Brevet FR3130875A1 — publié le 20230623

L’invention concerne un module de turbomachine, comportant : une soufflante comprenant des aubes à calage variable, un réducteur de vitesse (34) relié à un arbre de soufflante guidé en rotation par deux paliers de guidage, un système de changement de pas des aubes comprenant un moyen de commande comportant un corps annulaire solidaire de l’arbre de soufflante et un corps mobile , un dispositif de transfert de fluide (103) d’alimentation du moyen de commande, le réducteur de vitesse étant à train d’engrenage planétaire, le dispositif de transfert étant en amont du réducteur de vitesse et comportant une partie stator (105) et une partie rotor (112) engagée dans la partie stator, la partie rotor étant solidaire en rotation du corps annulaire, le moyen de commande étant agencé en amont des paliers de guidage. Figure pour l’abrégé : Figure 2 MODULE DE TURBOMACHINE EQUIPE D’AUBES A CALAGE VARIABLE ET D’UN DISPOSTIF DE TRANSFERT D’HUILE Domaine de l’invention La présente invention concerne le domaine des turbomachines d’aéronef. Elle vise en particulier un module de turbomachine comprenant des aubes à calage variable, un système de calage des pas des aubes et un dispositif de transfert d’huile. Elle vise également la turbomachine correspondante ainsi qu’un procédé de montage ou démontage du module. Arrière-plan technique Les turbomachines comprennent de manière générale une soufflante carénée ou une hélice non carénée équipée d’aubes mobiles à calage variable. Une soufflante carénée munie d’aubes à calage ou à pas variable permet de régler le calage ou l’orientation des pales des aubes en fonction des paramètres de vol de manière à optimiser le fonctionnement de la soufflante. Cette configuration permet d’optimiser le module dans lequel une telle soufflante est intégrée. Pour rappel, l’angle de calage d’une pale correspond à l’angle, dans un plan longitudinal perpendiculaire à l’axe de rotation de la pale, entre la corde de la pale et le plan de rotation de la soufflante. Les aubes à calage variable peuvent occuper une position dite d’inversion de poussée (connue sous le terme anglais « reverse ») dans laquelle celles-ci permettent de générer une contre poussée pour participer au ralentissement de l’aéronef et une position de mise en drapeau dans laquelle, en cas de défaillance ou de panne, celles-ci permettent de limiter leur résistance. Les aubes de la soufflante sont entraînées en rotation par un arbre moteur. Un tel exemple de soufflante avec des aubes à calage variable est décrit dans la demande de brevet FR-A1-3087233. Les turbomachines équipées d’hélices non carénées 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 Dual 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 peu(ven)t 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 présentée ci-avant. 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. Le calage variable permet dans le même but de freiner l’aéronef ou de limiter la résistance en cas de défaillance. Actuellement, que ce soient les soufflantes carénées ou les hélices non carénées à aubes à calage variable, le système de changement de pas comprend un moyen de commande qui est relié d’une part, à un arbre de soufflante qui est typiquement entrainé par l’arbre moteur via un réducteur de vitesse et d’autre part, à un mécanisme de liaison couplé aux aubes à calage variable. Le moyen de commande, situé dans un repère tournant de la turbomachine, comprend généralement un corps mobile qui en se déplaçant agit sur la position des pales des aubes à calage variable. Le moyen de commande est alimenté par un fluide de lubrification dont la source d’alimentation est agencée dans un repère fixe de la turbomachine. Un dispositif de transfert de fluide pour permettre le passage du repère fixe au repère tournant est typiquement agencé en aval du réducteur de vitesse impliquant un agencement complexe et un risque de fuite du lubrifiant. Cela entraîne également une usure des pièces du dispositif de transfert de fluide ce qui réduit la durée de vie. Par ailleurs, les aubes de soufflante présentent aujourd’hui des diamètres importants pour augmenter le taux de dilution des turbomachines. Cependant, avec le système de changement de pas et le grand diamètre de la soufflante, la masse du rotor de soufflante est importante et peut influer sur la stabilité de celui-ci lors de la rotation. Cette problématique d’instabilité peut également induire des fuites d’huile au niveau du moyen de commande et dans toute l’enceinte de lubrification. L’objectif de la présente invention est de fournir un module de turbomachine équipé d’aubes à calage variable qui permet de réduire les risques de fuites de lubrifiant tout en permettant un gain en compacité et étant économique. Nous parvenons à cet objectif conformément à l’invention grâce à un module de turbomachine d’axe longitudinal, comportant : - une soufflante destinée à être entrainée en rotation autour de l’axe longitudinal X par un arbre de soufflante, la soufflante comprenant une pluralité d’aubes de soufflante à calage variable pouvant pivoter chacune autour d’un axe de calage, - un réducteur de vitesse relié à l’arbre de soufflante qui est guidé en rotation par au moins un premier palier de guidage à roulements et un deuxième palier de guidage à roulements qui sont situés en amont du réducteur de vitesse, - un système de changement de pas des aubes de soufflante comprenant un mécanisme de liaison relié aux aubes de la soufflante et un moyen de commande agissant sur le mécanisme de liaison, le moyen de commande étant agencé en amont du réducteur de vitesse et comportant un corps annulaire solidaire en rotation de l’arbre de soufflante et un corps mobile, par rapport audit corps annulaire, qui est relié au mécanisme de liaison, - un dispositif de transfert de fluide qui est configuré pour alimenter le moyen de commande et qui est monté sur le moyen de commande, le réducteur de vitesse étant à train d’engrenage planétaire, et en ce que le dispositif de transfert de fluide étant agencé en amont du réducteur de vitesse et comportant une partie stator solidaire d’une structure fixe de la turbomachine et une partie rotor engagée dans la partie stator, la partie rotor étant solidaire en rotation du corps annulaire du moyen de commande, le moyen de commande étant agencé en amont des premier et deuxième paliers de guidage. Ainsi, cette solution permet d’atteindre l’objectif susmentionné. En particulier, le réducteur de vitesse à train d’engrenages planétaire autorise l’intégration du dispositif de transfert de fluide en amont du réducteur de vitesse, soit dans un le repère tournant de la turbomachine. Cette configuration permet de limiter les fuites de fluide (huile) dans le dispositif de transfert, de limiter les déperditions thermiques dû à l’échauffement de l’huile par son cisaillement et d’augmenter la durée de vie du dispositif de transfert de fluide. D’autre part, le montage en amont du réducteur de vitesse et notamment sur le moyen de commande permet d’accéder facilement et rapidement au dispositif de transfert pour sa maintenance sous l’aile de l’aéronef. D’autre part, avec une intégration moins complexe, l’encombrement est réduit et le montage/démontage de l’ensemble est opéré rapidement. Cela diminue le temps d’intervention ainsi que le coût de ces interventions des opérateurs et l’immobilisation de l’aéronef dans les aéroports. Le module comprend également l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison : - le réducteur de vitesse comporte un porte-satellites immobile en rotation et une couronne qui est couplée à l’arbre de soufflante. - le premier palier de guidage et le deuxième palier de guidage sont placés l’un par rapport à l’autre suivant une distance prédéterminée au regard de l’axe longitudinal. - le deuxième palier de guidage est placé en amont du premier palier de guidage et le deuxième palier de guidage présente un diamètre externe inférieur au diamètre externe du premier palier. - le premier palier de guidage est placé en aval de l’axe de calage des aubes de soufflante et le deuxième palier de guidage est placé en amont de l’axe de calage. - le deuxième palier de guidage est placé proche de l’axe de calage des aubes de soufflante avec une distance maximale prédéterminée entre l’axe de calage et un axe du deuxième palier passant par un plan médian de la longueur axiale du palier. - le corps annulaire comprend une face aval dans laquelle est défini un trou qui est centré sur l’axe longitudinal et la partie rotor du dispositif de transfert comprend une extrémité amont qui est logée dans le trou. - le corps annulaire comprend une bride radiale s’étendant autour de la face aval et qui est fixée sur une bride radiale de la partie rotor du dispositif de transfert de fluide, une paroi d’étanchéité s’étendant au moins en partie entre les brides radiales et comprenant un bord externe en contact étanche avec une paroi interne cylindrique de l’arbre de soufflante. - le dispositif de transfert de fluide s’étend au moins en partie à l’intérieur de l’arbre de soufflante. - la partie stator du dispositif de transfert de fluide est fixée au porte-satellites traversé par au moins un premier canal d’alimentation et un deuxième canal d’alimentation. - le moyen de commande comprend une première chambre et une deuxième chambre à volumes variables, et des moyens d’alimentation des première et deuxième chambres qui sont formés dans le corps annulaire, les moyens d’alimentation comprenant au moins une première conduite débouchant dans la première chambre et au moins une deuxième conduite débouchant dans la deuxième chambre, la première conduite et la deuxième conduite débouchant également dans la face aval du corps annulaire. - la partie stator comprend une surface cylindrique interne et des premières canalisations débouchant dans la surface cylindrique interne, la partie rotor comprenant une surface cylindrique externe dans laquelle débouchent des deuxièmes canalisations, les deuxièmes canalisations étant couplées respectivement avec les premières et deuxièmes conduites du corps annulaire. - le corps mobile se déplace en translation suivant l’axe longitudinal. - le réducteur de vitesse comprend un planétaire intérieur, des satellites, un porte-satellites qui porte les satellites et une couronne extérieure. - le planétaire intérieur est couplé à l’arbre de puissance. - le réducteur de vitesse est logé dans une enceinte de lubrification. - un moins un palier de guidage en rotation d’un pied d’aube est logé dans un logement interne d’un anneau. - le module comprend une pièce annulaire présentant une forme générale en cloche, la pièce annulaire ayant une portion solidaire du corps mobile du moyen de commande et une bride solidarisée au mécanisme de liaison, la pièce annulaire s’étendant au moins en partie radialement à l’extérieur du corps annulaire. - le dispositif de transfert de fluide est relié à une source d’alimentation disposée en aval du réducteur de vitesse. - le dispositif de transfert de fluide est un dispositif de transfert d’huile. - les deuxièmes canalisations de la partie rotor sont en communication fluidique avec les premières canalisations de la partie stator. L’invention concerne en outre une turbomachine d’aéronef comprenant au moins un module de turbomachine présentant l’une quelconque des caractéristiques précédentes. L’invention concerne en outre un aéronef comprenant au moins une turbomachine telle que susmentionnée. L’invention concerne également un procédé de montage du module tel que susmentionné, le procédé comprenant une étape de fixation du dispositif de transfert de fluide sur le moyen de commande et une étape de mise en place du moyen de commande dans le rotor de soufflante. Brève description des figures L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative détaillée qui va suivre, de modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples purement illustratifs et non limitatifs, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels : La est une vue schématique, en coupe axiale et partielle d’un exemple de turbomachine avec une soufflante carénée à laquelle s’applique l’invention ; La représente de manière schématique et suivant une coupe axiale partielle, une aube mobile à calage variable et un système de changement de pas de celle-ci agencé dans un rotor de soufflante selon l’invention ; La illustre de manière schématique le rotor de soufflante et un système d’alimentation en fluide d’un moyen de commande équipant un système de changement des pas des aubes de la soufflante selon l’invention; La est une vue en perspective d’un dispositif de transfert d’huile entre un repère fixe et un repère tournant de la turbomachine, le dispositif de transfert étant monté sur une face aval d’un moyen de commande équipant un système de changement de pas selon l’invention ; La représente de manière schématique un exemple d’agencement de paliers de guidage d’un arbre de soufflante et d’un exemple de dispositif de transfert d’huile agencé à l’intérieur de l’arbre de soufflante selon l’invention ; et La représente les étapes d’un procédé de montage du module de turbomachine selon l’invention. Module de turbomachine d’axe longitudinal (X), comportant : une soufflante (3) destinée à être entrainée en rotation autour de l’axe longitudinal (X) par un arbre de soufflante (32), la soufflante (32) comprenant une pluralité d’aubes de soufflante (30) à calage variable pouvant pivoter chacune autour d’un axe de calage (C), un réducteur de vitesse (34) relié à l’arbre de soufflante (32) qui est guidé en rotation par au moins un premier palier de guidage (42) à roulements et un deuxième palier de guidage (43) à roulements qui sont situés en amont du réducteur de vitesse (34), un système de changement de pas (50) des aubes de soufflante (30) comprenant un mécanisme de liaison (51) relié aux aubes de la soufflante (30) et un moyen de commande (52) agissant sur le mécanisme de liaison (51), le moyen de commande (52) étant agencé en amont du réducteur de vitesse (34) et comportant un corps annulaire (53) solidaire en rotation de l’arbre de soufflante (32) et un corps mobile (54), par rapport audit corps annulaire (53), qui est relié au mécanisme de liaison (51), un dispositif de transfert (103) de fluide qui est configuré pour alimenter le moyen de commande (52) et qui est monté sur le moyen de commande (52), caractérisé en ce que le réducteur de vitesse (34) est à train d’engrenage planétaire, et en ce que le dispositif de transfert (103) de fluide est agencé en amont du réducteur de vitesse (34) et comporte une partie stator (105) solidaire d’une structure fixe de la turbomachine et une partie rotor (112) engagée dans la partie stator (105), la partie rotor (112) étant solidaire en rotation du corps annulaire (53) du moyen de commande (52), le moyen de commande (52) étant agencé en amont des premier et deuxième paliers de guidage (42, 43). Module de turbomachine selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le réducteur de vitesse (34) comporte un porte-satellites (38) immobile en rotation et une couronne (39) qui est couplée à l’arbre de soufflante (32). Module de turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier palier de guidage (42) et le deuxième palier de guidage (43) sont placés l’un par rapport à l’autre suivant une distance prédéterminée (d1) au regard de l’axe longitudinal. Module de turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième palier de guidage (43) est placé en amont du premier palier de guidage (42) et le deuxième palier de guidage (43) présente un diamètre externe inférieur au diamètre externe du premier palier. Module de turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier palier de guidage (42) est placé en aval de l’axe de calage (C) des aubes de soufflante (30) et le deuxième palier de guidage (43) est placé en amont de l’axe de calage (C). Module de turbomachine selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le deuxième palier de guidage (43) est placé proche de l’axe de calage (C) des aubes de soufflante (30) avec une distance maximale (dm) prédéterminée entre l’axe de calage (C) et un axe (B) du deuxième palier (43) passant par un plan médian de la longueur axiale du palier. Module de turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps annulaire (53) comprend une face aval (81) dans laquelle est défini un trou (117) qui est centré sur l’axe longitudinal et la partie rotor (112) du dispositif de transfert (103) comprend une extrémité amont (112a) qui est logée dans le trou (117). Module de turbomachine selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le corps annulaire (53) comprend une bride radiale (127) s’étendant autour de la face aval (81) et qui est fixée sur une bride radiale (126) de la partie rotor (112) du dispositif de transfert (103) de fluide, une paroi d’étanchéité (129) s’étendant au moins en partie entre les brides radiales (126, 127) et comprenant un bord externe (129b) en contact étanche avec une paroi interne cylindrique (130) de l’arbre de soufflante. Module de turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de transfert (103) de fluide s’étend au moins en partie à l’intérieur de l’arbre de soufflante (32). Module de turbomachine selon l’une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que la partie stator (105) du dispositif de transfert (103) de fluide est fixée au porte-satellites (38) traversé par au moins un premier canal (107a) d’alimentation et un deuxième canal (107b) d’alimentation. Module de turbomachine selon l’une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que le moyen de commande (52) comprend une première chambre (63a) et une deuxième chambre (63b) à volumes variables, et des moyens d’alimentation des première et deuxième chambres qui sont formés dans le corps annulaire, les moyens d’alimentation comprenant au moins une première conduite (115) débouchant dans la première chambre (63a) et au moins une deuxième conduite (116) débouchant dans la deuxième chambre (63b), la première conduite (115) et la deuxième conduite (116) débouchant également dans la face aval (81) du corps annulaire (53). Module de turbomachine selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la partie stator (105) comprend une surface cylindrique interne (110) et des premières canalisations (111) débouchant dans la surface cylindrique interne (110), la partie rotor (112) comprenant une surface cylindrique externe (113) dans laquelle débouchent des deuxièmes canalisations (114), les deuxièmes canalisations (114) étant couplées respectivement avec les premières et deuxièmes conduites (115, 116) du corps annulaire (53). Module de turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps mobile (54) se déplace en translation suivant l’axe longitudinal. Turbomachine d’aéronef comprenant au moins un module de turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes.