Brevet FR3141964A1 — publié le 20240517

La présente invention concerne un carter de soufflante (1) d’une turbomachine (8) comprenant : - une structure de rétention (1) configurée pour entourer une soufflante (2) de la turbomachine (8) ; et - une virole acoustique (3), fixée sur une face interne de la structure de rétention (1) par l’intermédiaire de moyens de liaison ; caractérisé en ce que les moyens de liaison comprennent au moins un électroaimant (13) fixé sur l’une parmi la virole acoustique (3) et la structure de rétention (1), et au moins une pièce métallique (14) fixée sur l’autre parmi la virole acoustique (3) et la structure de rétention (1). Figure pour l’abrégé : Fig. 3 Système d’accroche d’une virole acoustique amont sur un carter de soufflante La présente demande concerne de manière générale le domaine des turbomachines, et plus particulièrement les viroles acoustiques utilisées dans les carters de soufflante de ces turbomachines. ETAT DE LA TECHNIQUE Une turbomachine présente une direction principale s’étendant selon un axe longitudinal, et comporte typiquement, d’amont en aval dans le sens de l’écoulement des gaz, une soufflante et un corps primaire comprenant une section de compresseur, une chambre de combustion et une section de turbine. La soufflante est logée dans un carter de soufflante, qui est généralement logé dans une nacelle ayant des fonctions aérodynamiques. La nacelle comporte en particulier une portion amont servant de manche d’entrée d’air configurée pour guider un flux d’air dans la turbomachine. L’air entrant dans la turbomachine est comprimé par la soufflante puis se divise en un flux d'air primaire, qui traverse le corps primaire, et un flux d’air secondaire qui contourne le flux d’air primaire et génère une majorité de la poussée de la turbomachine. Le carter de soufflante assure notamment la rétention de débris en cas d’ingestion de corps solides ou de perte d’aube de soufflante. Il assure en outre la continuité de la veine d’écoulement en amont de la soufflante, entre la manche d’entrée d’air et la turbomachine. Le carter de soufflante permet en outre de fixer des supports et des équipements sur sa partie externe (nacelle) et, sur sa partie interne (flux d’air) de fixer une virole acoustique, une cartouche support abradable et des panneaux acoustiques aval. Une virole acoustique a pour fonction principale d’absorber des ondes sonores générées, entre autres, par la soufflante afin de réduire le bruit généré par la turbomachine. Généralement, une virole acoustique est montée sur le carter de soufflante en utilisant des liaisons boulonnées réparties sur 360° fixées sur des pattes de fixation. Ces pattes de fixations peuvent se retrouver sur le carter de soufflante et la virole acoustique. Les pattes de fixation de la virole acoustique sont logées dans des rainures axiales débouchantes formées dans l’épaisseur de la virole afin de permettre son montage et son démontage sous aile avec un équipement standard. Ces liaisons ne sont pas toutes identiques pour le détrompage du positionnement angulaire de la virole, car cette dernière n’est pas axisymétrique sur la face veine aérodynamique. Cependant, la Demanderesse s’est aperçue du fait que les pattes de fixations étaient susceptibles d’être endommagées (formation de fissure, voire rupture) à cause de la nature de leur matière première, de leur mise en forme, de leur assemblage, ou encore du fonctionnement moteur ou des missions avion. Ceci porte préjudice à la durée de vie de la turbomachine, obligeant la compagnie aérienne à réparer voire remplacer la pièce défectueuse. Par ailleurs, les rainures axiales formées dans la virole acoustique ont pour conséquence que la virole acoustique ne présente pas une symétrique axiale sur 360°. Cette dissymétrie a pour conséquence de détériorer les capacités d’atténuation acoustique de la virole acoustique et de générer un sillage particulier en amont de la soufflante qui dégradent l’opérabilité de la turbomachine. Un but de la présente demande est de remédier aux inconvénients précités, en proposant une nouvelle liaison mécanique entre le carter de soufflante et la virole acoustique amont. Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect de l’invention, un carter de soufflante comprenant : - une structure de rétention configurée pour entourer une soufflante de la turbomachine ; et - une virole acoustique, fixée sur une face interne de la structure de rétention par l’intermédiaire de moyens de liaison ; caractérisé en ce que les moyens de liaison comprennent au moins un électroaimant fixé sur l’une parmi la virole acoustique et la structure de rétention, et au moins une pièce métallique fixée sur l’autre parmi la virole acoustique et la structure de rétention. Le carter de soufflante proposé est avantageusement complété par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles : au moins un électroaimant est fixé sur une face externe de la structure de rétention, au moins une pièce métallique étant fixée sur une face externe de la virole acoustique, la face externe de la virole acoustique étant placée face à la face interne du carter de rétention ; la pièce métallique comprend une plaque métallique qui est fixée par collage ou rivetage sur la virole acoustique ; une face interne de la virole acoustique est symétrique de révolution par rapport à un axe de rotation de la soufflante de la turbomachine ; au moins un électroaimant est raccordé à un réseau électrique de la turbomachine et optionnellement à une batterie électrique ou une batterie électrique rechargeable ; tout ou partie des électroaimants comprennent du néodyme ; la virole acoustique comprend une âme comprenant une structure alvéolaire entourée de matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice polymère, le renfort fibreux pouvant comprendre des fibres de carbone. une pluralité de pièces métalliques, l’une des pièces métalliques présentant un motif ou une couleur différente des autres pièces métalliques. L’invention concerne également : un procédé de montage d’un carter de soufflante d’une turbomachine selon l’invention, comprenant une étape de fixation de la virole acoustique sur la structure de rétention par l’intermédiaire de moyens de liaison comprenant au moins un électroaimant et au moins une pièce métallique. Une turbomachine comprenant un carter de soufflante selon l’invention et une soufflante logée dans le carter de soufflante. 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 coupe partielle et simplifiée d’un exemple de turbomachine comprenant un carter de soufflante conforme à un mode de réalisation de l’invention ; La est une vue en perspective d’un exemple de virole acoustique comportant des pièces métalliques selon un mode de réalisation de l’invention ; et La est une vue en perspective d’un exemple de carter de soufflante comprenant la virole acoustique de la . Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques. DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION Une turbomachine 8 présente une direction principale s’étendant selon un axe longitudinal A et comporte typiquement, d’amont en aval dans le sens de l’écoulement des gaz, une soufflante 2 et un corps primaire 7 comprenant une section de compresseur 4, une chambre de combustion 5 et une section de turbine 6. La soufflante est logée dans un carter de soufflante 1, qui est généralement logé dans une nacelle ayant des fonctions aérodynamiques. La nacelle comporte en particulier une portion amont servant de manche d’entrée d’air configurée pour guider un flux d’air dans la turbomachine 8. L’air entrant dans la turbomachine 8 est comprimé par la soufflante 2 puis se divise en un flux d'air primaire, qui traverse le corps primaire 7, et un flux d’air secondaire qui contourne le flux d’air primaire et génère une majorité de la poussée de la turbomachine 8. Dans la présente demande, l’amont et l’aval sont définis par rapport au sens d’écoulement normal du gaz dans le carter de soufflante 1 et à travers la turbomachine 8. Par ailleurs, on appelle axe longitudinal A, l’axe de symétrie du carter de soufflante 1, qui correspond à l’axe de rotation de la soufflante 2 lorsque le carter de rétention 1 est monté dans une turbomachine 8. La direction axiale correspond à la direction de l'axe A et une direction radiale est une direction perpendiculaire à cet axe et passant par lui. Par ailleurs, la direction circonférentielle (ou latérale) correspond à une direction perpendiculaire à l'axe A 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 A que la partie ou la face externe du même élément. Le carter de soufflante 1 comprend une structure de rétention 1 configurée pour entourer la soufflante 2 de la turbomachine 8 et une virole acoustique 3, fixée sur une face interne 12 de la structure de rétention 1 par l’intermédiaire de moyens de liaison. Les moyens de liaison comprennent au moins un électroaimant 13 fixé sur l’une parmi la virole acoustique 3 et la structure de rétention 1, et au moins une pièce métallique 14 fixée sur l’autre parmi la virole acoustique 3 et la structure de rétention 1. La structure de rétention 1 est globalement cylindrique de révolution autour de l’axe A de la turbomachine 8. Elle peut être réalisée dans tout matériau, typiquement un matériau composite comprenant un renfort fibreux et une matrice dans laquelle est noyé le renfort fibreux. Le renfort fibreux peut être formé à partir d’une préforme fibreuse en une seule pièce obtenue par tissage tridimensionnel ou multicouche avec épaisseur évolutive. Il comprend des torons de chaîne et de trame qui peuvent notamment comprendre des fibres en carbone, en verre, en basalte, et/ou en aramide. La matrice quant à elle est typiquement une matrice polymère, par exemple époxyde, bismaléimide ou polyimide. La structure de rétention 1 est alors formée par moulage au moyen d’un procédé d’injection sous vide de résine du type RTM (pour « Resin Transfer Molding), ou encore VARTM (pour Vacuum Resin Transfer Molding). En variante, la structure de rétention 1 peut être réalisée en métal. La virole acoustique 3 est globalement cylindrique de révolution et coaxiale avec la structure de rétention 1. Elle s’étend radialement à l'intérieur de la structure de rétention 1 et comprend à cet effet une face externe 31 configurée pour être montée face à une face interne 12 de la structure de rétention 1 et une face interne 32 opposée à la face externe 31. La virole acoustique 3 comprend, de manière connue en soi, un matériau absorbant acoustique, typiquement une structure alvéolaire de type « nid d’abeille » entourée de plis de préimprégnés micro-perforés, par exemple à base de fibres de carbone. Le cas échéant, le carter de soufflante 1 peut en outre comprendre un joint configuré pour venir en butée contre une cartouche support abradable fixée sur la structure de rétention 1, en aval de la virole acoustique 3. Le joint est alors monté sur une bordure aval de la virole acoustique 3 et s’étendant sur toute la circonférence de la bordure aval. Dans ce qui suit, l’invention sera plus particulièrement décrite dans le cas où le ou les électroaimants 13 sont fixés sur la structure de rétention du carter 1, de préférence sur la face externe 11 de la structure de rétention 1. La virole acoustique 3 comprend alors au moins autant de pièces métallique 14 fixées sur la face externe de la virole acoustique 3 que d’électroaimants 13. Toutefois, ceci n'est pas limitatif, le ou les électroaimants 13 pouvant être fixés sur la virole acoustique 3 tandis que la ou les pièces métalliques 14 sont fixées sur la structure de rétention 1. En particulier, lorsque plusieurs électroaimants 13 sont utilisés, une partie des électroaimants 13 peut également être fixée sur la structure de rétention 1 tandis que l’autre partie des électroaimants est fixée sur la virole acoustique 3. Cette configuration permet en effet déjà un gain en performances acoustiques en comparaison avec l’utilisation de pattes de fixation. Quelle que soit la forme de réalisation, chaque pièce métallique 14 est fixée face à un électroaimant 13 correspondant. Les pièces métalliques 14 et les électroaimants 13 peuvent notamment être fixés de manière axisymétrique autour de l’axe A, c’est-à-dire répartis à équidistance le long de la circonférence du carter de soufflante 1. Cette configuration permet en effet de limiter les déformations au niveau de la virole acoustique 3 et facilite le montage des moyens de liaison. La pièce métallique 14 est réalisée dans un matériau métallique sensible au champ magnétique de l’électroaimant 13. Pour cela, la pièce métallique 14 peut notamment être réalisée dans un matériau ferromagnétique tel que le fer ou le nickel. De préférence, la structure de rétention comprend au moins six électroaimants 13, par exemple une douzaine, et la virole acoustique 3 comprend autant de pièces métalliques 14. Dans le cas où la virole acoustique 3 comprend plusieurs pièces métalliques 14, au moins une pièce métallique 15 peut être marquée afin de servir de détrompeur lors des opérations de montage ou de démontage. A cet effet, la pièce métallique 15 peut présenter un motif différent des autres pièces métalliques 14, typiquement une forme différente (telle qu’une forme ronde alors que les autres pièces métalliques sont carrées, ou inversement), comprendre un signe gravé, un revêtement de couleur ou tout autre moyen permettant de distinguer la pièce métallique 15, formant ainsi un détrompeur par rapport aux autres pièces métalliques 14. En comparaison avec la fixation conventionnelle de la virole acoustique 3 sur la structure de rétention 1 par des liaisons boulonnées, l’utilisation d’électroaimants 13 et de pièces métalliques 14 permet d’obtenir une structure de rétention et une virole acoustique 3 radialement et axialement plus robuste. En effet, les fixations conventionnelles utilisant des rivets ou boulons associés à des plaques en équerre induisaient des raideurs radiales en raison de la différence de pression entre la face veine aérodynamique et la face carter et des raideurs axiales lors des accélérations ou décélérations de la turbomachine 8. Les moyens de liaison sont quant à eux insensibles au désalignement axial entre les points d’accroche car un contact de type surfacique est réalisé suivant la direction radiale, contrairement au contact ponctuel des fixations conventionnelles. Un affaiblissement de la tenue mécanique entre les électroaimants 13 et les pièces métalliques 14, éventuellement causé par un désalignement axial de la virole acoustique et de la structure de rétention, est par ailleurs limité par la butée de la virole acoustique 3 contre la cartouche support abradable au niveau de son joint aval. De plus, les fixations conventionnelles rendent difficile l’assemblage de la virole acoustique 3 sur la structure de rétention 1 en raison du faible nombre de degrés de liberté induit par les pattes de fixation en équerre. Les plans d’interface des fixations conventionnelles de la virole doivent en effet être parfaitement alignés avec ceux de la virole pour ne pas créer des contraintes mécaniques statiques de montage qui sont défavorables pour la durée de vie de l’assemblage ; le système est hyperstatique. En comparaison, l’utilisation d’électroaimants 13 et de pièces métalliques 14 offre plus de degrés de liberté et permet donc de moins contraindre la virole acoustique 3 et la structure de rétention 1 lors de l’assemblage tout en facilitant celui-ci. Les contraintes appliquées aux pièces de fixations sont donc réduites tant lors du cycle de fonctionnement de la turbomachine 8 qu’en dehors, ce qui représente un avantage par rapport aux pattes de fixations utilisées conventionnellement qui sont fortement susceptibles d’être endommagées par les contraintes subies. Chaque pièce métalliques 14 peut notamment comprendre au moins une plaque métallique qui peut être fixée par collage ou rivetage sur la face externe 31 de la virole acoustique. L’épaisseur de la plaque métallique est sélectionnée de sorte à être suffisamment importante pour présenter une tenue mécanique suffisante et être capable de fixer la virole acoustique 3 sur la structure de rétention 1, tout en étant suffisamment fine pour former un jeu (entre la virole acoustique 3 et la structure de rétention 1) le plus faible possible afin de ne pas déformer la virole acoustique 3. Dans le cas de plaques rivetées, la superficie des plaques métalliques est suffisante pour que les rivets se trouvent de part et d’autre de la zone d’influence de l’électroaimant 13 en regard et à une distance suffisamment importante de l’électroaimant 13 pour ne pas être sensibles au champ magnétique généré par l’électroaimant 13. Un tel agencement permet de simplifier la production car il n’est plus nécessaire d’usiner la face externe 31 de la virole acoustique 3 (rainures) ni la structure de rétention 1 (lamages) pour fixer les moyens de liaison. Le procédé de fabrication est donc plus simple, puisque le moule de cuisson des viroles acoustiques 3 est simplifié, et plus rapide. L’intégrité du matériau constitutif de la virole acoustique 3 et de la structure de rétention 1 n’est en outre pas altérée. Dans le cas d’une structure de soufflante 2 en matériau composite, la continuité des fibres est en outre préservée. Cela permet de réduire la concentration des contraintes dans la virole acoustique 3 et dans la structure de rétention 1. L’utilisation de pièces métalliques 14 permet par ailleurs d’obtenir une virole acoustique 3 symétrique de révolution autour de l’axe A. La virole acoustique 3 peut en effet présenter une épaisseur sensiblement constante dans le sens tangentiel, ce qui permet de bénéficier de tout le potentiel d’absorption des ondes sonores issues de la turbomachine 8 par la virole acoustique 3. De plus, la face interne 32 de la virole acoustique 3 pouvant rester lisse (car dépourvue de moyens de fixation), elle ne perturbe pas le flux aérodynamique entrant dans la soufflante 2 et ne dégrade pas l’opérabilité moteur. Le ou les électroaimants 13 peuvent être raccordé électriquement au réseau électrique de la turbomachine 8, typiquement à l’aide de câbles électriques. Un tel raccordement permet en effet d’alimenter les électroaimants 13 par la turbomachine 8 lorsque celle-ci est en fonctionnement. Dans une forme de réalisation, le carter de soufflante 1 comprend en outre une ou plusieurs batteries électriques raccordées aux électroaimants 13, typiquement à l’aide de câbles électriques. La batterie électrique peut être rechargeable et raccordée électriquement au réseau électrique de la turbomachine 8. Dans une variante de réalisation, le ou les électroaimants 13 sont raccordés à la fois au réseau électrique de la turbomachine 8 et à une ou plusieurs batteries rechargeables. Dans cette forme de réalisation, les électroaimants et les batteries sont raccordés indépendamment au réseau électrique de la turbomachine 8. Cet agencement permet aux électroaimants 13 d’être alimentés par la turbomachine 8 en phase de fonctionnement, ou par la batterie quand la turbomachine 8 n’est pas en fonctionnement ou que le carter de soufflante 1 a été désinstallé de la turbomachine 8. On notera qu’en phase de fonctionnement, la turbomachine 8 peut le cas échéant recharger la batterie électrique. Ainsi, le désassemblage de la virole acoustique 3 dans la solution proposée ne nécessite que la coupure de l’alimentation électrique des électroaimants 13 afin de désolidariser la virole acoustique 3 de la structure de rétention 1, ce qui représente un gain de temps notable et réduit la complexité des opérations par rapport à l’utilisation d’outillages (clefs et rallonge de clefs dynamométriques). Optionnellement, tout ou partie des électroaimants 13 peuvent comprendre du néodyme. L’utilisation d’électroaimants 13 en néodyme permet en effet une fixation permanente minimale de la virole acoustique 3, même en l’absence d’alimentation électrique. Dans cette alternative, le désassemblage de la virole acoustique 3 est réalisé en inversant le courant électrique des électroaimants 13, afin d’inverser le champ magnétique émis par les électroaimants 13. De cette façon, les électroaimants 13 en néodyme repoussent les pièces métalliques 14, ce qui désolidarise la virole acoustique 3 de la structure de rétention 1 et permet son démontage. Carter de soufflante (1) d’une turbomachine (8) comprenant : - une structure de rétention (1) configurée pour entourer une soufflante (2) de la turbomachine (8) ; et - une virole acoustique (3), fixée sur une face interne de la structure de rétention (1) par l’intermédiaire de moyens de liaison ; caractérisé en ce que les moyens de liaison comprennent au moins un électroaimant (13) fixé sur l’une parmi la virole acoustique (3) et la structure de rétention (1), et au moins une pièce métallique (14) fixée sur l’autre parmi la virole acoustique (3) et la structure de rétention (1). Carter de soufflante (1) selon la revendication 1, dans lequel l'au moins un électroaimant (13) est fixé sur une face externe de la structure de rétention (1), l’au moins une pièce métallique (14) étant fixée sur une face externe (31) de la virole acoustique (3), la face externe (31) de la virole acoustique (3) étant placée face à la face interne (12) du carter de rétention (1). Carter de soufflante (1) selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel la pièce métallique (14) comprend une plaque métallique qui est fixée par collage ou rivetage sur la virole acoustique (3). Carter de soufflante (1) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel une face interne (32) de la virole acoustique (3) est symétrique de révolution par rapport à un axe de rotation de la soufflante (2) de la turbomachine (8). Carter de soufflante (1) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel l’au moins un électroaimant (13) est raccordé à un réseau électrique de la turbomachine (8) et optionnellement à une batterie électrique ou une batterie électrique rechargeable. Carter de soufflante (1) de turbomachine (8) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel tout ou partie des électroaimants (13) comprennent du néodyme. Carter de soufflante (1) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel la virole acoustique (3) comprend une âme comprenant une structure alvéolaire entourée de plus de matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice polymère, le renfort fibreux pouvant comprendre des fibres de carbone. Carter de soufflante (1) selon l’une des revendications 1 à 7, comprenant une pluralité de pièces métalliques (14), l’une des pièces métalliques (15) présentant un motif ou une couleur différente des autres pièces métalliques (14). Procédé de montage d’un carter de soufflante (1) d’une turbomachine (8) selon l’une des revendications 1 à 8, comprenant une étape de fixation de la virole acoustique (3) sur la structure de rétention (1) par l’intermédiaire de moyens de liaison comprenant au moins un électroaimant (13) et au moins une pièce métallique (14). Turbomachine (8) comprenant un carter de soufflante (1) selon l’une des revendications 1 à 8 et une soufflante (2) logée dans le carter de soufflante (1).