Brevet FR3123312A1 — publié le 20221202

La présente invention concerne un mécanisme de changement de pas d’une hélice de turbomachine, ladite turbomachine comprenant une partie stator et une partie rotor, ledit mécanisme de changement de pas comprenant un actionneur électrohydraulique comprenant : un vérin d’actionnement de l’hélice, comprenant une première chambre et une deuxième chambre ; une pompe hydraulique adaptée pour alimenter sélectivement la première chambre ou la deuxième chambre du vérin en fluide hydraulique sous pression ; un réservoir de fluide hydraulique configuré pour stocker un fluide hydraulique sous pression ; une vanne pilotée entre une première position, dans laquelle la vanne met en communication fluidique la première chambre du vérin avec la pompe hydraulique, et une deuxième position dans laquelle la vanne met en communication fluidique la première chambre du vérin avec le réservoir de fluide hydraulique. Figure pour l’abrégé : Fig. 3 Mise en drapeau du système électrohydraulique avec pompe par clapets dans le repère tournant DOMAINE TECHNIQUE GENERAL L’invention concerne le domaine des turbomachines comprenant une hélice ou une soufflante à calage variable. Plus précisément, l’invention porte sur un système d’actionnement du pas d’une hélice ou d’une soufflante d’une telle turbomachine. ETAT DE L’ART Différentes architectures de turbomachine ont recours à une hélice (turbopropulseur, open rotor) ou une soufflante (turboréacteur) à calage variable. Cette variabilité permet à la turbomachine de s’adapter aux conditions de vol variables en maintenant un angle d’incidence de l’air favorable sur les pales. La variabilité du calage est particulièrement nécessaire pour les rotors ayant un faible taux de compression, comme les hélices de turbopropulseurs et les soufflantes de turbomachines ayant un taux de dilution (rapport entre le débit du flux secondaire (froid) et le débit du flux primaire (qui traverse le corps primaire)) élevé. Des mécanismes de changement de pas multiples ont été imaginés pour faire varier le calage des pales d’une hélice ou d’une soufflante. Ces mécanismes comportent généralement une mise en rotation de la pale autour de son axe principal par l'intermédiaire d’une cinématique, par exemple un ensemble bielle - excentrique actionnée par un vérin. Le vérin est alimenté en fluide hydraulique (par exemple de l’huile) en provenance d’un groupe de lubrification de la turbomachine, la variation de la pression de fluide hydraulique délivrée ainsi que la distribution du fluide dans l’une ou l’autre des chambres du vérin permettent de faire varier le pas des pales. Afin de transférer l’alimentation en fluide hydraulique du mécanisme de changement de pas d’un repère fixe (groupe de lubrification) de la turbomachine à un repère tournant (de la soufflante), on utilise généralement un OTB (acronyme anglais de Oil Transfer Bearing, pour joint hydraulique tournant multi-passage ou transfert d’huile tournant). De manière connue en soi, l’OTB comprend une partie fixe par rapport à une partie stator de la turbomachine et qui est connectée, via des canalisations dédiées, à une servovalve et à une pompe, elle-même connectée au circuit de lubrification moteur comprenant le groupe de lubrification et un réservoir d’huile et une pompe, et une partie tournante qui est solidaire en mouvement d’une partie rotor de la turbomachine. Cependant, l’OTB est un dispositif complexe et fragile, susceptible de générer des dysfonctionnements, notamment d’importantes fuites d’huiles affectant la fiabilité et les performances de la turbomachine et nécessitant la mise en place de pompes de récupération et un surdimensionnement du système d’huile moteur. L’alimentation en huile sous pression de ce dispositif est toujours problématique, car en général pour fournir une forte densité de puissance on utilise des pompes hydrauliques entrainées par un des arbres de la turbomachine. Par ailleurs, cette configuration présente des limitations de fonctionnement à bas régime puisqu’elle est dépendante du régime du corps haute pression de la turbomachine et peut être sujet à des problématiques de gavage lors de certaines manœuvres puisqu’elle est dépendante de l’alimentation du circuit d’huile moteur. Par exemple, lorsque la turbomachine est à proximité de l’arrêt (en cours d’arrêt, au cours du démarrage, ou arrêtée) il peut être nécessaire de soit actionner, soit maintenir le calage de pas, ce qui demande en général l’utilisation d’une pompe indépendante supplémentaire (en général alimentée électriquement), et un dispositif de blocage du pas (appelé pitchlock en anglais). Enfin, cette configuration nécessite un système permettant de protéger contre une fermeture du calage des aubes en vol suite à défaillance hydraulique. D’autres alternatives peuvent être envisagés : un système de verrouillage du pas des pales (« pitch lock » en anglais) ou un système de contrepoids pour assurer la mise en drapeau des aubes (ouverture du pas pour limiter la traînée). Ces deux systèmes sont lourds, complexes, chers et peuvent générer d’autres cas de défaillance comme le blocage intempestif du calage. De plus, la mise en fonctionnement du groupe de lubrification étant généralement lié à la mise en fonctionnement de la turbomachine, il est nécessaire de prévoir des systèmes auxiliaires afin d’assurer certaines fonctions de protection, notamment en cas de survitesse ou d’arrêt moteur. Il est donc nécessaire de prévoir un système de mise en drapeau fonctionnel même en cas d’absence de pression de fluide hydraulique. D’autre part le mécanisme de changement de pas doit pouvoir, moteur à l’arrêt, assurer la sortie de la position drapeau. PRESENTATION DE L’INVENTION Un but de l’invention est de proposer une turbomachine à calage variable qui surmonte les inconvénients de l’art antérieur mentionnés ci-dessous. Un autre but de l’invention est de proposer un mécanisme de changement de pas indépendant qui s’affranchisse des difficultés liées au transfert de fluide hydraulique d’un repère fixe vers un repère tournant. Un autre but encore de l’invention est de proposer un mécanisme de changement de pas qui puisse être utilisé quel que soit le fonctionnement de la turbomachine, qui soit en outre capable d’assurer les fonctions de protection et de mise en drapeau des pales de l’hélice/de la soufflante de la turbomachine, de préférence sans être affecté par des pannes possibles du transfert électrique tournant. Un autre but de l’invention est de proposer un mécanisme de changement de pas qui puisse à la fois être mis en œuvre dans une turbomachine type turbopropulseur ou open rotor comprenant une hélice et un turboréacteur comprenant une soufflante. A cet effet, l’invention propose, selon un premier aspect, un mécanisme de changement de pas d’une hélice de turbomachine, ladite turbomachine comprenant une partie stator et une partie rotor, ledit mécanisme de changement de pas comprenant un actionneur électrohydraulique comprenant : un vérin d’actionnement de l’hélice, comprenant une première chambre et une deuxième chambre ; une pompe hydraulique adaptée pour alimenter sélectivement la première chambre ou la deuxième chambre du vérin en fluide hydraulique sous pression ; un réservoir de fluide hydraulique configuré pour stocker un fluide hydraulique sous pression ; une vanne pilotée entre une première position, dans laquelle la vanne met en communication fluidique la première chambre du vérin avec la pompe hydraulique, et une deuxième position dans laquelle la vanne met en communication fluidique la première chambre du vérin avec le réservoir de fluide hydraulique. L’invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : le mécanisme comprenant en outre un réservoir de fluide hydraulique supplémentaire, la vanne étant pilotée par une pression dudit réservoir de fluide hydraulique supplémentaire ; la vanne est pilotée de la première position vers la deuxième position lorsque la pression du réservoir de fluide hydraulique supplémentaire est inférieure à un seuil prédéterminé ; une pression du réservoir de fluide hydraulique est supérieure à la pression du réservoir de fluide hydraulique supplémentaire ; le réservoir de fluide hydraulique supplémentaire est monté dans un repère tournant de la turbomachine ; le mécanisme comprenant en outre un clapet de surpression et/ou une vanne supplémentaire configurés pour mettre en communication fluidique la deuxième chambre du vérin avec le réservoir hydraulique supplémentaire lorsque la vanne supplémentaire est dans la deuxième position ; le capet de surpression et/ou la vanne supplémentaire sont pilotés par la pression du réservoir de fluide supplémentaire ; le mécanisme comprenant en outre un clapet de surpression supplémentaire configuré pour mettre en communication fluidique la première chambre du vérin avec le réservoir de fluide hydraulique supplémentaire lorsque la pression de la première chambre du vérin est supérieure à un seuil prédéterminé ; le réservoir de fluide hydraulique est monté dans un repère tournant de la turbomachine ; le corps de la pompe est dans un repère tournant de la turbomachine et l’un parmi le plateau incliné et le barillet de la pompe est dans un repère fixe de la turbomachine ; en l’absence de rotation entre le repère fixe et le repère tournant, la pompe à un débit nul ; le mécanisme comprenant en outre une vanne d’inversion de débit configurée pour mettre sélectivement en communication fluidique la pompe hydraulique avec la première chambre ou la deuxième chambre du vérin ; la pompe hydraulique est réversible. PRESENTATION DES FIGURES D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre d’un mode de réalisation préférentiel. Cette description sera donnée en référence aux dessins annexés dans lesquels : la est une vue en coupe schématique d’un exemple de turbomachine comprenant une soufflante ou une hélice à calage variable et un mécanisme de changement de pas conforme à un mode de réalisation de l’invention ; la est une vue en coupe partielle et schématique d’un exemple de réalisation d’un réducteur mécanique du type planétaire pouvant être utilisé dans une turbomachine comprenant un mécanisme de changement de pas conforme à un mode de réalisation de l’invention ; la est une vue en coupe schématique d’un exemple de turbomachine comprenant une soufflante ou une hélice à calage variable et un mécanisme de changement de pas utilisant une pompe hydraulique non réversible conforme à un mode de réalisation de l’invention ; la est une vue en coupe schématique d’un exemple de turbomachine comprenant une soufflante ou une hélice à calage variable et un mécanisme de changement de pas utilisant une pompe hydraulique réversible conforme à un mode de réalisation de l’invention ; la est une vue schématique d’un mécanisme de changement de pas d’une hélice utilisant une pompe hydraulique non réversible comprenant un système de mise en drapeau hydraulique selon un premier mode de réalisation ; la est une vue schématique d’un mécanisme de changement de pas d’une hélice utilisant une pompe hydraulique non réversible comprenant un système de mise en drapeau hydraulique selon un deuxième mode de réalisation. la une vue schématique d’un mécanisme de changement de pas d’une hélice utilisant une pompe hydraulique réversible comprenant un système de mise en drapeau hydraulique selon le premier mode de réalisation ; la est une vue schématique d’un mécanisme de changement de pas d’une hélice utilisant une pompe hydraulique réversible comprenant un système de mise en drapeau hydraulique selon le deuxième mode de réalisation. Mécanisme de changement de pas d’une hélice (10) de turbomachine, ladite turbomachine comprenant une partie stator et une partie rotor, ledit mécanisme de changement de pas comprenant un actionneur électrohydraulique (11) comprenant : - un vérin d’actionnement (15) de l’hélice, comprenant une première chambre (151) et une deuxième chambre (152); - une pompe hydraulique (20) adaptée pour alimenter sélectivement la première chambre (151) ou la deuxième chambre (152) du vérin (15) en fluide hydraulique sous pression ; - un réservoir de fluide hydraulique (17) configuré pour stocker un fluide hydraulique sous pression ; - une vanne (18) pilotée entre une première position, dans laquelle la vanne (18) met en communication fluidique la première chambre (151) du vérin (15) avec la pompe hydraulique (20), et une deuxième position dans laquelle la vanne (18) met en communication fluidique la première chambre (151) du vérin (15) avec le réservoir de fluide hydraulique (17). Mécanisme de changement de pas selon la revendication 1, comprenant en outre un réservoir de fluide hydraulique supplémentaire (16), la vanne (18) étant pilotée par une pression dudit réservoir de fluide hydraulique supplémentaire (16). Mécanisme selon la revendication 2, dans lequel la vanne (18) est pilotée de la première position vers la deuxième position lorsque la pression du réservoir de fluide hydraulique supplémentaire (16) est inférieure à un seuil prédéterminé. Mécanisme selon l’une des revendications 2 ou 3, dans lequel une pression du réservoir de fluide hydraulique (17) est supérieure à la pression du réservoir de fluide hydraulique supplémentaire (16). Mécanisme selon l’une des revendications 2 à 4, dans lequel le réservoir de fluide hydraulique supplémentaire (16) est monté dans un repère tournant de la turbomachine. Mécanisme selon l’une des revendications 2 à 5, comprenant en outre un clapet de surpression (155) et/ou une vanne supplémentaire (19) configurés pour mettre en communication fluidique la deuxième chambre (152) du vérin (15) avec le réservoir hydraulique supplémentaire (16) lorsque la vanne supplémentaire (19) est dans la deuxième position. Mécanisme selon la revendication 6, dans laquelle le capet de surpression (155) et/ou la vanne supplémentaire (19) sont pilotés par la pression du réservoir de fluide supplémentaire (16). Mécanisme selon l’une des revendication 1 à 7, comprenant en outre un clapet de surpression supplémentaire (154) configuré pour mettre en communication fluidique la première chambre (151) du vérin avec le réservoir de fluide hydraulique supplémentaire (16) lorsque la pression de la première chambre (151) du vérin est supérieure à un seuil prédéterminé. Mécanisme selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel le réservoir de fluide hydraulique (17) est monté dans un repère tournant de la turbomachine. Mécanisme de changement de pas selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel le corps (22) de la pompe est dans un repère tournant de la turbomachine et l’un parmi le plateau incliné et le barillet (23) de la pompe est dans un repère fixe de la turbomachine. Mécanisme de changement de pas selon la revendication 10, dans lequel en l’absence de rotation entre le repère fixe et le repère tournant, la pompe à un débit nul. Mécanisme de changement de pas selon l’une des revendications 1 à 11, comprenant en outre une vanne d’inversion de débit configurée pour mettre sélectivement en communication fluidique la pompe hydraulique (20) avec la première chambre (151) ou la deuxième (152) chambre du vérin (15). Mécanisme de changement de pas selon l’une des revendication 1 à 11, dans lequel la pompe hydraulique (20) est réversible.