Brevet FR3127525A1 — publié le 20230331

L’invention concerne un dispositif auxiliaire (14) d’alimentation en huile comprenant: un réservoir auxiliaire (20) d’huile, une pompe auxiliaire (22) comprenant une entrée (22a) reliée au réservoir auxiliaire (20) et une sortie (22b), une vanne (21) comprenant un corps (21a) présentant une entrée (21b) reliée à la sortie (22b) de la pompe auxiliaire (22) et une première sortie (21c) reliée au réservoir auxiliaire (20), et une seconde sortie (21d) destinée à être reliée au système de commande (13), la vanne (21) comprenant en outre un organe mobile dans le corps (21a) et configuré pour se déplacer entre une première position dans laquelle l’entrée (21b) de la vanne (21) est en communication fluidique avec la première sortie (21c) de la vanne (21) et une seconde position dans laquelle l’entrée (21b) de la vanne (21) est en communication fluidique avec la seconde sortie (21d) de la vanne (21). Figure d’abrégé : 4a DISPOSITIF AUXILIAIRE D’ALIMENTATION EN HUILE POUR UNE TURBOMACHINE D’AERONEF Domaine technique de l'invention L’invention concerne le domaine des dispositifs auxiliaires d’alimentation en huile pour une turbomachine d’aéronef. Arrière-plan technique Une turbomachine pour un aéronef comprend d’amont en aval, au moins un premier rotor, également appelé rotor propulseur, tel qu’une hélice lorsque la turbomachine est un turbopropulseur, ou encore une soufflante non carénée lorsque la turbomachine est de type « open rotor » ou une soufflante carénée lorsque la turbomachine est un turboréacteur, un compresseur, une chambre de combustion et une turbine. Le rotor du compresseur est relié au rotor de la turbine et au premier rotor par un arbre d’entrainement. Un flux d’air est comprimé au sein du compresseur puis l’air comprimé est mélangé à un carburant et brulé au sein de la chambre de combustion. Les gaz formés par la combustion traversent la turbine qui permet d’entrainer le rotor du compresseur et le rotor propulseur. L’hélice ou la soufflante du rotor propulseur ainsi que le rotor du compresseur, sont équipés d’aubes qui permettent d’exercer une action sur le flux d’air. Afin d’adapter la turbomachine aux conditions de vols, il est connu d’équiper d’aubes à angle de calage variable le rotor propulseur ou encore le rotor du compresseur d’aubes à angle de calage variable. A cet effet, la turbomachine comprend un système de commande des aubes à angle de calage variable qui comprend une unité de commande reliée à un actionneur hydraulique pour déplacer en rotation les aubes par rapport à un axe longitudinal des aubes selon l’orientation du flux d’air. Afin d’alimenter en huile le système de commande et notamment l’actionneur hydraulique ainsi que d’autres éléments de la turbomachine tels que des paliers et réducteurs, la turbomachine comprend typiquement un système d’alimentation en huile. Ce système d’alimentation comprend par exemple un réservoir principal relié à un second circuit d’alimentation sur lequel est montée une pompe permettant l’aspiration de l’huile à partir du réservoir principal et la circulation de cette huile jusqu’à l’actionneur hydraulique. Le réservoir principal comprend typiquement une enceinte présentant une paroi inférieure et supérieure reliées par des parois transversales. La paroi inférieure comprend un orifice relié à la pompe pour l’aspiration de l’huile. Certaines phases de vol d’aéronef perturbent l’alimentation en huile de l’actionneur hydraulique. En effet, l’aéronef peut expérimenter des phases de vol durant lesquelles la force gravitationnelle est nulle ou négative. Ces phases de vol sont appelées dans le domaine de l’invention « condition 0g » lorsque la force gravitationnelle est nulle ou « condition de g négatif » lorsque la force gravitationnelle est inversée. Durant de telles phases de vol, l’huile contenue dans le réservoir principal se retrouve plaquée sur la paroi supérieure du réservoir opposée à l’orifice en condition de g négatif ou l’huile et l’air forme une suspension chargée de bulles d’air en condition de 0g. La pompe n’aspire donc plus d’huile mais de l’air ou de l’huile fortement chargée de bulles d’air, ce qui dégrade l’alimentation en huile du système de commande et peut même provoquer un arrêt de la pompe d’alimentation. Dans tous les cas, l’actionneur hydraulique du système de commande n’est plus correctement alimenté en huile. Une telle dégradation de l’alimentation en huile du système de commande et notamment de l’actionneur hydraulique peut rendre incontrôlable le calage des aubes du rotor propulseur, en particulier les pales de l’hélice ou de la soufflante non carénée, ce qui peut conduire à la mise en drapeau des aubes par un système de sécurité. Ceci a pour conséquence de diminuer significativement la poussée de la turbomachine et d’entrainer une perte de contrôle de celle-ci, ce qui n’est pas acceptable. Par conséquent, il existe un besoin de fournir un dispositif d’alimentation en huile qui assure une alimentation en huile du système de commande des aubes à angle de calage variable durant les phases de vol pendant lesquelles la force gravitationnelle est nulle ou négative. A cet effet, l’invention propose un dispositif auxiliaire d’alimentation en huile d’un système de commande d’aubes à angle de calage variable pour une turbomachine d’aéronef, le système de commande étant alimenté en huile à partir d’un réservoir principal d’huile dans des conditions de force gravitationnelle positive subie par l’aéronef, le dispositif auxiliaire étant destiné à alimenter en huile le système de commande dans des conditions de force gravitationnelle négative ou nulle subie par l’aéronef, le dispositif auxiliaire comprenant : un réservoir auxiliaire d’huile, une pompe auxiliaire comprenant une entrée reliée au réservoir auxiliaire et une sortie, une vanne comprenant un corps présentant une entrée reliée à la sortie de la pompe auxiliaire et une première sortie reliée au réservoir auxiliaire, et une seconde sortie destinée à être reliée au système de commande, la vanne comprenant en outre un organe mobile dans le corps et configuré pour se déplacer entre une première position dans laquelle l’entrée de la vanne est en communication fluidique avec la première sortie de la vanne et une seconde position dans laquelle l’entrée de la vanne est en communication fluidique avec la seconde sortie de la vanne. Le dispositif selon l’invention permet donc d’alimenter à partir du réservoir auxiliaire le système de commande. La pompe auxiliaire selon l’invention est toujours active. Lorsque l’organe mobile de la vanne est dans la première position, la turbomachine est dans une phase de fonctionnement dite normale. La vanne permet alors à l’huile qui est aspirée par la pompe auxiliaire d’être redirigée vers le réservoir auxiliaire. Lorsque la turbomachine est dans une seconde phase de fonctionnement, notamment lorsque la force gravitationnelle est nulle (condition de 0g) ou négative (condition de g négatif) alors l’organe mobile se déplace dans la seconde position. La vanne permet alors de délivrer l’huile aspirée par la pompe auxiliaire au système de commande. Le système de commande est ainsi alimenté sans interruption. Par ailleurs, l’activité continue de la pompe auxiliaire permet d’alimenter sans délai le système de commande lors du passage de la turbomachine dans la seconde phase de fonctionnement. L’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - la pompe auxiliaire est une pompe hydraulique à cylindrée fixe ; - la vanne comprend une chambre d’actionnement hydraulique ; - un moteur rotatif pour entrainer la pompe auxiliaire ; - un limiteur de pression agencé entre la pompe auxiliaire et la vanne. L’invention concerne également une turbomachine d’aéronef comprenant : des aubes à angle de calage variable, un système de commande de calage des aubes comprenant : une unité commande reliée à un actionneur hydraulique, un système d’alimentation en huile comprenant : un réservoir principal d’huile, une pompe d’alimentation en huile comprenant une entrée reliée au réservoir principal d’huile et une sortie reliée au système de commande. La turbomachine se caractérise en ce qu’elle comprend en outre un dispositif auxiliaire d’alimentation en huile selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes. La turbomachine peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - le système d’alimentation en huile comprend: un second circuit d’alimentation en huile reliant le réservoir principal au système de commande et sur lequel est monté la pompe d’alimentation, la vanne étant montée sur ledit second circuit d’alimentation entre la pompe d’alimentation et le système de commande, et un circuit de récupération d’huile reliant le système de commande au réservoir auxiliaire ; - l’organe mobile est configuré pour se déplacer vers la seconde position lorsque la pression à l’entrée de la pompe d’alimentation est inférieure à une pression seuil ; - le réservoir auxiliaire comprend une enceinte délimitant un premier volume interne d’huile et présentant au moins un premier port de sortie connecté au réservoir principal, un second port de sortie relié à la pompe auxiliaire, un premier port d’entrée relié au système de commande, et un second port d’entrée relié à la vanne, le réservoir auxiliaire comprenant en outre une paroi de rétention mobile apte à égaliser le volume d’huile au volume interne lorsque la vanne est dans la seconde position ; - la paroi de rétention mobile est formée par l’enceinte et comprend une membrane rétractable formée par une paroi de l’enceinte ; - la paroi de rétention mobile comprend une plaque mobile en translation dans l’enceinte, s’étendant entre deux parois latérales de l’enceinte. L’invention concerne également un procédé d’alimentation en huile d’une turbomachine d’aéronef selon l’une quelconque des caractéristiques ci-dessus, comprenant les étapes suivantes: (a) durant un premier état de fonctionnement de la turbomachine, alimenter en huile le système de commande à partir du réservoir principal, la vanne étant dans un état nominal de fonctionnement dans lequel l’organe mobile est dans la première position, (b) détecter un second état de fonctionnement de la turbomachine, (c) actionner la vanne pour déplacer l’organe mobile de la première position à la seconde position pour alimenter en huile le système de commande à partir du réservoir auxiliaire. Brève description des figures D’autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d’un mode de réalisation non limitatif de l’invention en référence aux dessins annexés sur lesquels : la est une représentation schématique en coupe longitudinale d’une demi-turbomachine d’aéronef selon un premier mode de réalisation de l’invention ; la est une représentation schématique en perspective d’une turbomachine d’aéronef selon un second mode de réalisation de l’invention; la est une représentation schématique en coupe longitudinale d’une turbomachine d’aéronef selon un troisième mode de réalisation de l’invention; la est une représentation schématique d’un système d’alimentation en huile comprenant le dispositif auxiliaire selon l’invention dans une première position; la est une représentation schématique d’un système d’alimentation en huile comprenant le dispositif auxiliaire selon l’invention dans une seconde position; la est une représentation schématique d’un réservoir auxiliaire selon un premier mode de réalisation; la est une représentation schématique d’un réservoir auxiliaire selon un second mode de réalisation; la est une représentation schématique d’un réservoir auxiliaire selon un troisième mode de réalisation ; la est un schéma synoptique du procédé selon l’invention. Dispositif auxiliaire (14) d’alimentation en huile d’un système de commande (13) d’aubes (2a) à angle de calage variable pour une turbomachine (1, 1’, 1’’) d’aéronef, le système de commande (13) étant alimenté en huile à partir d’un réservoir principal (15) d’huile dans des conditions de force gravitationnelle positive subie par l’aéronef, le dispositif auxiliaire (14) étant destiné à alimenter en huile le système de commande (13) dans des conditions de force gravitationnelle négative ou nulle subie par l’aéronef, le dispositif auxiliaire (14) comprenant : un réservoir auxiliaire (20) d’huile, une pompe auxiliaire (22) comprenant une entrée (22a) reliée au réservoir auxiliaire (20) et une sortie (22b), une vanne (21) comprenant un corps (21a) présentant une entrée (21b) reliée à la sortie (22b) de la pompe auxiliaire (22) et une première sortie (21c) reliée au réservoir auxiliaire (20), et une seconde sortie (21d) destinée à être reliée au système de commande (13), la vanne (21) comprenant en outre un organe mobile dans le corps (21a) et configuré pour se déplacer entre une première position dans laquelle l’entrée (21b) de la vanne (21) est en communication fluidique avec la première sortie (21c) de la vanne (21) et une seconde position dans laquelle l’entrée (21b) de la vanne (21) est en communication fluidique avec la seconde sortie (21d) de la vanne (21). Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pompe auxiliaire (22) est une pompe hydraulique à cylindrée fixe. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la vanne (21) comprend une chambre d’actionnement hydraulique. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un moteur rotatif pour entrainer la pompe auxiliaire (22). Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un limiteur de pression (25) agencé entre la pompe auxiliaire (22) et la vanne (21). Turbomachine (1, 1’, 1’’) d’aéronef comprenant : des aubes (2a) à angle de calage variable, un système de commande (13) des aubes (2a) comprenant : une unité commande (13a) reliée à un actionneur hydraulique (13b), un système d’alimentation en huile (140) comprenant : un réservoir principal (15) d’huile, une pompe d’alimentation (18) en huile comprenant une entrée (18a) reliée au réservoir principal (15) d’huile et une sortie (18b) reliée au système de commande (13), caractérisée en ce qu’elle comprend en outre un dispositif auxiliaire (14) d’alimentation en huile selon l’une quelconque des revendications précédentes. Turbomachine selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le système d’alimentation en huile (140) comprend: un second circuit d’alimentation en huile (14b) reliant le réservoir principal (15) au système de commande (13), et sur lequel est monté la pompe d’alimentation (18), la vanne (21) étant montée sur ledit second circuit d’alimentation (14b) entre la pompe d’alimentation (18) et le système de commande (13), et un circuit de récupération d’huile (14b’) reliant le système de commande (13) au réservoir auxiliaire (20). Turbomachine selon l’une des revendications 6 ou 7 en combinaison avec la revendication 3, caractérisée en ce que l’organe mobile est configuré pour se déplacer vers la seconde position lorsque la pression à l’entrée (18a) de la pompe d’alimentation (18) est inférieure à une pression seuil. Turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le réservoir auxiliaire (20) comprend une enceinte (200) délimitant un premier volume interne d’huile et présentant au moins un premier port de sortie (201) connecté au réservoir principal (15), un second port de sortie (202) relié à la pompe auxiliaire (18), un premier port d’entrée (203) relié au système de commande (13), et un second port d’entrée (206) relié à la vanne (21), le réservoir auxiliaire (200) comprenant en outre une paroi de rétention mobile (204) apte à égaliser le volume d’huile au volume interne lorsque la vanne (21) est dans la seconde position. Turbomachine selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la paroi de rétention mobile (204) est formée par l’enceinte (200) et comprend une membrane rétractable formée par une paroi (200’) de l’enceinte (200). Turbomachine selon la revendication 9, caractérisée en ce que la paroi de rétention mobile (204) comprend une plaque mobile en translation dans l’enceinte (200), s’étendant entre deux parois latérales (200a, 200b) de l’enceinte (200). Procédé d’alimentation en huile d’une turbomachine (1, 1’, 1’’) d’aéronef selon l’une quelconque des revendications 6 à 11, comprenant les étapes suivantes: (a) durant un premier état de fonctionnement de la turbomachine (1, 1’, 1’’), alimenter en huile le système de commande (13) à partir du réservoir principal (15), la vanne (21) étant dans un état nominal de fonctionnement dans lequel l’organe mobile est dans la première position, (b) détecter un second état de fonctionnement de la turbomachine (1, 1’, 1’’), (c) actionner la vanne (21) pour déplacer l’organe mobile de la première position à la seconde position pour alimenter en huile le système de commande (13) à partir du réservoir auxiliaire (20).