Brevet FR3130894A1 — publié le 20230623

L’invention concerne un module de turbomachine, comportant : une soufflante (3) destinée à être entrainée en rotation par un arbre de soufflante (32) et comprenant une pluralité d’aubes (30) à calage variable, et un système de changement de pas comprenant un moyen de commande (52) relié aux aubes via un mécanisme de liaison (51), le moyen de commande comportant un corps fixe solidaire de l’arbre de soufflante (32) et un corps mobile (54) relié au mécanisme de liaison (51), le système de changement de pas comprenant une pièce annulaire (70) qui a une portion solidaire du corps mobile, qui présente une forme générale en cloche et qui s’étend au moins en partie radialement à l’extérieur du corps fixe. Selon l’invention, le module comprend une virole annulaire (80) fixée de manière amovible à la pièce annulaire (70) et comprenant des moyens d’attache (81) au mécanisme de liaison (51). Figure pour l’abrégé : Figure 5 MODULE DE TURBOMACHINE EQUIPE D’AUBES A CALAGE VARIABLE ET D’UNE VIROLE ANNULAIRE D’INTERFACE 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 et d’un système de calage des pas. 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. Lors d’une opération de maintenance, il est nécessaire de déconnecter les moyens de liaison du moyen de commande afin d’inspecter ce dernier. Cela est valable pour d’autres éléments du système de changement de pas et d’autres organes de la turbomachine tel qu’un dispositif de transfert d’huile afin de vérifier leur bon fonctionnement et leur état d’usure. Cette contrainte induit un temps de maintenance plus important, un nouveau réglage des cinématiques (mécanisme de liaison et moyen de commande), voire des tests de validation supplémentaires pour s’assurer du réglage correct de celles-ci après chaque opération de maintenance. Le démontage du moyen de commande est également complexe, voire non envisageable du fait de sa coopération avec l’arbre moteur, de la zone restreinte dans laquelle celui-ci est agencé et de sa coopération également avec le dispositif de transfert d’huile typiquement placé en aval d’un réducteur de vitesse, dans un repère fixe. Le démontage du dispositif de transfert d’huile nécessiterait le démontage du carter d’entrée ou du compresseur basse pression de la turbomachine par exemple. L’objectif de la présente invention est de fournir un module de turbomachine équipé d’aubes à calage variable avec des organes et/ou équipements facilement démontables sans pénaliser le réglage de la cinématique nécessaire au calage des aubes et tout en permettant un gain en compacité. Nous parvenons à cet objectif conformément à l’invention grâce à un module de turbomachine d’axe longitudinal X, 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, un système de changement de pas des aubes de soufflante comprenant un mécanisme de liaison reliés aux aubes de la soufflante et un moyen de commande agissant sur le mécanisme de liaison, le moyen de commande comportant un corps fixe solidaire de l’arbre de soufflante et un corps mobile, par rapport audit corps fixe, qui est relié au mécanisme de liaison, le système de changement de pas comprenant une pièce annulaire ayant une portion solidaire du corps mobile, la pièce annulaire présentant une forme générale en cloche et s’étendant au moins en partie radialement à l’extérieur du corps fixe, le module comprenant une virole annulaire qui est fixée de manière amovible à la pièce annulaire et qui comprend des moyens d’attache du mécanisme de liaison. Ainsi, cette solution permet d’atteindre l’objectif susmentionné. En particulier, le fait de prévoir une virole annulaire d’interface entre la pièce annulaire en cloche et le mécanisme de liaison, permet de garantir le maintien du réglage et la configuration du mécanisme de liaison. En effet, la virole annulaire fixée d’une part, au mécanisme de liaison et d’autre part, à la pièce annulaire en cloche évite le démontage du mécanisme de liaison ce qui diminue le temps d’intervention. Cela permet également à un opérateur de contrôler l’angle des aubes, voire de régler à nouveau ces dernières lors du réassemblage. De même, la fixation de manière amovible à la pièce annulaire en cloche qui est montée sur le corps mobile du moyen de commande permet une inspection visuelle du moyen de commande et son démontage/remontage aisé si nécessaire ainsi que pour d’autres pièces en amont et/ou en aval de celui-ci. Le gain de temps pour une technologie comprenant entre huit et vingt-cinq, préférentiellement seize aubes à calage variable avec une cinématique pour chaque aube et des éléments anti-rotation, le gain de temps sur l’intervention est de plusieurs heures. Un tel gain de temps influe également sur un gain économique non négligeable incluant le taux horaire 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 corps fixe comprend une virole qui s’étend radialement à l’extérieur du corps fixe depuis une paroi externe et qui comprend une première bride ayant une extrémité libre définissant une bordure externe, le diamètre externe de la bordure externe étant inférieur au diamètre interne de la virole annulaire. - le corps fixe s’étend radialement autour du corps mobile et le corps mobile comprend une extrémité amont à laquelle est fixée de manière amovible la pièce annulaire. - la virole annulaire est destinée être montée au moins en partie radialement à l’extérieur d’une portion cylindrique de la pièce annulaire, la virole annulaire comprenant une surface radialement interne de forme complémentaire au moins en partie avec une surface radialement externe de la portion cylindrique. - le mécanisme de liaison comprend des biellettes ayant chacune une première extrémité solidaire de la virole annulaire via les moyens d’attache et une deuxième extrémité reliée au pied d’une aube de soufflante. - l’arbre de soufflante est relié à un arbre puissance de la turbomachine via un réducteur de vitesse mécanique, le réducteur de vitesse comprenant une couronne extérieure solidaire en rotation avec l’arbre de soufflante. - le module de turbomachine comprend un dispositif de transfert de fluide qui est monté en amont du réducteur de vitesse et qui est relié à une source d’alimentation en amont du réducteur de vitesse, le dispositif de transfert comportant une partie stator annulaire solidaire d’une structure fixe de la turbomachine et une partie rotor qui est engagée dans la partie stator et qui est solidaire en rotation avec le moyen de commande, la partie stator comprenant une surface cylindrique interne et des premières canalisations débouchant dans la surface cylindrique interne, la partie rotor comprenant une surface cylindrique externe et des deuxièmes canalisations débouchant dans la surface cylindrique externe. - le dispositif de transfert de fluide s’étend au moins en partie à l’intérieur de l’arbre de soufflante. -le corps fixe comprend des moyens d’alimentation qui sont couplés aux deuxièmes canalisations de la partie rotor du dispositif de transfert de fluide. - le réducteur de vitesse comprend un planétaire intérieur couplé à l’arbre de puissance, des satellites, un porte-satellites qui porte les satellites et une couronne extérieure qui est couplée à arbre de soufflante. - le réducteur de vitesse est logé dans une enceinte de lubrification. - la virole annulaire présente une section axiale en forme de U avec une première branche et une deuxième branche reliées par un fond. - la première branche de la virole présente une surface de forme complémentaire avec une surface d’une bride radiale de la pièce annulaire. - le fond de la virole annulaire portant la surface radialement interne. - la virole annulaire est montée sur la pièce annulaire suivant un ajustement glissant au niveau d’une portée cylindrique de la pièce annulaire. - un moins un palier de guidage en rotation d’un pied d’aube est logé dans un logement interne d’un anneau. - le corps mobile et la pièce annulaire sont solidaires en déplacement via des moyens de couplage agencés entre le corps mobile et la pièce annulaire. - les biellettes sont réglables en longueur. - 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 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 encore un procédé d’assemblage d’un module de turbomachine selon l’une quelconque des caractéristiques susmentionnées, le procédé comprenant les étapes suivantes : - une étape d’extraction de la pièce annulaire en supprimant les fixations entre le corps fixe et la virole annulaire, et - une étape d’extraction du moyen de commande en traversant la virole annulaire. Ainsi, un tel procédé d’assemblage ou démontage permet de conserver les réglages des aubes de la soufflante ce qui facilite la maintenance de la turbomachine. 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 selon l’invention ; La illustre en perspective et en amont une pièce annulaire en cloche montée sur un moyen de commande du système de changement de pas et sur une virole annulaire solidaire d’un mécanisme de liaison du système de changement de pas selon l’invention ; La représente une vue de détail d’un dispositif de transfert de fluide selon la ; La représente, de manière schématique, une vue en coupe axiale du module amont de la turbomachine avec tous les organes montés/assemblés selon l’invention ; La représente, suivant la , la pièce annulaire en cloche démontée, le mécanisme de liaison étant maintenu en position selon l’invention ; La représente suivant la l’extraction du moyen de commande et d’un dispositif de transfert de fluide selon l’invention, et La représente des étapes d’un procédé de démontage de différents organes d’un 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 (3) comprenant une pluralité d’aubes de soufflante (30) à calage variable, un système de changement de pas (50) des aubes de soufflante (30) comprenant un mécanisme de liaison (51) reliés aux aubes de la soufflante (30) et un moyen de commande (52) agissant sur le mécanisme de liaison (51), le moyen de commande (52) comportant un corps fixe (53) solidaire de l’arbre de soufflante (32) et un corps mobile (54), par rapport audit corps fixe (53), qui est relié au mécanisme de liaison (51), le système de changement de pas (50) comprenant une pièce annulaire (70) ayant une portion (71) solidaire du corps mobile (54), la pièce annulaire (70) présentant une forme générale en cloche et s’étendant au moins en partie radialement à l’extérieur du corps fixe (53), caractérisé en ce qu’il comprend une virole annulaire (80) qui est fixée de manière amovible à la pièce annulaire (70) et qui comprend des moyens d’attache (81) du mécanisme de liaison (51). Module de turbomachine selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le corps fixe (53) comprend une virole (55) qui s’étend radialement à l’extérieur du corps fixe (53) depuis une paroi externe et qui comprend une première bride (56) ayant une extrémité libre définissant une bordure externe (90), le diamètre externe (D1) de la bordure externe (90) étant inférieur au diamètre interne (D2) de la virole annulaire (80). Module de turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps fixe (53) s’étend radialement autour du corps mobile (54) et le corps mobile (54) comprend une extrémité amont (61a) à laquelle est fixée de manière amovible la pièce annulaire (70). Module de turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la virole annulaire (80) est destinée être montée au moins en partie radialement à l’extérieur d’une portion cylindrique (76) de la pièce annulaire (70), la virole annulaire (80) comprenant une surface radialement interne (86) de forme complémentaire au moins en partie avec une surface radialement externe (87) de la portion cylindrique (76). Module de turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mécanisme de liaison (51) comprend des biellettes (91) ayant chacune une première extrémité (92a) solidaire de la virole annulaire (80) via les moyens d’attache (81) et une deuxième extrémité (92b) reliée au pied (45) d’une aube de soufflante (30). Module de turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’arbre de soufflante (32) est relié à un arbre puissance de la turbomachine via un réducteur de vitesse (34) mécanique, le réducteur de vitesse (34) comprenant une couronne extérieure (39) solidaire en rotation avec l’arbre de soufflante (32). Module de turbomachine selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif de transfert (103) de fluide qui est monté en amont du réducteur de vitesse (34) et qui est relié à une source d’alimentation en amont du réducteur de vitesse (34), le dispositif de transfert (103) comportant une partie stator (105) annulaire solidaire d’une structure fixe de la turbomachine (1) et une partie rotor (112) qui est engagée dans la partie stator (105) et qui est solidaire en rotation avec le moyen de commande (52), la partie stator (105) comprenant 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) et des deuxièmes canalisations (114) débouchant dans la surface cylindrique externe (113). Module de turbomachine selon la revendication précédente, 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 des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le corps fixe (53) comprend des moyens d’alimentation qui sont couplés aux deuxièmes canalisations (114) de la partie rotor (112) du dispositif de transfert (103) de fluide. Turbomachine (1) d’aéronef comprenant au moins un module de turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes. Procédé d’assemblage d’un module de turbomachine selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, le procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : une étape d’extraction (220) de la pièce annulaire (70) en supprimant les fixations entre le corps fixe (54) et la virole annulaire (80), et une étape d’extraction (230) du moyen de commande (52) en traversant la virole annulaire (80).