Brevet FR3127526A1 — publié le 20230331

L’invention concerne une turbomachine (1, 1’, 1’’) comprenant un système d’alimentation en huile (14) comprenant : un réservoir principal (15) d’huile, une pompe d’alimentation (18) comprenant une entrée (18a) et une sortie (18b) reliée au système de commande (13), un réservoir auxiliaire (20) d’huile, et une vanne (21) présentant une première entrée (21b) reliée au réservoir principal (15), une seconde entrée (21c) reliée au réservoir auxiliaire (20) et une sortie (21d) reliée à l’entrée (18a) de la pompe d’alimentation (18), la vanne (21) comprenant en outre un organe mobile dans le corps (21a) et configuré pour se déplacer entre une première position dans laquelle la première entrée (21b) de la vanne (21) est en communication fluidique avec la sortie (21d) de la vanne (21) et une seconde position dans laquelle la seconde entrée (21c) de la vanne (21) est en communication fluidique avec la sortie (21d) de la vanne (21). Figure d’abrégé : 4 TURBOMACHINE COMPRENANT UN SYSTEME D’ALIMENTATION EN HUILE Domaine technique de l'invention L’invention concerne le domaine des turbomachines pour aéronef comprenant des aubes à angle de calage variable et un système d’alimentation en huile. 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. 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 des 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 forment 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 une turbomachine pour un aéronef qui assure une alimentation en huile du système de commande de des aubes à angle de calage variable en continu, et notamment durant les phases de vol pendant lesquelles la force gravitationnelle est nulle ou négative. A cet effet, l’invention propose une turbomachine pour un aéronef comprenant : des aubes à angle de calage variable, un système de commande des aubes comprenant : une unité commande reliée à au moins un actionneur hydraulique, un système d’alimentation en huile comprenant : un réservoir principal d’huile, une pompe d’alimentation comprenant une entrée et une sortie reliée au système de commande. L’invention se caractérise en ce que le système d’alimentation comprend en outre : un réservoir auxiliaire d’huile, et une vanne comprenant un corps présentant une première entrée reliée au réservoir principal, une seconde entrée reliée au réservoir auxiliaire et une sortie reliée à l’entrée de la pompe d’alimentation, la vanne comprenant en outre un organe mobile dans le corps et configuré pour se déplacer entre une première position dans laquelle la première entrée de la vanne est en communication fluidique avec la sortie de la vanne et une seconde position dans laquelle la seconde entrée de la vanne est en communication fluidique avec la sortie de la vanne. Ainsi, selon l’invention, le système d’alimentation en huile comprend un réservoir auxiliaire et une vanne. Lorsque l’organe mobile de la vanne est dans la première position, la pompe d’alimentation aspire l’huile à partir du réservoir principal. Cette première position est notamment rencontrée dans un premier état de fonctionnement de la turbomachine. Lorsque la turbomachine est dans un second état de fonctionnement, notamment lors des phases de vol de l’aéronef en condition de 0g ou de g négatif, l’organe mobile de la vanne est entrainé dans la seconde position, la pompe d’alimentation aspire alors l’huile à partir du réservoir auxiliaire. Le réservoir auxiliaire est configuré pour délivrer de l’huile en condition de 0g ou de g négatif contrairement au réservoir principal. Par conséquent, le système de commande est alimenté en huile durant toutes les phases de fonctionnement de la turbomachine. La poussée de la turbomachine est donc optimale durant toutes ces phases 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 : -- le réservoir auxiliaire est un réservoir 0g ou g négatif. - un premier circuit d’alimentation en huile, reliant le réservoir principal à au moins une enceinte de lubrification contenant au moins un palier à lubrifier, un second circuit d’alimentation en huile, reliant le réservoir principal (15) au système de commande et sur lequel sont montées la vanne et la pompe d’alimentation, et un circuit de récupération d’huile du système de commande, reliant le système de commande au réservoir auxiliaire ; - une pompe centrifuge agencée entre la vanne et la pompe d’alimentation ; - une unité de contrôle électrique configurée pour commander le déplacement de l’organe mobile de la vanne et un capteur configuré pour délivrer un signal à l’unité de contrôle électrique, le capteur étant configuré pour détecter une phase de fonctionnement dans laquelle la force gravitationnelle s’exerçant sur la turbomachine est nulle ou négative, le capteur étant par exemple un accéléromètre ; - l’organe mobile de la vanne est configuré pour se déplacer dans la seconde position lorsque la force gravitationnelle s’exerçant sur la turbomachine est nulle ou négative ; - un réducteur mécanique et l une vanne à diaphragme variable montée sur le second circuit d’alimentation, la vanne à diaphragme variable étant agencée entre la pompe d’alimentation et le réducteur mécanique, la vanne à diaphragme variable étant apte à s’ouvrir lorsque l’organe mobile de la vanne est dans la première position et apte à rester au moins partiellement ouverte ou à se fermer lorsque l’organe mobile de la vanne est dans la seconde position ; - la pompe d’alimentation est montée en dérivation sur le second circuit d’alimentation entre la vanne et la vanne à diaphragme variable ; - un échangeur air/huile agencé entre la vanne et la pompe d’alimentation ; - le réservoir auxiliaire comprend une enceinte délimitant un volume interne d’huile, l’enceinte comprenant au moins un premier port de sortie connecté au réservoir principal, un port d’entrée relié au système de commande, et un second port de sortie relié à la vanne, le second port de sortie étant en communication fluidique avec le volume interne, 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 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 précédentes, 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 le passage de la turbomachine à un second état de fonctionnement, en particulier un état de fonctionnement dans lequel la force gravitationnelle s’exerçant sur la turbomachine est nulle ou négative, (c) suite à la détection de l’étape (b), actionner la vanne pour déplacer l’organe mobile de la première position à la seconde position, de façon à alimenter en huile le système de commande à partir du réservoir auxiliaire, (d) détecter le passage de la turbomachine du second état de fonctionnement au premier état de fonctionnement, (e) placer la vanne dans son état nominal de fonctionnement en commandant un déplacement de l’organe mobile de la seconde position à la première position, de façon à alimenter en huile le système de commande à partir du réservoir principal. L’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : -le procédé comprend entre les étapes (b) et (c) ainsi qu’entre les étapes (d) et (e), une étape de transmission d’un signal électrique à la vanne par une unité de contrôle électrique, et en ce qu’un délai de désactivation (t1) est défini entre la détection du premier état de fonctionnement à l’étape (d) et la commande de déplacement à l’étape (e) ; - un délai d’activation (t2) est défini entre la détection du second état de fonctionnement à l’étape (b) et l’actionnement de la vanne à l’étape (c), le délai d’activation (t2) étant inférieur au délai de désactivation (t1) ; - (g) durant le premier état de fonctionnement de la turbomachine, alimenter en huile le réducteur mécanique à partir du réservoir principal, la vanne à diaphragme variable étant en position ouverte, (g’) après l’étape de détection (b) du second état de fonctionnement de la turbomachine, fermer la vanne à diaphragme variable afin de couper l’alimentation en huile du réducteur mécanique 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 du système d’alimentation en huile de l’invention; la est une représentation schématique en coupe d’un réservoir auxiliaire selon un premier mode de réalisation; la est une représentation schématique en coupe d’un réservoir auxiliaire selon un second mode de réalisation; la est une représentation schématique en coupe d’un réservoir auxiliaire selon un troisième mode de réalisation; la est une représentation schématique d’un premier mode de réalisation du système d’alimentation en huile lorsque l’organe mobile de la vanne est dans la première position; la est une représentation schématique du premier mode de réalisation du système d’alimentation en huile lorsque l’organe mobile de la vanne est dans la seconde position ; la est une représentation schématique d’un second mode de réalisation du système d’alimentation en huile lorsque l’organe mobile de la vanne est dans la première position ; la est un schéma synoptique du procédé selon l’invention; la est un diagramme de temps illustrant la commande de position de la vanne dans un premier et second état de fonctionnement. Turbomachine (1, 1’, 1’’) pour un 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 au moins un actionneur hydraulique (13b), un système d’alimentation (14) en huile comprenant : un réservoir principal (15) d’huile, une pompe d’alimentation (18) comprenant une entrée (18a) et une sortie (18b) reliée au système de commande (13), caractérisée en ce que le système d’alimentation (14) comprend en outre : un réservoir auxiliaire (20) d’huile, et une vanne (21) comprenant un corps (21a) présentant une première entrée (21b) reliée au réservoir principal (15), une seconde entrée (21c) reliée au réservoir auxiliaire (20) et une sortie (21d) reliée à l’entrée (18a) de la pompe d’alimentation (18), la vanne (21) comprenant en outre un organe mobile dans le corps (21a) et configuré pour se déplacer entre une première position dans laquelle la première entrée (21b) de la vanne (21) est en communication fluidique avec la sortie (21d) de la vanne (21) et une seconde position dans laquelle la seconde entrée (21c) de la vanne (21) est en communication fluidique avec la sortie (21d) de la vanne (21). Turbomachine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le système d’alimentation (14) comprend : un premier circuit d’alimentation (14a) en huile, reliant le réservoir principal (15) à au moins une enceinte de lubrification (12) contenant au moins un palier (12a) à lubrifier, un second circuit d’alimentation (14b) en huile, reliant le réservoir principal (15) au système de commande (13) et sur lequel sont montées la vanne (21) et la pompe d’alimentation (18), et un circuit de récupération (14b’) d’huile du système de commande (13), reliant le système de commande (13) au réservoir auxiliaire (20). Turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le système d’alimentation (14) comprend en outre une pompe centrifuge (22) agencée entre la vanne (21) et la pompe d’alimentation (18). Turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend en outre une unité de contrôle électrique (24) configurée pour commander le déplacement de l’organe mobile de la vanne (21) et un capteur (25) configuré pour délivrer un signal à l’unité de contrôle électrique (24), le capteur (25) étant configuré pour détecter une phase de fonctionnement dans laquelle la force gravitationnelle s’exerçant sur la turbomachine (1, 1’, 1’’) est nulle ou négative, le capteur (25) étant par exemple un accéléromètre. Turbomachine selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l’organe mobile de la vanne (21) est configuré pour se déplacer dans la seconde position lorsque la force gravitationnelle s’exerçant sur la turbomachine (1, 1’, 1’’) est nulle ou négative. Turbomachine selon la revendication 2 ou l’une quelconque des revendications 3 à 5 en combinaison avec la revendication 2, caractérisée en ce qu’ elle comprend en outre un réducteur mécanique (11) et en ce que le système d’alimentation (14) comprend en outre une vanne à diaphragme variable (19) montée sur le second circuit d’alimentation (14b), la vanne à diaphragme variable (19) étant agencée entre la pompe d’alimentation (18) et le réducteur mécanique (11), et en ce que la vanne à diaphragme variable (19) est apte à s’ouvrir lorsque l’organe mobile de la vanne (21) est dans la première position et apte à rester au moins partiellement ouverte ou à se fermer lorsque l’organe mobile de la vanne (21) est dans la seconde position. Turbomachine selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la pompe d’alimentation (18) est montée en dérivation sur le second circuit d’alimentation (14b) entre la vanne (21) et la vanne à diaphragme variable (19). Turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le système d’alimentation (14) comprend en outre un échangeur air/huile (23) agencé entre la vanne (21) et la pompe d’alimentation (18). Turbomachine selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le réservoir auxiliaire (20) comprend une enceinte (200) délimitant un volume interne d’huile, l’enceinte (200) comprenant au moins un premier port de sortie (201) connecté au réservoir principal (15), un port d’entrée (203) relié au système de commande (13), et un second port de sortie (202) relié à la vanne (21), le second port de sortie (202) étant en communication fluidique avec le volume interne, le réservoir auxiliaire (20) 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) 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 précédentes, 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 le passage de la turbomachine (1, 1’, 1’’) à un second état de fonctionnement, en particulier un état de fonctionnement dans lequel la force gravitationnelle s’exerçant sur la turbomachine est nulle ou négative, (c) suite à la détection de l’étape (b), actionner la vanne (21) pour déplacer l’organe mobile de la première position à la seconde position, de façon à alimenter en huile le système de commande (13) à partir du réservoir auxiliaire (20), (d) détecter le passage de la turbomachine (1, 1’, 1’’) du second état de fonctionnement au premier état de fonctionnement, (e) placer la vanne (21) dans son état nominal de fonctionnement en commandant un déplacement de l’organe mobile de la seconde position à la première position, de façon à alimenter en huile le système de commande (13) à partir du réservoir principal (15). Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend, entre les étapes (b) et (c) ainsi qu’entre les étapes (d) et (e), une étape de transmission d’un signal électrique à la vanne (21) par une unité de contrôle électrique (24), et en ce qu’un délai de désactivation (t1) est défini entre la détection du premier état de fonctionnement à l’étape (d) et la commande de déplacement à l’étape (e). Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’un délai d’activation (t2) est défini entre la détection du second état de fonctionnement à l’étape (b) et l’actionnement de la vanne (21) à l’étape (c), le délai d’activation (t2) étant inférieur au délai de désactivation (t1). Procédé selon l’une quelconque des revendications 12 à 14, la turbomachine (1, 1’, 1’’) comprenant les caractéristiques selon l’une quelconque des revendications 6 à 7 ou 8 à 11 en combinaison avec l’une des revendications 6 à 7, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes : (g) durant le premier état de fonctionnement de la turbomachine (1, 1’, 1’’), alimenter en huile le réducteur mécanique (11) à partir du réservoir principal (15), la vanne à diaphragme variable (19) étant en position ouverte, (g’) après l’étape de détection (b) du second état de fonctionnement de la turbomachine (1, 1’, 1’’), fermer la vanne à diaphragme variable (19) afin de couper l’alimentation en huile du réducteur mécanique (11) à partir du réservoir auxiliaire (20).