Brevet FR3123885A1 — publié le 20221216

L’invention concerne un redresseur non caréné de turbomachine comportant : des aubes de stator (23) comprenant chacune un pied (25) et une pale (24) s’élevant radialement depuis le pied, le pied comprenant deux demi-plateformes (40A, 40B) s’étendant de part et d’autre de la pale, des pivots (32), chacun associé à une aube (23), monté pivotant suivant un axe de calage et destiné à être relié à un système de changement de pas (34) des pales, chaque pivot comportant une plateforme supérieure (50) et une partie inférieure (52) de forme cylindrique, des systèmes de fixation pour fixer les demi-plateformes (40A, 40B) du pied de l’aube au pivot associé, comportant chacun deux plaques (62A, 62B) de forme sensiblement identique à chaque demi-plateforme et un système de serrage pour serrer les demi-plateformes (40A, 40B) entre les plaques (62A, 62B) du système de fixation et la plateforme supérieure (50) du pivot. Figure pour l'abrégé : Figure 9 REDRESSEUR NON CARENE DE TURBOMACHINE EQUIPE D’AUBES DE STATOR FIXEES A DES PIVOTS ET TURBOMACHINE CORRESPONDANTE La présente invention concerne le domaine des turbomachines, en particulier un redresseur non caréné de turbomachine équipé d’aubes de stator à calage variable, chacune fixée à un pivot. L’invention concerne également un module de turbomachine comprenant une hélice non carénée et un tel redresseur non caréné. Des turbomachines comprenant au moins une hélice non carénée sont connues sous le terme anglais « open rotor » ou « unducted fan ». Dans cette catégorie de turbomachine, il existe celles qui ont deux hélices non carénées et contrarotatives (connues sous l’acronyme anglais UDF pour « UnDucted Fan ») ou celles ayant une seule hélice non carénée et un redresseur comprenant plusieurs aubes de stator (connues sous l’acronyme anglais USF pour « Unducted Single Fan »). L’hélice ou les hélices formant la partie propulsive peut(peuvent) être placée(s) à l’arrière du générateur de gaz (ou moteur) de sorte à être du type pousseur ou à l’avant du générateur de gaz de sorte à être du type tracteur. Ces turbomachines sont des turbopropulseurs qui se distinguent des turboréacteurs par l’utilisation d’une hélice à l’extérieur de la nacelle (non carénée) au lieu d’une soufflante interne. Cela permet d’augmenter le taux de dilution de façon très importante sans être pénalisé par la masse des carters ou nacelles destiné(e)s à entourer les pales de l’hélice ou soufflante. Les aubes de stator du redresseur sont installées généralement sur un carter d’entrée qui porte le bec de séparation des flux primaire et secondaire circulant respectivement dans une veine primaire et autour du carter d’entrée. Contrairement à l’hélice amont d’une turbomachine de type USF, les aubes de stator du redresseur sont fixes en rotation et par conséquent ne subissent pas d’effort centrifuge. Les aubes de stator s’étendent depuis le carter d’entrée et sont avantageusement à calage variable. A cet effet, chaque pied d’aube de stator est monté pivotant suivant un axe de calage et relié à un système de changement de pas monté dans la turbomachine. La zone d’intégration du pied et du pivot de l’aube de stator est une zone fortement contrainte par la présence de nombreux équipements autour de ceux-ci. En outre, dans de telles turbomachines où un gain de poids est recherché, les aubes de stator sont de préférence réalisées en matériau composite à matrice polymère renforcée par des fibres, par exemple obtenues à partir d’une préforme tissée en trois dimensions. Ainsi, le pied de l’aube comprend une plateforme formée par deux demi-plateformes obtenues par déliaison de la préforme tissée 3D et reliées chacune à la pale sur toute la largeur de la pale. Les technologies actuelles de fixation d’hélices ne répondent pas au besoin de fixation des aubes de stator d’une turbomachine de type USF car elles sont d’une part, encombrantes radialement ou tangentiellement, et d’autre part elles sont prévues pour supporter des efforts centrifuges importants. Il est donc nécessaire d’avoir une technologie répondant au juste besoin des aubes de stator d’un redresseur non caréné pour une turbomachine de type USF. Partant de ces constations, un objectif de l’invention est donc de pallier aux inconvénients précités. L’objectif de la présente invention est de fournir un redresseur non caréné équipé d’aubes de stator fixées sur des pivots de manière la plus compacte possible radialement et s’adaptant au mieux à la géométrie des pivots et des aubes de stator afin de limiter au maximum l’impact tangentiel et axial de celle-ci sur l’environnement. À cet effet, l’invention concerne un redresseur non caréné de turbomachine d’axe longitudinal X, le redresseur comportant : une pluralité d’aubes de stator s’étendant sensiblement suivant un axe radial Z, chaque aube de stator comprenant un pied et une pale s’élevant radialement depuis le pied, le pied comprenant deux demi-plateformes s’étendant de part et d’autre de la pale, une pluralité de pivots, chacun associé à une aube de stator et étant monté pivotant suivant un axe de calage et destiné à être relié à un système de changement de pas des pales, chaque pivot comportant une plateforme supérieure et une partie inférieure de forme cylindrique, une pluralité de systèmes de fixation, chacun associé à une aube de stator et étant adapté pour fixer les demi-plateformes du pied de l’aube au pivot associé, chaque système de fixation comportant un système de serrage et deux plaques agencées de part et d’autre de la pale, chacune des plaques ayant une forme sensiblement identique à chaque demi-plateforme, le système de serrage étant conformé pour serrer les demi-plateformes du pied de l’aube entre les plaques du système de fixation et la plateforme supérieure du pivot. Ainsi, cette solution permet d’atteindre l’objectif susmentionné. En particulier, l’invention permet de fixer chaque aube de stator non carénée à son pivot en prenant en étau les demi-plateformes de celle-ci (issues d'une déliaison dans le tissage des fibres des aubes) par l’intermédiaire de deux pièces ayant une forme s’adaptant à la fois à la forme du pivot et à la forme de l’aube de stator. Une telle solution permet avantageusement d’avoir un encombrement radial réduit et d’augmenter ainsi la place disponible sous la veine. En effet, les plaques du système de fixation sont adaptées à la forme du pied de l’aube ainsi qu’à la forme de son pivot sans prendre plus de place que celle prévue pour ces éléments. En outre, les plaques permettent d’éviter un contact direct entre un système de serrage, tel que des vis, et les demi-plateformes issues d'une déliaison dans le tissage des fibres des aubes. Elle permet également de protéger les demi-plateformes des aubes de stator formées par déliaison des agressions externes. Grâce à l’invention, il est possible de démonter aisément l’aubage sous aile sans démonter d’autre partie du moteur et sans devoir accéder sous la veine nacelle. Le redresseur non caréné 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 : pour chaque ensemble formé par une aube de stator, un pivot associé et un système de fixation associé, chaque demi-plateforme est reliée à la pale de l’aube par un congé de raccordement, chaque plateforme supérieure du pivot est de forme circulaire et chaque partie inférieure du pivot a un diamètre inférieur à celui de la plateforme supérieure, chaque plaque du système de fixation a sensiblement une forme de demi-lune comportant un bord latéral conformé pour épouser le congé de raccordement de la demi-plateforme contre laquelle la plaque est serrée ; chaque demi-plateforme est sensiblement plane ; chaque demi-plateforme a sensiblement une forme de demi-disque ; chaque bord latéral d’une plaque d’un système de fixation comporte un joint agencé sur toute la longueur du bord latéral et conformé pour épouser le congé de raccordement de la demi-plateforme contre laquelle la plaque est serrée ; chaque demi-plateforme d’un pied d’une aube comporte au moins deux orifices traversants, chaque plateforme supérieure d’un pivot associé à un pied de l’aube comporte des trous traversants arrangés chacun en face d’un orifice traversant d’une demi-plateforme, chaque plaque d’un système de fixation associée à un pied de l’aube comporte des trous traversants arrangés chacun en face d’un orifice traversant d’une demi-plateforme ; le système de serrage comporte au moins quatre vis et quatre moyens d’arrêt en rotation arrangés pour serrer les demi-plateformes du pied de l’aube entre les plaques du système de fixation et la plateforme supérieure du pivot, chaque vis étant insérée successivement dans un trou traversant d’une plaque du système de fixation, un orifice d’une demi-plateforme, un trou traversant du pivot et un moyen d’arrêt en rotation ; chaque trou traversant d’une plateforme supérieure comporte un insert auto-freiné pour empêcher la rotation d’une vis introduite dans le trou traversant ; chaque moyen d’arrêt en rotation est un écrou serti pour empêcher sa rotation ; chaque partie inférieure d’un pivot comporte un corps et une portion de diamètre plus large que le corps arrangée entre le corps et la plateforme supérieure et dans lequel chaque écrou serti d’un système de serrage comporte un méplat venant en appui contre la portion de diamètre plus large ; chaque moyen d’arrêt en rotation d’un système de serrage est un écrou emprisonné dans un trou traversant d’une plateforme supérieure d’un pivot ; chaque orifice traversant d’une demi-plateforme présente un insert métallique ; chaque demi-plateforme d’un pied d’une aube comporte deux amortisseurs arrangés sur deux faces opposées de la demi-plateforme, un des amortisseurs étant agencé entre la demi-plateforme et une plaque et l’autre des amortisseurs étant agencé entre la demi-plateforme et la plateforme supérieure du pivot ; les deux demi-plateformes du pied de l’aube sont issues d'une déliaison dans le tissage des fibres des aubes. L’invention concerne également un module de turbomachine d’axe longitudinal X, comportant : une hélice non carénée destinée à être entrainée en rotation autour de l’axe longitudinal X, au moins un redresseur non caréné présentant l’une quelconque des caractéristiques précédentes, et un système de changement de pas des pales des aubes de stator autour d’un axe de calage A. L’invention concerne en outre une turbomachine d’aéronef comprenant au moins un module de turbomachine tel que décrit précédemment. La présente invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description d’un exemple non limitatif qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels : la est une vue schématique, en coupe axiale et partielle d’un exemple de turbomachine avec une seule hélice non carénée et un redresseur non caréné à laquelle s’applique l’invention ; la représente suivant une coupe partielle et axiale d’un redresseur monté en aval d’une hélice d’un module de turbomachine auquel s’applique l’invention ; la est une vue très schématique, en coupe transverse d'une aube de stator d’un redresseur non caréné selon l’invention ; la représente schématiquement une vue de dessus de l’aube de stator de la ; la illustre schématiquement une vue de dessus d’un pivot d’un redresseur non caréné selon l’invention ; la est une vue schématique, en coupe transverse du pivot de la ; la est une vue schématique, en coupe transverse, du pivot de la monté pivotant grâce à un palier de guidage dans un manchon ; la illustre schématiquement une vue de dessus des plaques d’un système de fixation d’une aube de stator à un pivot l’invention ; la est une vue très schématique, en coupe transverse d’une aube de stator liée à un pivot d’un redresseur non caréné selon l’invention ; et la illustre schématiquement une vue de dessus d’un pivot de l’aube de stator liée à un pivot de la . Sur les différentes figures, les éléments analogues sont désignés par des références identiques. En outre, les différents éléments ne sont pas nécessairement représentés à l’échelle afin de présenter une vue permettant de faciliter la compréhension de l’invention. Redresseur non caréné de turbomachine d’axe longitudinal (X), le redresseur comportant : une pluralité d’aubes de stator (23) s’étendant sensiblement suivant un axe radial (Z), chaque aube de stator (23) comprenant un pied (25) et une pale (24) s’élevant radialement depuis le pied (25), le pied (25) comprenant deux demi-plateformes (40A, 40B) s’étendant de part et d’autre de la pale (24), une pluralité de pivots (32), chacun associé à une aube de stator (23) et étant monté pivotant suivant un axe de calage (A) et destiné à être relié à un système de changement de pas (34) des pales, chaque pivot (32) comportant une plateforme supérieure (50) et une partie inférieure (52) de forme cylindrique, une pluralité de systèmes de fixation, chacun associé à une aube de stator (23) et étant adapté pour fixer les demi-plateformes (40A, 40B) du pied de l’aube au pivot associé, chaque système de fixation comportant un système de serrage et deux plaques (62A, 62B) agencées de part et d’autre de la pale (24), chacune des plaques ayant une forme sensiblement identique à chaque demi-plateforme, le système de serrage étant conformé pour serrer les demi-plateformes (40A, 40B) du pied de l’aube entre les plaques (62A, 62B) du système de fixation et la plateforme supérieure (50) du pivot. Redresseur selon la revendication 1, dans lequel pour chaque ensemble formé par une aube de stator (23), un pivot (32) associé et un système de fixation associé, chaque demi-plateforme (40A, 40B) est reliée à la pale (24) de l’aube par un congé de raccordement (42A, 42B), chaque plateforme supérieure (50) du pivot est de forme circulaire et chaque partie inférieure du pivot (52) a un diamètre inférieur à celui de la plateforme supérieure (50), chaque plaque (62A, 62B) du système de fixation a sensiblement une forme de demi-lune comportant un bord latéral (64A, 64B) conformé pour épouser le congé de raccordement (42A, 42B) de la demi-plateforme (40A, 40B) contre laquelle la plaque est serrée, de préférence chaque demi-plateforme (40A, 40B) est sensiblement plane et/ou a sensiblement une forme de demi-disque. Redresseur selon la revendication 2, dans lequel chaque bord latéral (64A, 64B) d’une plaque (62A, 62B) d’un système de fixation comporte un joint 68A, 68B agencé sur toute la longueur du bord latéral et conformé pour épouser le congé de raccordement (42A, 42B) de la demi-plateforme (40A, 40B) contre laquelle la plaque est serrée. Redresseur selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel : chaque demi-plateforme (40A, 40B) d’un pied (25) d’une aube comporte au moins deux orifices traversants (76), chaque plateforme supérieure (50) d’un pivot (32) associé au pied de l’aube comporte des trous traversants (80) arrangés chacun en face d’un orifice traversant (76) d’une demi-plateforme, chaque plaque (62A, 62B) d’un système de fixation associée à un pied de l’aube comporte des trous traversants (82) arrangés chacun en face d’un orifice traversant (76) d’une demi-plateforme (40A, 40B), et le système de serrage comporte au moins quatre vis (72) et quatre moyens d’arrêt en rotation (74) arrangés pour serrer les demi-plateformes (40A, 40B) du pied de l’aube entre les plaques (62A, 62B) du système de fixation et la plateforme supérieure (50) du pivot, chaque vis étant insérée successivement dans un trou traversant (82) d’une plaque du système de fixation, un orifice (76) d’une demi-plateforme, un trou traversant (80) du pivot (32) et un moyen d’arrêt en rotation (74). Redresseur selon la revendication 4, dans lequel chaque moyen d’arrêt en rotation (74) est un écrou serti pour empêcher sa rotation. Redresseur selon la revendication 5, dans lequel chaque partie inférieure (52) d’un pivot comporte un corps (54) et une portion (56) de diamètre plus large que le corps (54) arrangée entre le corps (54) et la plateforme supérieure (50) et dans lequel chaque écrou serti d’un système de serrage comporte un méplat venant en appui contre la portion (56) de diamètre plus large. Redresseur selon la revendication 4, dans lequel chaque moyen d’arrêt en rotation (74) d’un système de serrage est un écrou emprisonné dans un trou traversant (80) d’une plateforme supérieure (50) d’un pivot (32). Redresseur selon l’une des revendications 4 à 7, dans lequel chaque orifice traversant (76) d’une demi-plateforme (40A, 40B) présente un insert métallique (78). Redresseur selon l’une des revendications 4 à 8, dans lequel chaque demi-plateforme (40A, 40B) d’un pied d’une aube comporte deux amortisseurs (70) arrangés sur deux faces opposées de la demi-plateforme, un des amortisseurs étant agencé entre la demi-plateforme et une plaque et l’autre des amortisseurs étant agencé entre la demi-plateforme et la plateforme supérieure du pivot. Redresseur selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel les aubes sont en matériau composite à matrice polymère renforcée par des fibres et les deux demi-plateformes (40A, 40B) du pied de l’aube sont issues d'une déliaison dans le tissage des fibres des aubes. Module de turbomachine d’axe longitudinal X, comportant : une hélice (2) non carénée destinée à être entrainée en rotation autour de l’axe longitudinal X, au moins un redresseur (3) non caréné selon l’une des revendications précédentes, et un système de changement de pas (34) des pales des aubes de stator (23) autour d’un axe de calage A. Turbomachine (1) d’aéronef comprenant au moins un module de turbomachine selon la revendication précédente.