Brevet FR3137714A1 — publié le 20240112

La présente invention concerne un carter d’entrée (2) d’une turbomachine (1) comprenant : - une première virole (5, 6) dans laquelle sont formés une pluralité d’orifices traversants ; - une deuxième virole (6, 5) ; - des bras (7) s’étendant radialement de la première virole (5, 6) jusqu’à la deuxième virole (6, 5), chaque bras (7) présentant une première extrémité (12, 18) insérée dans un orifice traversant (13, 18) correspondant de la première virole (5, 6) ; et - des goussets (14, 17), chaque gousset (14, 17) étant monolithique avec l’une parmi la première virole (5) et la première extrémité (12, 18) du bras (7) correspondant et étant fixé sur l’autre parmi la première virole (5, 6) et la première extrémité (12, 18) du bras (7) correspondant. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Carter d’entrée d’une turbomachine DOMAINE DE L'INVENTION La présente demande concerne de manière générale le domaine des turbomachines, et plus particulièrement le carter d’entrée des turbomachines. ETAT DE LA TECHNIQUE Une turbomachine peut comporter un carter d’entrée et une section de compression comprenant généralement un compresseur basse pression et un compresseur haute pression. Le carter d’entrée a pour rôle d’assurer une continuité de la veine d’écoulement au niveau de la manche d’entrée d’air de la turbomachine et de guider le flux d’air vers la section de compression qui est située immédiatement en aval. Elle assure en outre une fonction structurale et peut le cas échéant supporter la butée axiale d’un palier du moteur. Le carter d’entrée comprend à cet effet une pluralité de bras s’étendant radialement entre un moyeu interne et une virole externe. Les bras sont fixés sur le moyeu interne et la virole externe par l’intermédiaire de goussets rapportés et fixés au niveau des extrémités radiales des bras. Toutefois, les bras et les goussets étant placés dans le flux d’air, ils perturbent le flux d’air entrant dans le compresseur. Un but de la présente demande est de remédier aux inconvénients précités, en proposant un carter d’entrée permettant de réduire les pertes de charge dans la veine aérodynamique tout en assurant sa fonction structurale et de guidage du flux d’air. Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect, un carter d’entrée d’une turbomachine comprenant : - une première virole présentant une première surface et une deuxième surface, une pluralité d’orifices traversants étant formée dans la première virole ; - une deuxième virole présentant une première surface et une deuxième surface ; - des bras s’étendant radialement de la deuxième surface de la première virole jusqu’à la première surface de la deuxième virole, chaque bras présentant une première extrémité insérée dans un orifice traversant correspondant de la première virole ; et - des goussets, chaque gousset étant monolithique avec l’une parmi la première surface de la première virole et la première extrémité du bras correspondant et étant fixé sur l’autre parmi la première surface de la première virole et la première extrémité du bras correspondant. Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives du carter d’entrée selon le premier aspect sont les suivantes, prises individuellement ou en combinaison : - chaque gousset est monolithique avec la deuxième surface de la première virole et est fixé sur la première extrémité du bras correspondant afin de raccorder le bras à la première virole ; - une pluralité de fentes traversantes sont formées dans la deuxième virole, chaque fente traversante étant ouverte sur une bordure aval de la deuxième virole et configurée pour recevoir une deuxième extrémité d’un bras correspondant ; - le carter d’entrée comprend en outre des goussets supplémentaires rapportés et fixés sur la deuxième extrémité des bras et sur la deuxième surface de la deuxième virole ; - les goussets supplémentaires comprennent une partie intrados configurée pour être rapportée et fixée sur une face intrados du bras et une partie extrados configurée pour être rapportée et fixée sur une face extrados du bras ; - le carter d’entrée comprend en outre une virole supplémentaire rapportée et fixée sur une partie aval de la deuxième virole ; et/ou - la première virole s’étend radialement à l’intérieur de la deuxième virole. Selon un deuxième aspect, il est proposé une turbomachine comprenant un carter d’entrée selon le premier aspect et un aéronef comprenant au moins une telle turbomachine. Selon un troisième aspect, il est proposé un procédé de fabrication d’un carter d’entrée d’une turbomachine selon le premier aspect comprenant les étapes suivantes : - former une première virole et des bras, l’une parmi la deuxième surface de la première virole et une première extrémité des bras étant monolithique avec des goussets ; - fixer l’autre parmi la deuxième surface de la première virole et la première extrémité du bras correspondant avec les goussets, par exemple par brasage ou soudure ; - assembler une deuxième extrémité des bras avec la deuxième virole ; et - fixer la deuxième extrémité des bras avec la deuxième virole, par exemple à l’aide de goussets supplémentaires rapportés et fixés sur la deuxième surface de la deuxième virole. DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : La est une vue en perspective d’un exemple de carter d’entrée conforme à un mode de réalisation de l’invention ; La est une vue partielle du dessous du moyeu interne du carter d’entrée de la , sur laquelle est visible un exemple de réalisation d’un gousset monolithique avec le moyeu interne ; La est une vue partielle du carter d’entrée de la sur laquelle sont visibles le moyeu interne, les bras et une virole externe ; La est une vue en perspective de la virole supplémentaire de la ; La est une vue partielle du carter d’entrée de la sur laquelle sont visibles le moyeu interne, un bras, la virole externe, un gousset supplémentaire et la virole supplémentaire ; La illustre un exemple de turbomachine comprenant un carter d’entrée conforme à un mode de réalisation de l’invention ; et La illustre un exemple d’aéronef pouvant comprendre au moins une turbomachine conforme à un mode de réalisation de l’invention. Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Une turbomachine 1 (illustrée à titre d’exemple sur la ) présente une direction principale s’étendant selon un axe X longitudinal et comporte typiquement, d’amont en aval dans le sens de l’écoulement des gaz, un carter d’entrée 2 et une section de compression 3 comprenant généralement un compresseur basse pression et un compresseur haute pression. Le carter d’entrée 2 s’étend donc en amont de la section de compression 3 de la turbomachine 1, immédiatement en aval d’un cône d’entrée 4 de la turbomachine 1. Dans la présente demande, l'amont et l'aval sont définis par rapport au sens d'écoulement normal du gaz dans le carter d’entrée 2 et à travers la turbomachine 1. Par ailleurs, on appelle axe X du carter d’entrée 2 son axe X d’extension, qui correspond sensiblement à un axe X symétrie de son moyeu interne 5. La direction axiale correspond à la direction de l'axe X et une direction radiale est une direction perpendiculaire à cet axe X et passant par lui. Par ailleurs, la direction circonférentielle (ou latérale) correspond à une direction perpendiculaire à l'axe X et ne passant pas par lui. Sauf précision contraire, interne (respectivement, intérieur) et externe (respectivement, extérieur), respectivement, sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie ou la face interne d'un élément est plus proche de l'axe X que la partie ou la face externe du même élément. Le carter d’entrée 2 ( ) comprend une première virole 5 et une deuxième virole 6 sensiblement coaxiales, ainsi que des bras 7 qui s’étendent radialement entre la première et la deuxième virole 5, 6. La première virole 5 s’étend radialement à l’intérieur de la deuxième virole 6. La première virole 5 correspond donc à un moyeu interne 5 tandis que la deuxième virole 6 correspond à une virole externe 6. Le moyeu interne 5 comprend une première surface 8 ( ) , ou surface interne, et une deuxième surface 9 ( ), ou surface externe. La virole externe 6 ( ) comprend une première surface 10, ou surface interne, et une deuxième surface 11, ou surface externe. La surface externe 9 du moyeu interne 5 et la surface interne 10 de la virole externe 6 se font face et sont en contact avec le flux gazeux entrant dans la turbomachine 1. La surface interne 8 du moyeu interne 5 et la surface externe 11 de la virole externe 6 quant à elles ne se situent pas dans le flux gazeux. La surface externe 11 de la virole externe 6 fait par exemple face à la nacelle de la turbomachine 1 et peut notamment être positionnée en regard d’un collecteur 27 ( ) du carter d’entrée 2. La surface interne 8 du moyeu interne 5 peut notamment faire face à un ensemble de paliers 29 ( ) supportant l’arbre d’entrainement de la section de compression 3. Afin de réduire les pertes de charge dans la veine d’entrée d’air, chaque bras 7 ( ) présente une première extrémité 12, ou extrémité inférieure, qui est insérée dans un orifice traversant 13 correspondant formé dans le moyeu interne 5. De plus, le carter d’entrée 2 comprend des goussets 14, 17 ( ) . L’un des goussets 14, 17 du bras est monolithique avec l’une parmi la surface 8, 11 et l’extrémité correspondante 12, 18 du bras 7, en étant fixé sur l’autre parmi la surface 8, 11 5, 6 et l’extrémité 12, 18 du bras 7. Première forme de réalisation Dans une première forme de réalisation, ce sont les goussets 14 situés en partie inférieure des bras 7 qui sont monolithiques avec la surface interne 8 du moyeu interne 5 et qui sont fixés sur la première extrémité 12 du bras 7 correspondant. Les goussets 14 sont donc placés en dehors de la veine d’écoulement traversant le carter d’entrée 2 en partie inférieure, ce qui permet de supprimer les pertes de charge liées à la fixation des bras 7 sur le moyeu interne 5 sans impact défavorable sur l’intégration, la tenue mécanique ni les fonctions aérothermiques du carter d’entrée 2. La forme de l’orifice traversant 13 est complémentaire de la forme de l’extrémité inférieure 12 du bras 7 afin de recevoir avec ajustement l’extrémité inférieure 12 et de bloquer le passage d’air de la veine d’écoulement en direction de la surface interne 8 du moyeu interne 5. Les orifices traversants 13 s’étendent donc sensiblement axialement. Par ailleurs, les goussets 14 (illustrés sur la ) comprennent une paroi 15 s’étendant radialement vers l’intérieur depuis la surface interne 8 du moyeu interne 5. La paroi 15 de chaque gousset 14 s’étend dans le prolongement radialement de l’orifice traversant 13 de sorte que, lorsque l’extrémité inférieure 12 du bras 7 est insérée dans l’orifice traversant 13, un bord d’attaque, un bord de fuite, une paroi intrados et une paroi extrados du bras 7 viennent en contact avec la paroi 15 du gousset 14 correspondant. Le gousset 14 peut en particulier comprendre une protubérance 16, s’étendant depuis un bord aval de l’orifice traversant 13 et configurée pour venir en contact avec le bord de fuite du bras 7. La forme de la protubérance 16 est complémentaire de la forme du bord de fuite du bras 7 afin d’assurer ce contact. La forme de la paroi 15 est en outre complémentaire en partie amont de la forme du bord d’attaque du bras 7. En partie supérieure, les bras 7 sont alors fixés à la virole externe 6 par des goussets supplémentaires 17 (voir ), qui sont rapportés et fixés sur une extrémité externe des bras 7. A cet effet, chaque bras 7 présente une deuxième extrémité 18 (voir ), ou extrémité supérieure, qui est insérée dans une fente traversante 19 correspondante formée dans la virole externe 6. De préférence, chaque fente 19 est ouverte sur une extrémité aval de la virole externe 6 afin de permettre l’insertion axiale de l’extrémité supérieure 18 du bras 7 dans la fente 19 après sa fixation au moyeu interne 5. La forme de la fente 19 est complémentaire de la forme de l’extrémité supérieure 18 du bras 7 afin de recevoir avec ajustement l’extrémité supérieure 18. Les fentes 19 s’étendent donc sensiblement axialement. Chaque gousset supplémentaire 17 peut comprendre une partie intrados 20 configurée pour être rapportée et fixée sur une face intrados du bras 7 et la surface externe 11 de la virole externe 6, et une partie extrados 21 configurée pour être rapportée et fixée sur une face extrados du bras 7 et la surface externe 11 de la virole externe 6. La partie intrados 20 et la partie extrados 21 sont donc coudées. Par ailleurs, elles peuvent être séparées et distinctes afin de faciliter leur assemblage sur les bras 7 et la virole externe 6. Elles sont alors rapportées et fixées séparément sur le bras 7. Ici encore, les goussets 17 sont donc placés en dehors de la veine d’écoulement traversant le carter d’entrée 2, ce qui permet de supprimer les pertes de charge liées à la fixation des bras 7 sur la virole externe 6. De plus, le carter d’entrée 2 comprend une virole supplémentaire 22 (voir figures 1 et 4) rapportée et fixée sur l’extrémité aval de la deuxième virole 6 afin de bloquer l’extrémité supérieure 18 des bras 7 par rapport à la virole externe 6. Dans une forme de réalisation, la virole supplémentaire 22 est fixée sur la virole externe 6 par soudure, brasure ou liaison boulonnée. Pour cela, la virole supplémentaire 22 comprend une bordure amont 24 s’étendant radialement depuis une extrémité amont et configurée pour être fixée sur une bordure aval 23 s’étendant radialement de la virole externe 6, par exemple depuis son extrémité aval. Les fentes 19 de la virole externe 6 débouchent donc sur la bordure amont 24 de la virole supplémentaire 22. En d’autres termes, la bordure amont 24 de la virole supplémentaire 22 forme une butée axiale pour les bras 7 et permet en outre d’empêcher le passage d’air vers la virole externe 6. Optionnellement, la virole supplémentaire 22 comprend une pluralité de trous traversants 25, formés à proximité d’une bordure aval 26 de la virole supplémentaire 22, dans le prolongement des bras 7, afin de pouvoir y installer des pièces adjacentes au carter d’entrée 2. Le carter d’entrée 2 peut en outre comprendre un collecteur 27 ( ), rapporté et fixé sur la surface externe 11 de la virole externe 6, par exemple par soudure ou brasure. Le collecteur 27 peut notamment comprendre une gouttière annulaire présentant une bride radiale annulaire amont configurée pour être fixée sur une bordure amont 28 de la virole externe 6, une paroi annulaire sensiblement coaxiale avec l’axe X et s’étendant à distance de la surface externe 11 de la virole externe 6, et une bride radiale annulaire aval configurée pour être fixée sur l’une parmi la bordure aval 23 de la virole externe 6 et la bordure amont 24 de la virole supplémentaire 22. De préférence, la bride radiale annulaire aval est fixée sur la bordure amont 24 de la virole supplémentaire 22. Deuxième forme de réalisation Dans une deuxième forme de réalisation, ce sont les goussets 17 qui sont monolithiques avec l’extrémité supérieure 18 de chaque bras 7. L’extrémité supérieure 18 des bras est alors insérée dans une fente traversante 19 correspondante de la virole externe 6. De plus, chaque gousset 17 est fixé sur la surface externe 11 de la virole externe 6 afin de raccorder le bras 7 à la virole externe 6. Les goussets 17 situés en partie supérieure des bras 7 sont donc placés en dehors de la veine d’écoulement traversant le carter d’entrée 2, ce qui permet de supprimer les pertes de charge liées à la fixation des bras 7 sur la virole externe 6 sans impact défavorable sur l’intégration, la tenue mécanique ni les fonctions aérothermiques du carter d’entrée 2. De préférence, les goussets 17 sont fixés par soudure ou brasage sur la surface externe 11 de la virole externe 6. Chaque gousset 17 peut par exemple comprendre une plaque incurvée s’étendant circonférentiellement depuis l’extrémité supérieure 18 du bras 7 correspondant, de sorte à épouser la forme incurvée de la surface externe 11 de la virole externe 6. Les goussets 17 s’étendent suivant une direction d’éloignement par rapport à une cavité interne des bras : la cavité interne des bras peut donc être ouverte sur leur extrémité supérieure 18 car elle n'est pas obturée par les goussets 17. De plus, la forme de la fente 19 est complémentaire de la forme de l’extrémité supérieure 18 du bras 7 afin de recevoir avec ajustement l’extrémité supérieure 18 et de bloquer le passage d’un flux d’air en direction de la surface externe 11 de la virole externe 6. Les fentes 19 s’étendent donc sensiblement axialement. On notera que, dans cette deuxième forme de réalisation, le moyeu interne 5 peut également comprendre des goussets 14, qui peuvent être monolithiques avec la surface inférieure 8 du moyeu interne 5 et recevoir l’extrémité inférieure 12 des bras 7 à travers un orifice traversant 13, comme décrit ci-avant. Par ailleurs, dans cette forme de réalisation, le carter d’entrée 2 peut ne comprendre que la virole externe 6 (et pas de virole supplémentaire), auquel cas les trous traversants peuvent être formés dans la virole externe 6, en étant ouverts sur les fentes 19. Procédé d’assemblage du carter d’entrée 2 conformément à la première forme de réalisation Le moyeu interne 5, les bras 7 et la virole externe 6 sont fabriqués séparément. Une pluralité d’orifices traversants 13 sont formés dans le moyeu interne 5. De préférence, le nombre d’orifices traversants 13 formés dans le moyeu interne 5 est égal au nombre de bras 7 du carter d’entrée 2. De plus, le moyeu interne 5 est formé intégralement et en une seule pièce avec les goussets 14, par exemple par fabrication additive ou forgeage ( ). Les goussets 14 sont donc monolithiques avec le moyeu interne 5. L’extrémité inférieure 12 de chaque bras 7 est ensuite introduite dans un orifice traversant 13 correspondant, puis fixée en position, par exemple par soudage ou brasage. Des fentes traversantes 19 sont formées dans la virole externe 6. Le nombre de fentes traversantes 19 est égal au nombre de bras 7 du carter d’entrée 2. L’extrémité supérieure 18 de chaque bras 7 est placée dans une fente 19 correspondante de la virole externe 6 ( ). On notera que cette étape peut être réalisée après fixation des bras 7 sur le moyeu interne 5 (auquel cas la virole externe 6 est rapportée et glissée sur l’extrémité supérieure 18 des bras 7). En variante, la virole externe 6 peut être mise en position autour du moyeu interne 5 par un outillage adapté avant la fixation des bras 7. Lors de la fixation des bras 7 au moyeu interne 5, ceux-ci sont alors simultanément insérés dans les orifices traversants 13 et dans les fentes 19. Les goussets supplémentaires 17 sont rapportés et fixés sur l’extrémité supérieure 18 des bras 7 ( ), par exemple par soudage ou brasage. La virole supplémentaire 22 est alors rapportée et fixée sur la virole externe 6, en plaçant par exemple la bordure amont 24 de la virole supplémentaire 22 contre la bordure aval 23 de la virole externe 6 ( ). La fixation de la virole supplémentaire 22 sur la virole externe 6 peut être réalisée par soudure, brasure ou mécaniquement à l’aide de liaisons boulonnées. Un collecteur 27 peut ensuite être rapporté et fixé sur la virole externe 6 et, le cas échéant, la virole supplémentaire 22 ( ). Le carter d’entrée 2 ainsi obtenu peut ensuite être rapporté et fixé dans une turbomachine 1, notamment d’aéronef 100, par exemple par boulonnage de la bordure aval 26 de la virole supplémentaire 22 sur une bordure du carter de compresseur de la section de compression. Procédé d’assemblage du carter d’entrée 2 conformément à la deuxième forme de réalisation Le moyeu interne 5, les bras 7 et la virole externe 6 sont fabriqués séparément. Les goussets 17 et les bras 7 sont formés intégralement et en une seule pièce, par exemple par fabrication additive, typiquement par fusion sélective par laser ou fusion par faisceau d’électrons, de sorte à obtenir une pièce monolithique intégrant des goussets 17. Des fentes traversantes 19 sont formées dans la virole externe 6. Des orifices traversants 13 sont formés dans le moyeu interne 5. De préférence, le nombre d’orifices traversants 13 formés dans le moyeu interne 5 et de fentes traversantes 19 formées dans la virole externe 6 sont égaux au nombre de bras 7 du carter d’entrée 2. De plus, Le moyeu interne 5 est formé intégralement et en une seule pièce avec les goussets supplémentaires 14, autour des orifices traversants 13. Les goussets supplémentaires 14 sont donc monolithiques avec le moyeu interne 5. Le moyeu interne 5 et la virole externe 6 sont placés dans un outillage afin de positionner le moyeu interne 5 radialement à l’intérieur de la virole externe 6 de sorte que chaque orifice traversant 13 soit aligné avec une fente traversante 19. Les bras 7 sont ensuite insérés dans les fentes traversantes 19 jusqu’à ce que leur extrémité inférieure 12 pénètre dans un orifice traversant 13 correspondant et que leur gousset 17 vienne en butée contre la surface externe 11 de la virole externe 6. L’extrémité inférieure 12 des bras est alors fixée sur les goussets supplémentaires 14 puis les goussets 17 sont fixés sur la virole externe 6, par exemple par soudage ou brasage. Un collecteur 27 peut ensuite être rapporté et fixé sur la virole externe 6. Le carter d’entrée 2 ainsi obtenu peut ensuite être rapporté et fixé dans une turbomachine 1, notamment d’aéronef 100, par exemple par boulonnage de la virole externe 6 sur une bordure du carter de compresseur de la section de compression. Carter d’entrée (2) d’une turbomachine (1) comprenant : - une première virole (5, 6) présentant une première surface (8, 11) et une deuxième surface (9, 10), une pluralité d’orifices traversants étant formée dans la première virole (5) ; - une deuxième virole (6, 5) présentant une première surface (10, 9) et une deuxième surface (11, 8) ; - des bras (7) s’étendant radialement de la deuxième surface (9, 10) de la première virole (5, 6) jusqu’à la première surface (10, 9) de la deuxième virole (6, 5), chaque bras (7) présentant une première extrémité (12, 18) insérée dans un orifice traversant (13, 18) correspondant de la première virole (5, 6) ; et - des goussets (14, 17), chaque gousset (14, 17) étant monolithique avec l’une parmi la première surface (8, 11) de la première virole (5) et la première extrémité (12, 18) du bras (7) correspondant et étant fixé sur l’autre parmi la première surface (8, 11) de la première virole (5, 6) et la première extrémité (12, 18) du bras (7) correspondant. Carter d’entrée (2) selon la revendication 1, dans lequel chaque gousset (14) est monolithique avec la deuxième surface (9) de la première virole (5) et est fixé sur la première extrémité (12) du bras (7) correspondant afin de raccorder le bras (7) à la première virole (5). Carter d’entrée (2) selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel une pluralité de fentes traversantes (19) sont formées dans la deuxième virole (6), chaque fente traversante (19) étant ouverte sur une bordure aval (23) de la deuxième virole (6) et configurée pour recevoir une deuxième extrémité (18) d’un bras (7) correspondant. Carter d’entrée (2) selon la revendication 3, comprenant en outre des goussets supplémentaires (17) rapportés et fixés sur la deuxième extrémité (18) des bras (7) et sur la deuxième surface (11) de la deuxième virole (6). Carter d’entrée (2) selon la revendication 4, dans lequel les goussets supplémentaires (17) comprennent une partie intrados (20) configurée pour être rapportée et fixée sur une face intrados du bras (7) et une partie extrados (21) configurée pour être rapportée et fixée sur une face extrados du bras (7). Carter d’entrée (2) selon l’une des revendications 3 à 5, comprenant en outre une virole supplémentaire (22) rapportée et fixée sur une partie aval (23) de la deuxième virole (6). Carter d’entrée (2) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel la première virole (5) s’étend radialement à l’intérieur de la deuxième virole (6). Turbomachine (1) comprenant un carter d’entrée (2) selon l’une des revendications 1 à 7. Aéronef (100) comprenant au moins une turbomachine (1) selon la revendication 8. Procédé de fabrication d’un carter d’entrée (2) d’une turbomachine (1) selon l’une des revendications 1 à 7 comprenant les étapes suivantes : - former une première virole (5) et des bras (7), l’une parmi la deuxième surface (9) de la première virole (5) et une première extrémité (12) des bras (7) étant monolithique avec des goussets (14) ; - fixer l’autre parmi la deuxième surface (9) de la première virole (5) et la première extrémité (12) du bras (7) correspondant avec les goussets (14), par exemple par brasage ou soudure ; - assembler une deuxième extrémité (18) des bras (7) avec la deuxième virole (6) ; et - fixer la deuxième extrémité (18) des bras (7) avec la deuxième virole (6), par exemple à l’aide de goussets supplémentaires (17) rapportés et fixés sur la deuxième surface (9) de la deuxième virole (6).