Brevet FR3125018A1 — publié le 20230113

Système de propulsion d’aéronef à ingestion de couche limite La présente invention concerne un système de propulsion d’aéronef à ingestion de couche limite (10) comportant au moins un propulseur à soufflante (12) accroché à une partie de structure arrière de l’aéronef et alimenté au travers d’un réducteur (14) par un générateur de gaz (16), le propulseur à soufflante comportant une pluralité d’aubes mobiles (120) montées sur un rotor de soufflante (122) tournant dans un carter de soufflante (124) et le rotor de soufflante est relié à un arbre d’entrainement du réducteur (140) par une première liaison souple (18) permettant des déplacements différentiels par rapport au générateur de gaz. Figure pour l’abrégé : Fig. 1. Système de propulsion d’aéronef à ingestion de couche limite La présente invention se rapporte au domaine général des turbomachines à réducteur. Elle vise plus précisément un système de propulsion d’aéronef à ingestion de couche limite comportant une simple ou double motorisation en aval fuselage. Sur un avion conventionnel possédant une motorisation sous voilure, il est connu que la répartition poussée/traînée est très inégale en envergure et qu’elle induit donc de forts niveaux globaux de pertes par énergie cinétique dans le sillage de l'avion : énergie cinétique provenant du caractère turbulent de la traînée générée par les surfaces de l’avion et notamment au niveau de l'axe du fuselage (couche limite) et énergie cinétique provenant de la poussée des moteurs destinée à compenser la traînée pour équilibrer l'avion sur son axe. Pour permettre une réduction significative des pertes par énergie cinétique dans le sillage de l'avion, il a donc été proposé de déplacer le système propulsif vers l'axe de l’avion et vers la pointe arrière de son fuselage, de manière à alimenter ce système propulsif par la couche limite développée sur le fuselage (d’où l’appellation de BLI pour « boundary layer ingestion » donnée à ces systèmes propulsifs). Il en résulte une nouvelle répartition en envergure des profils de vitesse, la perte de vitesse proche de l'axe du fuselage se retrouvant confondue avec l'augmentation de vitesse générée par le moteur. Dans une architecture à double motorisation en aval fuselage à ingestion de couche limite qui présente l’avantage de pouvoir assurer les exigences de sécurité en cas de panne moteur sans nécessiter de motorisation sous aile supplémentaire, afin d’éviter la mise en porte à faux du générateur de gaz de chaque turbomachine qui représente une masse considérable et n’est pas idéale d’un point de vue aérodynamique (pas de gavage du compresseur, traînée), il est connu d’adopter une architecture inversée dans laquelle le générateur de gaz (booster rapide - core HP – turbine BP rapide) et le propulseur (soufflante) sont reliés par un réducteur. Ces deux blocs (ou modules) de l’architecture moteur sont en outre fixés chacun à la structure de l’avion par deux points d’accroche distincts, plus précisément le générateur de gaz est fixé au fuselage et le carter de soufflante à la dérive. Toutefois, le fait que le générateur de gaz et le carter de soufflante sont fixés à des éléments éloignés et différents de la structure avion pose une difficulté d’autant plus grande que la dérive est notamment sujette à des efforts aérodynamiques considérables. Le générateur de gaz et le carter de soufflante risquent donc de subir des déplacements différents en fonctionnement qui ne permettent pas d’assurer une maitrise des jeux suffisante. Or, la maîtrise du jeu en tête d’aube de soufflante est un élément majeur de la performance de la soufflante. Sur un moteur conventionnel par exemple, ce jeu est de l’ordre de 3mm pour une soufflante de 1m de rayon. Et une architecture BLI doit donc aussi comporter des jeux analogues pour garantir des performances similaires. La présente invention a pour objet de proposer une nouvelle architecture de turbomachine à réducteur à ingestion de couche limite permettant d’assurer une maitrise des jeux en fonctionnement suffisante malgré les efforts aérodynamiques importants affectant une telle turbomachine. Un but de l’invention est aussi d’éviter en conditions de fonctionnement normales toute déformation de la soufflante de nature à réduire ses performances, notamment en réduisant le déplacement de son centre de gravité ou de son mode de suspension susceptible de générer des consommations dynamiques importantes. Un autre but est d’éviter, dans la plage de fonctionnement de la turbomachine, une excitation de ce mode de suspension en présence de balourd et donc de générer des charges de dimensionnement très importantes en cas de perte d’aubes de la soufflante. Ces buts sont atteints grâce à un système de propulsion d’aéronef à ingestion de couche limite comportant au moins un propulseur à soufflante accroché à une partie de structure arrière de l’aéronef et alimenté au travers d’un réducteur par un générateur de gaz, le propulseur à soufflante comportant une pluralité d’aubes mobiles montées sur un rotor de soufflante et entourées par un carter de soufflante, caractérisé en ce que ledit rotor de soufflante est relié à un arbre d’entrainement du réducteur par une première liaison souple permettant des déplacements différentiels par rapport au générateur de gaz. Ainsi, en introduisant une souplesse entre le générateur de gaz et le propulseur, on peut s’affranchir des déplacements différentiels entre ces deux modules et maintenir des jeux réduits en têtes d’aubes de soufflante. De plus, la modularité de l’ensemble est aussi beaucoup mieux maîtrisée. Avantageusement, ledit rotor de soufflante est supporté par des premier et second paliers montés dans un carter aval interne portant une pluralité d’aubes directrices disposée en aval de ladite pluralité d’aubes mobiles et solidaire dudit carter de soufflante. Ledit premier palier est un palier à rouleaux et ledit second palier un palier à billes et ledit palier à rouleaux est disposé en amont dudit palier à billes. En outre, en fixant aux aubes directrices des éléments de maintien du rotor de soufflante, il est possible de créer un chemin d’effort raide entre le carter de soufflante et le rotor de soufflante et ainsi offrir une reprise de poussée plus naturelle. De préférence, ledit arbre d’entrainement du réducteur est supporté par un palier à rouleaux monté dans un boitier de réducteur relié à une partie fixe du générateur de gaz via des souplesses. Avantageusement, ledit réducteur comporte en outre un palier à billes monté dans le boitier de réducteur en amont dudit palier à rouleaux. De préférence, ledit arbre d’entrainement du réducteur entrainant ledit rotor de soufflante via la première liaison souple comporte un train d’engrenages, avantageusement épicycloïdal, entrainé par une turbine libre du générateur de gaz via une seconde liaison souple. De préférence, la partie de structure arrière de l’aéronef est un pylône ou mat ou une dérive structurale. L’invention peut également s’appliquer à un système de propulsion d’aéronef comportant une double motorisation en aval fuselage accrochée par des suspensions de part et d’autre d’une dérive structurale de l’aéronef ainsi qu’à un aéronef comportant un tel système propulsif à simple ou double motorisation. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif et sur les lesquels : la est une vue schématique en coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation d’un système de propulsion à simple motorisation conforme à l’invention, la illustre le déplacement du centre de gravité de la soufflante en cas de perte d’une aube, la illustre une partie de structure arrière d’aéronef munie d’un système de propulsion à double motorisation conforme à l’invention, la est une vue schématique en coupe longitudinale d'un mode de réalisation d’un système de propulsion à double motorisation conforme à l’invention, et la est une vue schématique en coupe longitudinale d'un second mode de réalisation d’un système de propulsion à simple motorisation conforme à l’invention. Système de propulsion d’aéronef à ingestion de couche limite (10) comportant au moins un propulseur à soufflante (12 ; 12A, 12B) accroché à une partie de structure arrière de l’aéronef et alimenté au travers d’un réducteur (14) par un générateur de gaz (16 ; 16A, 16B), le propulseur à soufflante comportant une pluralité d’aubes mobiles (120) montées sur un rotor de soufflante (122) et entourées par un carter de soufflante (124), caractérisé en ce que ledit rotor de soufflante est relié à un arbre d’entrainement du réducteur (140) par une première liaison souple (18) permettant des déplacements différentiels par rapport au générateur de gaz. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit rotor de soufflante est supporté par des premier et second paliers à roulements (220A, 220B) montés dans un carter aval interne (22) portant une pluralité d’aubes directrices fixes (24) disposée en aval de ladite pluralité d’aubes mobiles et solidaire dudit carter de soufflante. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit premier palier à roulements est un palier à rouleaux (220B) et ledit second palier à roulements un palier à billes (220A) et ledit palier à rouleaux est disposé en amont dudit palier à billes. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit arbre d’entrainement du réducteur est supporté par un palier à rouleaux (148 ; 148B) monté dans un boitier (150) de réducteur relié à une partie fixe du générateur de gaz via des souplesses (146). Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit réducteur comporte en outre un palier à billes (148A) monté dans le boitier de réducteur en amont dudit palier à rouleaux. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit arbre d’entrainement du réducteur entrainant ledit rotor de soufflante via ladite première liaison souple comporte un train d’engrenages (144) entrainé par une turbine libre (160) du générateur de gaz via une seconde liaison souple (20). Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le train d’engrenages est un train d’engrenages épicycloïdal. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie de structure arrière de l’aéronef est un pylône ou mat ou une dérive structurale (34). Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte une double motorisation (30, 32) en aval fuselage accrochée par des suspensions (38A, 38B ; 40A, 40B ; 42A, 42B ; 44A, 44B) de part et d’autre d’une dérive structurale de l’aéronef (34). Aéronef comportant un système propulsif selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.