'à un sommet, la base (32) s'étendant en amont et en aval du pied (25) par rapport au sens d'écoulement d'un flux gazeux circulant dans le moteur, la base (32) étant située en regard d'une face externe (26) du moyeu (23) lorsque la pale (21) est montée, caractérisée en ce que cette lame (28) porte au niveau de sa base (32) une série de bâtonnets (36) contigus rétractables qui dépassent de cette base (32) pour prolonger la paroi d'intrados et la paroi d'extrados, et en ce que l'agencement comporte des moyens de rappel tendant à déployer ces bâtonnets (36) pour qu'ils viennent en appui contre une face externe (26) du moyeu (23) portant cette pale (21). 2. Agencement selon la revendication 1, dans lequel les moyens de rappel sont magnétiques. 3. Agencement selon la revendication 2, dans lequel les moyens de rappel magnétiques comprennent un élément magnétique destiné à être porté par le moyeu (23) en vis-à-vis de la base (32) de la lame (21) et les bâtonnets (36) dont les extrémités sont aimantées pour être attirés par cet élément magnétique. 4. Agencement selon l'une des revendications précédentes, comprenant une première série de bâtonnets (36) prolongeant la paroi d'intrados et la paroi d'extrados, et une seconde série de bâtonnets (36) qui longe la première série de bâtonnets du côté intérieur de la base (32). 3047972 10 5. Agencement selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la lame (21) comporte dans sa base des trous pour porter et guider les bâtonnets (36). 6. Agencement selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la base 5 (32) est équipée d'au moins un élément de support comprenant deux organes de guidage (39, 41) sous forme de grilles espacées l'une de l'autre pour et dans lesquelles sont engagés les bâtonnets (36). 7. Agencement selon la revendication 6, dans lequel chaque élément 10 support (33, 34) est rapporté et fixé au corps de lame. 8. Turbomachine comprenant un agencement de pale selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 15 20