Brevet FR3131273A1 — publié le 20230630

L’invention concerne un circuit de commande (57) d’un vérin d’orientation (61) à double effet pour orienter des pales de soufflante d’un turboréacteur, comprenant un réservoir d’huile (63), une pompe à pistons axiaux (26) à cylindrée variable comportant un plateau inclinable piloté par un vérin de commande et de compensation (47) à double effet comprenant une chambre de commande (53) et une chambre de compensation (54) La pompe (26) est alimentée par le réservoir (63) et a sa sortie configurée pour être reliée à une deuxième chambre (59) du vérin d’orientation (61), une première chambre du vérin d’orientation étant reliée au réservoir (63). Les chambres du vérin de commande et de compensation (47) sont pressurisées avec une pression correspondant à la pression de sortie de la pompe (26), et elles sont agencées pour augmenter l’inclinaison du plateau afin d’accroître la cylindrée de la pompe (26) leur pression augmente. Figure pour l’abrégé : Figure 5 CIRCUIT DE COMMANDE HYDRAULIQUE DE CALAGE D’AUBES DE SOUFFLANTE L’invention concerne un système comprenant un circuit de commande hydraulique du calage d’aubes de soufflantes de turboréacteur. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Dans un moteur (une turbomachine) de type turboréacteur non caréné, tel qu’un « open rotor » à deux soufflantes contrarotatives ou encore de type USF pour « Unducted Single FAN » c’est-à-dire à une seule soufflante suivie d’un aubage non rotatif, il n’y a pas de nacelle entourant la ou les soufflantes. L’angle d’incidence des aubes d’une soufflante est ajustable par un système de calage de pas permettant généralement de commander le calage de l’ensemble des aubes selon un même angle (un même pas). Dans un moteur de type turboréacteur, repéré par 1 dans la , l'air est admis dans une manche d'entrée 2 pour traverser une soufflante comportant une série de pales rotatives 3 avant de se scinder en un flux primaire central et un flux secondaire entourant le flux primaire. La plupart des turboréacteurs carénés actuels ne comprennent pas de système pour faire varier l’angle d’incidence des aubes de soufflante, cependant certaines études envisagent un tel système. Le turboréacteur caréné est alors d’un type couramment dénommé VPF pour « Variable Pitch Fan ». La description qui suit prend pour exemple l’application du système de commande hydraulique au turboréacteur caréné de la , mais il est entendu que le système peut tout autant s’appliquer à un turboréacteur non caréné. Le flux primaire du turboréracteur 1 est compressé par des compresseurs basse pression 4 et haute pression 5 avant d'atteindre une chambre de combustion 6, après quoi il se détend en traversant une turbine haute pression 7 et une turbine basse pression 8, avant d'être évacué en générant une poussée auxiliaire. Le flux secondaire est quant à lui propulsé directement par la soufflante pour générer une poussée principale. Chaque turbine 7, 8 comporte des séries d'aubes orientées radialement et régulièrement espacées autour d'un axe de rotation AX du moteur, ces aubes étant portées par des éléments de rotor du moteur tournant autour de l’axe AX. Un carter 9 entoure les pales 3 de la soufflantes et l’ensemble du moteur pour délimiter extérieurement le flux secondaire. Les pales 3 de la soufflante peuvent être du type à calage variable, pour que l’orientation des pales 3 autour de leurs axes radiaux respectifs peut être ajustée pour l’ensemble de ces pales. Cet ajustement de calage est commandé en fonction des conditions de fonctionnement du moteur, afin notamment d’en optimiser la consommation. Comme représenté schématiquement sur la , chaque pale 3 comporte alors une embase 11 portée par un élément de rotor 12 tournant autour de l’axe AX, au moyen d’une liaison pivot lui permettant de pivoter autour d’un axe radial par rapport à l’axe AX. Complémentairement, un arbre central 13 traversant l’élément de rotor 12 et tournant avec celui-ci comporte un disque 14 pourvu d’une rainure circonférentielle externe 16, et chaque embase 11 comporte un plot non représenté engagé dans cette rainure 16. Un déplacement de l’arbre central 13 avec le disque 14 qu’il porte, le long de l’axe AX permet ainsi de déplacer longitudinalement le pion de chaque embase 11 pour faire pivoter la pale 3 autour de son axe radial. La fournit à titre schématique un exemple de mécanisme parmi d’autres possibilités pouvant être mises en œuvre, tels que des systèmes de type bielle-manivelle, pour que le calage des pales 3 dépende de la position longitudinale de l’arbre central 13. Le maintien de l’arbre 13 à une position longitudinale donnée est assuré au moyen d’un palier de transfert hydraulique 15 entourant l’arbre 13, en pressurisant une première chambre 17 et une seconde chambre 18 de ce palier 15 à des pressions différentes. Dans l’exemple de la , l’arbre 13 comprend un premier canal interne mettant en communication la première chambre 17 avec une chambre aval 21 d’un corps de vérin 22 porté par l’élément de rotor 12 en étant rigidement solidaire de celui-ci. Cet arbre 13 comprend aussi un second canal interne mettant en communication la seconde chambre 18 avec une chambre amont 19 du corps de vérin 22. L’extrémité amont de l’arbre 13 est logée dans le corps de vérin 22, et elle est terminée par un plateau 23 séparant la chambre amont 19 et la chambre aval 21 du corps de vérin 22. En fonctionnement, l’écart de pression entre la première chambre 17 et la seconde chambre 18 est ajusté pour correspondre à l’effort exercé par les pales 3 sur le disque 14, de manière à maintenir l’arbre 13 à une position longitudinale donnée, afin bloquer les pales à une valeur de calage donnée. A partir d’une telle situation d’équilibre, une diminution ou une augmentation de la pression de l’une ou l’autre des chambres 17 et 18 permet de déplacer l’arbre 13 vers l’amont ou vers l’aval pour modifier l’angle de calage des pales, avant de réajuster la pression modifiée pour rétablir un équilibre afin de maintenir les pales à leur nouvel angle de calage. Comme le palier de transfert hydraulique 15 est le siège de fuites, le maintien des aubes à un angle de calage donné nécessite de continuellement alimenter hydrauliquement les chambres 17 et 18 afin de les maintenir pressurisées aux pressions requises. La pressurisation des chambres 17 et 18 est assurée avec une pompe hydraulique générant une pression nominale suffisamment élevée pour permettre de manœuvrer les pales sur toute leur plage d’angles de calages. Cette pression nominale, qui est la pression la plus élevée des deux chambres 17 et 18, correspond ainsi à l’effort maximal pouvant être exercé par les pales sur le disque 14 selon toutes les conditions de fonctionnement possibles du moteur. En pratique, le maintien continuel des chambres amont et aval à des valeurs de pressions élevées, associé à la nécessaire présence de fuites au niveau du palier de transfert hydraulique, pénalise le rendement du moteur puisqu’il correspond à une dépense énergétique additionnelle. Le but de l’invention est d’apporter une solution pour limiter la déperdition énergétique d’un tel système de commande hydraulique de calage de pales de soufflante. A cet effet l’invention a pour objet un circuit de commande hydraulique d’un vérin d’orientation à double effet pour orienter des pales de soufflante d’un turboréacteur, comprenant un réservoir d’huile, une pompe à pistons axiaux à cylindrée variable comportant un plateau inclinable piloté par un vérin de commande et de compensation à double effet comprenant une chambre de commande et une chambre de compensation, le vérin d’orientation ayant une première chambre reliée au réservoir, la pompe étant alimentée par le réservoir et ayant sa sortie configurée pour pouvoir être reliée par une conduite d’alimentation à une deuxième chambre du vérin d’orientation, l’autre chambre du vérin d’orientation étant reliée au réservoir, les chambres du vérin de commande et de compensation étant toutes deux pressurisées avec une pression correspondant à la pression de sortie de la pompe, et dans lequel les chambres de commande et de compensation sont agencées pour augmenter l’inclinaison du plateau afin d’accroître la cylindrée de la pompe lorsque la pression de pressurisation de ces chambres augmente. Grâce à l’invention, la pression débitée par la pompe est ajustée à la valeur nécessaire et suffisante pour contrer les efforts exercés par les pales sur le vérin à double effet, ce qui permet de diminuer significativement la valeur de cette pression pour réduire d’autant la consommation énergétique de la pompe ainsi que les fuites hydrauliques dans le circuit. L’invention a également pour objet un circuit ainsi défini, dans lequel la pompe a sa sortie reliée à une vanne distributrice par la conduite d’alimentation à une vanne distributrice elle-même reliée aux première et deuxième chambres du vérin d’orientation sont reliées à la vanne distributrice, dans lequel la chambre de compensation de la pompe est reliée à la sortie de la pompe, dans lequel la chambre de commande de la pompe est reliée à la deuxième chambre du vérin d’orientation, dans lequel la vanne distributrice peut occuper une position dans laquelle elle relie d’une part la conduite d’alimentation à la deuxième chambre du vérin d’orientation qui est reliée à la chambre de commande de la pompe, et d’autre part la première chambre du vérin d’orientation au réservoir. L’invention a également pour objet un circuit ainsi défini, dans lequel la vanne distributrice peut occuper une position dans laquelle la pompe et le réservoir sont isolés des première et deuxième chambres du vérin d’orientation. L’invention a également pour objet un circuit ainsi défini, comprenant une conduite de purge reliant la conduite d’alimentation au réservoir par l’intermédiaire d’un clapet anti-retour. L’invention a également pour objet un circuit ainsi défini, dans lequel la chambre de commande présente une plus grande section utile que la chambre de compensation. L’invention concerne également un turboréacteur comprenant un circuit ainsi défini et des aubes de soufflante à calage variable qui sont pilotées avec ce circuit. est une vue en coupe longitudinale d’un turboréacteur à double flux connu ; est une vue schématique d’un système hydraulique connu d’ajustement du calage des pales de soufflante ; est une vue en coupe longitudinale représentant schématiquement une pompe à pistons axiaux à cylindrée variable ; est une vue de face d’une glace de distribution de pompe à pistons axiaux à cylindrée variable ; est une vue schématique du circuit de commande selon l’invention lorsque sa vanne distributrice occupe une première position ; est une vue schématique du circuit de commande selon l’invention lorsque sa vanne distributrice occupe une deuxième position. Circuit de commande hydraulique (57) d’un vérin d’orientation (61) à double effet pour orienter des pales de soufflante d’un turboréacteur, comprenant un réservoir d’huile (63), une pompe à pistons axiaux (26) à cylindrée variable comportant un plateau inclinable (34) piloté par un vérin de commande et de compensation (47) à double effet comprenant une chambre de commande (53) et une chambre de compensation (54), le vérin d’orientation (61) ayant une première chambre (58) reliée au réservoir (63), la pompe (26) étant alimentée par le réservoir (63) et ayant sa sortie configurée pour pouvoir être reliée par une conduite d’alimentation (64) à une deuxième chambre (59) du vérin d’orientation (61), les chambres (53, 54) du vérin de commande et de compensation (47) étant toutes deux pressurisées avec une pression correspondant à la pression de sortie de la pompe (26), et dans lequel les chambres de commande (53) et de compensation (54) sont agencées pour augmenter l’inclinaison du plateau (34) afin d’accroître la cylindrée de la pompe (26) lorsque la pression de pressurisation de ces chambres augmente. Circuit selon la revendication 1, dans lequel la pompe (26) a sa sortie reliée par la conduite d’alimentation (64) à une vanne distributrice (66) elle-même reliée aux première et deuxième chambres (58, 59) du vérin d’orientation (61), dans lequel la chambre de compensation (54) de la pompe (26) est reliée à la sortie de la pompe (26), dans lequel la chambre de commande (53) de la pompe (26) est reliée à la deuxième chambre (59) du vérin d’orientation (61), dans lequel la vanne distributrice (66) peut occuper une position dans laquelle elle relie d’une part la conduite d’alimentation (64) à la deuxième chambre (59) du vérin d’orientation (61), et d’autre part la première chambre (58) du vérin d’orientation (61) au réservoir (63). Circuit selon la revendication 2, dans lequel la vanne distributrice (66) peut occuper une position dans laquelle la pompe (26) et le réservoir (63) sont isolés des première et deuxième chambres (58, 59) du vérin d’orientation (61). Circuit selon la revendication 1, comprenant une conduite de purge (73) reliant la conduite d’alimentation (64) au réservoir (63) par l’intermédiaire d’un clapet anti-retour (74). Circuit selon la revendication 1, dans lequel la chambre de commande (53) présente une plus grande section utile que la chambre de compensation (54). Turboréacteur comprenant un circuit selon la revendication 1 et des aubes de soufflantes à calage variable qui sont pilotées avec ce circuit.