Brevet FR3119199A1 — publié le 20220729

L’invention concerne un conduit (38) de décharge pour une turbomachine (10) d’aéronef, comprenant un corps tubulaire (46) de circulation d’un flux d’air de décharge, un embout tubulaire axial (48) agencé à une extrémité amont (45) longitudinale du corps (46), configuré pour coopérer par engagement axial mâle-femelle avec un élément complémentaire (36), et un joint d’étanchéité (56) monté sur ledit embout (48), caractérisé en ce que l’embout (48) comporte une gorge (60) périphérique interne ou externe de logement du joint (56) orientée radialement et en ce que ledit joint (56) configuré pour être serré radialement entre un fond (64) de cette gorge (62) et ledit élément (36). Figure pour l'abrégé : Figure 7 CONDUIT DE DECHARGE A ETANCHEITE PERFECTIONNEE Domaine technique de l'invention Le domaine de l’invention est celui des turboréacteurs d'aéronef, en particulier du type à double flux, et des systèmes de décharge permettant de faire chuter la pression en aval d’un compresseur d’un tel turboréacteur afin d’en abaisser le point de fonctionnement et de réduire les risques de pompage du compresseur. L’invention concerne plus particulièrement l’assemblage d’un conduit de décharge à un carter intermédiaire d’un tel turboréacteur. Arrière-plan technique Classiquement, un turboréacteur à double flux comporte, d'amont en aval selon le flux d'écoulement des gaz, une soufflante carénée aussi appelée « fan » agencée en amont du moteur, un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression. Les rotors du compresseur haute pression et de la turbine haute pression sont reliés par un arbre haute pression (HP) et forment avec lui un corps haute pression (HP). Les rotors du compresseur basse pression et de la turbine basse pression sont reliés par un arbre basse pression (BP) et forment avec lui un corps basse pression (BP). La soufflante est, quant à elle, portée par un arbre de soufflante qui est lié en rotation à l'arbre BP, directement ou par l'intermédiaire d'un dispositif de réduction de la vitesse de rotation, la soufflante tournant alors à une vitesse de rotation inférieure à celle de l'arbre BP, notamment lorsque celle-ci est de très grande dimension, dans le but de mieux l'adapter aérodynamiquement. Les compresseur basse pression et haute pression, la chambre de combustion, et les turbines haute pression et basse pression, logés dans un carter interne, forment un générateur de gaz ou « core » selon son acronyme anglais et délimitent un canal de flux primaire. Un carter externe qui s’étend an aval de la soufflante et qui entoure le générateur de gaz, délimite avec celui-ci un canal de flux secondaire, aussi appelé canal de flux froid. Un carter de soufflante permet de canaliser les gaz aspirés par la soufflante vers le canal de flux primaire, qui traverse les corps BP et HP, et vers le canal de flux secondaire qui enveloppe le carter des corps BP et HP et rejoint la veine de flux primaire dans une tuyère (non représentée) du turboréacteur. Ainsi, la masse d'air aspirée par la soufflante est divisée en un flux d'air primaire, qui circule dans le canal de flux primaire délimité par le générateur de gaz, et en un flux d'air secondaire, qui circule dans le canal de flux secondaire entourant le générateur de gaz, les flux d'air primaire et secondaire étant concentriques et se rejoignant au niveau d’une tuyère du turboréacteur. Par ailleurs, la plupart des turbomachines comportent des dispositifs de décharge qui sont destinés à éviter les phénomènes de pompage dans les compresseurs de ces turbomachines. En effet, dans une turbomachine, l'air est dirigé à travers plusieurs étages de compresseur jusqu'à une chambre de combustion. Lorsque l'air passe à travers les étages de compresseur successifs, la pression de l'air augmente. Sous certaines conditions, par exemple lorsque le moteur fonctionne à des régimes réduits, il peut survenir un phénomène de pompage. Le pompage est un phénomène cyclique fondamental propre aux compresseurs dynamiques. En effet, dans un compresseur, la compression est obtenue par échange d’énergie dans le gaz mis en mouvement dans des rangées d’ailettes. A l'instar d'une aile d'avion qui, sous incidence élevée et à vitesse réduite perd sa portance et "décroche", un compresseur peut décrocher. A débit réduit, le compresseur ne permet plus de pousser le flux d'air. Comme le compresseur forme l'interface de deux réseaux à pressions différentes, à savoir respectivement un réseau d'aspiration et un réseau de refoulement, en cas de décrochage, la capacité du réseau de refoulement, qui présente la pression la plus élevée, est susceptible de se vider dans la capacité du réseau d’aspiration par un débit à contre-courant dans le compresseur. Quand le réseau de refoulement s’est suffisamment vidé dans l’aspiration, le compresseur trouve de nouvelles conditions de fonctionnement lui permettant de rétablir le débit dans la bonne direction, jusqu’à ce qu’un nouveau cycle d’instabilité recommence. Ces grandes fluctuations cycliques de débit, portant le nom de pompage, s’apparentent à une série de chocs dont les conséquences mécaniques peuvent être désastreuses, et provoquer, par exemple, des ruptures d’ailettes, ou des vibrations radiales de très grand niveau, avec destruction des dispositifs d’étanchéité internes sur les compresseurs centrifuges. Les turbomachines actuelles comportent par conséquent des dispositifs de décharge de leurs compresseurs. Un dispositif de décharge comporte pour l'essentiel un piquage ou conduit de prélèvement, réalisé au refoulement du compresseur, qui permet, pour des débits réduits, de faire chuter la pression en aval du compresseur afin d'éviter les refoulements et par conséquent d'éviter les phénomènes de pompage. L'air prélevé sur le compresseur peut être évacué dans différents dispositifs à l'intérieur ou à l'extérieur de l'écoulement interne d'une veine de gaz de la turbomachine. Dans un turboréacteur à double flux, on désigne habituellement par carter intermédiaire un carter dont le moyeu est agencé axialement, entre un carter du compresseur basse pression et du carter de compresseur haute pression. Le carter intermédiaire comprend un moyeu formé d'une paroi annulaire interne délimitant extérieurement le canal de flux d'air primaire et une paroi annulaire externe délimitant intérieurement le canal flux d'air secondaire. Un dispositif de décharge comporte classiquement une vanne de décharge, parfois désignée par l'acronyme anglais VBV ( Variable Bleed Valve ) placée sur un moyeu de ce carter intermédiaire, et un conduit de décharge d'air associé à cette vanne de décharge, qui traverse le carter du générateur de gaz et qui relie la vanne de décharge au canal de flux secondaire. Le conduit de décharge d'air comporte généralement un embout tubulaire axial qui est agencé à une extrémité amont longitudinale de ce conduit, et qui est configuré pour coopérer par emboitement élastique avec une bouche complémentaire formée dans la paroi annulaire interne du carter intermédiaire avec interposition axiale d’un joint entre l’embout et la périphérie de la bouche. Un tel montage est par exemple décrit dans le document FR-A1-3 018 548. Ce montage présente plusieurs inconvénients. D’une part, l’embout est emboité et non fixé au carter intermédiaire, et il est à ce titre sujet à ces mouvements axiaux. D’autre part, le joint étant à effet axial, les mouvements axiaux de l’embout peuvent conduire à des défauts d’étanchéité. Enfin, le montage d’un joint axial sur l’embout implique un dispositif de maintien, comportant par exemple des picots, qui peuvent se voir endommagés par les mouvements axiaux de l’embout. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, économique et efficace à ces problèmes, permettant d'éviter au moins en partie les inconvénients précités. L'invention propose à cet effet un conduit de décharge comportant un embout porteur d’un moyen d’étanchéité à effet radial dont l’étanchéité n’est pas affectée par d’éventuels mouvements axiaux de l’embout. Dans ce but, l’invention propose un conduit de décharge pour une turbomachine d’aéronef, ce conduit de décharge comprenant : - un corps tubulaire définissant un passage interne de circulation d’un flux d’air de décharge, - un embout tubulaire axial agencé à une extrémité amont longitudinale du corps, configuré pour coopérer par engagement axial mâle-femelle avec un élément complémentaire, - un flasque externe agencé à une extrémité longitudinale aval opposée du corps, ce flasque comportant au moins une bride de fixation du conduit, - un joint d’étanchéité monté sur ledit embout, caractérisé en ce que l’embout comporte une gorge périphérique interne ou externe de logement du joint d’orientation radiale et en ce que ledit joint est configuré pour être serré radialement entre un fond de cette gorge et ledit élément. Selon d’autres caractéristiques du conduit : - le joint est un joint torique de section circulaire, - le conduit de décharge est réalisé en deux parties, l’embout tubulaire étant rapporté au corps tubulaire, - l’embout tubulaire et le corps tubulaire principal comportent à leur jonction des collerettes radiales conformes, complémentaires l’une de l’autre, et des moyens de fixation entre les deux collerettes, - le corps tubulaire est réalisé en un matériau composite. - l’embout est métallique, et fabriqué par moulage, forgeage ou fabrication additive , - l’embout tubulaire est réalisé en matériaux composites et fabriqué par stratification, tissage 3D, dépose automatique de fibres (AFP), ou par un procédé de fabrication de composite à fibres discontinues (DLF), - les collerettes radiales sont fixées l’une à l’autre par collage, rivetage ou boulonnage, - les collerettes radiales sont fixées l’une à l’autre par co-injection, L’invention concerne aussi une turbomachine d’aéronef à double flux comportant une soufflante et, en aval de ladite soufflante, d’une part, un canal de flux primaire comportant au moins, d’amont en aval, un compresseur basse pression, un carter intermédiaire et un compresseur haute pression, et d’autre part un canal de flux secondaire, ladite turbomachine comportant en outre un dispositif de décharge du compresseur basse pression comportant une vanne de décharge montée dans le carter intermédiaire, alimentant sélectivement une bouche du carter intermédiaire avec de l’air prélevé dans le canal de flux primaire et un conduit de décharge reliant la bouche à une ouverture formée dans une paroi du canal de flux secondaire, caractérisée en ce que le conduit de décharge est un conduit du type décrit précédemment, la bouche du carter intermédiaire étant tubulaire et formant l’élément complémentaire, et le flasque étant fixé autour de ladite ouverture. Selon une autre caractéristique de la turbomachine, le conduit de décharge débouche dans le canal de flux secondaire par l’intermédiaire d’un orifice de sortie au travers duquel s’étend une grille formée d’ailettes inclinées dans le sens du flux secondaire. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : La est une demi-vue schématique générale en coupe axiale d'un turboréacteur d'aéronef selon l’état de la technique ; La est une vue schématique de détail de la ; La est une vue en perspective d’un conduit de décharge selon l’état de la technique ; La est une vue en perspective de l’extrémité d’un conduit de décharge selon un premier mode de réalisation de l’invention; La est une vue en coupe axiale de l’extrémité d’un conduit de décharge selon le premier mode de réalisation de l’invention; La est une vue en coupe axiale de l’engagement mâle-femelle de l’extrémité conduit de décharge selon le premier mode de réalisation de l’invention avec un élément complémentaire ; La est une vue en perspective de l’extrémité d’un conduit de décharge selon un second mode de réalisation de l’invention; La est une vue en coupe axiale de l’extrémité d’un conduit de décharge selon le second mode de réalisation de l’invention; La est une vue en coupe axiale de l’engagement mâle-femelle de l’extrémité conduit de décharge selon le second mode de réalisation de l’invention avec un élément complémentaire. Description détaillée de l'invention On a représenté à la un moteur constitué d’un turboréacteur à double flux constitué d'un générateur de gaz 12 d'axe A entrainant une soufflante 16 carénée, ou fan, placée en amont de celui-ci, dont des aubes aspirent l’air nécessaire au fonctionnement du moteur. La masse d'air aspirée par le moteur est divisée en un flux d'air primaire (flèche P), qui circule dans un canal de flux primaire 13 traversant le générateur de gaz 12, et un flux d'air secondaire (flèche S), qui est issu de la soufflante 16 et qui circule autour du générateur de gaz 12 dans un canal de flux secondaire ou flux froid 14, les flux d'air primaire et secondaire étant concentriques. De manière connue, le flux d'air primaire (flèche P) est aspiré par le générateur de gaz 12 au sein duquel il est compressé par un premier compresseur 18, dit basse pression (BP), dont l'arbre BP est relié à l'arbre de la soufflante 14, puis dans un second compresseur aval 20, dit haute pression (HP). Le flux primaire est ensuite introduit, en aval du second compresseur, dans un chambre de combustion (non représentée) dans laquelle il est mélangé à du carburant puis brulé afin que les gaz résultants à haute énergie entraînent successivement une turbine haute pression (non représentée) puis une turbine basse pression. La turbine haute pression entraîne un arbre haute pression HP qui est accouplé au compresseur HP 20 et la turbine basse pression entraine un arbre basse pression BP auquel est accouplé le compresseur BP 18 et la soufflante 14. Dans un tel turboréacteur à double flux, on désigne habituellement par carter intermédiaire 22 un carter dont le moyeu est agencé entre un carter 24 du compresseur basse pression 18 et un carter 26 du compresseur haute pression 20. Le carter intermédiaire 22 comprend un moyeu comportant pour l’essentiel une paroi annulaire interne 28 délimitant extérieurement le canal de flux primaire 13 entre le compresseur basse pression 18 et le compresseur haute pression 20, et une paroi annulaire externe 30 délimitant intérieurement le canal de flux secondaire 14. Comme représenté sur la , le moyeu du carter intermédiaire 22 porte aussi des aubes de stator 44 destinées à redresser le flux d'air secondaire issu de la soufflante 14. De manière connue, un tel turboréacteur est généralement équipé d’un dispositif de décharge comportant au moins une vanne de décharge 32 ou VBV (pour Variable Bleed Valve , en anglais), placée sur le moyeu de la paroi annulaire interne 28 de ce carter intermédiaire 22, et un conduit de décharge d'air 38 associé à cette vanne de décharge, qui traverse le carter du générateur de gaz 12 et qui relie la vanne de décharge 32 au canal de flux secondaire 14. Une telle vanne de décharge 32 permet de renvoyer une partie du flux d'air primaire, en sortie du compresseur BP 18, dans le canal 14 de flux d'air secondaire. Cette décharge a pour effet, en faisant baisser la pression en aval du compresseur BP 18, d'abaisser le point de fonctionnement de celui-ci et de réduire les risques de pompage du compresseur 18 qui, comme on l’a expliqué précédemment, risquent de provoquer une inversion brutale de l'écoulement du flux de gaz chauds de la chambre de combustion, pouvant endommager le compresseur 18. De plus, en cas de pénétration accidentelle de corps étrangers tels que de l'eau, de la glace ou des débris divers dans la canal de flux primaire 13, qui sont susceptibles de nuire au fonctionnement du turboréacteur, la vanne de décharge 32 permet de récupérer ces corps étrangers et de les éjecter en dehors de la veine de flux primaire alimentant en air la chambre de combustion. Plus particulièrement, chaque vanne de décharge 32 est agencée dans la virole annulaire interne 28 du moyeu du carter intermédiaire 22 et elle communique avec un espace 33 compris entre la virole annulaire interne 28 et la virole externe 30 du carter intermédiaire 22. Pour permettre la décharge d'air, le moyeu du carter intermédiaire 22 comprend une paroi transversale aval 34 agencée en amont du compresseur haute pression 20 du turboréacteur, qui relie les extrémités aval des viroles annulaires interne 28 et externe 30. La paroi aval 34 comporte une pluralité d’éléments, constitués ici de bouches 36 réparties autour de l'axe 14 du turboréacteur 10, qui communiquent chacune en amont avec l'intérieur du moyeu et qui sont connectées avec le conduit 38. Une extrémité aval du conduit 38 débouche au niveau d'une seconde ouverture 40 formée dans une virole annulaire externe 42 agencée dans le prolongement aval de la paroi annulaire externe 30 du carter intermédiaire 22. Plus particulièrement, comme l’illustrent les figures 2 et 3, le conduit de décharge 38 comprend un corps tubulaire 46 définissant un passage interne 50 de circulation du flux d’air de décharge. Il comporte, à une extrémité amont longitudinale 45 du corps 46, un embout tubulaire axial 48 configuré pour coopérer par engagement axial mâle-femelle avec un élément complémentaire du carter intermédiaire 22, ici la bouche 36. A une extrémité longitudinale aval opposée 47 du corps 46, le conduit 38 comporte un flasque externe 52, ce flasque 52 étant fixé autour de l’ouverture 40 à la virole annulaire externe 42. A cet effet, le flasque 52 comporte au moins une bride 54 de fixation à la virole annulaire externe 52. Pour assurer l’étanchéité du conduit 38 avec carter 22, l’embout 48 comporte un joint d’étanchéité 56, qui est monté sur cet embout 48. Conventionnellement, l’embout tubulaire axial 48 coopérant par engagement axial mâle-femelle avec la bouche 36, le joint 56 est un joint périphérique qui est compressé axialement entre une collerette radiale 58 de l’embout 48 et le bord de la bouche 36. Ce joint 56 est maintenu sur l’embout 48 par des picots (non représentés). En fonctionnement, l’embout 48 est sujet à des mouvements axiaux qui peuvent causer une perte d’étanchéité du joint 56 et occasionner une destruction des picots maintenant le joint 56, rendant le remplacement de l’ensemble du conduit 38 à chaque intervention. L’invention remédie à ces inconvénients en proposant un conduit dont l’étanchéité est assurée par un joint 56 à action radiale et non plus axiale. Dans ce but, comme l’illustrent les figures 4, 5, 7 et 8, l’invention propose un conduit 38 du type décrit précédemment, caractérisé en ce que l’embout 48 comporte une gorge périphérique interne ou externe 60 de logement du joint 56 qui est orientée radialement, et en ce que le joint 56 est configuré pour être serré radialement entre un fond 62 de cette gorge 60 et l’élément qui est ici une bouche tubulaire 36, comme représenté aux figures 6 et 9. Ainsi, comme on peut le voir sur les figures 6 et 9, l’embout 48 est susceptible de se déplacer suivant sa direction axiale X autour de la bouche tubulaire 36, comme représenté à la , ou dans la bouche tubulaire 36, comme représenté à la , en coulissant sans qu’il n’y ait de perte d’adhérence du joint 56 et donc, sans perte d’étanchéité. De préférence pour garantir un contact satisfaisant en dépit des mouvements potentiels de l’embout 48, le joint 56 est un joint dit torique, c’est à dire de section circulaire. Le joint ne s’étend pas nécessairement selon une ligne moyenne circulaire à la manière d’un tore mathématiquement parlant, mais peut aussi présenter une ligne moyenne rectangulaire, carrée ou autre, tant que la section du joint 56 est circulaire. Un autre avantage de l’invention est que de préférence, le conduit de décharge 36 est réalisé en deux parties, l’embout tubulaire 48 étant rapporté au corps tubulaire 46. En effet, le corps 48 est traditionnellement réalisé en un matériau composite qui présente d’excellentes qualité de tenue mécanique mais qui, du fait de sa grande dimension, ne permet forcément pas de réaliser la gorge 60 avec la précision requise. L’embout 48 est quant à lui réalisé dans un matériau permettant la conformation de la gorge 60. A cet effet, l’embout peut être est métallique, et fabriqué par moulage, forgeage ou fabrication additive. En variante, l’embout tubulaire 48 peut être est réalisé en matériaux composites et fabriqué par stratification, tissage 3D, dépose automatique de fibres (AFP), ou par un procédé de fabrication de composite à fibres discontinues (DLF). Pour permettre l’assemblage de l’embout 48 au corps 46; l’embout tubulaire 48 et le corps tubulaire principal 46 comportent à leur jonction des collerettes radiales respectives conformes 64 et 66, complémentaires l’une de l’autre. Ces collerettes 64, 66 peuvent être ont assemblées l’une à l’autre par divers moyens de fixation. Les collerettes 64, 66 peuvent notamment être fixées mécaniquement l’une à l’autre par collage, rivetage ou boulonnage. En variante, lorsque le corps 46 et l’embout 48 sont tous deux réalisés en matériaux composites, les collerettes radiales peuvent fixées l’une à l’autre lors de la fabrication du conduit 36 par co-injection. Avantageusement, comme l’illustre la , le conduit de décharge 38 débouche dans le canal de flux secondaire par l’intermédiaire d’un orifice de sortie 68 du conduit 38 au travers duquel s’étend une grille 70 formée d’ailettes 72 inclinées dans le sens du flux secondaire. Cette configuration permet de minimiser les turbulences induites par les décharges d’air dans le canal de flux froid 14. L’invention propose donc un conduit de décharge fiabilisant l’étanchéité d’un dispositif de décharge. Conduit (38) de décharge pour une turbomachine (10) d’aéronef, ce conduit de décharge comprenant : - un corps tubulaire (46) définissant un passage interne (50) de circulation d’un flux d’air de décharge, - un embout tubulaire axial (48) agencé à une extrémité amont (45) longitudinale du corps (46), configuré pour coopérer par engagement axial mâle-femelle avec un élément complémentaire (36), - un flasque externe (52) agencé à une extrémité longitudinale aval (47) opposée du corps (46), ce flasque (52) comportant au moins une bride (54) de fixation du conduit (38), - un joint d’étanchéité (56) monté sur ledit embout (48), caractérisé en ce que l’embout (48) comporte une gorge (60) périphérique interne ou externe de logement du joint (56) orientée radialement, et en ce que ledit joint (56) est configuré pour être serré radialement entre un fond (64) de cette gorge (62) et ledit élément (36). Conduit de décharge (38) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le joint (56) est un joint torique de section circulaire. Conduit de décharge (38) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conduit de décharge (38) est réalisé en deux parties, l’embout tubulaire (48) étant rapporté au corps tubulaire (46). Conduit de décharge (38) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’embout tubulaire (48) et le corps tubulaire principal (46) comportent à leur jonction des collerettes (62, 64) radiales conformes, complémentaires l’une de l’autre, et des moyens de fixation entre les deux collerettes (62, 64) . Conduit de décharge (38) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps tubulaire (46) est réalisé en un matériau composite. Conduit de décharge (38) selon l’une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l’embout (48) est métallique, et fabriqué par moulage, forgeage ou fabrication additive. Conduit de décharge (38) selon l’une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que l’embout tubulaire est réalisé en matériau composite et fabriqué par stratification, tissage 3D, dépose automatique de fibres (AFP), ou par un procédé de fabrication de composite à fibres discontinues (DLF). Conduit de décharge (38) selon l’une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que les collerettes radiales (62, 64) sont fixées l’une à l’autre par collage, rivetage ou boulonnage. Conduit de décharge (38) selon l’une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que les collerettes radiales sont fixées l’une à l’autre par co-injection. Turbomachine d’aéronef (10) à double flux, comportant une soufflante (12) et, en aval de ladite soufflante, d’une part, un canal de flux primaire (13) comportant au moins, d’amont en aval, un compresseur basse pression (18) , un carter intermédiaire (22) et un compresseur haute pression (20), et d’autre part un canal de flux secondaire (14) , ladite turbomachine comportant en outre un dispositif de décharge du compresseur basse pression (18) comportant une vanne de décharge (32) montée dans le carter intermédiaire (22), alimentant sélectivement une bouche (36) du carter intermédiaire (22) avec de l’air prélevé dans le canal de flux primaire (13) et un conduit de décharge (38) reliant la bouche (36)v à une ouverture (40) formée dans une paroi (42) du canal de flux secondaire (14), caractérisée en ce que le conduit de décharge (38) est un conduit selon l’une des revendications 1 à 9, la bouche (36) du carter intermédiaire étant tubulaire et formant l’élément complémentaire, et le flasque (52) étant fixé autour de ladite ouverture (40). Turbomachine (10)selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le conduit de décharge (38) débouche dans le canal de flux secondaire (14) par l’intermédiaire d’un orifice de sortie (68) au travers duquel s’étend une grille (70) formée d’ailettes (72) inclinées dans le sens du flux secondaire.