Brevet FR3113094A1 — publié le 20220204

Dispositif de liaison pour le raccordement des extrémités annulaires d’un cône d’éjection de gaz d’échappement (3) et d’un carter d’échappement (2), comprenant des premier et deuxième éléments (7, 8) aptes à coopérer pour se déplacer l’un par rapport à l’autre selon une liaison mécanique de type pivot glissant, et des moyens de fixation du dispositif de liaison (6 ; 17) sur le cône d’éjection de gaz d’échappement (3) et sur le carter d’échappement (2). Figure pour l’abrégé : Fig 2 Dispositif de liaison comportant une liaison de type pivot glissant pour le raccordement d’un carter d’échappement et d’un cône d’éjection de gaz d’échappement d’un turboréacteur d’aéronef La présente invention concerne, de manière générale, l’extrémité aval d’un turboréacteur pour aéronef et notamment l’assemblage d’un cône d’éjection de gaz d’échappement et d’un carter d’échappement d’un turboréacteur d’aéronef. Plus précisément, l’invention se rapporte à un dispositif de liaison pour le raccordement des extrémités annulaires du cône d’éjection de gaz d’échappement et du carter d’échappement d’un turboréacteur d’aéronef ainsi qu’un système d’échappement comportant de tels dispositifs. Classiquement, le système d’échappement d’un turboréacteur d’aéronef, disposé en aval de la turbine, comprend, d’amont en aval, un carter d’échappement métallique et un cône d’éjection de gaz d’échappement, communément désigné en termes anglo-saxons « plug », qui peut être formé par un matériau composite à matrice céramique. La différence de matériaux entre les deux structures engendre des problèmes de dilatation thermique. Les contraintes générées par de tels écarts de dilatation ne sont pas compatibles avec des matériaux composites à matrice céramique et fragilisent la structure. Etat de la technique Une solution connue consiste à doter le système d’échappement d’une pièce d’interface entre le carter d’échappement et le cône d’éjection de gaz d’échappement. La pièce d’interface est un support souple en métal qui permet, grâce à sa déformation, d’absorber les déplacements relatifs entre les deux matériaux. Il existe de nombreuses variantes de formes du support souple. Selon un exemple, le document WO2020030858A1 décrit un support souple formant un dispositif de liaison et comportant une partie annulaire raccordée à une virole annulaire interne du carter d’échappement et intégrant des pattes flexibles adaptées pour être fixées sur le cône d’éjection de gaz d’échappement. Néanmoins, le support souple reste limitant par sa masse, atteignant jusqu’à près de 30% de la masse de l’arrière corps du turboréacteur pour des petits diamètres de structures, mais aussi par son coût et sa complexité d’usinage. L’invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients et de proposer un dispositif de liaison autorisant le déplacement relatif entre un carter d’échappement et un cône d’éjection de gaz d’échappement d’un turboréacteur d’aéronef, dont la masse est réduite, et qui soit simple à fabriquer et peu coûteux. Il est donc proposé un dispositif de liaison pour le raccordement des extrémités annulaires d’un cône d’éjection de gaz d’échappement et d’un carter d’échappement, comprenant des premier et deuxième éléments aptes à coopérer pour se déplacer l’un par rapport à l’autre selon une liaison mécanique de type pivot glissant, et des moyens de fixation de l’ensemble de liaison sur le cône d’éjection de gaz d’échappement et sur le carter d’échappement. Selon un mode de réalisation, le dispositif de liaison peut comprendre deux premiers éléments aptes à se déplacer indépendamment l’un par rapport à l’autre. Selon un mode de réalisation, le premier élément peut être une entretoise comportant un filetage pour la fixation de l’entretoise sur le cône d’éjection de gaz d’échappement, et le deuxième élément pouvant être un support de guidage apte à guider le déplacement de l’entretoise, le support de guidage comportant au moins deux portions annulaires indépendantes pour le guidage de l’entretoise, les portions annulaires étant reliées à une troisième portion comportant un ou plusieurs orifices pour la fixation du support de guidage sur le carter d’échappement. L’invention se rapporte également à un système d’échappement pour turboréacteur d’aéronef, comprenant : un cône d’éjection de gaz d’échappement et un carter d’échappement comportant chacun une extrémité annulaire s’étendant autour d’un axe (X) ; et des moyens de liaison raccordant lesdites extrémités annulaires respectives du cône d’éjection de gaz d’échappement et du carter d’échappement. En outre, les moyens de liaison comprennent au moins trois dispositifs de liaison comportant des premier et deuxième éléments aptes à coopérer pour se déplacer l’un par rapport à l’autre selon une liaison mécanique de type pivot glissant admettant une translation dans une direction radiale de façon à autoriser le déplacement du cône d’éjection de gaz d’échappement et du carter d’échappement l’un par rapport à l’autre, et des moyens de fixation pour la fixation du dispositif de liaison sur le cône d’éjection de gaz d’échappement et sur le carter d’échappement. Selon un mode réalisation, le premier élément peut être une entretoise comportant des moyens pour la fixation de l’entretoise sur le cône d’éjection des gaz d’échappement et le deuxième élément pouvant être un support de guidage comportant deux portions annulaires indépendantes aptes à guider l’entretoise dans une direction radiale, les portions annulaires du support de guidage étant reliées à une troisième portion comportant des moyens pour la fixation du support de guidage sur le carter d’échappement. De plus, l’entretoise peut comporter un filetage pour la fixation de l’entretoise sur le cône d’éjection de gaz d’échappement, et la troisième portion du support de guidage peut comporter un ou plusieurs orifices pour la fixation du support de guidage sur le carter d’échappement. De préférence, le deuxième élément comporte un ergot pour le maintien du premier élément dans le deuxième élément lors du montage des dispositifs de liaison sur le cône d’éjection de gaz d’échappement. Selon un mode de réalisation, les dispositifs de liaison peuvent comprendre deux premiers éléments aptes à se déplacer indépendamment l’un de l’autre, et le cône d’éjection de gaz d’échappement est équipé d’une structure d’atténuation acoustique comportant une peau externe et une peau interne, chacune des deux peaux étant reliée à l’un des deux premiers éléments des dispositifs de liaison. Selon une caractéristique, le carter d’échappement peut être en métal et le cône d’éjection de gaz d’échappement peut être en composite à matrice céramique. L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un dispositif de liaison pour le raccordement des extrémités annulaires d’un cône d’éjection de gaz d’échappement et d’un carter d’échappement, le procédé comprend la fabrication d’un dispositif de liaison tel que défini précédemment, réalisée en partie ou en intégralité par fabrication additive. D’autres buts, avantages et caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et faite en référence au dessin annexé sur lequel : illustre un carter d’échappement et un cône d’éjection de gaz d’échappement d’un système d’échappement d’un turboréacteur d’aéronef. est une vue détaillée d’un dispositif de liaison raccordant un carter d’échappement et un cône d’éjection de gaz d’échappement d’un système d’échappement de turboréacteur d’aéronef, selon un mode de réalisation de l’invention. illustre l’arrangement de trois dispositifs de liaison sur le carter d’échappement, selon un mode de réalisation de l’invention. représente un dispositif de liaison raccordé à une structure d’atténuation acoustique, selon un autre mode de réalisation de l’invention. Exposé détaillé d’un premier mode de réalisation La figure 1 illustre un mode de réalisation d’un système d’échappement 1 pour turboréacteur d’aéronef. Le système d’échappement 1 comporte un carter d’échappement 2 et un cône d’éjection de gaz d’échappement 3. Une extrémité annulaire 4 du carter d’échappement 2 et une extrémité annulaire 5 du cône d’éjection de gaz d’échappement 3, s’étendant autour d’un axe X, sont raccordées par des moyens de liaison. L’axe X est l’axe longitudinal ou axe de rotation de la turbomachine. Dans l’exemple illustré, le carter d’échappement 2 est en métal et le cône d’éjection de gaz d’échappement 3 est en matériau composite à matrice céramique. Les moyens de liaison comprennent au moins trois dispositifs de liaison 6. Chaque dispositif de liaison 6 comprend des premier et deuxième éléments, respectivement 7 et 8, aptes à coopérer pour se déplacer l’un par rapport à l’autre selon une liaison mécanique de type pivot glissant. Par liaison mécanique de type pivot glissant, on entend une liaison entre deux éléments cylindriques autorisant une translation et une rotation par rapport à l’axe longitudinal des deux éléments disposés de façon coaxiale. Les premier et deuxième éléments 7 et 8 sont disposés de façon à admettre une translation dans une direction radiale par rapport l’axe longitudinal des éléments 2 et 3. Dans ce contexte, la direction radiale est considérée relativement à l’axe X. Les dispositifs de liaison 6 autorisent le déplacement du cône d’éjection de gaz d’échappement 3 et du carter d’échappement 2 l’un par rapport à l’autre. Le cône d’éjection de gaz d’échappement 3 peut ainsi se déplacer librement de manière radiale au niveau de chacune des dispositifs de liaison 6, indépendamment du carter d’échappement 2, en particulier lors de sa dilatation thermique. Comme on peut le voir sur la vue détaillée d’un premier mode de réalisation du dispositif de liaison illustré à la figure 2, le premier élément 7 est une entretoise et le deuxième élément 8 est un support de guidage. Pour une meilleure visibilité du dispositif de liaison 6, le cône d’éjection de gaz d’échappement 3 est représenté tronqué. Le support de guidage 8 de l’exemple ici représenté comporte deux portions annulaires indépendantes 8a et 8b aptes à guider l’entretoise 7. Les dispositifs de liaison 6 sont disposés de sorte que la translation de l’entretoise 7 s’effectue dans une direction radiale par rapport à l’axe X. L’entretoise 7 comprend également, de préférence, une butée 9 destinée à maintenir l’entretoise 7 dans le support de guidage 8 en stoppant le déplacement de l’entretoise 7 en translation. En outre, les dispositifs de liaison 6 comprennent des moyens de fixation pour la fixation du dispositif de liaison 6 sur le cône d’éjection de gaz d’échappement 3 et sur le carter d’échappement 2. A cet égard, l’entretoise 7 peut comporter des moyens de fixation, avantageusement un filetage au centre de l’entretoise 7, pour la fixation de cette dernière sur le cône d’éjection des gaz d’échappement 3. Dans cet exemple, le dispositif de liaison 6 comprend un ensemble vis 10, rondelle et écrou 11, la vis 10 coopérant avec le filetage de l’entretoise 7. De plus, les portions annulaires 8a et 8b du support de guidage 8 sont reliées à une troisième portion 8c comportant des moyens de fixation du dispositif de liaison 6 sur le carter d’échappement 2. La troisième portion 8c du support de guidage 8 peut comporter un ou plusieurs orifices, de préférence deux orifices 12 et 13, pour la fixation du support de guidage sur le carter d’échappement 2 par des vis, non représentées sur les figures. Selon une alternative, on pourra prévoir que le support de guidage 8 comprennent non pas deux portions annulaires 8a et 8b indépendantes pour guider l’entretoise 7 mais une seule et même portion fermée cylindrique. Néanmoins, les deux portions annulaires 8a et 8b indépendantes présentent l’avantage de guider l’entretoise 7 tout en gardant une masse réduite du support de guidage 8, de par l’évidement entre les deux portions annulaires 8a et 8b. De préférence, le deuxième élément 8, tel que le support de guidage 8, comporte un ergot 14 destiné au maintien du premier élément, tel que l’entretoise 7, dans le deuxième élément lors du montage des dispositifs de liaison 6 sur le cône d’éjection de gaz d’échappement 3, en particulier lors de vissage de la vis 10. L’ergot 14 disposé en partie inférieure est apte à maintenir l’entretoise 7 ainsi que la rondelle et l’écrou 11 lors du montage du dispositif de liaison 6. Comme on peut le voir sur la figure 3, le système d’échappement 1 de l’exemple illustré comporte trois dispositifs de liaison 6, disposés sensiblement à 120° les unes des autres. On pourra également prévoir que le système d’échappement 1 comprenne un nombre supérieur à trois dispositifs de liaison 6. Exposé détaillé d’un second mode de réalisation Par ailleurs, le cône d’éjection de gaz d’échappement 3 peut être équipé d’une structure d’atténuation acoustique, tel qu’un résonateur, comportant une peau externe 15 et une peau interne 16, visibles à la figure 4. La figure 4 illustre un dispositif de liaison 17 adapté à cette configuration. Les éléments identiques au premier mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 3 portent les mêmes références. Les dispositifs de liaison 17 peuvent alors comprendre un premier élément 8 supplémentaire, soit deux premiers éléments 8, aptes à fonctionner indépendamment l’un de l’autre. Le support de guidage 8 illustré comprend à cet égard deux portions annulaires 8d et 8e supplémentaires destinées à guider le déplacement de l’entretoise 7 supplémentaire. Dans l’exemple illustré, la peau externe 15 et la peau interne 16 sont chacune reliées à l’un des deux premiers éléments 8 des dispositifs de liaison 17. Bien entendu, on pourra prévoir que l’entretoise 7 des dispositifs de liaison 6, 17, soit fixée, en alternative, sur le carter d’échappement 2 et que le support de guidage 8 soit fixé sur le cône d’éjection de gaz d’échappement 3. L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un dispositif de liaison 6, 17, comme décrit précédemment, pour le raccordement des extrémités annulaires 4 et 5 du carter d’échappement 2 et du cône d’éjection de gaz d’échappement 3. Le procédé de fabrication comprend au moins une étape ou l’ensemble des étapes de fabrication du dispositif de liaison 6, 177 réalisé par fabrication additive. Les dispositifs de liaison 6, 17 permettent de libérer localement les déplacements radiaux entre le carter d’échappement 2 et le cône d’éjection de gaz d’échappement 3, à la différence d’un support souple qui ne fait que les accommoder, et dissipent les effets de la dilation thermique tout en continuant d’assurer la transmission des efforts de structures. Les dispositifs de liaison 6, 17 sont significativement plus compact qu’un support souple dont la longueur axiale est non négligeable, et permettent d’accroître la surface de traitement acoustique du plug. En outre, compte tenu de la compacité des dispositifs de liaison 6, 17, la gestion des fuites et des jeux entre le carter d’échappement 2 et le cône d’éjection de gaz d’échappement 3 est optimisée, améliorant la performance moteur. Le dispositif de liaison 6,17 selon l’invention permet de réduire le jeu à chaud (et donc les fuites) entre le carter d’échappement 2 et le cône d’éjection de gaz d’échappement 3 par rapport aux dispositifs de l’état de la technique. Dispositif de liaison pour le raccordement des extrémités annulaires d’un cône d’éjection de gaz d’échappement (3) et d’un carter d’échappement (2), comprenant des premier et deuxième éléments (7, 8) aptes à coopérer pour se déplacer l’un par rapport à l’autre selon une liaison mécanique de type pivot glissant, et des moyens de fixation du dispositif de liaison (6 ; 17) sur le cône d’éjection de gaz d’échappement (3) et sur le carter d’échappement (2). Dispositif de liaison selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend deux premiers éléments (7) aptes à se déplacer indépendamment l’un par rapport à l’autre. Dispositif de liaison selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier élément (7) est une entretoise comportant un filetage pour la fixation de l’entretoise (7) sur le cône d’éjection de gaz d’échappement (3), le deuxième élément (8) étant un support de guidage apte à guider le déplacement de l’entretoise (7), le support de guidage (8) comportant au moins deux portions annulaires (8a, 8b) indépendantes pour le guidage de l’entretoise (7), les portions annulaires (8a, 8b) étant reliées à une troisième portion (8c) comportant un ou plusieurs orifices (12, 13) pour la fixation du support de guidage (8) sur le carter d’échappement (2). Système d’échappement pour turboréacteur d’aéronef, comprenant : un cône d’éjection de gaz d’échappement (3) et un carter d’échappement (2) comportant chacun une extrémité annulaire (5, 4) s’étendant autour d’un axe (X) ; et des moyens de liaison raccordant lesdites extrémités annulaires (5, 4) respectives du cône d’éjection de gaz d’échappement (3) et du carter d’échappement (2), caractérisé en ce que les moyens de liaison comprennent au moins trois dispositifs de liaison (6 ; 17) comportant des premier et deuxième éléments (7, 8) aptes à coopérer pour se déplacer l’un par rapport à l’autre selon une liaison mécanique de type pivot glissant admettant une translation dans une direction radiale par rapport à l’axe X de façon à autoriser le déplacement du cône d’éjection de gaz d’échappement (3) et du carter d’échappement (2) l’un par rapport à l’autre, et des moyens de fixation pour la fixation du dispositif de liaison (6 ; 17) sur le cône d’éjection de gaz d’échappement (3) et sur le carter d’échappement (2). Système d’échappement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier élément (7) est une entretoise comportant des moyens pour la fixation de l’entretoise (7) sur le cône d’éjection des gaz d’échappement (3) et le deuxième élément (8) étant un support de guidage comportant deux portions annulaires (8a, 8b) indépendantes aptes à guider l’entretoise (7) dans une direction radiale, les portions annulaires (8a, 8b) du support de guidage (8) étant reliées à une troisième portion (8c) comportant des moyens pour la fixation du support de guidage (8) sur le carter d’échappement (2). Système d’échappement selon la revendication 5, caractérisé en ce que l’entretoise (7) comporte un filetage pour la fixation de l’entretoise (7) sur le cône d’éjection de gaz d’échappement (3), et la troisième portion (8c) du support de guidage (8) comporte un ou plusieurs orifices (12, 13) pour la fixation du support de guidage (8) sur le carter d’échappement (2). Système d’échappement selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le deuxième élément (8) comporte un ergot (14) pour le maintien du premier élément dans le deuxième élément (8) lors du montage des dispositifs de liaison (6 ; 17) sur le cône d’éjection de gaz d’échappement (3). Système d’échappement selon l’une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que les dispositifs de liaison (6, 17) comprennent deux premiers éléments (7) aptes à se déplacer indépendamment l’un de l’autre, et le cône d’éjection de gaz d’échappement (3) étant équipé d’une structure d’atténuation acoustique comportant une peau externe (15) et une peau interne (16), chacune des deux peaux (15, 16) étant reliée à l’un des deux premiers éléments (7) des dispositifs de liaison (6 ; 17). Système d’échappement selon l’une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que le carter d’échappement (2) est en métal et le cône d’éjection de gaz d’échappement (3) est en composite à matrice céramique. Procédé de fabrication d’un dispositif de liaison pour le raccordement des extrémités annulaires (5, 4) d’un cône d’éjection de gaz d’échappement (3) et d’un carter d’échappement (2), caractérisé en ce qu’il comprend la fabrication d’un dispositif de liaison (6 ; 17) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, réalisé en partie ou en intégralité par fabrication additive.