Brevet FR3128741A1 — publié le 20230505

Ce dispositif de variation d’un taux de dilution d’un turboréacteur comprend une soufflante (13) comprenant des aubes (15) de longueur variable et un anneau abradable (14), les aubes (15) comprenant chacune un pied (20) et une extrémité mobile (21) radialement, l’anneau abradable (14) comprenant un élément de réglage (53 ; 58) du périmètre de l’anneau abradable (14) de sorte que le diamètre de l’anneau abradable est variable. Figure pour l’abrégé : Fig 2 Dispositif de variation d’un taux de dilution d’un turboréacteur à aubes de longueur variable La présente invention concerne les turboréacteurs d’aéronefs. La présente invention concerne plus particulièrement la soufflante d’un turboréacteur d’aéronef et notamment les paramètres des aubes de la soufflante pouvant influer sur le taux de dilution du turboréacteur. Techniques antérieures Un turboréacteur est un système de propulsion comprenant généralement et de manière schématique une soufflante, un compresseur, une chambre de combustion et une turbine. La soufflante comprend des aubes et accélère l’air en entrée du turboréacteur. La soufflante dirige une partie de l’air vers un flux primaire passant par le compresseur, la chambre de combustion puis la turbine, et une autre partie vers un flux secondaire qui est éjecté sans passer par le compresseur, la chambre de combustion et la turbine. On a représenté sur la une vue schématique de l’entrée d’air d’un turboréacteur 1 comprenant un carter 2 et une soufflante 3 comprenant un anneau abradable 4, des aubes 5 et un cône 6. En sortie de la soufflante 3, l’air est scindé en un flux primaire 7 et un flux secondaire 8. Le compresseur compresse l’air du flux primaire 7. La chambre de combustion permet de mélanger l’air comprimé et du kérosène enflammé pour effectuer la combustion permettant la propulsion de l’aéronef. La turbine détend le gaz mélangé pour récupérer de l’énergie et entrainer le compresseur, le flux d’air primaire 7 ressortant par une tuyère. Le taux de dilution d’un turboréacteur est le rapport entre le flux 8 secondaire et le flux primaire 7. Lorsque le taux de dilution est élevé, la consommation de carburant est diminuée, ce qui permet de réduire l’impact environnemental du turboréacteur. Actuellement, des taux de dilution supérieurs à 10/1 existent et nécessitent une entrée d’air très large afin qu’un flux secondaire important soit créé dans le turboréacteur. Cependant, une entrée d’air plus grande implique des problématiques aérodynamiques différentes et mène à une vitesse de rotation de la soufflante et de la turbine plus faible, ce qui impacte les performances du turboréacteur. Or, certaines phases de vol, notamment au décollage, nécessitent une pleine puissance du turboréacteur. Les solutions existantes utilisent par exemple des réducteurs afin de garantir une rotation rapide de la turbine pendant que la soufflante tourne plus lentement. La présente invention a donc pour but de pallier l’inconvénient précité en proposant une architecture de turboréacteur alternative pouvant proposer un taux de dilution variable. La présente invention a pour objet un dispositif de variation d’un taux de dilution d’un turboréacteur comprenant une soufflante comprenant des aubes de longueur variable et un anneau abradable, les aubes comprenant chacune un pied et une extrémité mobile radialement, l’anneau abradable comprenant un élément de réglage du périmètre de l’anneau abradable de sorte que le diamètre de l’anneau abradable est variable. Ainsi, le taux de dilution du turboréacteur est rendu variable par la possibilité d’agrandir l’arrivée d’air par l’augmentation du diamètre de l’anneau abradable et de la longueur des aubes. En particulier, le diamètre est réduit lors du décollage et élargi lors d’une phase de vol de croisière afin d’augmenter le taux de dilution. Dans un mode de réalisation, l’anneau abradable comprend un anneau comprenant une fente radiale, l’élément de réglage comprenant un trapèze déplaçable radialement dans la fente de sorte que la largeur de la fente varie en fonction de la position de l’élément de réglage. Dans un autre mode de réalisation, l’anneau abradable comprend un anneau comprenant une fente radiale et un logement interne apte à accueillir l’élément de réglage, l’élément de réglage comprenant un arceau apte à être déployé en dehors du logement interne de sorte que la largeur de la fente varie en fonction du déploiement de l’élément de réglage. Avantageusement, chaque aube comprend au moins un moyen de fixation apte à solidariser le pied et l’extrémité mobile de chaque aube. Avantageusement, chaque aube comprend au moins un ressort de compression hélicoïdal placé autour de l’au moins un moyen de fixation Avantageusement, le ressort de compression de chaque aube est apte à se déformer sous l’effet de la force centrifuge exercée sur l’aube lorsque l’aube est mise en mouvement. Dans un mode de réalisation particulier, le pied de chaque aube comprend un circuit pneumatique ou hydraulique apte à mettre en mouvement l’extrémité mobile de l’aube. Dans un autre mode de réalisation particulier, le moyen de fixation de chaque aube comprend un écrou fileté fixé à l’extrémité mobile, et une vis sans fin motorisée à partir du pied et apte à passer dans l’écrou et à mettre en mouvement l’extrémité mobile. L’invention a également pour objet un turboréacteur d’un aéronef, comprenant un dispositif tel que défini précédemment. L’invention a en outre pour objet un aéronef comprenant un turboréacteur tel que défini précédemment. D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : dont il a déjà été fait mention, illustre schématiquement une vue de l’entrée d’air d’un turboréacteur selon l’état de la technique ; illustre schématiquement une vue de l’entrée d’air d’un turboréacteur selon l’invention ; illustre schématiquement une vue d’un premier mode de réalisation d’une aube d’un dispositif de variation d’un taux de dilution selon l’invention ; illustre schématiquement une vue d’un second mode de réalisation d’une aube d’un dispositif de variation d’un taux de dilution selon l’invention ; illustre schématiquement une vue d’un troisième mode de réalisation d’une aube d’un dispositif de variation d’un taux de dilution selon l’invention ; illustre schématiquement une vue d’un quatrième mode de réalisation d’une aube d’un dispositif de variation d’un taux de dilution selon l’invention ; et illustrent schématiquement des vues d’un cinquième mode de réalisation d’une aube d’un dispositif de variation d’un taux de dilution selon l’invention ; et illustrent schématiquement des vues d’un premier mode de réalisation d’un anneau abradable d’un dispositif de variation d’un taux de dilution selon l’invention ; illustre schématiquement une vue d’un second mode de réalisation d’un anneau abradable d’un dispositif de variation d’un taux de dilution selon l’invention. Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation On a représenté sur la une vue schématique de l’entrée d’air d’un turboréacteur 10 comprenant un carter 11 et un dispositif 12 de variation du taux de dilution du turboréacteur. Le dispositif 12 comprend une soufflante 13 comprenant un anneau abradable 14, des aubes 15 et un cône 16. En sortie de la soufflante 13, le flux d’air entrant est scindé en un flux primaire 17 et un flux secondaire 18. Les aubes 15 comprennent un pied 20 fixé au cône 16 et une extrémité mobile 21 apte à se déplacer radialement. En fonction de la position radiale des extrémités mobiles 21, les aubes 15 ont ainsi une longueur variable. Les extrémités mobiles 21 ont un profil similaire au profil du pied 20 de chaque aube 15. L’anneau abradable 14 comprend un élément de réglage (non représenté sur la ) permettant ainsi de faire varier le périmètre et le diamètre de l’anneau abradable 14. Dans une phase de décollage, le turboréacteur 10 doit avoir de la puissance et être performant. Il est alors utile de ne pas trop augmenter le taux de dilution. Dans une phase de décollage, l’anneau abradable 14 a un diamètre minimum et les aubes 15 ont une longueur minimum. Dans une phase de croisière, les performances du turboréacteur 10 peuvent être optimisées et permettre une plus faible consommation de carburant par augmentation du taux de dilution. Dans une phase de croisière, on augmente le diamètre de l’anneau abradable 14 jusqu’à un diamètre maximal. De même, on augmente la longueur des aubes 15 jusqu’à une longueur maximale. Les extrémités mobiles 21 et l’anneau abradable 14 sont en contact glissant l’un avec l’autre. Lorsque les dimensions des aubes 15 varient, les dimensions de l’anneau abradable 14 varient également pour qu’un contact glissant existe toujours entre les extrémités mobiles 21 et l’anneau abradable 14. De même, lorsque les dimensions de l’anneau abradable 14 varient, les dimensions des aubes 15 varient également pour qu’un contact glissant existe toujours entre les extrémités mobiles 21 et l’anneau abradable 14. L’anneau abradable 14 est réalisé dans un matériau offrant un minimum de frottement lors du contact glissant avec les extrémités mobiles 21. L’anneau abradable 14 est apte à s’user légèrement au contact des extrémités mobiles 21. Les extrémités mobiles 21 sont réalisées dans un matériau tendre de sorte que l’anneau abradable 14 n’est pas détérioré de façon trop importante lors du contact glissant. Le matériau utilisé est par exemple du laiton ou du Téflon (marque déposée). Chaque extrémité mobile 21 peut ainsi être remplacée si elle est abîmée par le contact avec l’anneau abradable 14. On a représenté schématiquement sur la un premier mode de réalisation d’une aube 15 de longueur variable d’un dispositif de variation de taux de dilution. L’aube 15 comprend un pied 20 et une extrémité mobile 21 radialement. Le pied 20 comprend une gouttière 22 creuse apte à accueillir un épaulement 23 de l’extrémité mobile 21. La gouttière 22 permet également de guider radialement l’extrémité mobile 21 lors de son déploiement radial. L’aube 15 comprend en outre au moins un moyen de fixation 25 de l’extrémité mobile 21 sur le pied 20 afin de solidariser le pied et l’extrémité mobile. Chaque moyen de fixation 25 comprend une tête 26. Pour garantir une bonne solidité de l’aube 15, l’aube comprend par exemple deux moyens de fixation 25. Un moyen de fixation 25 comprend par exemple une vis positionnée dans la longueur de l’aube 15. L’extrémité mobile 21 comprend par exemple des cavités longitudinales 27 par lesquelles les moyens de fixation 25 peuvent être insérés au travers de l’épaulement 23 puis vissé dans le fond 28 de la gouttière 22 du pied 20. La tête 26 de chaque moyen de fixation 25 est positionnée dans une cavité longitudinale 27 sans contact avec la base 29 de la cavité lorsque l’aube 15 a une longueur réduite. A l’inverse, la tête 26 de chaque moyen de fixation 25 est positionnée dans la cavité longitudinale 27 en prenant appui contre la base 29 lorsque l’aube 15 a une longueur maximale. Chaque aube 15 comprend également un ressort de compression 30 hélicoïdal positionné autour de chaque moyen de fixation 25. Chaque pied 20 d’aube 15 comprend une surface d’appui 31 pour chaque ressort de compression 30 de sorte que chaque ressort de compression 30 est fixé à l’épaulement 23 de l’extrémité mobile 21 d’une part et à une surface d’appui 31 dans le fond 28 de la gouttière 22 du pied d’autre part. Dans ce mode de réalisation, les aubes 15 ont une longueur minimale lors d’une phase de décollage de l’aéronef. Elles sont maintenues à une longueur minimale par contact glissant avec l’anneau abradable 14 et/ou avec un loquet (non représenté). Lors d’une phase de vol de croisière, le diamètre de l’anneau abradable 14 est augmenté et la longueur des aubes 15 est augmentée par application de la force centrifuge sur chaque extrémité mobile 21. Chaque ressort de compression 30 permet d’amortir les mouvements de l’extrémité mobile 21. En particulier, chaque ressort de compression 30 est dimensionné pour être apte à se déformer sous l’effet de la force centrifuge exercée sur les aubes 15 mises en mouvement. On a représenté schématiquement sur la un deuxième mode de réalisation d’une aube 15 de longueur variable d’un dispositif de variation de taux de dilution. L’aube 15 comprend un pied 20 et une extrémité mobile 21 radialement. Le pied 20 comprend une gouttière 22 creuse apte à accueillir un épaulement 23 de l’extrémité mobile 21. La gouttière 22 permet également de guider radialement l’extrémité mobile 21 lors de son déploiement radial. L’aube 15 comprend en outre au moins un moyen de fixation 25 de l’extrémité mobile 21 sur le pied 20 afin de solidariser le pied et l’extrémité mobile. Chaque moyen de fixation 25 comprend une tête 26. Pour garantir une bonne solidité de l’aube 15, l’aube comprend par exemple deux moyens de fixation 25. Un moyen de fixation 25 comprend par exemple une vis positionnée dans la longueur de l’aube 15. L’extrémité mobile 21 comprend par exemple des cavités longitudinales 27 par lesquelles les moyens de fixation 25 peuvent être insérés au travers de l’épaulement 23 puis vissé dans le fond 28 de la gouttière 22 du pied 20. Chaque cavité longitudinale comprend une base 29. Chaque aube 15 comprend également un ressort de compression 30 hélicoïdal positionné autour de chaque moyen de fixation 25. Dans ce mode de réalisation, chaque ressort de compression 30 est fixé à la tête 26 d’une part et à la base 29 d’autre part. De cette manière, le serrage des moyens de fixation 25 assure le tarage des ressorts de compression qui peuvent être serrés à un couple précis afin d’adapter le déploiement de l’extrémité mobile pour différentes configuration moteur. Dans ce mode de réalisation, les aubes 15 ont une longueur minimale lors d’une phase de décollage de l’aéronef. Elles sont maintenues à une longueur minimale par contact glissant avec l’anneau abradable 14 et/ou avec un loquet (non représenté). Lors d’une phase de vol de croisière, le diamètre de l’anneau abradable 14 est augmenté et la longueur des aubes 15 est augmentée par application de la force centrifuge sur chaque extrémité mobile 21. Chaque ressort de compression 30 permet d’amortir les mouvements de l’extrémité mobile 21. En particulier, chaque ressort de compression 30 est dimensionné pour être apte à se déformer sous l’effet de la force centrifuge exercée sur les aubes 15 mises en mouvement. On a représenté schématiquement sur la un troisième mode de réalisation d’une aube 15 de longueur variable d’un dispositif de variation de taux de dilution. L’aube 15 comprend un pied 20 et une extrémité mobile 21 radialement. Le pied 20 comprend une gouttière 22 creuse apte à accueillir un épaulement 23 de l’extrémité mobile 21. La gouttière 22 permet également de guider radialement l’extrémité mobile 21 lors de son déploiement radial. L’aube 15 comprend en outre au moins un moyen de fixation 25 de l’extrémité mobile 21 sur le pied 20 afin de solidariser le pied et l’extrémité mobile. Chaque moyen de fixation 25 comprend une tête 26. Par exemple, l’aube comprend un moyen de fixation 25 comprenant une vis positionnée dans la longueur de l’aube 15. L’extrémité mobile 21 comprend par exemple une cavité longitudinale 27 par laquelle le moyen de fixation 25 peut être inséré au travers de l’épaulement 23 puis vissé dans le fond 28 de la gouttière 22 du pied 20. Chaque cavité longitudinale comprend une base 29. Chaque aube 15 comprend également un ressort de compression 30 hélicoïdal positionné autour du moyen de fixation 25. Dans ce mode de réalisation, chaque ressort de compression 30 est fixé à la tête 26 d’une part et à la base 29 d’autre part. De cette manière, le serrage des moyens de fixation 25 assure le tarage des ressorts de compression qui peuvent être serrés à un couple précis afin d’adapter le déploiement de l’extrémité mobile pour différentes configuration moteur. Dans ce mode de réalisation, le pied comprend un circuit pneumatique 35 ou hydraulique. Le circuit pneumatique 35 comprend deux canalisations de déploiement 36 débouchant par le fond 28 dans la gouttière 22. Le circuit pneumatique 35 comprend en outre une canalisation d’équilibrage 37 reliant les deux canalisations de déploiement 36. Les extrémités mobiles 21 comprennent chacune deux pistons 38 aptes à s’insérer dans les canalisations de déploiement 36 du pied 20. Chaque piston 38 est cerclé d’un joint torique 39 d’étanchéité. Dans ce mode de réalisation, les aubes 15 ont une longueur minimale lors d’une phase de décollage de l’aéronef. Elles sont maintenues à une longueur minimale par contact glissant avec l’anneau abradable 14 et/ou avec un loquet (non représenté) et/ou par un vide dans le circuit pneumatique 35. Lors d’une phase de vol de croisière, le diamètre de l’anneau abradable 14 est augmenté et la longueur des aubes 15 est augmentée par augmentation de la pression dans le circuit pneumatique 35 qui repousse l’extrémité mobile 21. Chaque ressort de compression 30 permet d’amortir les mouvements de l’extrémité mobile 21. On a représenté schématiquement sur la un quatrième mode de réalisation d’une aube 15 de longueur variable d’un dispositif de variation de taux de dilution. L’aube 15 comprend un pied 20 et une extrémité mobile 21 radialement. Le pied 20 comprend une gouttière 22 creuse apte à accueillir un épaulement 23 de l’extrémité mobile 21. La gouttière 22 permet également de guider radialement l’extrémité mobile 21 lors de son déploiement radial. L’aube 15 comprend en outre au moins un moyen de fixation 40 de l’extrémité mobile 21 sur le pied 20 afin de solidariser le pied et l’extrémité mobile. Le moyen de fixation 40 comprend un écrou fileté 41 et un tube 42. Le tube 42 est fixé à l’épaulement 23 de l’extrémité mobile 21 d’une part, et aux contours de l’écrou fileté 41 d’autre part, de sorte que l’écrou fileté 41 est fixe par rapport à l’extrémité mobile 21. Le moyen de fixation 40 comprend en outre une vis sans fin 43 motorisée et passant au travers de l’écrou fileté 41. Le moyen de fixation 40 comprend également un moteur 45 et un engrenage 46 aptes à mettre en rotation la vis sans fin 43. Dans ce mode de réalisation, la vis sans fin 43 en rotation met en mouvement l’écrou longitudinalement de sorte que l’extrémité mobile 21 est mobile et allonge ou réduit la longueur de l’aube 15. On a représenté schématiquement sur les figures 7A et 7B un cinquième mode de réalisation d’une aube 15 de longueur variable d’un dispositif de variation de taux de dilution. L’aube 15 comprend un pied 20 et une extrémité mobile 21 radialement. L’aube 15 comprend en outre au moins un moyen de fixation 50 de l’extrémité mobile 21 sur le pied 20 afin de solidariser le pied et l’extrémité mobile. Le moyen de fixation 50 comprend par exemple une liaison pivot. La représente une aube 15 de longueur plus faible que l’aube 15 représentée à la . On a représenté sur les figures 8A et 8B un premier mode de réalisation d’un anneau abradable 14 dans un carter 11. L’anneau abradable comprend un anneau 51 comprenant une fente 52 radiale. La fente 52 réalise une interruption dans la matière de l’anneau 51. L’anneau abradable 14 comprend un élément de réglage 53 du périmètre de l’anneau abradable 14. L’élément de réglage 53 comprend un trapèze déplaçable radialement dans la fente 52 de sorte que la largeur de la fente 52 varie en fonction de la position de l’élément de réglage 53. La forme trapézoïdale de l’élément de réglage 53 permet d’écarter aisément la fente 52 lorsque les faces de la fente 52 sont inclinées. La représente un anneau abradable 14 de diamètre inférieur au diamètre de l’anneau abradable 14 représenté à la , la position radiale de l’élément de réglage 53 étant différente. On a représenté sur la une vue d’un second mode de réalisation d’un anneau abradable 14. L’anneau abradable 14 comprend un anneau 55 comprenant une fente 56 radiale. La fente 56 réalise une interruption dans la matière de l’anneau 55. L’anneau 55 comprend en outre un logement interne 57. L’anneau abradable 14 comprend un élément de réglage 58 du périmètre de l’anneau abradable 14. L’élément de réglage 58 comprend un arceau. Le logement interne 57 est apte à accueillir l’élément de réglage 58 et l’élément de réglage 58 est apte à être déployé en dehors du logement interne de sorte que la largeur de la fente 56 varie en fonction du déploiement de l’élément de réglage 58. Dispositif de variation d’un taux de dilution d’un turboréacteur, caractérisé en ce qu’il comprend une soufflante (13) comprenant des aubes (15) de longueur variable et un anneau abradable (14), les aubes (15) comprenant chacune un pied (20) et une extrémité mobile (21) radialement, l’anneau abradable (14) comprenant un élément de réglage (53 ; 58) du périmètre de l’anneau abradable (14) de sorte que le diamètre de l’anneau abradable est variable. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l’anneau abradable comprend un anneau (51) comprenant une fente (52) radiale, et dans lequel l’élément de réglage (53) comprend un trapèze déplaçable radialement dans la fente (52) de sorte que la largeur de la fente varie en fonction de la position de l’élément de réglage. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l’anneau abradable comprend un anneau (55) comprenant une fente (56) radiale et un logement interne (57) apte à accueillir l’élément de réglage (58), l’élément de réglage comprenant un arceau apte à être déployé en dehors du logement interne (57) de sorte que la largeur de la fente (56) varie en fonction du déploiement de l’élément de réglage (58). Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel chaque aube (15) comprend au moins un moyen de fixation (25 ; 40 ; 50) apte à solidariser le pied (20) et l’extrémité mobile (21) de chaque aube (15). Dispositif selon la revendication 4, dans lequel chaque aube (15) comprend au moins un ressort de compression (30) hélicoïdal placé autour de l’au moins un moyen de fixation (25). Dispositif selon la revendication 5, dans lequel l’au moins un ressort de compression (30) de chaque aube (15) est apte à se déformer sous l’effet de la force centrifuge exercée sur l’aube lorsque l’aube est mise en mouvement. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel le pied (20) de chaque aube (15) comprend un circuit pneumatique (35) ou hydraulique apte à mettre en mouvement l’extrémité mobile (21) de l’aube. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le moyen de fixation (40) de chaque aube comprend un écrou fileté (41) fixé à l’extrémité mobile, et une vis sans fin (43) motorisée à partir du pied et apte à passer dans l’écrou fileté (41) et à mettre en mouvement l’extrémité mobile. Turboréacteur d’un aéronef, comprenant un dispositif (12) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8. Aéronef comprenant un turboréacteur selon la revendication 9.