Brevet FR3088968A1 — publié le 20200529

Description Titre de l'invention : Agencement de turboréacteur double flux à réducteur épicycloïdal ou planétaire Domaine technique [0001] L'invention concerne un agencement de turboréacteur double corps intégrant un réducteur épicycloidal ou planétaire. Technique antérieure [0002] Dans un tel moteur 1 représenté sur la figure 1, fair est admis dans une manche d'entrée 2 pour traverser une soufflante 3 comportant une série de pales rotatives avant de se scinder en un flux primaire central et un flux secondaire entourant le flux primaire. [0003] Le flux primaire est ensuite compressé dans des étages de compression 4 et 6 avant d'arriver dans une chambre de combustion 7, après quoi il est détendu à travers une turbine haute pression 8 et une turbine basse pression 9 avant d'être évacué vers l'arrière. Le flux secondaire est quant à lui propulsé directement vers l'arrière par la soufflante dans une veine délimitée par le carter 11. [0004] Un tel moteur de type double-corps comporte un corps dit basse pression par lequel la soufflante 3 est couplée à la turbine basse pression, et un corps dit haute pression par lequel le compresseur est couplé à la turbine haute pression, ces deux corps étant coaxiaux et indépendants l'un de l'autre en rotation. [0005] Grâce à un réducteur interposé entre la turbine basse pression et la soufflante, la turbine basse pression tourne plus vite que la soufflante qu'elle entraîne, afin d'accroitre le rendement. Dans cette configuration, le corps basse pression comporte un arbre central d'entrainement de la soufflante et un rotor portant la turbine basse pression en étant lié à l'arbre central par le réducteur. [0006] Les corps haute pression et basse pression sont maintenus par des paliers portés par des éléments structuraux du moteur. En pratique, le corps basse pression est un élément critique de l'agencement, car son arbre central s'étend sensiblement sur toute la longueur du moteur, de sorte qu'en service, c'est-à-dire lorsqu'il tourne, il peut être sujet à des modes vibratoires susceptibles de conduire à la ruine du moteur. En particulier, du fait de sa longueur importante, le premier mode de vibration en flexion de l'arbre central se trouve être dans sa plage de fonctionnement, c'est-à-dire dans la plage de fréquences correspondant à ses fréquences de rotation. [0007] Cette situation nécessite de réaliser un équilibrage à grande vitesse de l'arbre central, mais également de prévoir des paliers capables d'amortir ses modes vibratoires pour limiter les éventuelles instabilités. De tels paliers, généralement désignés par 2 l'acronyme SFD signifiant « squeeze film clampers » comportent une cage souple fixe portant un roulement recevant le corps basse pression, et autour de laquelle est maintenue une pression hydraulique, ce type de palier étant coûteux à mettre en oeuvre. [0008] Le but de l'invention est d'apporter des solutions d'agencement permettant d'améliorer le maintien des éléments rotatifs basse pression pour limiter le recours à des paliers complexes d'amortissement de modes vibratoires. Exposé de l'invention [0009] A cet effet, l'invention a pour objet un turboréacteur à double flux comportant un arbre central entouré par un corps haute pression coaxiaux et indépendants en rotation, ce turboréacteur comportant depuis l'amont vers l'aval considérés selon le sens de circulation du flux qui le traverse lorsqu'il est en service : - une soufflante entrainée par l'arbre central ; - un compresseur haute pression et une turbine haute pression faisant partie du corps haute pression ; - un carter inter-turbines ; - une turbine basse pression ; - un carter d'échappement ; ce turboréacteur comportant en outre : - un rotor basse pression s'étendant en aval de l'arbre central et qui comprend la turbine basse pression ; - un palier de rotor porté par le carter d'échappement, et qui guide en rotation le rotor basse pression ; - un réducteur par l'intermédiaire duquel le rotor basse pression entraine l'arbre central, ce réducteur étant situé en amont du palier de rotor ; - un palier aval d'arbre qui guide en rotation l'arbre central en étant situé en amont du réducteur. [0010] Avec cet agencement, la vitesse de l'arbre central est abaissée, ce qui contribue à diminuer les fréquences de ses modes propres pour les éloigner des fréquences de rotation. L'abaissement de cette vitesse de l'arbre central permet également d'augmenter le diamètre de soufflante sans que la vitesse en extrémité des pales de cette soufflante ne soit excessive. [0011] L'invention a également pour objet un turboréacteur ainsi défini, dans lequel le palier aval d'arbre est porté par le carter inter-turbines. [0012] L'invention a également pour objet un turboréacteur ainsi défini, dans lequel le réducteur est un réducteur épicycloïdal comprenant : - des satellites portés par un porte satellites qui est porté par l'arbre central ; - une couronne interne qui est portée par le rotor basse pression ; 3 - une couronne externe qui est portée par le carter inter-turbines ; - chaque satellite étant engrené avec la couronne interne et avec la couronne externe. [0013] L'invention a également pour objet un turboréacteur ainsi défini, dans lequel le réducteur est un réducteur planétaire comprenant : - des satellites portés par un porte satellites qui est porté par le carter inter-turbines ; - une couronne interne qui est portée par le rotor basse pression ; - une couronne externe qui est portée par l'arbre central ; - chaque satellite étant engrené avec la couronne interne et avec la couronne externe. [0014] L'invention a également pour objet un turboréacteur ainsi défini, comportant un com- presseur basse pression entrainé par l'arbre central en étant situé entre la soufflante et le compresseur haute pression. Brève description des dessins [001.5] [fig.1] est une vue en coupe longitudinale d'un turboréacteur double flux et double corps connu ; [0016] [fig.2] est une vue schématique en coupe longitudinale d'une architecture de turboréacteur selon l'invention ; [0017] [fig.3] est une vue schématique en coupe longitudinale d'une portion aval d'architecture de turboréacteur selon un premier mode de réalisation de l'invention ; [0018] [fig.4] est une vue schématique en coupe longitudinale d'une portion aval d'architecture de turboréacteur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. [0019] EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Comme représenté schématiquement sur la figure 2, le moteur selon l'invention présente une architecture comprenant une soufflante 13 à sa partie amont AM suivie d'un compresseur basse pression 14. Cette soufflante 13 et ce compresseur basse pression 14 sont cntrainés en rotation par un arbre central AC s'étendant sur l'essentiel de la longueur du moteur, la soufflante 13 étant traversée par l'ensemble du flux qui entre dans ce moteur en circulant depuis l'amont AM vers l'aval AV. [0020] Un compresseur haute pression 16 situé immédiatement en aval AV du compresseur 14 comprime le fluide du flux primaire ayant traversé le compresseur basse pression, avant son admission dans une chambre de combustion non représentée située immédiatement en aval de ce compresseur haute pression 16. [0021] Après passage dans la chambre de combustion, le fluide est détendu à travers une turbine haute pression 17 qui entraine le compresseur 16. Les cubages du compresseur haute pression 16 et de la turbine haute pression 17 sont portés par un même corps haute pression CH. Ce corps haute pression CH s'étend dans la région centrale du moteur le long de l'axe AX, il entoure l'arbre central AC en étant complètement indépendant en rotation de celui-ci. [0022] Après avoir traversé la turbine haute pression 17, le fluide transite dans un carter inter-turbines repéré par 18 sur la figure 3, avant de traverser une turbine basse pression 19, pour être ensuite évacué à travers un carter d'échappement 21. [0023] Le carter inter-turbines 18 comporte une virole externe et une virole interne concentriques délimitant entre elles un espace annulaire de passage du flux primaire, ainsi qu'un ensemble de pales radiales fixes reliant chacune la virole externe à la virole interne et permettant de &vriller le flux primaire. De manière analogue, le carter d'échappement 21 comporte une virole externe et une virole interne concentriques délimitant un espace annulaire de passage du flux primaire détendu, ainsi qu'un ensemble de bras radiaux fixes reliant chacun ces deux viroles l'une à l'autre. [0024] La turbine basse pression 19 est portée par un rotor RB s'étendant dans le pro- longement aval de l'arbre central AC, et cc rotor RB est lié en rotation à cet arbre central AC par un réducteur 22. Ce réducteur 22 qui est situé longitudinalement entre l'arbre central AC et le rotor RB, assure que la turbine 19 tourne plus vite que la soufflante 13, afin d'améliorer le rendement du moteur. [0025] Cc rotor RB portant la turbine 19 s'étend depuis une partie médiane par laquelle il porte les disques ou aubages de la turbine basse pression, jusqu'à une partie amont par laquelle il est accouplé au réducteur 22. [0026] Comme visible sur la figure 3, le rotor basse pression RB est maintenu et guidé en rotation par un palier aval 23, qui est porté par le carter d'échappement 21 et qui récupère l'effort axial de poussée généré par la turbine basse pression pour le transférer à la structure porteuse du moteur par l'intermédiaire du carter d'échappement. [0027] Ce réducteur 22 comporte des pignons satellites 24 entourant une couronne interne 26, encore appelée couronne solaire, et entourés par une couronne externe 27 en étant chacun engrené avec ces deux couronnes, ces pignons 24 étant portés par un porte satellite 28. La couronne interne 26 est rigidement solidaire du rotor basse pression RB alors que la couronne externe 27 est rigidement solidaire du carter inter-turbines 18 en étant portée par celui-ci. Le réducteur 22 est épicycloïdal, c'est-à-dire que le porte satellites 28 est mobile en rotation en étant rigidement solidaire de l'arbre central AC. [0028] L'arbre central AC est porté et guidé en rotation d'une part par un palier amont non visible sur la figure 3 et situé en partie amont du moteur, et par un palier aval cl' arbre central 29 qui est situé en amont du réducteur 22, en étant porté par le carter inter-turbines 18. [0029] L'exemple de la figure 4 montre un mode de réalisation ayant la même architecture que la figure 3, mais dans lequel le réducteur,repéré par 22', est un réducteur planétaire et non pas épicycloïdal. [0030] Ce réducteur planétaire 22' comporte aussi des pignons satellites 24 entourant une couronne interne 26 solaire, et entourés par une couronne externe 27 en étant chacun engrené avec ces deux couronnes, ces pignons 24 étant portés par un porte satellite 28'. La couronne externe 27 est mobile en étant rigidement solidaire de l'arbre central AC, et la couronne interne 26 est portée par le rotor basse pression RB. Le porte satellites, repéré par 28', est ici fixe en étant porté par le carter inter-turbines 18. [0031] L'arbre central AC est là aussi maintenu d'une part par un palier amont non visible et par le palier aval 29 porté par le carter inter-turbines 18 en étant situé en amont du réducteur 22', ces deux paliers ayant le même agencement que dans l'exemple de la figure 3 déjà décrite. [0032] L'invention permet de supprimer des paliers additionnels usuellement prévus pour supporter l'arbre central dans le but de déplacer les fréquences propres de cet arbre hors de ses fréquences de rotation. Elle permet ainsi de limiter la mise en oeuvre de paliers complexes tels que les paliers SFD, et de réduire la précision d'équilibrage requise pour l'arbre central. 6