Brevet FR3161923A1 — publié le 20251107

La présente invention concerne un étage (1) d’aubes à calage variable pour une turbomachine d’aéronef, cet étage (1) comprenant : - une rangée annulaire d’aubes (2) à calage variable qui s’étend autour d’un axe (X) longitudinal, chaque aube (2) comportant une pale (20) ayant un premier pivot cylindrique (22) à son extrémité radialement externe et un second pivot cylindrique (24) à son extrémité radialement interne, les pivots cylindriques (22, 24) définissant un axe de calage (D) de l’aube (2), et - un anneau (4) s’étendant autour de l’axe (X) et comportant des logements (40) de montage des seconds pivots cylindriques, cet anneau (4) étant formé par l’assemblage de deux pièces annulaires, respectivement amont (42) et aval (44), dans lequel les seconds pivots cylindriques (24) comportent des méplats (240) qui sont orientés parallèlement à l’axe (X) et qui sont configurés pour leur montage entre les deux pièces (42, 44). Figure pour l'abrégé : Figure 5 ETAGE D’AUBES A CALAGE VARIABLE POUR UNE TURBOMACHINE D’AERONEF Domaine technique de l'invention La présente invention concerne le domaine des turbomachines d’aéronef et en particulier d’un étage d’aubes à calage variable de ces turbomachines. Arrière-plan technique Dans une turbomachine d’aéronef, un étage d’aubes à calage variable est monté par exemple entre des roues mobiles d’un compresseur. Ces aubes peuvent être disposées sous forme d’une rangée annulaire dans un ou plusieurs étages de la turbomachine. La rangée annulaire d’aubes à calage variable s’étend autour d’un axe longitudinal qui peut être sensiblement parallèle à un axe de la turbomachine. Ces aubes (aussi appelées aubes de redresseur ou d’acronyme anglophone VSV pour « Variable Sator Varies ») sont portées par un carter annulaire externe et sont réglables en position autour de leurs axes de rotation (ou dit autrement axe de calage) pour optimiser l’écoulement des gaz dans le moteur de la turbomachine. Chaque aube comprend une pale ayant un premier pivot cylindrique à son extrémité radialement externe et un second pivot cylindrique à son extrémité radialement interne. Ces premier et second pivots cylindriques définissent un axe de calage (ou dit autrement un axe de rotation) de l'aube. Le second pivot cylindrique est monté dans un logement correspondant d’un anneau (ou dit autrement une virole annulaire). Le calage angulaire de ces aubes est destiné à adapter la géométrie d’un compresseur de la turbomachine à son point de fonctionnement. Le calage angulaire permet également d’optimiser le rendement du compresseur en fonction de la vitesse de l’aéronef et d’optimiser la marge au pompage de la turbomachine pour réduire sa consommation de carburant dans les différentes phases de vol. Chacune de ces aubes est déplaçable en rotation autour de son axe de calage entre une première position « d'ouverture » ou « de pleine ouverture » dans laquelle chaque aube s'étend sensiblement parallèlement à un axe longitudinal de la turbomachine, et une seconde position « de fermeture » ou « de quasi-fermeture » dans laquelle les aubes sont inclinées par rapport à l'axe de la turbomachine et réduisent ainsi la section de passage de l'air à travers l'étage d ' aubes. L’axe de calage de ces aubes est généralement perpendiculaire à l’axe longitudinal de la turbomachine. Dans certaines conditions aérodynamiques, cet axe de calage peut être incliné par rapport à un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal. La FIG. 1 illustre schématiquement une partie de l’étage 1 d’aubes à calage variable comportant le second pivot cylindrique 24 qui est monté dans le logement 40 correspondant de l’anneau 4. Cet anneau 4 est formé par l’assemblage de deux pièces annulaires, respectivement amont 42 et aval 44, qui sont appliquées axialement l’une sur l’autre de sorte que le second pivot cylindrique 24 soient intercalés entre ces pièces annulaires 42, 44. L’axe de calage D de cette aube 2 (et par conséquent le second pivot cylindrique 24) est incliné par rapport à un axe P (ou un plan) perpendiculaire à l’axe longitudinal de la turbomachine. De manière générale, l’anneau est monté autour du second pivot cylindrique de chacune des aubes à calage variable. Cependant, l’inclinaison de l’axe de calage D par rapport à l’axe P perpendiculaire peut rendre plus complexe le montage des pièces annulaires autour des seconds pivots cylindriques. En effet, dans cette configuration, on pourrait observer des interférences de montage entre les seconds pivots cylindriques et les pièces annulaires de l’anneau. On entend par « interférence », un frottement d’usure généré sur une surface cylindrique externe du second pivot et/ou sur une surface interne du logement de montage de l’anneau lors du montage de l’anneau autour des seconds pivots cylindriques. Les figures 2a et 2b illustrent schématiquement les interférences I générées lors du montage des pièces annulaires 42, 44 autour du second pivot cylindrique 24. Les figures 3a et 3b illustrent schématiquement le second pivot cylindrique 24 monté dans le logement 40 de montage de l’anneau. Sur cet exemple des figures 1 à 3b, l’axe de calage D de l’aube est donc incliné par rapport à l’axe P perpendiculaire. Le logement 40 de montage du second pivot cylindrique 24 est ouvert sur la pièce annulaire amont 42 et se referme sur la pièce annulaire aval 44 selon un premier plan de coupe axiale A-A ( FIG. 2 et FIG. 3 ). Ce logement 40 de montage du second pivot cylindrique 24 se referme sur la pièce annulaire amont 42 et est ouvert sur la pièce annulaire aval 44 selon un second plan de coupe axiale B-B ( FIG. 2 et FIG. 3 ). Le premier plan coupe axiale est situé au-dessus du second plan coupe axiale sur les figures 1 à 3b. Ces interférences peuvent rendre impossible le montage du second pivot d’aubes, et ils peuvent également limiter l’opérabilité et les performances des aubes à calage variable et de manière générale de la turbomachine. Dans ce contexte, il est intéressant de pallier les inconvénients de l’art antérieur, en proposant une solution sécurisante et limitant les interférences de montage entre un anneau et un pivot cylindrique d’une aube à calage variable. La présente invention propose une solution simple, efficace et économique à au moins une partie des problèmes précités. A cet effet, l’invention concerne un étage d’aubes à calage variable pour une turbomachine d’aéronef, cet étage comprenant : - une rangée annulaire d’aubes à calage variable qui s’étend autour d’un axe longitudinal X, chaque aube comportant une pale ayant un premier pivot cylindrique à son extrémité radialement externe et un second pivot cylindrique à son extrémité radialement interne, les premier et second pivots cylindriques définissant un axe de calage D de l’aube, et - un anneau qui s’étend autour de l’axe longitudinal X et qui comporte des logements de montage desdits seconds pivots cylindriques, cet anneau étant formé par l’assemblage de deux pièces annulaires, respectivement amont et aval, qui sont appliquées axialement l’une sur l’autre de sorte que les seconds pivots cylindriques soient intercalés entre les deux pièces annulaires, lesdits logements comportant des premières parties formées dans la pièce annulaire amont et des secondes parties formées dans la pièce annulaire aval. Selon l’invention, lesdits seconds pivots cylindriques comportent des méplats qui sont orientés parallèlement audit axe longitudinal X, lesdits méplats étant configurés pour le montage des seconds pivots cylindriques entre les deux pièces annulaires. Ainsi, cette solution permet d’atteindre l’objectif susmentionné. En effet, les méplats selon l’invention permettent de former des surfaces planes sur les seconds pivots cylindriques, de façon à créer un jeu de montage suffisant entre ces seconds pivots cylindriques et les deux pièces annulaires. Ce jeu de montage empêche ainsi les interférences et donc tout contact entre les seconds pivots cylindriques et les deux pièces annulaires. De cette façon, le montage des deux pièces annulaires autour des seconds pivots cylindriques est sécurisé et facilité, sans dégradation des deux pièces annulaires et/ou des seconds pivots cylindriques. Par ailleurs, les méplats peuvent être facilement réalisés par exemple par fraisage, tournage ou meulage. En améliorant la précision et la facilité de montage des deux pièces annulaires autour des seconds pivots cylindriques, les méplats selon l’invention peuvent contribuer à réduire le temps de montage de l’étage d’aubes à calage variable et les coûts de production et de montage, en minimisant les rebuts des pièces usées par interférences lors des opérations de montage. Ceci permet également de contribuer à la réduction de l’empreinte environnementale de la Déposante. L’invention présente par conséquent l’avantage de reposer sur une conception simple, offrant une très grande fiabilité (notamment un montage sécurisé et simple des secondes pivots cylindriques entre les deux pièces annulaires), et peu pénalisante en termes de coûts et d’encombrement. L’étage d’aubes selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres, ou en combinaison les unes avec les autres : - chacun des seconds pivots cylindriques comprend au moins un des méplats ; - chacun des seconds pivots cylindriques comprend deux méplats sensiblement diamétralement opposés par rapport à l’axe de calage D ; - chaque méplat s’étend sur au moins une partie d’une surface cylindrique externe du second pivot cylindrique ; - chaque méplat s’étend sur au moins quatre-vingts pourcent d’une longueur du second pivot cylindrique, mesurée le long de l’axe de calage D ; - les seconds pivots cylindriques sont formés d’une seule pièce avec les pales des aubes à calages variable ; - les seconds pivots cylindriques comprennent des doigts formés d’une seule pièce avec les pales des aubes, ainsi que des douilles cylindriques rapportées sur les doigts, les méplats étant formés sur ces douilles ; - les logements sont cylindriques et des interstices sont prévus entre les méplats et les logements ; - les axes de calage D sont inclinées par rapport à des axes P perpendiculaires à l’axe longitudinal X, avec des angles supérieurs ou égaux à cinq Degrés ; -- les premiers pivots sont non cylindriques ou sensiblement cylindriques ; -- les seconds pivots sont non cylindriques ou sensiblement cylindriques. La présente invention peut concerner également une turbomachine d’aéronef comportant au moins un étage d’aubes à calage variable selon l’une des particularités décrite ci-dessus. La turbomachine peut être un turboréacteur, un turbomoteur ou un turbopropulseur. L’étage d’aubes à calage variable peut être situé dans un compresseur basse pression ou haute pression de la turbomachine. 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 FIG. 1 est une vue schématique partielle en coupe axiale d’un étage d’aubes à calage variable selon l’art antérieur et comportant un pivot cylindrique de l’aube à calage variable monté dans un anneau, la FIG. 2 est une vue schématique selon un plan de coupe axiale A-A pendant le montage de l’anneau autour du pivot cylindrique de la FIG. 1 , la FIG. 2 est une vue schématique selon un autre plan de coupe axiale B-B pendant le montage de l’anneau autour du pivot cylindrique de la FIG. 1 , la FIG. 3 est une vue schématique selon le plan de coupe axiale A-A après le montage de l’anneau autour du pivot cylindrique de la FIG. 2 , la FIG. 3 est une vue schématique selon le plan de coupe B-B après le montage de l’anneau autour du pivot cylindrique de la FIG. 2 , la FIG. 4 est une vue schématique en coupe axiale et partielle d’une turbomachine d’aéronef comportant au moins un étage d’aubes à calage variable selon l’invention, la FIG. 5 est une vue schématique en coupe axiale de l’étage d’aubes à calage variable de la FIG. 4 , la FIG. 6 est une vue schématique selon le plan de coupe axiale A-A pendant le montage d’un anneau de l’étage de la FIG. 4 autour d’un premier exemple d’un pivot cylindrique comportant des méplats, la FIG. 6 est une vue schématique selon le plan de coupe axiale A-A après le montage de l’anneau autour du pivot cylindrique de la FIG. 6 , la FIG. 7 est une vue schématique selon le plan de coupe axiale A-A après montage de l’anneau de l’étage de la FIG. 5 monté autour d’un second exemple d’un pivot cylindrique comportant des méplats formés sur une douille cylindrique rapportée sur le pivot cylindrique. Les éléments ayant les mêmes fonctions dans les différentes mises en œuvre ont les mêmes références dans les figures. Description détaillée de l'invention Par convention dans la présente demande, les termes « intérieur » et « extérieur », et « interne » et « externe » sont définis radialement par rapport à un axe longitudinal (pouvant correspondre à un axe X longitudinal d’une turbomachine). Ainsi, un cylindre s'étendant selon cet axe longitudinal comporte une face intérieure tournée vers l'axe du moteur et une surface extérieure, opposée à sa surface intérieure. On entend par « axial » ou « axialement » toute direction parallèle à cet axe longitudinal, et par « transversalement » ou « transversal » toute direction perpendiculaire à cet axe longitudinal. De même, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens de circulation de l'air dans la turbomachine qui est représenté par une flèche F. Les figures 1, 2a, 2b, 3a et 3b ont été décrites dans l’arrière-plan technique de la présente demande et illustrent un exemple d’étage d’aubes à calage variable selon l’art antérieur. L’invention s’applique de façon non limitative à une turbomachine 100 d’aéronef, telle qu’un turboréacteur, un turbomoteur ou un turbopropulseur. La FIG. 4 illustre partiellement un exemple de cette turbomachine 100. La turbomachine 100 peut s’étendre suivant un axe X longitudinal. La turbomachine 100 peut comprendre d’amont en aval, une soufflante, au moins un compresseur (tel qu’un compresseur basse pression 10 et un compresseur haute pression 12), une chambre de combustion 14, au moins une turbine 16 (telle qu’une turbine haute pression et une turbine basse pression), et éventuellement une tuyère d’échappement de gaz. La turbomachine 100 peut comprendre au moins un étage 1 d’aubes 2 à calage variable (ou dit autrement aubes fixes par rapport à l’axe X). En particulier, le compresseur basse pression 10 et/ou le compresseur haute pression 12 peut comprendre au moins un ou plusieurs étages 1 d’aubes 2 à calage variable. L’orientation angulaire des aubes 2 peut ainsi être réglable pour optimiser l’écoulement gazeux dans le compresseur. L’étage 1 peut comprendre une rangée annulaire d’aubes 3 mobiles (par rapport à l’axe X) portées par un rotor de la turbomachine. La rangée annulaire d’aubes 3 mobiles peut être disposée en amont de la rangée annulaire d’aubes 2 à calage variable. L’étage 1 selon l’invention est décrit de façon non limitative en référence aux figures 4 à 7. La FIG. 5 illustre partiellement un exemple non-limitatif du compresseur basse pression 10 (ou éventuellement du compresseur haute pression 12) comportant l’étage 1. Cet étage 1 comprend : - la rangée annulaire d’aubes 2 à calage variable qui s’étend autour de l’axe longitudinal X, et - un anneau 4 qui s’étend autour de l’axe longitudinal X. Les aubes 2 peuvent être portées par un carter 5 annulaire du stator de la turbomachine. Ainsi, les aubes 2 peuvent s’étendre entre le carter 5, qui est disposé radialement vers l’extérieur (par rapport à l’axe X), et l’anneau 4 qui est disposé radialement vers l’intérieur. Chaque aube 2 comporte une pale 20 ayant un premier pivot cylindrique 22 à son extrémité radialement externe et un second pivot cylindrique 24 à son extrémité radialement interne (par rapport à l’axe X). L’extrémité radialement externe de la pale 20 peut correspondre (ou peut être reliée) à un talon de l’aube 2. Le premier pivot 22 peut être situé sur le talon des aubes 2. L’extrémité radialement interne de la pale 20 peut correspondre (ou peut être reliée) à un pied d’aube. Le second pivot 24 peut être situé sur le pied des aubes 2. Les premiers pivots 22 peuvent être non cylindriques ou sensiblement cylindriques. Les seconds pivots 24 peuvent être non cylindriques ou sensiblement cylindriques. Les premier 22 et second 24 pivots cylindriques définissent un axe de calage D de l’aube 2. Les axes de calage D peuvent être inclinés par rapport à des axes perpendiculaires P à l’axe X, avec des angles α. Ces angles α peuvent être chacun supérieur ou égal à cinq Degrés (i.e. 5°). Chaque premier pivot cylindrique 22 peut être engagé dans un premier logement 50 d’une cheminée 52 du carter 5, et peut être centré et guidé en rotation dans cette cheminée 52 par des bagues cylindriques 54 montées autour du premier pivot cylindrique 22. Chaque premier pivot cylindrique 22 peut comporter une extrémité radialement externe 220 qui est fixée par exemple au moyen d’un écrou 222 à un levier de commande 60. Chaque levier 60 relie les premiers pivots cylindriques 22 à un anneau de commande 6 qui s’étend également autour de l’axe X et à l’extérieur du carter 5. Un déplacement angulaire de l’anneau de commande 6 autour de l’axe X se traduit par une rotation des leviers 60 autour de l’axe de calage D et par l’entraînement en rotation des aubes 2 autour de cet axe D. Les seconds pivots cylindriques 24 peuvent être formés d’une seule pièce (c’est-à-dire venue de matière) avec les pales 20 des aubes 2 à calages variable. Les seconds pivots cylindriques 24 peuvent être engagés dans des seconds logements 40 de l’anneau 4. Les seconds pivots cylindriques 24 peuvent comprendre des doigts 242 formés d’une seule pièce avec les pales 20 des aubes 2. Les seconds pivots cylindriques 24 peuvent comprendre des douilles cylindriques 244 rapportées sur les doigts 242. L’anneau 4 comporte donc les seconds logements 40 de montage des seconds pivots cylindriques 24. Les seconds logements 40 peuvent être cylindriques ou sensiblement cylindrique. L’anneau 4 est formé par l’assemblage de deux pièces annulaires, respectivement amont 42 et aval 44, qui sont appliquées axialement l’une sur l’autre de sorte que les seconds pivots cylindriques 24 soient intercalés entre les deux pièces annulaires 42, 44. Les seconds logements 40 comportent des premières parties formées dans la pièce annulaire amont 42 et des secondes parties formées dans la pièce annulaire aval 44. Selon le plan de coupe A-A ou B-B, ces première et secondes parties des seconds logements 40 peuvent êtres ouvertes ou se refermées sur la pièce annulaire amont 42 ou aval 44. Par exemple, les figures 6a, 6b et 7 illustrent des premières parties des seconds logements se refermant sur la pièce annulaire amont 42 et des secondes parties de ces seconds logements 40 ouvertent sur la pièce annulaire aval 44. L’une des particularités de l’invention est que les seconds pivots cylindriques 22 comportent des méplats 240. Ces méplats 240 sont orientés parallèlement à l’axe X et configurés pour faciliter leur montage entre les deux pièces annulaires 42, 44. Les méplats 240 peuvent être formés directement sur les doigts 242 des seconds pivots cylindriques 24 ( FIG. 6 et FIG. 6 ) notamment lorsque les douilles 244 ne sont pas montées autour des seconds pivots cylindriques 24. En variante, les méplats 240 peuvent être formés sur les douilles 244 ( FIG. 5 et FIG. 7 ) lorsqu’elles sont montées autour des doigts 242 dans les seconds logements 40. Chacun des seconds pivots cylindriques 24 peut comprendre au moins un méplat 240. Chacun des seconds pivots cylindriques 24 peut comprendre deux méplats 240 diamétralement opposés par rapport à l’axe de calage D. Le ou chaque méplat 240 peut s’étendre sur au moins une partie d’une surface cylindrique externe du second pivot cylindrique 24. Le ou chaque méplat 240 peut s’étendre sur au moins quatre-vingts pourcent (i.e. 80%) d’une longueur du second pivot cylindrique 24, mesurée le long de l’axe de calage D. Avantageusement, le ou chaque méplat 240 peut s’étendre sur toute la longueur du second pivot cylindrique 24. L’étage 1 peut comprendre des interstices J de montage entre les méplats 240 et les seconds logements 40. La présente invention va maintenant décrire les différentes possibilités non limitatives d’agencement des méplats 240 sur les seconds pivots cylindriques 24 en références aux figures 6a, 6b et 7. Les figures 6a et 6b illustrent schématiquement et partiellement un premier exemple de réalisation de l’étage 1 selon l’invention et décrit ci-dessus notamment en référence aux figures 4 et 5. L’étage 1 selon le premier exemple comporte ainsi la rangée annulaire d’aubes 2, l’anneau 4 et les seconds pivots cylindriques 24 avec les méplats 240 orientés parallèlement à l’axe X. Ces méplats 240 sont formés directement sur les seconds pivots cylindriques 24. En particulier, les méplats 240 peuvent être formés directement sur les doigts 242 des seconds pivots cylindriques en l’absence de douilles 244 montées autour de ces seconds pivots cylindriques 24. Par ailleurs, le second pivot cylindrique 24 comporte deux méplats 240 diamétralement opposés par rapport à l’axe de calage D. De plus, des interstices J sont prévus entre les méplats 240 et les deux pièces annulaires 42, 44 au niveau du second logement 40. Sur la FIG. 6 , la flèche indique le sens d’assemblage des pièces annulaires 42, 44 entre elles. La FIG. 7 illustre schématiquement et partiellement un second exemple de réalisation de l’étage 1 selon l’invention. L’étage 1 du second exemple diffère de celui du premier exemple par la présence de douilles 244 rapportées sur les doigts 242 des seconds pivots cylindriques 24, et les méplats 240 étant formés sur ces douilles 244. Etage (1) d’aubes à calage variable pour une turbomachine (100) d’aéronef, cet étage (1) comprenant : - une rangée annulaire d’aubes (2) à calage variable qui s’étend autour d’un axe (X) longitudinal, chaque aube (2) comportant une pale (20) ayant un premier pivot cylindrique (22) à son extrémité radialement externe et un second pivot cylindrique (24) à son extrémité radialement interne, les premier et second pivots cylindriques (22, 24) définissant un axe de calage (D) de l’aube (2), et - un anneau (4) qui s’étend autour de l’axe (X) longitudinal et qui comporte des logements (40) de montage desdits seconds pivots cylindriques (24), cet anneau (4) étant formé par l’assemblage de deux pièces annulaires, respectivement amont (42) et aval (44), qui sont appliquées axialement l’une sur l’autre de sorte que les seconds pivots cylindriques (24) soient intercalés entre les deux pièces annulaires (42, 44), lesdits logements (40) comportant des premières parties formées dans la pièce annulaire amont (42) et des secondes parties formées dans la pièce annulaire aval (44), caractérisé en ce que lesdits seconds pivots cylindriques (24) comportent des méplats (240) qui sont orientés parallèlement audit axe longitudinal (X), lesdits méplats (240) étant configurés pour le montage des seconds pivots cylindriques (24)entre les deux pièces annulaires (42, 44). Etage d’aubes selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des seconds pivots cylindriques (24) comprend au moins un des méplats (240). Etage d’aubes selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chacun des seconds pivots cylindriques (24) comprend deux méplats (240) sensiblement diamétralement opposés par rapport à l’axe de calage (D). Etage d’aubes selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque méplat (240) s’étend sur au moins une partie d’une surface cylindrique externe (24a) du second pivot cylindrique (24). Etage d’aubes selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque méplat (240) s’étend sur au moins quatre-vingts pourcent d’une longueur du second pivot cylindrique (24), mesurée le long de l’axe de calage (D). Etage d’aubes selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les seconds pivots cylindriques (24) sont formés d’une seule pièce avec les pales (20) des aubes (2) à calages variable. Etage d’aubes selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les seconds pivots cylindriques (24) comprennent des doigts (242) formés d’une seule pièce avec les pales (20) des aubes (2), ainsi que des douilles (244) cylindriques rapportées sur les doigts (242), les méplats (240) étant formés sur ces douilles (244). Etage d’aubes selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les logements (40) sont cylindriques et des interstices (J) sont prévus entre les méplats (240) et les logements (40). Etage d’aubes selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les axes de calage (D) sont inclinées par rapport à des axes (P) perpendiculaires à l’axe longitudinal (X), avec des angles (α) supérieurs ou égaux à cinq Degrés. Turbomachine (100) d’aéronef comprenant au moins un étage (1) d’aubes à calage variable selon l’une quelconque des revendications précédentes.