INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
En effet, la Déposante s’est aperçue du fait que, lorsque la densité de poussée est inférieure à 3,3 10 4 N/m², il était difficile d’intégrer le système propulsif 1 car celui-ci était trop volumineux, présentait une masse trop importante et générait une trainée excessive. Par ailleurs, lorsque la densité de poussée est supérieure à 20,0 x 10 4 N/m², les performances du système propulsif 1 en termes de consommation spécifique sont dégradées. Le dimensionnement du système propulsif 1 de sorte que la densité de poussée par aube 14 du rotor de soufflante 9 est comprise entre 3,3 x 10 4 et 20,0 x 10 4 N/m² permet donc d’obtenir un compromis entre l’intégration et les performances du système propulsif 1 lorsque le système propulsif 1 comprend un mécanisme de réduction 19 et présente un taux de dilution élevé. Un tel intervalle de densité de poussée par aube 14 est en outre compatible avec un rapport de pression de soufflante inférieur à 1,45, ce qui permet d’optimiser le rendement propulsif du système propulsif 1.
A titre d’exemple, un système propulsif 1 conforme à l’invention comprenant un rotor de soufflante caréné et dont la densité de poussée par aube de soufflante 14 est égale à 11 x 10 4 N/m² a une consommation spécifique inférieure de 15 % par rapport au même système propulsif dont la densité de poussée par aube de soufflante est égale à 21 x 10 4 N/m². Le dimensionnement du système propulsif 1 de sorte à obtenir une densité de puissance par aube 14 comprise entre 3,3 x 10 4 et 20,0 x 10 4 N/m² peut être réalisé en fixant tout d’abord la poussée (FN) générée par la section de soufflante 2 et en modifiant le diamètre (D) du rotor de soufflante (et donc le taux de pression de la section de soufflante 2). Par rapport à un système propulsif avec mécanisme de réduction conventionnel, le diamètre D peut par exemple être augmenté et le taux de pression de soufflante 2 peut être réduit. Le nombre d’aubes 14 de soufflante (n) et la vitesse de rotation du rotor de soufflante 9 peuvent par ailleurs être adaptés afin de respecter des exigences de performance, d’acoustique et d’intégration. En fonction des caractéristiques aérodynamiques de la section de soufflante 2, le système propulsif 1 peut être modifié de sorte à intégrer un mécanisme de changement de pas 15, 15a permettant d’adapter le calage des aubes 14 du rotor 9 (et éventuellement des aubes 16 du stator 17) de la section de soufflante 2. Par ailleurs, selon le bilan de performance intégrée(bilan consommation de carburant du système propulsif 1 intégré dans l’aéronef (masse, consommation spécifique, traînée)) et les contraintes avion (en termes d’intégration et de contrainte de programme), la section de soufflante 2 peut être carénée ou non carénée (et comprendre un unique rotor de soufflante 9 ou deux rotors de soufflante 9 contrarotatifs). Enfin, le cycle thermodynamique est adapté aux différents paramètres ainsi dimensionnés (diamètre de soufflante, nombre d’aubes, taux de pression de la section de soufflante 2, etc.) du système propulsif 1 : en particulier le débit du générateur de gaz peut être réduit et le taux de réduction du mécanisme de réduction 19 peut être augmenté.
Pour des densités de poussée par aube 14 comprises entre 3,3 x 10 4 et 20,0 x 10 4 N/m², le diamètre D du rotor de soufflante peut alors être compris entre 80 pouces (203,2cm) et 185 pouces (469,9cm) inclus. Lorsque le rotor de soufflante 9 est caréné, le diamètre D est de préférence compris entre 85 pouces (215,9 cm) et 120 pouces (304,8 cm) inclus, par exemple de l’ordre de 90 pouces (228,6 cm), ce qui permet d’intégration le système propulsif 1 de manière conventionnelle, en particulier sous l’aile d’un aéronef. Lorsque le rotor de soufflante 9 est non caréné, le diamètre D est de préférence supérieur ou égal à 100 pouces (254 cm), par exemple entre 120 pouces (304,8 cm) et 156 pouces (396,2 cm).
Le rotor de soufflante 9 comprend par ailleurs au moins 12 aubes 14 et au plus 24 aubes 14, de préférence au moins 16 aubes 14 et au plus 22 aubes 14. Le nombre d’aubes 16 dans le stator de soufflante 17 dépend des critères acoustiques définis pour le système propulsif 1 et est au moins égal au nombre d’aubes 14.
Afin d’améliorer encore le rendement propulsif du système propulsif 1, la densité de puissance par aube 14 du rotor de soufflante 9 est supérieure ou égale à 3,65 x 10 6 et inférieure ou égale à 22,0 x 10 6 W/m², où la densité de puissance par aube 14 du rotor de soufflante 9 est définie par la formule suivante :
où la puissance de la soufflante correspond à la puissance du rotor de soufflante 9 et est exprimée en Watts (W).
Dans le cas d’un système propulsif 1 comprenant deux rotors de soufflante 9, la densité de puissance par aube 14 du rotor de soufflante est de préférence inférieure ou égale à 5,0 x 10 6 W/m².
Toujours pour améliorer le rendement du système propulsif 1 et faciliter l’intégration du mécanisme de réduction 19 dans le système propulsif 1, le compresseur basse pression 4 présente une densité de puissance supérieure ou égale à 0,64 et inférieure ou égale à 0,97, où la densité de puissance du compresseur basse pression 4 est définie par la formule suivante : et où : n et est le nombre d’étages du compresseur ;
Les connexions filetées doivent aussi pouvoir être vissées et dévissées plusieurs fois sans dégradation de leurs performances, notamment par grippage. Après dévissage, ces composants peuvent être réutilisés dans d'autres conditions de service.
Le document US20070158943 décrit une connexion filetée présentant des filetages à largeur de dents variable et autobloquant, c’est-à-dire avec interférence entre des flancs des dents desdits filetages. La connexion filetée décrite dans le document US20070158943 comporte en outre des surfaces d’étanchéité de type métal-métal. De telles connexions offrent un haut couple tout en assurant une bonne étanchéité.
Comme indiqué dans ce document, il est important que les deux composants tubulaires formant la connexion présentent un positionnement relatif maîtrisé afin de s’assurer de la bonne coopération des surfaces d’étanchéité et donc la bonne étanchéité de la connexion. En particulier, il est important que le vissage des deux composants tubulaires permette une interférence suffisante entre les deux surfaces d’étanchéité pour assurer l’étanchéité de la connexion tout en évitant une trop grande interférence qui pourrait engendrer un grippage et/ou dégrader les surfaces d’étanchéité.
Pour assurer un bon positionnement relatif des composants tubulaires formant la connexion, la connexion décrite dans le document US20070158943 comporte en outre des surfaces de butées complémentaires sur les composants tubulaires. La mise en butée de ces surfaces de butées permet de s’assurer du bon positionnement relatif entre les composants tubulaires formant la connexion. Toutefois, de telles surfaces de butée occupent un espace radial important et limitent donc l’espace disponible pour les autres éléments des composants tubulaires. De telles surfaces de butées constituent en outre des zones de concentration des contraintes qui peuvent perturber le bon fonctionnement de la connexion. Ces surfaces de butées ne sont donc pas pleinement satisfaisantes pour s’assurer du bon positionnement relatif des composants tubulaires dans une connexion à filetages à largeur de dent variable avec interférences et comportant des surfaces d’étanchéité dédiées.
Afin d’éviter l’utilisation de surfaces de butées, il est également connu d’utiliser un repère, par exemple de type repère visuel, sur l’un des composants tubulaires de la connexion. Typiquement, les composants tubulaires sont vissés entre eux jusqu’à l’obtention d’un couple de vissage cible, ci-après appelé couple cible, ce couple cible correspondant à un couple obtenu lorsque la connexion filetée est à l’état monté. Si l’extrémité du composant tubulaire ne comportant pas le repère visuel est au droit dudit repère visuel à l’état monté de la connexion, la connexion est considérée comme présentant des propriétés de fonctionnement satisfaisantes et est donc validée. Si au contraire l’extrémité du composant tubulaire ne comportant pas le repère visuel n’est pas au droit dudit repère visuel à l’état monté de la connexion, alors la connexion filetée est considérée comme ne présentant pas des propriétés de fonctionnement satisfaisantes et est donc rejetée.
De tels repères visuels sont agencés sur l’un des composant tubulaire en fonction d’une position nominale du repère. Cette position nominale du repère est déterminée de façon analogue aux autres paramètres de la connexion, c’est-à-dire au moyen d’une côte définie dans les spécifications de la connexion et des composants tubulaires. Plus particulièrement, ce repère est défini par une position relative optimale nominale entre les composants tubulaires ainsi que par des tolérances de positionnement axial nominales de part et d’autre de cette position relative optimale nominale.
Cependant, de façon analogue aux autres paramètres de la connexion et des composants tubulaires, la position nominale du repère est sujette aux tolérances de fabrication. Typiquement, la position relative optimale nominale ainsi que les tolérances de positionnement axial nominales sont sujettes aux tolérances de fabrication pour leur positionnement sur le composant tubulaire.
En outre, les autres caractéristiques structurelles des composants tubulaires étant également sujettes aux tolérances de fabrication, il existe également une incertitude sur le positionnement relatif exact des composants tubulaires par rapport au repère à l’état monté de la connexion.
En effet, les tolérances de fabrication des filetages, des interférences au couple de vissage cible, de la position des surfaces d’étanchéité etc., peuvent entraîner une situation dans laquelle le couple de vissage cible est atteint, l’extrémité du composant tubulaire ne comportant pas le repère est située au droit du repère, mais les surfaces d’étanchéité ne sont pas correctement positionnées de manière à assurer une bonne étanchéité à la connexion. Ainsi, un état monté de la connexion non satisfaisant peut être validé du fait des tolérances de fabrication amenant à une correspondance de positionnement entre le repère et l’extrémité du composant tubulaire ne comportant par ledit repère alors même que les surfaces d’étanchéité ne sont pas correctement positionnées l’une par rapport à l’autre. Ce mauvais positionnement relatif des surfaces d’étanchéité peut se traduire par une interférence trop faible ou au contraire trop importante entre les surfaces d’étanchéité engendrant respectivement un défaut d’étanchéité ou un grippage, voir une dégradation des surfaces d’étanchéité.
Inversement, il peut arriver que le couple de vissage cible soit atteint et que l’extrémité libre du composant tubulaire ne comportant pas le repère ne soit pas agencée au droit dudit repère alors même que les surfaces d’étanchéité sont correctement positionnées. Autrement dit, un état monté satisfaisant peut être rejeté du fait des tolérances de fabrication amenant à une absence de correspondance de positionnement entre le repère et l’extrémité du composant tubulaire ne comportant pas ledit repère.
Il existe donc un besoin pour une connexion offrant un haut couple et une bonne étanchéité de manière fiable.
Résumé Une idée à la base de l’invention est de fournir une connexion offrant un haut couple et une bonne étanchéité de manière fiable. En particulier, une idée à la base de l’invention est de positionner un repère de positionnement relatif entre deux composants tubulaires d’une connexion de façon précise et fiable. Ainsi, une idée à la base de l’invention est de prendre en compte les éléments structurels de la connexion filetée pour déterminer un positionnement précis et fiable du repère de positionnement relatif entre les composants tubulaires. Une idée à la base de l’invention est d’utiliser les caractéristiques réelles de la connexion et des composants tubulaires pour déterminer le positionnement du repère.
Pour cela, l’invention fournit une connexion tubulaire comportant un premier composant tubulaire et un deuxième composant tubulaire, le premier composant tubulaire comportant un premier filetage et une première surface d’étanchéité, le premier filetage présentant une largeur de dent variable, le deuxième composant tubulaire comportant un deuxième filetage et une deuxième surface d’étanchéité, le deuxième filetage présentant une largeur de dent variable, le premier filetage et le deuxième filetage étant engagés dans un état monté de la connexion tubulaire, la première surface d’étanchéité et la deuxième surface d’étanchéité étant en contact étanche dans ledit état monté de la connexion tubulaire, l’un parmi le premier composant tubulaire et le deuxième composant tubulaire comportant un repère, ledit repère présentant une position relative optimale entre le premier composant tubulaire et le deuxième composant tubulaire, caractérisé en ce que la position relative optimale du repère est une position relative optimale corrigée, ladite position relative optimale corrigée correspondant à une position relative optimale nominale à laquelle est appliquée une correction, ladite correction étant en fonction des caractéristiques dudit un parmi le premier composant tubulaire et le deuxième composant tubulaire sur lequel est agencé le repère ainsi que d’un couple cible de la connexion tubulaire.
Un filetage à largeur de dents variable présente des dents dont la largeur, prise selon une direction axiale du composant tubulaire, est croissante selon une direction orientée depuis l’extrémité libre du composant en direction du corps principal dudit composant tubulaire. Cette largeur de dent est prise à une hauteur identique sur les dents successives, par exemple au niveau de la largeur de crête desdites dents, à l’exception des dents imparfaites. Cette variation de la largeur des dents est obtenue au moyen d’une différence dans les pas de filetage des flancs des dents, par exemple le pas de filetage des flancs d’engagement des dents étant supérieur au pas de filetage des flancs de chargement des dents.
Grâce à ces caractéristiques, le repère permettant de contrôler la position relative entre le premier composant tubulaire et le deuxième composant tubulaire à l’état monté de la connexion est agencé sur le composant tubulaire correspondant à un degré de précision satisfaisant. En particulier, ce positionnement du repère est déterminé par les caractéristiques réelles des composants tubulaires et de la connexion tubulaire et non pas par une position théorique qui ne prendrait pas en compte les tolérances de fabrication tant dudit repère que des autres caractéristiques des composants tubulaires et de la connexion.
Ainsi, un repère agencé selon les caractéristiques ci-dessus permet de garantir un positionnement relatif optimal adéquat du premier composant tubulaire et du deuxième composant tubulaire. En particulier, un tel repère agencé selon les caractéristiques ci-dessus permet de garantir un positionnement relatif satisfaisant de la première surface d’étanchéité et de la deuxième surface d’étanchéité, garantissant une étanchéité satisfaisante de la connexion à l’état monté. En outre, ce positionnement adéquat du repère et donc des surfaces d’étanchéité permet de s’assurer qu’il n’y ait pas de dommage causé par une interférence trop importante sur les surfaces d’étanchéité.
Après extraction du moule, l’ébauche du corps de base est à une température généralement comprise entre 900°C et 1000°C, et notamment égale à environ 950°C. A l’entrée du four de traitement thermique 40, l’ébauche du corps de base est à une température généralement comprise entre 550°C et 650°C, notamment à une température d’environ 600°C, formant la température de départ du traitement thermique dans le four.
Sur la on voit ensuite qu’en partant de cette température de départ, l’ébauche de l’objet tubulaire en fonte est chauffée pendant une durée comprise entre 2 et 10 minutes lors d’une première étape de traitement thermique ED1, jusqu’à atteindre une température de graphitisation supérieure à 800°C et en particulier supérieure à 900°C, mais inférieure à 1000°C. Cette première étape ED1 de montée en température permet de relaxer les contraintes internes présentes dans la fonte.
Ensuite, dans une deuxième étape de traitement thermique ED2, l’ébauche de l’objet tubulaire en fonte est maintenue à la température de graphitisation qui dans le cas présent est égale à 950°C environ. La deuxième étape de traitement thermique ED2 a une durée comprise entre 5 minutes et 30 minutes, et a en l’occurrence une durée de 15 minutes. Pendant cette deuxième étape, la cémentite est dissoute et transformée en austénite et en graphite.
Ensuite, une troisième étape de traitement thermique ED3, à savoir une étape de refroidissement, est mise en œuvre. Pendant cette étape, la température est baissée, en partant de la température de graphitisation, à une température de début de ferritisation comprise entre 880°C et 750°C, en l’occurrence égale à environ 800°C. L’abaissement de température pendant l’étape ED3 est effectué sur un laps de temps inférieur à 7 minutes, et par exemple compris entre 4 et 7 minutes exclus, de préférence inférieur ou égal à 6 minutes.
Puis, pendant une quatrième étape de traitement thermique ED4, qui est une étape de ferritisation, l’ébauche de l’objet tubulaire en fonte est refroidie lentement, c’est-à-dire à une vitesse de refroidissement inférieure à 40°C/minute, de préférence comprise entre 20°C/minute et 5°C/minute, à l’intérieur d’une plage de températures comprises entre 700°C et 780°C. Pendant cette quatrième étape, l’austénite est transformée en ferrite et en graphite.
Ensuite, pendant une cinquième étape ED5, l’ébauche de l’objet tubulaire en fonte est refroidie de la température de fin de ferritisation à une température inférieure à 100°C, et notamment à la température de l’air ambiant de 20°C.
Ainsi, on obtient l’objet tubulaire ou le corps de base 16.
L’agent d’inoculation ou inoculant utilisé dans le cadre de l’invention est un ferroalliage à base de silicium, le silicium étant à une teneur d’au moins 60% inclus et d’au plus 80% inclus, notamment comprise entre 62,0% inclus et 69,0% inclus, ou entre 68,0% inclus et 70,0% inclus ou encore entre 70,0% inclus et 76,0% inclus, et l’agent d’inoculation ou inoculant peut comprendre, en % inclus en poids, un ou plusieurs des éléments suivants, les valeurs indiquées étant de préférence à chaque fois incluses :
- Calcium (Ca) au moins 0,5% inclus et au plus 2,1% inclus, notamment entre 1,2% inclus et 2,1% inclus, ou entre 0,6% inclus et 1,9% inclus ou entre 0,75% inclus et 1,25% inclus ;
- Aluminium (Al) au moins 0,5% inclus et au plus 1,3% inclus, notamment entre 0,5% inclus et 1,0% inclus, ou entre 0,55 et 1,3% inclus ou entre 0,75% inclus et 1,25% inclus ;
- Zirconium (Zi) ≤ 4,5% inclus, notamment entre 2,8% inclus et 4,5% inclus ;
- Manganèse (Mn) ≤ 3,5% inclus, notamment entre 2,5% inclus et 3,5% inclus ;
- Baryum (Ba) ≤ 5,0% inclus, notamment entre 3,0% inclus et 5,0% inclus ;
- Cérium (Ce) ≤ 2,0% inclus, notamment entre 1,5% inclus et 2,0% inclus ;
- Bismuth (Bi) ≤ 1,3% inclus, notamment entre 0,8% inclus et 1,3% inclus ;
le reste de l’inoculant étant du fer (Fe).
Um est la vitesse périphérique moyenne du rotor du compresseur basse pression 4 et est exprimée en mètres par second (m/s) ; et
Rext_moy est le rayon externe moyen du compresseur basse pression 4 et est exprimé en mètres (m).
Le rayon externe moyen du compresseur est égal à la moyenne arithmétique des rayons externes R1 des rotors (roues d’aubes mobiles) du compresseur basse pression 4. Dans un étage donné, le rayon externe R1 du rotor correspond à la distance entre le sommet des aubes mobiles du rotor 4a et l’axe X de rotation, à mi-distance (au sommet) entre le bord d’attaque et le bord de fuite des aubes mobiles du rotor 9a (50 % de la corde au sommet).
La vitesse de rotation du rotor de soufflante 9 étant décorrélée de la vitesse de rotation de l’arbre basse pression 11 grâce au mécanisme de réduction 19, la vitesse de rotation de l’arbre basse pression 11 peut être augmentée afin que la turbine basse pression 8, et donc le compresseur basse pression 4, tourne à une vitesse optimale. Cela implique donc une augmentation de la densité de puissance du compresseur basse pression 4. La présente demande propose cependant d’utiliser l’augmentation de la vitesse de rotation de l’arbre basse pression 11 pour réduire le rayon externe moyen Rext_moy du compresseur basse pression 4. Cette réduction du rayon externe moyen Rext_moy du compresseur basse pression 4 permet le cas échéant d’augmenter le taux de compression global du système propulsif 1, puisqu’il dépend du débit du flux d’air primaire F1. Ainsi, le taux de compression global du système propulsif 1, qui correspond au rapport de pression entre la pression en sortie du compresseur haute pression 5 et la pression en entrée du rotor de soufflante 9 (mesurée au niveau du pied du rotor de soufflante 9), peut être supérieur ou égal à 40 et inférieur ou égal à 70, de préférence supérieur ou égal à 44 et inférieur ou égal à 55.
Lorsque l’intégration du mécanisme de réduction 19 le permet, la réduction du rayon externe moyen Rext_moy du compresseur basse pression 4 permet en outre de réduire la longueur et la courbure descendante (col de cygne) du conduit 23 séparant le compresseur basse pression 4 et le compresseur haute pression 5. La transition entre le compresseur basse pression 4 et le compresseur haute pression 5 est donc améliorée, ce qui améliore le rendement de la section de compresseur 4, 5.
Le rotor de soufflante 9 présente par ailleurs un rapport moyeu-tête compris entre 0,22 et 0,32. Dans le cas d’un rotor de soufflante à calage fixe, le rapport moyeu-tête peut être compris entre 0,24 et 0,32. Dans le cas d’un rotor de soufflante à calage variable, le rapport moyeu-tête est de préférence compris entre 0,24 et 0,32 afin de permettre l’intégration du mécanisme de changement de pas 15. Le rapport moyeu-tête correspond au rapport entre le rayon interne R i et le rayon externe R e du rotor de soufflante 9. Le rayon interne R i correspond à la distance entre l’axe de rotation X et le point d’intersection entre le bord d’attaque 22 et la surface qui délimite radialement à l’intérieur la veine d’écoulement en entrée du rotor de soufflante 9 (et correspond au point de raccordement du bord d’attaque 22 avec la surface aérodynamique d’une plateforme du rotor de soufflante 9). Le rayon externe R e correspond à la distance entre l’axe de rotation X et le point d’intersection entre le bord d’attaque 22 et le sommet 21 des aubes de soufflante (et correspond à la moitié du diamètre D de soufflante). Plus le rapport moyeu-tête est faible, plus le rotor de soufflante 9 est performant. Toutefois, la diminution du rapport moyeu-tête du rotor de soufflante 9 implique une augmentation de la charge mécanique du moyeu 13 du rotor de soufflante 9. Le dimensionnement du rotor de soufflante 9 de sorte que son rapport moyeu-tête est compris entre 0,22 et 0,32 permet en particulier d’obtenir une densité de poussée et une densité de puissance par aube 14 dans les intervalles définis plus haut.
Un système propulsif 1 à double corps présentant une densité de poussée et une densité de puissance par aube 14 du rotor de soufflante 9 et une densité de puissance du compresseur basse pression 4 dans les intervalles définis ci-dessus peut notamment comprendre une turbine haute pression 8 biétage, un compresseur haute pression 5 comprenant au moins huit étages et au plus onze étages, une turbine basse pression 7 comprenant au moins trois étages et au plus cinq étages et un compresseur basse pression 4 comprenant au moins deux étages et au plus quatre étages.
Système propulsif aéronautique à rendement propulsif amélioré La présente demande concerne de manière générale le domaine des systèmes propulsifs, et plus particulièrement des systèmes propulsifs aéronautiques comprenant une soufflante carénée ou non carénée et présentant un taux de dilution est élevé, voire très élevé.