Brevet FR3123948A1 — publié le 20221216

Ensemble pour turbomachine d’aéronef comprenant un support d’équipements Ensemble pour turbomachine d’aéronef (20), comprenant un moyeu de carter intermédiaire (30), un support d’équipements (40) présentant une face amont (42) située en aval du moyeu de carter intermédiaire (30), et une boîte de transfert (50) entraînant un arbre de transmission de puissance (54) configuré pour transmettre de la puissance mécanique, prélevée sur un arbre moteur (17) de la turbomachine, à au moins un équipement amont (46) monté sur la face amont (42) du support d’équipements (40), l’équipement amont (46) comprenant un élément structural (462) fixant le support d’équipements (40) au moyeu de carter intermédiaire (30). Figure pour l’abrégé : Fig. 2 Ensemble pour turbomachine d’aéronef comprenant un support d’équipements Le présent exposé concerne le domaine général des turbomachines, en particulier des turbomachines aéronautiques. Le présent exposé concerne le montage d’un support d’équipements dans une telle turbomachine, et plus particulièrement un ensemble pour turbomachine d’aéronef comprenant un support d’équipements. Dans une turbomachine, utilisée par exemple pour la propulsion d’un aéronef tel qu’un avion ou un hélicoptère, les équipements et accessoires tels que les pompes pour la production de puissance hydraulique, l’alimentation en carburant et la lubrification, les générateurs électriques pour la production de puissance électrique, etc., sont regroupés sur un support d’équipements communément appelé boîtier ou relais d’accessoires, ou encore AGB pour « Accessory GearBox » . Un tel support porte généralement un ou plusieurs trains d’engrenages qui sont entraînés en rotation par un prélèvement de puissance sur un arbre de la turbomachine et sur lesquels viennent se coupler les différents accessoires. Pour diverses raisons, le support d’équipements peut être prévu autour d’un compresseur de la turbomachine. Dans ces circonstances, il est alors naturel de fixer au moins partiellement le support d’équipements sur le carter du compresseur. Toutefois, cela peut conduire à un phénomène d’ovalisation du carter, ce qui grève les performances du compresseur. Face à ce problème, la demande de brevet FR 2 952 672 de la Demanderesse propose de suspendre le support d’équipements à la poutre (aussi appelée pylône) située au-dessus du carter du compresseur et par laquelle le turboréacteur est accroché à l’aile d’un avion, dans une configuration où la suspension du turboréacteur à cette poutre s’effectue au niveau d’un moyeu de carter intermédiaire du moteur. Bien qu’apportant satisfaction dans certains cas, une telle solution peut être difficile à mettre en œuvre, notamment lorsque le turboréacteur est accroché à l’aéronef par un autre système, ou encore lorsque le support d’équipements est situé sous le carter du compresseur et ne s’étend pas au-dessus de ce carter. En outre, cette solution nécessite quelques liaisons qui peuvent être complexes ou encombrantes. Le présent exposé vise à remédier au moins en partie à ces inconvénients. A cet effet, le présent exposé concerne un ensemble pour turbomachine d’aéronef comprenant un moyeu de carter intermédiaire, un support d’équipements présentant une face amont située en aval du moyeu de carter intermédiaire, et une boîte de transfert entraînant un arbre de transmission de puissance configuré pour transmettre de la puissance mécanique, prélevée sur un arbre moteur de la turbomachine, à au moins un équipement amont monté sur la face amont du support d’équipements, l’équipement amont comprenant un élément structural fixant le support d’équipements au moyeu de carter intermédiaire. On appelle axe de la turbomachine, un axe de rotation d’un rotor de la turbomachine, par exemple un rotor de compresseur. La direction axiale correspond à la direction de l'axe de la turbomachine et une direction radiale est une direction perpendiculaire à cet axe et coupant cet axe. De même, un plan axial est un plan contenant l'axe de la turbomachine et un plan radial est un plan perpendiculaire à cet axe. Une circonférence s’entend comme un cercle appartenant à un plan radial et dont le centre appartient à l’axe de la turbomachine. Une direction tangentielle ou circonférentielle est une direction tangente à une circonférence ; elle est perpendiculaire à l’axe de la turbomachine mais ne passe pas par l’axe. Sauf précision contraire, les adjectifs intérieur et extérieur sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie intérieure d'un élément est, suivant une direction radiale, plus proche de l'axe du diffuseur que la partie extérieure du même élément. Enfin, sauf précision contraire, les termes amont et aval sont utilisés en référence à la direction globale d’écoulement dans une turbomachine, à savoir du compresseur vers la turbine. Dans une turbomachine, le carter intermédiaire est situé en amont du carter de compresseur, le cas échéant en amont du carter de compresseur haute pression (et optionnellement en aval du carter de compresseur basse pression) lorsque la turbomachine comprend plusieurs compresseurs. Lorsque la turbomachine comprend une soufflante, le carter intermédiaire est situé en aval du carter de rétention de la soufflante, qui est disposé annulairement autour de la soufflante. Le moyeu de carter intermédiaire désigne une partie radialement intérieure du carter intermédiaire. Dans une turbomachine à double flux, le moyeu de carter intermédiaire peut désigner la partie du carter intermédiaire qui sépare le flux primaire du flux secondaire. Le rôle du moyeu de carter intermédiaire est de permettre d’avoir une continuité de structure, entre le flux primaire et le flux secondaire, pour faire transiter les efforts vers les suspensions amonts de la turbomachine. De plus, le moyeu du carter intermédiaire peut servir à fixer les chapes des bielles de reprise de poussée, les sorties de décharge du compresseur basse pression en air et différents équipements tels que des vérins, des sondes, etc. La boîte de transfert, communément appelée TGB (pour « Transfer GearBox » ) entraîne en rotation l’arbre de transmission de puissance, également appelé arbre de transfert, configuré pour transmettre au support d’équipements de la puissance mécanique prélevée sur un arbre moteur, par exemple un arbre de corps haute pression ou basse pression de la turbomachine. La liaison cinématique entre l’arbre de transmission de puissance et l’arbre moteur peut s’effectuer via un engrenage et par l’intermédiaire d’un arbre, notamment un arbre radial. Ainsi, la puissance mécanique peut être transmise à au moins un équipement amont monté sur le support d’équipements afin d’entraîner en rotation une partie mobile de l’équipement, généralement par l’intermédiaire d’engrenages prévus entre l’arbre de transmission de puissance et l’équipement amont. La boîte de transfert est disposée dans le moyeu de carter intermédiaire, et est reliée au support d’équipements par l’intermédiaire de l’arbre de transmission de puissance. L’ensemble pour turbomachine d’aéronef selon le présent exposé utilise astucieusement un ou plusieurs équipements amonts en y incluant un élément structural afin de fixer le support d’équipements au moyeu de carter intermédiaire, ce qui permet de s’affranchir d’une fixation du support d’équipements aussi bien sur un carter de compresseur que sur une poutre d’accroche à une aile d’avion. On comprend que l’équipement amont, comprenant l’élément structural permettant la fixation du support d’équipement au moyeu de carte intermédiaire, est un équipement ou accessoire proprement dit du support d’équipements, tel qu’une pompe ou un générateur électrique par exemple, entrainé en rotation par la boîte de transfert, et est donc distinct de ladite boîte de transfert. Un élément structural est un élément configuré pour assurer un rôle de maintien de structure et de reprise d’efforts. En l’occurrence, l’élément structural peut permettre la fixation autonome du support d’équipements au moyeu de carter intermédiaire, même si, comme on le verra par la suite, d’autres éléments peuvent intervenir pour reprendre les efforts selon certains degrés de liberté. Grâce au fait que l’équipement amont comprend un élément structural fixant le support d’équipements au moyeu de carter intermédiaire, le support d’équipements s’adapte à tout type de turbomachine d’aéronef sans nécessiter l’ajout d’une poutre, et les fixations du support d’équipements sont en outre simplifiées, ce qui dégage de la liberté de conception pour d’autres aspects de la turbomachine. Dans certains modes de réalisation, l’équipement amont comprend une partie fonctionnelle, l’élément structural entourant au moins en partie la partie fonctionnelle. On comprend par « partie fonctionnelle », la partie de l’équipement permettant de réaliser la fonction proprement dite, pour laquelle est prévu l’équipement. Pour une pompe par exemple, la partie fonctionnelle peut être la partie tournante, permettant d’effectuer le pompage. L’élément structural peut donc être une enveloppe, ou carter entourant au moins en partir la partie fonctionnelle en étant configuré pour supporter le support d’équipements et le fixer au moyeu de carter intermédiaire, et pour reprendre les efforts transitant entre le support d’équipements et le moyeu de carter intermédiaire. Il est ainsi possible de suspendre et fixer le support d’équipements au moyeu de carter intermédiaire par l’intermédiaire d’un (ou plusieurs) équipement(s) déjà existant, auquel est rajouté un élément structural permettant à l’équipement de réaliser ces fonctions de fixation et de reprise d’efforts. Dans certains modes de réalisation, le au moins un équipement amont est l’un parmi un générateur électrique pour fournir de la puissance électrique à l’aéronef, un alternateur pour fournir du courant électrique à des équipements électriques de la turbomachine, un démarreur pour mettre en route la turbomachine, une pompe hydraulique pour fournir de la puissance hydraulique à l’aéronef, une pompe à carburant, ou une pompe de lubrification. L’équipement amont peut être l’un de ces accessoires ou, lorsque l’ensemble comprend plusieurs équipements ayant chacun un élément structural, plusieurs de ces accessoires peuvent être présents en un ou plusieurs exemplaires. Chacun de ces équipements comprend une partie fonctionnelle permettant de fournir la puissance électrique, un courant électrique, une puissance hydraulique, une puissance pneumatique, un débit/une pression de carburant, etc., selon le cas de figure, et un élément structural permettant la fixation du support d’équipements au moyeu de carter intermédiaire. Par ailleurs, cette liste n’est pas limitative, d'autres équipements pouvant être envisagés, tel qu’un déshuileur, un compresseur, ou des équipements non tournants tels que des échangeurs. Dans certains modes de réalisation, l’élément structural est fixé rigidement à la face amont et au moyeu de carter intermédiaire. Le support d’équipements est de préférence formé par un boîtier qui comprend la face amont. Par « fixation rigide », on comprend que l’élément structural est fixé directement à la face amont et au moyeu de carter intermédiaire, sans degré de liberté. Par exemple, la fixation de l’élément structural au moyeu de carter intermédiaire peut être réalisée par un boulonnage. La fixation via l’élément structural est donc simple et robuste. Dans certains modes de réalisation, l’élément structural est fixé rigidement à la face amont et au moyeu de carter intermédiaire par l’intermédiaire d’une liaison déformable. Une liaison déformable peut être réalisée au moyen d’un boulonnage comprenant une pièce intermédiaire déformable, intercalée entre l’élément structural et le moyeu de carter intermédiaire, permettant notamment d’amortir les vibrations. Dans certains modes de réalisation, l’élément structural est fixé rigidement à la face amont, l’ensemble comprenant en outre au moins un bras amont reliant l’élément structural de l’équipement amont au moyeu de carter intermédiaire, et dans lequel un fourreau rigide entoure l’arbre de transmission de puissance et fixe rigidement le support d’équipements au moyeu de carter intermédiaire. Selon cette configuration, l’élément structural est fixé d’une part rigidement à la face amont, et d’autre part au moyeu de carter intermédiaire via un bras amont. Lorsque l’ensemble comprend plusieurs équipements ayant chacun un élément structural, chacun des éléments structuraux est relié au moyeu de carter intermédiaire par l’intermédiaire d’un bras. Par ailleurs, le support d’équipements est également fixé au moyeu de carter intermédiaire via le fourreau rigide entourant l’arbre de transmission, le fourreau rigide étant alors également un élément structural. Les bras permettent de reprendre principalement les moments suivant trois axes orthogonaux, ces moments pouvant devenir significatifs lorsque le support d’équipements est dimensionné pour porter au moins trois équipements, tandis que le fourreau rigide peut être configuré pour reprendre principalement les efforts suivant lesdits trois axes. En outre, le fait de relier le bras amont à l’élément structural, et non directement à la face amont du support d’équipements, permet de limiter l’encombrement de l’ensemble. En effet, lorsque le support d’équipements comprend plusieurs équipements sur sa face amont, et qu’au moins certains équipements sur la face amont sont très proches les uns des autres, il reste peu de place pour fixer un bras entre ces équipements. La présence d’éléments structuraux, sur lesquels peuvent se fixer un bras amont, permet donc de limiter l’encombrement de l’ensemble. Dans certains modes de réalisation, l’élément structural est fixé rigidement à la face amont, l’ensemble comprenant en outre au moins six bras amonts reliant le support d’équipements au moyeu de carter intermédiaire, au moins l’un des six bras amonts reliant l’élément structural de l’équipement amont au moyeu de carter intermédiaire. La présence de six bras amonts permet de reprendre les six degrés de liberté du support d’équipements, sans nécessité la présence d’un fourreau rigide entourant l’arbre de transmission de puissance et fixant rigidement le support d’équipements au moyeu de carter intermédiaire. De préférence, chaque bras amont comprend une rotule à chacune de ses extrémités. De préférence encore, chaque bras amont est relié à un élément structural. Cette configuration est rendue possible par la présence du ou des élément(s) structuraux, permettant de fixer les bras amonts sur les éléments structuraux et non sur la face amont du support d’équipements, cette face amont pouvant être encombrée par la présence des équipements. De manière alternative, au moins un (ou davantage) des six bras amonts peut être relié à un élément structural, les autres bras amonts étant reliés à la face amont, selon l’encombrement et la place disponible. Dans certains modes de réalisation, l’élément structural est fixé rigidement à la face amont, l’ensemble comprenant en outre au moins un bras amont reliant l’élément structural de l’équipement amont au moyeu de carter intermédiaire, au moins un équipement aval monté sur une face aval du support d’équipements, et au moins un bras aval configuré pour relier l’équipement aval à un carter de la turbomachine disposé en aval du support d’équipements. Selon cette configuration, l’élément structural est également fixé d’une part rigidement à la face amont, et d’autre part au moyeu de carter intermédiaire via un bras amont. Toutefois, compte tenu de la présence du ou des bras aval(s), la fixation de la boîte de transfert au support d’équipements peut être rigide (via le fourreau rigide précité) notamment pour servir de centrage au niveau du carter intermédiaire, ou souple, via une liaison rotule par coulisseau par exemple. On notera que les équipements avals comportent de préférence un élément structural auquel est relié le bras aval. Ce dernier est également relié à un carter de la turbomachine disposé en aval du support d’équipements, de préférence en aval de la chambre de combustion, par exemple au carter de turbine basse pression. On comprend également que les équipements avals peuvent être l’un des équipements énumérés précédemment en référence aux équipements amonts, et sont également entraînés en rotation par la boîte de transfert. Dans certains modes de réalisation, le au moins un bras amont est fixé au moyeu de carter intermédiaire et/ou à l’élément structural de l’équipement amont de manière articulée. Plus particulièrement, dans certains modes de réalisation, le au moins un bras est fixé au moyeu de carter intermédiaire et/ou à l’élément structural de manière articulée de façon à reprendre les efforts uniquement dans l’axe des bras (en traction et/ou compression). Une articulation peut comprendre deux pièces mécaniquement en mouvement l’une par rapport à l’autre, auquel cas le bras peut être une bielle ou biellette, par exemple une bielle rotulée, et/ou comprendre une partie élastiquement déformable de façon à permettre un certain mouvement du bras, qui peut alors être une simple poutre, par rapport au moyeu de carter intermédiaire et/ou à l’élément structural. Grâce à ces moyens, la fixation du support d’équipements peut être isostatique et ne nécessite pas de réglage lors de son montage. Les suspensions peuvent également être équipées de plot souple pour amortir les sollicitations vibratoires. Dans certains modes de réalisation, le au moins un bras aval est fixé au carter de la turbomachine disposé en aval du support d’équipements et/ou à l’élément structural de l’équipement aval de manière articulée de façon à reprendre les efforts uniquement en traction. Dans certains modes de réalisation, la fixation du support d’équipements au moyeu de carter intermédiaire est isostatique. Par conséquent, le dimensionnement de l’ensemble est facilité et la fixation ne nécessite aucun réglage lors de son montage. Dans certains modes de réalisation, le support d’équipements est fixé au moyeu de carter intermédiaire de façon à se trouver, en position d’utilisation, en majorité en-dessous d’un axe du moyeu de carter intermédiaire. La position d’utilisation est une position dans laquelle l’ensemble pour turbomachine est intégré dans une turbomachine elle-même assemblée à un aéronef. Dans cette position, au moins 50% du volume du support d’équipements se trouve en-dessous de l’axe du moyeu de carter intermédiaire. De telles situations se rencontrent lorsque le support d’équipements est dit « monté à six heures » (6h), par exemple, en se référant à une horloge imaginaire dont l’axe 12h-6h est aligné avec la verticale, 12h étant en haut et 6h en bas. Le support d’équipements peut aussi être monté par exemple à 5h, à 7h, etc. Le point de référence peut être un centre de gravité du support d’équipements, éventuellement pourvu de ses équipements et accessoires. Dans certains modes de réalisation, l’ensemble comprend au moins deux équipements amonts, les au moins deux équipements amonts comprenant chacun un élément structural et étant disposé chacun à deux extrémités opposées du support d’équipements. Autrement dit, les équipements amont sont disposés de part et d’autre de l’arbre de transmission de puissance, à deux extrémités opposées du support d’équipements. Cela permet de répartir la reprise d’efforts entre les éléments structuraux. On comprend par « extrémités », les extrémités du support d’équipements selon une direction transversale, perpendiculaire à l’axe de la turbine. Par ailleurs, contrairement au cas de figure comprenant un unique équipement amont équipé d’un élément structural, nécessitant une structure renforcée et donc plus lourde pour reprendre les efforts, la présence de deux équipements amonts comprenant un élément structural permet de mieux répartir ces efforts, tout en limitant la masse de l’ensemble. Dans certains modes de réalisation, l’élément structural d’un premier équipement amont est fixé rigidement à la face amont et au moyeu de carter intermédiaire, et l’élément structural d’un deuxième équipement amont est fixé rigidement à la face amont et au moyeu de carter intermédiaire par l’intermédiaire d’un bras amont. Dans certains modes de réalisation, le support d’équipements s’étend selon une portion d’anneau. Le support d’équipements peut donc être prévu aussi près que possible de l’axe principal, autour du compartiment moteur, de façon à conserver une turbomachine compacte. La portion d’anneau peut être un arc de cercle, centré ou non sur l’axe de la turbomachine. Dans certains modes de réalisation, le moyeu de carter intermédiaire comprend un flasque annulaire aval auquel est fixé l’élément structural, et la boîte de transfert comprend un renvoi d’angle disposé dans le moyeu de carter intermédiaire en amont du flasque annulaire aval, ledit renvoi d’angle reliant l’arbre de transmission de puissance à l’arbre moteur de la turbomachine par l’intermédiaire d’un arbre radial de la turbomachine. Le renvoi d’angle peut permettre la transmission de puissance mécanique entre l’arbre radial et l’arbre de transmission de puissance. Le flasque annulaire aval peut être le même que celui mentionné précédemment. Dans certains modes de réalisation, la portion d’anneau couvre un secteur angulaire inférieur à 180°. Le présent exposé concerne également une turbomachine d’aéronef comprenant un ensemble selon l’un quelconque des modes de réalisation précédemment définis. L’aéronef peut être, en particulier, un avion ou un hélicoptère. La turbomachine peut être un turboréacteur, un turbopropulseur, une unité de puissance auxiliaire (communément appelée APU pour « Auxiliary Power Unit » ), etc. Dans certains modes de réalisation, la turbomachine d’aéronef comprend, en aval du carter intermédiaire, un carter de compresseur et un carter de chambre de combustion, et l’ensemble décrit précédemment est dépourvu de fixation entre le support d’équipements et le carter de compresseur, et dépourvu de fixation entre le support d’équipements et le carter de chambre de combustion. Les performances de la turbomachine sont donc préservées. D'autres caractéristiques et avantages de l'objet du présent exposé ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux figures annexées. La est une coupe schématique d’une turbomachine d’aéronef comprenant un ensemble selon un premier mode de réalisation. La est une vue de dessous, en perspective, d’une partie de la turbomachine d’aéronef selon le premier mode de réalisation. La est une vue de côté, en position d’utilisation, de la partie de la turbomachine de la , La est une vue de dessous, en perspective, d’une partie de la turbomachine d’aéronef selon un deuxième mode de réalisation. La est une vue de côté, en position d’utilisation, de la partie de la turbomachine de la . La est une vue de dessous, en perspective, d’une partie de la turbomachine d’aéronef selon un troisième mode de réalisation. La est une vue de côté, en position d’utilisation, de la partie de la turbomachine de la . Ensemble pour turbomachine d’aéronef (20), comprenant un moyeu de carter intermédiaire (30), un support d’équipements (40) présentant une face amont (42) située en aval du moyeu de carter intermédiaire (30), et une boîte de transfert (50) entraînant un arbre de transmission de puissance (54) configuré pour transmettre de la puissance mécanique, prélevée sur un arbre moteur (17) de la turbomachine, à au moins un équipement amont (46) monté sur la face amont (42) du support d’équipements (40), l’équipement amont (46) comprenant un élément structural (462) fixant le support d’équipements (40) au moyeu de carter intermédiaire (30). Ensemble pour turbomachine d’aéronef selon la revendication 1, dans lequel l’équipement amont (46) comprend une partie fonctionnelle (461), l’élément structural (462) entourant au moins en partie la partie fonctionnelle. Ensemble pour turbomachine d’aéronef selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le au moins un équipement amont (46) est l’un parmi un générateur électrique pour fournir de la puissance électrique à l’aéronef, un alternateur pour fournir du courant électrique à des équipements électriques de la turbomachine, un démarreur pour mettre en route la turbomachine, une pompe hydraulique pour fournir de la puissance hydraulique à l’aéronef, une pompe à carburant, ou une pompe de lubrification. Ensemble pour turbomachine d’aéronef selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’élément structural (462) est fixé rigidement à la face amont (42) et au moyeu de carter intermédiaire (30). Ensemble pour turbomachine d’aéronef selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’élément structural (462) est fixé rigidement à la face amont (42), l’ensemble comprenant en outre au moins un bras amont (70) reliant l’élément structural (462) de l’équipement amont (46) au moyeu de carter intermédiaire (30), et dans lequel un fourreau rigide (52) entoure l’arbre de transmission de puissance (54) et fixe rigidement le support d’équipements au moyeu de carter intermédiaire. Ensemble pour turbomachine d’aéronef selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’élément structural (462) est fixé rigidement à la face amont (42), l’ensemble comprenant en outre au moins un bras amont (70) reliant l’élément structural (462) de l’équipement amont (46) au moyeu de carter intermédiaire (30), au moins un équipement aval (48) monté sur une face aval (44) du support d’équipements (40), et au moins un bras aval (71) configuré pour relier l’équipement aval (48) à un carter (18) de la turbomachine disposé en aval du support d’équipements (40). Ensemble pour turbomachine d’aéronef selon la revendication 5 ou 6, dans lequel le au moins un bras amont (70) est fixé au moyeu de carter intermédiaire (30) et/ou à l’élément structural (462) de l’équipement amont (46) de manière articulée. Ensemble pour turbomachine d’aéronef selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la fixation du support d’équipements (40) au moyeu de carter intermédiaire (30) est isostatique. Ensemble pour turbomachine d’aéronef selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le support d’équipements (40) est fixé au moyeu de carter intermédiaire (30) de façon à se trouver, en position d’utilisation, en majorité en-dessous d’un axe (X) du moyeu de carter intermédiaire (30). Ensemble pour turbomachine d’aéronef selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant au moins deux équipements amonts (46), les au moins deux équipements amonts (46) comprenant chacun un élément structural (462) et étant disposé chacun à deux extrémités opposées du support d’équipements (40). Turbomachine d’aéronef (10) comprenant un ensemble (20) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10. Turbomachine d’aéronef (10) selon la revendication 11, comprenant, en aval du carter intermédiaire (14), un carter de compresseur (60) et un carter de chambre de combustion (16), et dans lequel l’ensemble est dépourvu de fixation entre le support d’équipements (40) et le carter de compresseur (60) ainsi que le carter de chambre de combustion (16).