Brevet FR3069281A1 — publié le 20190125

Dispositif de filtration pour une entrée d'air de moteur d'hélicoptère à turbine à gaz DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un dispositif de filtration pour une entrée d'air de moteur d'hélicoptère à turbine à gaz. ETAT DE L'ART L'état de l'art comprend notamment le document WO-A1- 201/020267. Afin de limiter le risque d'ingestion de corps étrangers et de se prémunir du risque de formation de givre dans une entrée d'air de moteur d'hélicoptère, l'entrée d'air est munie d'un dispositif de filtration à grille. Un problème technique classique pour ce type de dispositif réside dans l'optimisation de la capacité de filtration et du comportement au givrage de la grille. La grille a en effet une double fonction : une fonction de filtration de l'air pénétrant dans le moteur pour éviter l'ingestion de corps étrangers de taille supérieure à la maille de la grille (plus petite section de passage entre les fils), et une fonction anti-givrage. Une grille est généralement composée d'une toile métallique tissée à partir de fils d'un diamètre donné. Une grille peut également être réalisée à partir d'une toile soudée, des trames de fils étant superposées perpendiculairement et soudées à chaque point d'intersection. Le paramètre d'optimisation de la fonction de filtration est la maille de la grille. Plus la maille est petite et plus les performances de filtration sont bonnes. Pour diminuer la maille d'une grille, il est possible de diminuer le diamètre des fils qui la composent. Cependant, afin de respecter le dimensionnement mécanique, on ne peut pas diminuer le diamètre des fils autant qu'on le souhaiterait sans dégrader la rigidité de l'ensemble. Il faut de plus rester sur des couples diamètre de fils / maille existant chez les fabricants de toile. 2 Cette diminution de maille a donc deux inconvénients majeurs : la prise de masse de l'équipement, et la diminution de la porosité (rapport de la surface vide sur la surface totale) de la grille. L'avantage des grilles obtenues par soudage est qu'elles sont plus 5 rigides. Toutefois, il n'est actuellement pas possible de les réaliser avec des mailles fines. La présente invention apporte une solution simple, efficace et économique à ce problème. EXPOSE DE L'INVENTION 10 L'invention propose à cet effet un dispositif de filtration pour une entrée d'air de moteur d'hélicoptère à turbine à gaz, comprenant une première grille à maille MI et formée de premiers fils de diamètre inférieur ou égal à Dl, caractérisé en ce qu'il comprend une seconde grille sensiblement coplanaire à maille M2 et formée de seconds fils de diamètre 15 supérieur ou égal à D2, M2 étant supérieure à MI et D2 étant supérieur à Dl. Dans la présente demande, on entend par maille, la plus petite section de passage définie par les fils d'une grille. La maille a en général une forme générale carrée ou rectangulaire et est par exemple délimitée 20 par quatre fils, deux fils de trame parallèles et deux fils de chaîne parallèles entre eux et perpendiculaires aux fils de trame. L'invention propose ainsi d'utiliser un dispositif à double grille ou grille mixte associant une première grille à petite maille et à fil fin assurant la fonction de filtration, avec une seconde grille à grosse maille et à fil plus 25 gros assurant la fonction de tenue mécanique. Les deux principales fonctions du dispositif (filtration et tenue mécanique) sont ainsi séparées afin d'obtenir l'optimum de chacune, indépendamment des contraintes évoquées ci-dessus. La première grille, par la finesse de son tissage, améliore la filtration. Elle présente une 30 porosité équivalente à une grille habituelle et est bien plus légère. La seconde grille utilise un fil de section plus importante mais avec une maille 3 bien plus grande de façon à ce que l'espacement important entre les fils permette de limiter l'impact sur la masse et la porosité. Cette dissociation des fonctions donne accès à plus de possibilités en termes de couple diamètre de fils / maille et permet d'ajuster 5 indépendamment les mailles des deux grilles afin de répondre à leurs fonctions respectives (filtration et tenue mécanique). Le dispositif selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : 10 - ladite première grille est réalisée par tissage desdits premiers fils ; ceci permet par exemple de pouvoir utiliser des fils fins non compatibles avec le procédé de soudage ; - ladite seconde grille est réalisée par soudage desdits seconds fils ; ceci permet par exemple d'avoir le maximum de rigidité ; 15 - au moins certains desdits seconds fils sont entrelacés avec au moins certains desdits premiers fils ; la seconde grille emprisonne ainsi la première grille ; ceci permet par exemple d'avoir la meilleure rigidité globale et de faciliter la fabricabilité de l'ensemble (formé en une seule fois) ; - lesdits premiers et/ou seconds fils sont métalliques ; ceci permet d'assurer 20 les contraintes de fonctionnement (température et résistance à l'abrasion) et industrielles (formage, soudage). La présente invention concerne encore une entrée d'air pour un moteur d'hélicoptère à turbine à gaz, comprenant un dispositif tel que décrit ci-dessus. 25 La présente invention concerne également un moteur d'hélicoptère à turbine à gaz, comprenant un dispositif tel que décrit ci-dessus. DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la 30 description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : 4 - la figure 1 est une vue schématique d'ensemble d'un moteur d'hélicoptère, - la figure 2 est une vue partielle en coupe d'une entrée d'air de moteur d'hélicoptère, et - la figure 3 est une vue partielle en perspective d'un dispositif de filtration 5 selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE La figure 1 montre de façon schématique un moteur d'hélicoptère à turbine à gaz comprenant un étage de compresseur 10 (par exemple compresseur centrifuge) recevant de l'air extérieur par un passage 10 annulaire 12 d'alimentation en air. A son extrémité amont, le passage 12 s'ouvre par une ouverture extérieure annulaire 12a délimitée par un carter métallique 14 du moteur. Le carter 14 définit aussi les parois du passage 12. Une chambre de combustion annulaire 16, par exemple à flux inversé, est munie d'injecteurs (non représentés) alimentés en carburant et en flux 15 d'air primaire issu du compresseur 10. Les gaz de combustion issus de la chambre 16 entrent dans une turbine 18 d'entraînement du compresseur 10, reliée à celui-ci par un arbre 20, et une turbine de puissance 22 (par exemple à un seul étage) reliée par un arbre 23 à un train d'engrenages qui fournit une puissance mécanique à un arbre de sortie 24, les arbres 20 et 20 23 étant coaxiaux. Comme le montre la figure 2, deux lèvres 30, 32 (non représentées sur la figure 1) définissent une entrée d'air 34 pour le passage 12. Les lèvres 30, 32 sont formées par deux tôles fines annulaires respectives qui, à une extrémité interne, se raccordent à l'extrémité amont du passage 12 25 de part et d'autre de l'ouverture 12a le long de celle-ci. Dans cet exemple, les tôles métalliques formant les lèvres 30, 32 sont en métal soudable, par exemple en acier inox, et possèdent une épaisseur de l'ordre de 0,6mm. A leur autre extrémité, ou extrémité externe, chaque lèvre 30, 32 présente un rebord 30a, 32a recourbé en U vers 30 l'extérieur qui forme donc un espace en U 70. À leur extrémité interne, les 5 lèvres 30,32 peuvent présenter des pattes ou une collerette 30b, 32b permettant leur fixation sur le carter 14. L'extrémité 34a de l'entrée d'air 34, définie par les rebords 30a, 32a, est couverte par un dispositif de filtration 36 en métal formable et résistant, 5 par exemple en acier inox, aux rebords recourbés vers les lèvres 30, 32 dont les extrémités s'engagent dans les espaces en U 70 des rebords 30a, 32a. Le dispositif 36 a notamment pour objet d'éviter la formation de givre dans l'entrée d'air 34 et le passage d'alimentation 12, un givrage éventuel 10 se formant sur la surface externe 36a de la grille 36. Un canal de contournement annulaire 38 est alors prévu pour alimenter suffisamment le passage 12 en air en dépit du givrage de la surface externe 36a de la grille 36. Le canal 38 est délimité d'un côté par une paroi annulaire de guidage coudée 39, ou plénum, munie de nervures de rigidification 39c et solidaire 15 du carter 14. La paroi 39 est située en regard d'une lèvre de l'entrée d'air, par exemple la lèvre 32, qui délimite l'autre côté du canal 38. Un deuxième canal de contournement 40 analogue est également prévu du côté de l'autre lèvre 30 (le plénum n'est toutefois pas représenté pour ne pas alourdir les dessins). 20 Les rebords recourbés du dispositif 36 définissent une surface interne de contournement 36b de chaque côté de l'entrée d'air 34, tournée vers le carter 14 et s'ouvrant donc dans le canal de contournement 38 ou 40, qui permet l'admission d'une circulation d'air de contournement lorsque la surface externe 36a de la grille 36 est givrée. La section de 25 contournement Sc, définie transversalement entre la lèvre 30, 32 et la grille anti-givrage 36, détermine le débit maximal de cette circulation de contournement. La figure 3 montre une partie d'un dispositif de filtration 136 selon l'invention. 30 Le dispositif 136 comprend une première grille 150 à maille M1 et formée de premiers fils 152 de diamètre inférieur ou égal à D1, et une 6 seconde grille 154 à maille M2 et formée de seconds fils 156 de diamètre supérieur ou égal à D2, M2 étant supérieure à M1 et D2 étant supérieur à Dl. Les grilles 150, 154 sont sensiblement coplanaires. Elles peuvent être accolées ou entremêlées. 5 La première grille 150 est de préférence réalisée par tissage des premiers fils 152. Ces premiers fils 152 sont par exemple métalliques. La seconde grille 154 est de préférence réalisée par soudage des seconds fils 156. Ces seconds fils 156 sont par exemple métalliques. Au moins certains des seconds fils 156 sont entrelacés avec au 10 moins certains des premiers fils 152. Dans un exemple particulier de réalisation de l'invention : - M1 a une section comprise entre 2 et 25mm2, et de préférence de 4mm2, - M2 a une section comprise entre 40 et 650mm2, et de préférence 15 de 160mm2, - D1 est compris entre 0,3 et 0,8mm, et de préférence de 0,4mm, - D2 est compris entre 0,6 et lmm, et de préférence de 0,7mm. REVENDICATIONS1. Dispositif de filtration (136) pour une entrée d'air (34) de moteur d'hélicoptère à turbine à gaz, comprenant une première grille (150) à maille M1 et formée de premiers fils (152) de diamètre inférieur ou égal à D1, caractérisé en ce qu'il comprend une seconde grille (154) sensiblement coplanaire à maille M2 et formée de seconds fils (156) de diamètre supérieur ou égal à D2, M2 étant supérieure à M1 et D2 étant supérieur à Dl. 2. Dispositif (136) selon la revendication précédente, dans laquelle ladite première grille (150) est réalisée par tissage desdits premiers fils (152). 3. Dispositif (136) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle ladite seconde grille (154) est réalisée par soudage desdits seconds fils (156). 4. Dispositif (136) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle au moins certains desdits seconds fils (156) sont entrelacés avec au moins certains desdits premiers fils (152). 5. Dispositif(136) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle lesdits premiers et/ou seconds fils (152, 156) sont métalliques. 6. Entrée d'air (34) pour un moteur d'hélicoptère à turbine à gaz, comprenant un dispositif (136) selon l'une des revendications précédentes. 7. Moteur d'hélicoptère à turbine à gaz, comprenant un dispositif (136) selon l'une des revendications 1 à 5.25