Brevet FR3133410A1 — publié le 20230915

Le présent document concerne un ensemble pour turbomachine d’axe longitudinal (X) comprenant : - un cône d’éjection comprenant une paroi annulaire externe (102) d’écoulement d’un flux d’air primaire réalisée dans un matériau composite à matrice céramique et une paroi annulaire interne (106) agencée à l’intérieur de la paroi annulaire externe (102), - un carter métallique (22) agencé en amont du cône d’éjection et comprenant une virole (22a) définissant une face radialement interne du flux d’air primaire, et - une bride de liaison (110) métallique intercalée longitudinalement entre la paroi annulaire interne et le carter métallique et reliant la paroi annulaire interne audit carter métallique. Figure à publier avec l’abrégé : [Fig. 4] Assemblage d’un cône d’éjection dans une tuyère de turbomachine Domaine technique de l’invention Le présent document concerne l’agencement d’un cône d’éjection dans une tuyère de turbomachine, en particulier l’agencement d’un cône d’éjection en composite à matrice céramique (CMC). Etat de la technique antérieure Le présent exposé concerne un ensemble situé à l’arrière, au niveau d’une extrémité aval d’un turboréacteur d'aéronef pour optimiser l'écoulement d’air expulsé par le turboréacteur. Plus précisément, le présent exposé concerne la liaison entre ce qui est souvent dénommé cône d'éjection et, situé juste à l’amont du cône d’éjection, un carter du turboréacteur, par exemple un carter de sortie de gaz du turboréacteur. La représente un ensemble pour turboréacteur d'aéronef, comprenant un élément central d'éjection de gaz, annulaire autour d’un axe longitudinal X et adapté pour que du gaz soit éjecté par le turboréacteur autour de lui, d’amont (AM) vers l’aval (AV), ledit ensemble étant relié à une sortie métallique d'un turboréacteur. L’axe longitudinal X précité est l’axe longitudinal, ou axe de rotation, de la turbomachine, en particulier de la soufflante 20 et des aubes mobiles du moteur 12. L’élément central d'éjection de gaz peut correspondre au cône d'éjection, repéré 1 ci-après, ou au moins à la partie amont 1a ci-après. Le turboréacteur à gaz d'aéronef 10 comprend une partie centrale, formant le moteur 12 à turbine à gaz, montée à l'intérieur d'un ensemble 14 de nacelle de moteur, comme cela est typique d'un aéronef conçu pour un fonctionnement subsonique. Le turboréacteur peut notamment être un turboréacteur à double flux. L'ensemble 14 de nacelle comprend généralement une nacelle de moteur 16 et une nacelle de soufflante 18 entourant une soufflante 20 située axialement en amont du moteur 12. Le moteur 12 comprend, axialement en partie aval, au moins une turbine qui peut être une turbine basse pression et, en aval de cette turbine, un carter d’échappement 22 métallique et comprenant une virole annulaire interne 22a et une virole annulaire externe 22b délimitant entre elles une partie aval de la veine annulaire primaire 24 dans laquelle circulent les gaz de combustion issus de la chambre de combustion du moteur 12. La virole annulaire interne 22a est reliée, à son extrémité aval, au cône d'éjection 1, lequel peut comprendre une partie amont 1a, de forme sensiblement cylindrique, et une partie aval 1b de forme conique. La virole annulaire interne 22a est alignée avec la paroi externe du cône d’éjection 1 pour former une veine d’écoulement homogène de l’air en sortie du moteur 12. La paroi externe du cône d’éjection est généralement réalisée en composite à matrice céramique pour résister aux températures des gaz en sortie du moteur 12 et réduire la masse globale du turboréacteur. Cependant, il reste difficile de réaliser une jonction aérodynamique efficiente entre la sortie métallique précitée du turboréacteur, qui peut être ladite virole annulaire interne 22a, et ledit élément central, qui peut être ladite partie amont 1a du cône d'éjection 1. En effet, la différence de matériaux entre le carter d’échappement 22 et le cône d’éjection 1 engendre des dilatations différentielles de la paroi externe du cône d’éjection 1 par rapport à la virole annulaire interne 22a. En fonctionnement, la paroi externe du cône d’éjection 1 et la virole annulaire interne 22a peuvent s’ovaliser, générant un ressaut entre la paroi externe du cône d’éjection 1 et la virole annulaire interne 22a. En conséquence, les gaz chauds provenant de la veine annulaire primaire 24, coté moteur 12, s’engouffrent à l’intérieur du cône d’éjection, au lieu de suivre la veine annulaire primaire 24 à l’extérieur de la paroi externe. Ce phénomène, dit écopage, est néfaste pour la tenue des pièces, en particulier du cône d’éjection, car il génère des efforts supplémentaires et réduit les performances du moteur 12 en perturbant l’écoulement du flux d’air. Il existe un besoin d’amélioration de l’assemblage du cône d’éjection et du carter d’échappement. Le présent document propose un ensemble pour turbomachine d’axe longitudinal comprenant : - un cône d’éjection comprenant une paroi annulaire externe d’écoulement d’un flux d’air primaire réalisée dans un matériau composite à matrice céramique et une paroi annulaire interne agencée à l’intérieur de la paroi annulaire externe, - un carter métallique agencé en amont du cône d’éjection et comprenant une virole définissant une face radialement interne du flux d’air primaire, - une bride de liaison métallique intercalée longitudinalement entre la paroi annulaire interne et le carter métallique et reliant la paroi annulaire interne audit carter métallique, dans lequel une extrémité amont de la paroi annulaire externe est agencée dans le prolongement aérodynamique de la virole du carter d’échappement, dans lequel la paroi annulaire externe est agencée avec un jeu annulaire radial avec une partie annulaire de la bride de liaison, l’ensemble comprenant en outre au moins une vis traversant la paroi annulaire externe et la partie annulaire de la bride de liaison, et un écrou vissé sur ladite vis et agencé radialement à l’intérieur de la partie annulaire de la bride de liaison, dans lequel ladite vis comprend une tête et un épaulement disposé contre une surface radialement externe de la partie annulaire de la bride de liaison, l’épaulement étant agencé à une distance prédéterminée de la tête de sorte que la tête de ladite vis est agencée en simple contact avec la surface radialement externe de la paroi annulaire externe lorsque l’ensemble est à froid, et dans lequel la paroi annulaire externe comprend au moins un orifice, chaque orifice étant agencé pour recevoir l’une des vis avec un jeu axial selon l’axe longitudinal de la turbomachine. En fonctionnement, lorsque l’ensemble est à chaud, le carter métallique, en particulier la virole du carter métallique, et la bride de liaison présentent des dilatations radiales et axiales distinctes de celles de la paroi annulaire externe. Le jeu annulaire radial entre la paroi annulaire externe et la partie annulaire de la bride de liaison permet le rapprochement relatif de ces éléments sans créer de contraintes. La distance prédéterminée entre la tête et l’épaulement permet néanmoins de limiter le débattement de la paroi annulaire externe radialement vers l’extérieur. Par ailleurs, le jeu axial entre la vis et la paroi annulaire externe permet le déplacement de la paroi annulaire externe par rapport à la bride de liaison, également sans créer de contraintes. Selon un mode de réalisation, chaque vis peut comprendre une première tige traversant la partie annulaire de la bride de liaison. Ladite tige peut être reliée à la tête de la vis par une seconde tige présentant un diamètre supérieur à celui de la première tige de sorte à former l’épaulement. L’orifice de la paroi annulaire externe peut présenter un diamètre supérieur au diamètre de la seconde tige. Plusieurs vis peuvent être agencées pour fixer la paroi annulaire externe à la bride de liaison. Elles sont de préférence réparties de façon circonférentielle sur la bride de liaison. Par exemple, au moins quatre vis peuvent fixer la paroi annulaire externe à la bride de liaison. Les vis peuvent être agencées au niveau d’une partie d’extrémité amont de la paroi annulaire externe. La partie annulaire de la bride de liaison peut comprendre au moins un évidement sur sa surface radialement externe configuré pour recevoir une partie de l’épaulement de ladite au moins une vis. Cet agencement permet de centrer l’épaulement au niveau de l’orifice recevant la première tige. Ledit évidement peut présenter une forme complémentaire à la section de la seconde tige et présenter un diamètre égal ou supérieur au diamètre de la seconde tige. Selon un mode de réalisation, la paroi annulaire externe peut être formée par au moins deux secteurs annulaires adjacents, ledit ensemble comprenant au moins une paroi de liaison de deux secteurs annulaires adjacents, ladite paroi de liaison étant intercalée radialement entre la paroi annulaire externe et la bride de liaison. La paroi de liaison peut être réalisée en composite à matrice céramique. La paroi de liaison peut être annulaire ou s’étendre sur un secteur angulaire, par exemple un huitième de cercle. La paroi de liaison permet de rigidifier la paroi annulaire externe. La paroi de liaison peut être fixée à la paroi annulaire externe par une vis différente de la vis fixant la paroi annulaire externe à la bride de liaison. L’extrémité amont de la paroi annulaire externe peut être alignée longitudinalement avec l’extrémité amont de la partie annulaire de la bride de liaison. La paroi annulaire interne peut être en CMC ou métallique. Les vis peuvent être métalliques par exemple réalisées dans le même matériau que la bride de liaison et/ou de la virole du carter métallique. L’ensemble peut être considéré à froid lorsqu’il est à une température inférieure à 100 °C et peut être considéré à chaud lorsqu’il est à une température supérieure à 500 °C, par exemple comprise entre 500 °C et 700 °C. Le présent document concerne aussi une turbomachine ou un turboréacteur, par exemple d’un aéronef, comprenant un ensemble tel que précité. Brève description des figures représente une vue en coupe radiale d’une turbomachine selon l’art antérieur. représente une vue en coupe radiale d’un agrandissement de la zone de liaison du cône d’éjection de la turbomachine de la au carter d’échappement. représente une vue en coupe radiale agrandie de l’assemblage du cône d’éjection de la turbomachine de la au carter d’échappement, au cours du fonctionnement de la turbomachine. représente une vue en coupe radiale de la liaison du cône d’éjection selon un mode de réalisation du présent document lorsque la turbomachine est à froid. Ensemble pour turbomachine d’axe longitudinal (X) comprenant : - un cône d’éjection (1) comprenant une paroi annulaire externe (102) d’écoulement d’un flux d’air primaire (F) réalisée dans un matériau composite à matrice céramique et une paroi annulaire interne (106) agencée à l’intérieur de la paroi annulaire externe (102), - un carter métallique (22) agencé en amont du cône d’éjection et comprenant une virole (22a) définissant une face radialement interne du flux d’air primaire, - une bride de liaison (110) métallique intercalée longitudinalement entre la paroi annulaire interne et le carter métallique et reliant la paroi annulaire interne audit carter métallique, dans lequel une extrémité amont (101) de la paroi annulaire externe (102) est agencée dans le prolongement aérodynamique de la virole du carter d’échappement, dans lequel la paroi annulaire externe est agencée avec un jeu annulaire radial avec une partie annulaire (112) de la bride de liaison (110), l’ensemble comprenant en outre au moins une vis (116) traversant la paroi annulaire externe (102) et la partie annulaire (112) de la bride de liaison (110), et un écrou (124) vissé sur ladite vis (116) et agencé radialement à l’intérieur de la partie annulaire de la bride de liaison, dans lequel ladite vis (116) comprend une tête (117) et un épaulement (123) disposé contre une surface radialement externe de la partie annulaire (112) de la bride de liaison (110), l'épaulement (123) étant agencé à une distance prédéterminée de la tête (117) de sorte que la tête (117) de ladite vis (116) est agencée en simple contact avec la surface radialement externe de la paroi annulaire externe (102) lorsque l’ensemble est à froid, et dans lequel la paroi annulaire externe (102) comprend au moins un orifice (126), chaque orifice étant agencé pour recevoir l’une des vis (116) avec un jeu axial selon l’axe longitudinal (X) de la turbomachine. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel chaque vis (116) comprend une première tige (121) traversant la partie annulaire (112) de la bride de liaison (110), ladite première tige (121) étant reliée à la tête (117) de la vis (116) par une seconde tige (122) présentant un diamètre supérieur à celui de la première tige (121) de sorte à former l’épaulement (123). Ensemble selon la revendication précédente, dans lequel ledit au moins un orifice (126) présente un diamètre supérieur au diamètre de la seconde tige (122). Ensemble selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la partie annulaire (112) de la bride de liaison (110) comprend au moins un évidement (128) sur sa surface radialement externe configuré pour recevoir une partie de l’épaulement (123) de ladite au moins une vis (116). Ensemble selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la paroi annulaire externe (102) est formée par au moins deux secteurs annulaires adjacents, ledit ensemble comprenant au moins une paroi de liaison (120) de deux secteurs annulaires adjacents, ladite paroi de liaison étant intercalée radialement entre la paroi annulaire externe (102) et la bride de liaison (110). Ensemble selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’extrémité amont (101) de la paroi annulaire externe (102) est alignée longitudinalement avec l’extrémité amont de la partie annulaire (112) de la bride de liaison (110) Turbomachine comprenant un ensemble selon l’une des revendications précédentes.