FR2998330A1

FR2998330A1 - Moyeu de carter pour turbomachine d'aeronef comprenant une piece de fonderie compacte a deflecteur integre au flasque aval

Info

Publication number: FR2998330A1
Application number: FR1261018A
Authority: FR
Inventors: Guillaume Sevi; Florent Combier
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2014-05-23
Anticipated expiration: 2032-11-20
Also published as: FR2998330B1

Abstract

L'invention concerne une pièce (70) réalisée d'un seul tenant pour moyeu (36) de carter intermédiaire de turbomachine d'aéronef, comprenant : - au moins une partie d'un flasque aval (42) du moyeu ; - au moins une partie d'une virole interne (38) du moyeu comprenant au moins un bec de séparation (60) en partie défini par une surface de délimitation externe (62) d'un flux primaire (22) de turbomachine. Selon l'invention, la pièce comprend de plus une surface déflectrice (65) pour le guidage de l'air, cette surface comprenant une extrémité radiale interne (65a) définissant en partie le bec (60), et se prolongeant jusqu'à une extrémité radiale externe (65b) formée par une surface amont du flasque aval (42).

Description

MOYEU DE CARTER POUR TURBOMACHINE D'AERONEF COMPRENANT UNE PIECE DE FONDERIE COMPACTE A DEFLECTEUR INTEGRE AU FLASQUE AVAL DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte à un moyeu de carter intermédiaire pour turbomachine d'aéronef, en particulier du type à double flux et double corps, comme un turboréacteur ou un turbopropulseur. Dans un turboréacteur à double flux et double corps, on désigne habituellement par carter intermédiaire un carter dont le moyeu est agencé entre un carter de compresseur basse pression et un carter de compresseur haute pression. La présente invention concerne plus particulièrement un moyeu de carter intermédiaire du type comprenant des vannes de décharge, habituellement désignées par leur acronyme anglais VBV (Variable Bleed Valves). Des vannes de ce type sont destinées à réguler le débit d'air en entrée du compresseur haute pression afin notamment de limiter les risques de pompage du compresseur basse pression, en permettant l'évacuation d'une partie de l'air hors de l'espace annulaire d'écoulement du flux primaire. De plus, en cas de pénétration accidentelle dans cet espace d'écoulement, d'eau, notamment sous forme de pluie ou de grêle, ou encore de débris divers, qui sont susceptibles de nuire au fonctionnement du turboréacteur, ces vannes permettent de récupérer cette eau ou ces débris qui sont centrifugés dans l'espace d'écoulement précité et de les éjecter vers l'extérieur de ce dernier. Dans le cas des turboréacteurs à double flux, ces vannes sont ainsi configurées pour permettre le passage des fragments ou débris de l'espace d'écoulement du flux primaire vers un espace annulaire d'écoulement d'un flux secondaire de la turbomachine. Une telle configuration est par exemple connue du document FR 2 961 251 Al.

Dans ce qui suit, le terme « débris » désigne tout type de débris susceptibles de nuire au fonctionnement du turboréacteur, qu'il s'agisse d'eau sous forme liquide ou solide ou de fragments de matériaux divers. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Comme l'illustre la figure 1 qui est une vue schématique en coupe axiale d'un turboréacteur à double flux et double corps 10, un tel turboréacteur comporte en général, de l'amont vers l'aval selon la direction d'écoulement des gaz, un compresseur basse pression 12, un compresseur haute pression 14, une chambre de combustion 16, une turbine haute pression 18 et une turbine basse pression 20, qui définissent un flux primaire de gaz 22. La turbine haute pression 18 est solidaire du compresseur haute pression 14 de manière à former un corps haute pression, tandis que la turbine basse pression 20 est solidaire du compresseur basse pression 12 de manière à former un corps basse pression, de sorte que chaque turbine entraîne le compresseur associé en rotation autour d'un axe de turboréacteur 24 sous l'effet de la poussée des gaz provenant de la chambre de combustion 16. Un carter intermédiaire 26 est habituellement interposé entre les compresseurs basse pression 12 et haute pression 14. Dans le cas des turboréacteurs à double flux, qui comprennent une soufflante 28 carénée par une nacelle 30 pour générer un flux secondaire 32, le carter intermédiaire 26 comporte en général des bras 34 traversant l'espace d'écoulement de ce flux secondaire 32. Ces bras 34 portent à leur extrémité externe une virole externe 35 se situant dans le prolongement arrière du carter de soufflante 37. La figure 2 illustre à plus grande échelle le moyeu 36 du carter intermédiaire 26 d'un turboréacteur de type connu analogue à celui décrit ci-dessus.

Ce moyeu 36 comporte une virole interne 38 délimitant l'espace d'écoulement du flux primaire 22, un flasque amont 40 et un flasque aval 42 raccordés à la virole interne 38 précitée. Ces éléments sont habituellement réalisés d'un seul tenant, au sein d'une pièce de fonderie. Le moyeux est également équipé d'une virole externe 44 reliant le deux flasques 40, 42, en étant pourvu de grilles pour l'évacuation de l'air et des débris introduits dans le moyeu par des vannes de décharge 48. La virole 44 prend de préférence la forme de panneaux reconstituant la surface de délimitation interne du flux secondaire. Le moyeu 36 supporte des bras 34 de carter intermédiaire, solidaires des extrémités radialement externes des flasques 40 et 42. Par ailleurs, le moyeu 36 est donc équipé d'une rangée annulaire de vannes de décharge 48, dont l'une est visible en coupe sur la figure 2. Sur cette figure apparaît plus spécifiquement la porte 50 de la vanne 48, qui est montée pivotante autour d'un axe 51, de manière à être déplaçable entre une position d'ouverture et une position de fermeture d'un orifice correspondant 52 formé dans la virole interne 38 du moyeu 36. Pour la commande des vannes de décharge 48, les mécanismes de commande habituellement utilisés sont soit des mécanismes à anneau de commande, soit des mécanismes à câbles de torsion, connus de l'homme du métier. En position d'ouverture, la porte ou trappe 50 libère l'orifice de passage d'air 52 prévu dans la virole interne de moyeu 38. Dans cette position, une partie du flux primaire 22 ainsi que des débris peuvent ainsi être prélevés par les orifices 52 répartis circonférentiellement autour de l'axe moteur 24. Chaque orifice 52 est défini en aval par un bec de séparation 60 faisant partie intégrante de la virole interne 38. Le bec 60 est défini intérieurement par la surface 62 de délimitation externe du flux primaire 22. 2 0 Extérieurement, chaque bec 60 est prolongé par un déflecteur 64, par exemple monté par vissage sur la virole interne 38. Ce déflecteur 64 est prévu pour redresser la course du flux prélevé issu de l'orifice 52, pour orienter ce flux dans une direction radiale ou proche de celle-ci, afin d'orienter l'air et les éventuels débris vers les grilles 45. Les déflecteurs comprennent ainsi chacun une surface déflectrice 65 de guidage de l'air, prévue pour 25 redresser le flux d'un angle de l'ordre de 90°. Bien que largement répandue, la configuration montrée sur la figure 2 reste à optimiser, pour les raisons suivantes. Tout d'abord, sur des turbomachines présentant une très forte compacité, la fixation des déflecteurs, également appelés « toboggans », peut s'avérer difficile en raison de l'environnement dense et des 30 dimensions réduites. De plus, en position d'ouverture, la section efficace de sortie du flux d'air par les vannes de décharge est limitée en raison de la courbure des déflecteurs, qui tendent à se rapprocher de l'extrémité libre des portes de vanne. En outre, une cavité étroite est générée entre les déflecteurs et le flasque aval. Elle peut être problématique en raison des risques de rétention de débris, et rend les contrôles et réparations compliqué. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, économique et efficace à ces problèmes, permettant d'éviter au moins en partie les inconvénients précités.

L'invention propose à cet effet une pièce réalisée d'un seul tenant pour moyeu de carter intermédiaire de turbomachine d'aéronef, comprenant : - au moins une partie d'un flasque aval du moyeu ; - au moins une partie d'une virole interne du moyeu comprenant au moins un bec de séparation en partie défini par une surface de délimitation externe d'un flux primaire de turbomachine. Selon l'invention, la pièce comprend de plus une surface déflectrice pour le guidage de l'air, ladite surface déflectrice comprenant une extrémité radiale interne définissant en partie ledit bec de séparation, et se prolongeant jusqu'à une extrémité radiale externe formée par une surface amont du flasque aval.

L'invention est remarquable en ce qu'elle prévoit une solution compacte, intégrant les moyens de déflection de l'air au sein de la pièce équipée d'au moins une partie du flasque aval et de la virole interne du moyeu. Cette solution ne présente plus de difficulté de montage, puisque la surface déflectrice est intégrée au reste de la pièce, en étant en partie formée par le flasque aval qui remplit donc une fonction annexe avec sa surface amont. Cette fonctionnalisation du flasque aval constitue une particularité très avantageuse de l'invention, qui s'ajoute à celle relative à l'absence de cavité néfaste entre la surface déflectrice et le flasque aval. Cette cavité rencontrée dans l'art antérieur peut en effet être supprimée car la surface déflectrice s'étend de manière continue entre le bec de séparation et ce même déflecteur aval, au sein d'une pièce d'un seul tenant parfaitement optimisée. Cette extension permet en outre d'éloigner axialement les deux extrémités opposées de la surface déflectrice, sans pour autant pénaliser l'encombrement global. Par conséquent, malgré la courbure de la surface déflectrice nécessaire à la réorientation du flux d'air vers les grilles, la section efficace de sortie de ce flux peut rester satisfaisante. Il est noté que la pièce d'un seul tenant intègre préférentiellement la totalité du flasque aval et de la virole interne du moyeu, ou bien ne constitue qu'une partie de ceux-ci, par exemple un secteur angulaire de moyeu, avec ou sans le flasque amont et la virole externe. Dans ce dernier cas, il est de préférence prévu d'assembler ces secteurs les uns aux autres de manière à obtenir le moyeu. De préférence, ladite au moins une partie de virole interne de moyeu présente au moins un orifice de passage d'air d'une vanne de décharge, l'extrémité radiale interne de la surface déflectrice et la surface de délimitation externe du flux primaire étant raccordées l'une à l'autre au niveau d'une extrémité amont du bec de séparation, qui définit ledit orifice de passage d'air. De préférence, ladite au moins une partie de flasque aval et ladite au moins une partie de virole interne de moyeu définissent ensemble un creux s'ouvrant vers l'aval, ledit creux s'étendant axialement vers l'amont au-delà de l'extrémité radiale externe de la surface déflectrice. Le creux permet un gain de masse significatif tout en évitant les risques rencontrés dans l'art antérieur, et ce en raison de l'absence de communication entre ce creux et le flux d'air prélevé. De préférence, ledit flasque aval comporte au moins une portion radiale courbe de manière à se projeter vers l'amont en allant radialement vers l'intérieur. Comme évoqué ci-dessus, cela permet avantageusement de faire remplir le rôle de déflecteur au flasque aval, sans élévation de masse. A cet égard, ladite portion radiale de flasque aval, formant déflecteur, présente de préférence une épaisseur sensiblement constante. De préférence, la pièce comprend également au moins une partie d'un flasque amont du moyeu.

De préférence, la pièce comprend les flasques amont et aval du moyeu ainsi que la virole interne du moyeu, celle-ci présentant une pluralité d'orifices de passage d'air de vannes de décharge dans la continuité de chacune desquelles est agencée une surface déflectrice de guidage de l'air.

L'invention a également pour objet un moyeu de carter intermédiaire de turbomachine d'aéronef comprenant au moins une pièce telle que décrite ci-dessus, cette pièce étant de préférence une pièce de fonderie. Enfin, l'invention concerne une turbomachine d'aéronef comprenant un moyeu de carter intermédiaire tel que mentionné ci-dessus.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise, et d'autres détails, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1, déjà décrite, est une vue schématique en coupe axiale d'un turboréacteur d'avion à double corps et à double flux d'un type connu ; - la figure 2, déjà décrite, est une vue schématique partielle en coupe axiale et à plus grande échelle d'un turboréacteur de type connu sensiblement de même type que celui de la figure 1; - la figure 3 est une vue schématique en demi-coupe axiale similaire à celle de la figure 2, avec le moyeu de carter intermédiaire se présentant sous une forme spécifique à la présente invention ; - la figure 4 est une vue de face d'un carter intermédiaire selon un mode de réalisation préféré de l'invention ; - les figures 5 et 6 sont deux vues en perspective d'une partie du moyeu de carter montré sur la figure précédente, selon respectivement deux angles de vue différents ; - la figure 7 est une vue agrandie d'une partie du moyeu représenté sur la figure 4 ; et - les figures 8 et 9 sont respectivement des vues en coupe prises le long des lignes A-A et B-B de la figure 7. Dans l'ensemble de ces figures, des références identiques désignent des éléments identiques ou analogues.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PREFERES La figure 3 illustre une pièce de fonderie 70 d'un moyeu 36 de carter intermédiaire 26 selon la présente invention. Cette pièce 70 inclut le flasque amont 40, le flasque aval 42 et la virole interne de moyeu 38 reliant ces deux flasques. Elle présente ainsi une section globale en forme de U, avec la base du U inclinée radialement vers l'intérieur, pour guider le flux primaire 22 vers le compresseur haute pression. Dans l'ensemble des figures, la direction X désigne la direction de l'axe du turboréacteur, tandis que les directions Y et Z sont deux directions radiales orthogonales l'une par rapport à l'autre. Ce turboréacteur est semblable au turboréacteur de l'art antérieur décrit ci-dessus en référence aux figures 1 et 2, mais diffère de ce dernier essentiellement par la manière d'implanter les surfaces déflectrices 65 au sein du moyeu. En effet, dans l'invention, il n'est plus prévu de rapporter des déflecteurs sur la pièce 70, mais les surfaces déflectrices 65 sont directement intégrées à cette même pièce de fonderie 70, qui comprend entre autres le flasque aval comme cela va être décrit ci-après.

Pour ce faire, l'extrémité radiale interne 65a de la surface déflectrice 65 est raccordée à la surface de délimitation externe 62 du flux primaire 22 au niveau d'une extrémité amont du bec de séparation 60. En d'autres termes, l'extrémité interne 65a de la surface déflectrice 65 définit elle aussi en partie ce bec de séparation 60, jusqu'à rejoindre la surface 62 au niveau de la pointe du bec 60 délimitant vers l'aval l'orifice de passage d'air 52. L'extrémité interne 65a présente une pente identique ou proche de celle définie par la porte (non représentée sur la figure 3) en position ouverte. La surface déflectrice 65 se prolonge ensuite selon une courbe permettant de redresser radialement le flux d'air, afin de l'éjecter par les grilles prévues à cet effet comme évoqué précédemment. Elle s'étend ainsi au-delà du bec 60, après lequel elle est constituée par la surface amont du flasque aval 42, jusqu'à l'extrémité radiale externe 65b agencée dans un plan transversal, ou faiblement inclinée par rapport à ce dernier. Par conséquent, le flasque aval 42 intègre la fonction de déflecteur, sur une longueur radiale importante de celui-ci, par exemple comprise entre 80 et 100% de sa longueur radiale totale. Les figures 4 à 9 montrent un mode de réalisation préféré de la présente invention. Dans ce mode de réalisation, qui vient préciser le principe schématisé sur la figure 3, la pièce annulaire 70 comprend donc les flasques amont et aval 40, 42 ainsi que la virole interne du moyeu 38, celle-ci étant trouée d'une pluralité d'orifices de passage d'air 52 répartis circonférentiellement selon l'axe moteur. Ces orifices 52, qui font chacun partie intégrante d'une vanne de décharge, sont chacun prolongés par une surface déflectrice de guidage de l'air 65, celles-ci étant ainsi elles-mêmes réparties de manière uniforme selon la direction circonférentielle. Le nombre de portes peut être identique ou supérieur au nombre de surfaces déflectrices. Dans ce dernier cas, plusieurs vannes de décharge sont ainsi associées à une même surface déflectrice. Comme cela est visible sur la figure 8, au moins une partie de flasque aval 42 et au moins une partie de virole interne 38 définissent ensemble un creux 74 s'ouvrant vers l'aval. Le creux ainsi réalisé permet par exemple de conserver, au niveau de celui-ci, un flasque 42 d'épaisseur sensiblement constante, avec une courbe lui permettant de définir la surface déflectrice 65. Aussi, la courbure est telle que le flasque 42 se projette vers l'amont en allant radialement vers l'intérieur. Pour un gain de masse optimal, le creux 74 est le plus profond possible vers l'amont, par exemple en s'étendant au-delà de l'extrémité 65b dans cette même direction amont, jusqu'à l'extrémité aval du bec de séparation 60.

En aval du bec 60, ce dernier se prolonge alors non seulement par le flasque courbe 42 d'épaisseur sensiblement constante, mais également par une partie aval de la virole interne 38. Cette dernière présente une succession de plot de raccordement 75 espacés circonférentiellement les uns des autres, et équipés de trous taraudés 76 pour la fixation du carter de compresseur haute pression.

Entre les portions du flasque 42 telle que celle représentée sur la figure 8, ce dernier est équipé de nervures radiales de renfort 78 sur sa surface aval, comme cela est visible sur les figures 5, 7 et 9. Chaque nervure 78 s'étend par exemple de manière à présenter un pied relié à l'un des plots de raccordement 75. De plus, pour une même surface déflectrice 65 définie entre deux bras de carter intermédiaire, chaque nervure 78 délimite de part et d'autre de celle-ci un creux 74. Par exemple, deux nervures de renfort 78 sont associées à chacune de ces surfaces déflectrices 65 intégrées à la pièce de fonderie 70.10

Claims

REVENDICATIONS1. Pièce (70) réalisée d'un seul tenant pour moyeu (36) de carter intermédiaire (26) de turbomachine d'aéronef, comprenant : - au moins une partie d'un flasque aval (42) du moyeu ; - au moins une partie d'une virole interne (38) du moyeu comprenant au moins un bec de séparation (60) en partie défini par une surface de délimitation externe (62) d'un flux primaire (22) de turbomachine, caractérisée en ce que la pièce comprend de plus une surface déflectrice (65) pour le guidage de l'air, ladite surface déflectrice comprenant une extrémité radiale interne (65a) définissant en partie ledit bec de séparation (60), et se prolongeant jusqu'à une extrémité radiale externe (65b) formée par une surface amont du flasque aval (42).
2. Pièce selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite au moins une partie de virole interne (38) de moyeu présente au moins un orifice de passage d'air (52) d'une vanne de décharge (48), l'extrémité radiale interne (65a) de la surface déflectrice et la surface de délimitation externe (62) du flux primaire étant raccordées l'une à l'autre au niveau d'une extrémité amont du bec de séparation, qui définit ledit orifice de passage d'air (52).
3. Pièce selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que ladite au moins une partie de flasque aval (42) et ladite au moins une partie de virole interne (38) de moyeu définissent ensemble un creux (74) s'ouvrant vers l'aval, ledit creux s'étendant axialement vers l'amont au-delà de l'extrémité radiale externe (65b) de la surface déflectrice.
4. Pièce selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce ledit flasque aval (42) comporte au moins une portion radiale courbe de manière à se projeter vers l'amont en allant radialement vers l'intérieur.30
5. Pièce selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ladite portion radiale de flasque aval (42) présente une épaisseur sensiblement constante.
6. Pièce selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend également au moins une partie d'un flasque amont (40) du moyeu.
7. Pièce selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend les flasques amont et aval (40, 42) du moyeu ainsi que la virole interne (38) du moyeu, celle-ci présentant une pluralité d'orifices (52) de passage d'air de vannes de décharge dans la continuité de chacune desquelles est agencée une surface déflectrice (65) de guidage de l'air.
8. Moyeu (36) de carter intermédiaire (26) de turbomachine d'aéronef comprenant au moins une pièce (70) selon l'une quelconque des revendications précédentes, cette pièce étant de préférence une pièce de fonderie.
9. Turbomachine (10) d'aéronef comprenant un moyeu (36) de carter intermédiaire (26) selon la revendication précédente.20