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WO2015177430A1 - Moyeu raidi pour helice non carenee a pales a calage variable de turbomachine - Google Patents

Moyeu raidi pour helice non carenee a pales a calage variable de turbomachine Download PDF

Info

Publication number
WO2015177430A1
WO2015177430A1 PCT/FR2015/051214 FR2015051214W WO2015177430A1 WO 2015177430 A1 WO2015177430 A1 WO 2015177430A1 FR 2015051214 W FR2015051214 W FR 2015051214W WO 2015177430 A1 WO2015177430 A1 WO 2015177430A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hub
rings
partitions
reinforcing
bordering
Prior art date
Application number
PCT/FR2015/051214
Other languages
English (en)
Inventor
Sébastien Emile Philippe TAJAN
Charles-Henri Michel Marie DERREZ
Caroline Adeline HERAUVILLE
Anthony LAFITTE
Cyril Roger Yves LE PECHEUR
Original Assignee
Snecma
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Snecma filed Critical Snecma
Priority to US15/312,381 priority Critical patent/US10501168B2/en
Publication of WO2015177430A1 publication Critical patent/WO2015177430A1/fr

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C11/00—Propellers, e.g. of ducted type; Features common to propellers and rotors for rotorcraft
    • B64C11/02—Hub construction
    • B64C11/04—Blade mountings
    • B64C11/06—Blade mountings for variable-pitch blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D7/00—Rotors with blades adjustable in operation; Control thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/325—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps for axial flow fans
    • F04D29/326—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps for axial flow fans comprising a rotating shroud
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the present invention relates to a propeller hub with variable pitch blades for a turbomachine type unvented fan (in English "open rotor” or “unducted fan”).
  • the blower of a turbomachine of this type typically comprises two coaxial and contra-rotating external propellers, respectively upstream and downstream, which are each driven in rotation by a turbine of the turbomachine and which extend substantially radially outwardly of the engine nacelle. this turbomachine.
  • Each propeller usually comprises a support hub of said blades generally of polygonal shape.
  • This hub is concentric with the longitudinal axis of the turbomachine and is composed of two parallel annular flanks between which are arranged rings which are distributed angularly in a regular manner about a longitudinal axis of the hub, which are connected to the annular flanks and which receive housings for rotational guide bearings of the blade legs oriented radially. These rings are separated from each other by intermediate walls which extend substantially between the consecutive rings.
  • a coupling means further connects the hub to a turbine rotor element of the turbomachine.
  • the blades can rotate in the housings of the hub rings and are rotated around their respective axes for this purpose by appropriate means so as to adjust the angular setting of the blades, and to optimize it according to the operating conditions of the hub. turbine engine.
  • the rotating parts of the turbomachine, and in particular the hub and the blades of the propeller are subjected, in varying degrees, to significant stresses, be they mechanical, thermal, aerodynamic,
  • the cylindrical housings of the blades tend to deform under the significant forces exerted on the radial orientation rings of the polygonal hub, to take a oval configuration.
  • the tensile forces exerted by the flanks on the rings cause ovalization of these.
  • the rolling tracks of the bearings which are provided between the cylindrical housing of each ring and a rotary device (including plate and ring) bearing the blade and to vary the setting thereof, may deteriorate rapidly until it can no longer guarantee the correct operation of the blades, with the consequences that this may entail.
  • the present invention aims to overcome these disadvantages and relates to a propeller hub with variable pitch blades whose design ensures the absence of deformation of the cylindrical housing rings.
  • a polygonal hub comprises means for connecting the rings which are arranged between the annular flanks and which comprise reinforcing partitions substantially radial.
  • the reinforcing partitions are arranged, with respect to the longitudinal axis A of the hub, in a radial plane parallel to the parallel flanks and / or in an orthoradial plane parallel to the general plane of the horizontal intermediate wall which extends substantially between two rings. consecutive.
  • the invention proposes for this purpose a new arrangement of the intermediate walls proposing a compartmentalization of the connecting means to obtain a compromise to increase the rigidity of these intermediate walls in the transverse and longitudinal directions while ensuring a high mechanical strength and a reduced mass of said walls.
  • the invention proposes a hub of the type described above, characterized in that at least some of said reinforcing partitions are connected to said annular flanks.
  • This design makes it possible to provide an intermediate wall which can be lightened by cells delimited between certain reinforcing partitions and which is nevertheless stiffened by the presence of radial reinforcing partitions oriented in several directions.
  • the connecting means comprise first reinforcing partitions bordering the sidewalls, and / or second reinforcing partitions bordering the rings, and at least third reinforcing partitions which delimit cells between the Rings.
  • the reinforcing partitions and the corresponding cells extend between two consecutive rings symmetrically on either side of a transverse plane passing through the centers of the two adjacent rings of the intermediate wall and symmetrically of on either side of a median axial plane equidistant from the centers of the two adjacent rings of said intermediate wall.
  • the connecting means of two adjacent rings delimit a central cell and four peripheral cells evenly distributed around the central cell.
  • the central cell has a hexagon-shaped section and each peripheral cell has a substantially triangular section.
  • the central cell has a circular section and in that each peripheral cell has a substantially trapezoidal section.
  • the connecting means of two adjacent rings comprise at least two third partitions which intersect and which delimit four main cells.
  • the third partitions are oriented in the transverse and longitudinal directions.
  • the third partitions are oriented diagonally.
  • the connecting means of two adjacent rings comprise at least first partitions bordering the sidewalls, and second partitions bordering the rings.
  • the second partitions each have a substantially "C" shape, a median portion has a greater transverse thickness than that of its end portions.
  • the invention proposes a turbomachine of the type described above.
  • FIG. 1 is an overall perspective view of a turbomachine with unducted propellers comprising a propeller according to a prior state of the art
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of an annular hub for the turbomachine of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a detail view in section of a helix of the turbomachine of FIG. 1,
  • FIGS. 4A and 4B are respective perspective views of external and internal faces of an angular section of the polygonal hub for the propeller of FIG. 1,
  • FIG. 5 is a perspective view of an inner face of a polygonal hub made according to a preferred embodiment of the invention.
  • FIGS. 6 to 9 are perspective views of inner faces of polygonal hubs according to other embodiments of the invention.
  • FIG. 10 is a perspective view of the outside face of the polygonal hubs of FIGS. 5 to 8,
  • FIG. 1 shows a turbomachine 10 with an unducted fan (in English “open rotor” or “unducted fan”) which comprises, in known manner, a nacelle 12 that is substantially cylindrical.
  • a compressor Inside the nacelle 12 are arranged, upstream to downstream and in the flow direction "G" of the gases inside the longitudinal axis turbomachine "A", a compressor, an annular chamber of combustion, a high pressure turbine (not shown), and two low pressure turbines which are counter-rotating, that is to say that they rotate in two opposite directions about the longitudinal axis "A" of the turbomachine 10.
  • Each of the internal downstream turbines is integral in rotation with an external propeller 14, 16 extending radially outside the nacelle 12 of the turbomachine.
  • the flow of air entering the turbomachine 10 is compressed and is mixed with fuel and burned in the combustion chamber, the combustion gases then passing into the turbines to rotate the propellers 14, 16 which provide the bulk the thrust generated by the turbomachine 10.
  • the combustion gases leaving the turbines are expelled through a nozzle (not shown) to increase the thrust.
  • the propellers 14, 16 are arranged coaxially one behind the other and comprise a plurality of respective blades 18, 20 regularly distributed around the longitudinal axis "A" of the turbomachine 10. These blades 14, 16 extend substantially radially and are of the variable-pitch type, that is to say that they can rotate around their radial axes "R” of rotation so as to optimize their angular position depending on the operating conditions of the turbomachine.
  • each of the propellers 14, 16 previously shown in FIG. 1 comprises an associated hub 22 receiving, in rotation, the feet of the blades 18, 20.
  • the feet of the blades 18, 20 are respectively rotated in housings 26 of the hub 22.
  • the hub 22 comprises housings 26 receiving feet 30 of the blade 14 previously shown in FIG.
  • each blade root 30 is rotatably mounted in the housing 26 of the hub 22 via a bearing 32 of radial axis "R".
  • the axes "R" of the housings 26 of the hubs converge, in the same radial plane, towards the longitudinal axis "A" of the turbomachine 10.
  • the hub 22 is generally structurally monobloc and is generally said to be "polygonal,” that is to say that, as illustrated in particular in FIGS. 2 and 5 to 14, it is made in the form of a succession of angular sections 23 substantially planar whose meeting forms a closed ring. This configuration is however not limiting of the invention.
  • the hub 22 essentially comprises two parallel annular flanks 34 between which are arranged rings 36 which are distributed angularly in a regular manner about the longitudinal axis "A".
  • the rings 26 are connected to the annular flanks 34, and receive the housing 26 receiving the bearings allowing the rotation of the blade roots.
  • the rings 26 are separated from each other by intermediate walls 38 which are also distributed angularly in a regular manner, and which thus alternate with the rings 26.
  • the intermediate walls 38 are perforated by means of through recesses.
  • the hub comprises connecting means between the rings which are arranged between the annular flanks and which comprise substantially radial reinforcing partitions.
  • the reinforcing partitions are arranged, with respect to the longitudinal axis A of the hub, in a radial plane parallel to the parallel flanks and / or in an orthoradial plane parallel to the general plane of the horizontal intermediate wall.
  • the connecting means oppose the pendular movement due to the blades, which could increase due to the reduced extent of the connection areas between the rings and the annular flanks.
  • the invention proposes for this purpose a compartmentalization of the connecting means for increasing the rigidity of the intermediate wall in the transverse and longitudinal directions.
  • the invention proposes a hub 22 of the type described above, characterized in that at least some of said reinforcing partitions are connected to said annular flanks 34.
  • the intermediate walls 38 essentially comprise connecting means 40 comprising reinforcing partitions.
  • the connecting means 40 comprise first reinforcing partitions 42 bordering the sidewalls 34, and / or second reinforcing partitions 44 bordering the rings 36, and / or and third reinforcing partitions 46 which delimit cells 48, 50 between the rings 36.
  • the reinforcing partitions 42, 44, 46 and corresponding cells 48, 50 extending between two consecutive rings 36 symmetrically on either side of a transverse plane "PT" passing through the centers of two adjacent rings. 36 and symmetrically on either side of a median axial plane "PM" equidistant from the centers of the two adjacent rings 36.
  • This configuration ensures an even distribution of the cells 48, 50 on the inner face 25 of the intermediate wall 38.
  • the cells 48, 50 are blind and they open only in an inner face 25 of the hub 22.
  • an outer face 27 of the hub 22 does not have reinforcing partitions. It will be understood, however, that this configuration is not limiting of the invention.
  • the cells 48, 50 are intended to occupy most of the inner face 25 of the intermediate wall 38, in order firstly to lighten said intermediate wall 38 at the maximum and on the other hand that this lightening is accompanied by a stiffening of the wall 38 by the reinforcing partitions 42, 44, 46 in order to avoid deformations of the intermediate wall 38 which could cause ovalization of the rings 36 .
  • the connecting means 40 of two adjacent rings 36 delimit a central cell 48 and four peripheral cells 50 regularly distributed around the central cell.
  • the central cell 48 has a hexagon-shaped section and each peripheral cell 50 has a substantially triangular section.
  • the central cavity 48 is delimited by two second reinforcing partitions 44 and four third reinforcing partitions 46, and each peripheral cavity is delimited by a first reinforcing partition 42, a second reinforcing partition 44 and a third reinforcing partition 46.
  • the central cell 48 has a circular section and each peripheral cell 50 has a substantially trapezoidal section.
  • the central recess 48 is delimited by two second reinforcing partitions 44 and four third reinforcing partitions 46, and each peripheral recess is delimited by a first reinforcing partition 42, a second reinforcement partition 44 and two third reinforcing partitions 46.
  • the connecting means 40 of two adjacent rings 36 comprise at least two third reinforcing partitions 46 which intersect and which delimit four main cells 52.
  • the third reinforcing partitions 46 are oriented in the transverse and longitudinal directions, that is to say according to the traces of the transverse plane "PT" and the median plane. "PM”.
  • the cells 52 are distributed in checkered pattern in the intermediate wall 38 and are each delimited by a first partition 42 of reinforcement, a second partition 44 reinforcement and two third wall 46 reinforcement.
  • the third reinforcing partitions 46 are oriented diagonally.
  • the cavities 54 are substantially distributed in four-leaf clover in the intermediate wall 38 and are each delimited by a first partition 42 of reinforcement or a second partition 44 of reinforcement and two third walls 46 of reinforcement.
  • connecting means 40 of two rings could comprise a smaller or larger number of reinforcing partitions, dividing the intermediate wall for example into two or eight cells.
  • the connecting means 40 of two adjacent rings 36 comprise at least first reinforcing partitions 42 bordering the sidewalls 34, and second reinforcing partitions 44 bordering the rings 36.
  • the connecting means 40 are, as previously, arranged on an inner face 25 of the intermediate wall 38.
  • the connecting means 40 of two adjacent rings 36 comprise only first partitions 42 of reinforcement bordering flanks 34, and second reinforcing partitions 44 bordering rings 36.
  • the second reinforcing partitions 44 each have a shape substantially "C"
  • a median portion 54 has a greater transverse thickness than that of its end portions 56.
  • the connecting means 40 are arranged on an outer face 27 of the intermediate wall 38.
  • the connecting means 40 of two adjacent rings 36 comprise at least first partitions 42 reinforcement bordering the flanks 34, and at least second reinforcing partitions 44 bordering the rings 36.
  • the connecting means 40 comprise, in a nonlimiting manner of the invention, third reinforcing partitions 46 arranged between the first partitions 42.
  • These third reinforcing partitions 46 may extend transversely, as shown in FIG. 11 and thus divide the intermediate wall 38 into two cavities 58 of transverse orientation.
  • these third reinforcing partitions 46 may extend longitudinally, as shown in Figure 12 and thus divide the intermediate wall 38 into two cells 60 of transverse orientation.
  • the connecting means 40 are arranged on an outer face 27 of the intermediate wall 38.
  • the connecting means 40 of two adjacent rings 36 comprise at least first reinforcing partitions 42 bordering flanks 34, and at least second reinforcing partitions 44 bordering rings 36.
  • the second reinforcing partitions 44 each have a substantially "C" shape, a median portion 54 of which has a transverse thickness greater than that of its end portions 56.
  • the first and second reinforcing partitions 42, 44 delimit in the intermediate wall 38 a complementary cell 62.
  • This cell 62 is blind in the case of the eighth embodiment of FIG. 13, or may instead be open, in the case of the ninth embodiment of Figure 14.
  • the invention is therefore applicable to a turbomachine comprising a propeller equipped with a hub 22 of the type previously described, and makes this helix considerably more reliable.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

L'invention concerne un moyeu pour une hélice (14) non carénée à pales (18) à calage variable de turbomachine, comportant deux flancs annulaires (34) parallèles entre lesquels sont agencées des bagues (36) qui sont réparties angulairement de manière régulière autour d'un axe (A) longitudinal du moyeu, qui sont reliées aux flancs annulaires (34), et qui comportent des logements (26) recevant des paliers (32) d'axes radiaux (R) de guidage en rotation de pieds (30) de pales de ladite hélice, lesdites bagues (36) étant reliées deux à deux par des moyens (40) de liaison qui sont agencés entre les flancs annulaires (34) et qui comportent des cloisons (42, 44, 46) de renfort sensiblement radiales, caractérisé en ce qu'au moins certaines desdites cloisons de renfort (42, 44, 46) sont reliées auxdits flancs annulaires (34).

Description

MOYEU RAIDI POUR HELICE NON CARENEE A PALES
A CALAGE VARIABLE DE TURBOMACHINE
La présente invention concerne un moyeu d'hélice à pales à calage variable pour une turbomachine du type à soufflante non carénée (en anglais « open rotor » ou « unducted fan »).
La soufflante d'une turbomachine de ce type comprend typiquement deux hélices externes coaxiales et contrarotatives, respectivement amont et aval, qui sont chacune entraînées en rotation par une turbine de la turbomachine et qui s'étendent sensiblement radialement à l'extérieur de la nacelle de cette turbomachine.
Chaque hélice comprend usuellement un moyeu de support desdites pales généralement de forme polygonale. Ce moyeu est concentrique à l'axe longitudinal de la turbomachine et il est composé de deux flancs annulaires parallèles entre lesquels sont agencées des bagues qui sont réparties angulairement de manière régulière autour d'un axe longitudinal du moyeu, qui sont reliées aux flancs annulaires et qui reçoivent des logements pour des paliers de guidage en rotation des pieds de pales orientés radialement. Ces bagues sont séparées les unes des autres par des parois intermédiaires qui s'étendent sensiblement entre les bagues consécutives.
Un moyen d'accouplement relie par ailleurs le moyeu à un élément de rotor de turbine de la turbomachine.
Les pales peuvent tourner dans les logements des bagues du moyeu et sont pour cela entraînées en rotation autour de leurs axes respectifs par des moyens appropriés de façon à régler le calage angulaire des pales, et à l'optimiser en fonction des conditions de fonctionnement de la turbomachine.
De plus, en fonctionnement, les pièces tournantes de la turbomachine, et notamment le moyeu et les pales de l'hélice, sont soumises, à des degrés divers, à des contraintes importantes qu'elles soient d'ordre mécanique, thermique, aérodynamique, etc.... En particulier, les logements cylindriques des pales tendent à se déformer sous les efforts importants qui s'exercent au niveau des bagues d'orientation radiale du moyeu polygonal, jusqu'à prendre une configuration ovale. En effet, comme les zones des flancs annulaires auxquelles les bagues reliées sont larges et qu'elles s'étendent sur une portion périphérique importante des bagues pour des raisons de tenue et de rigidité mécaniques, les efforts de traction exercés par les flancs sur les bagues provoquent une ovalisation de celles-ci. Ainsi, les pistes de roulement des paliers, qui sont prévus entre le logement cylindrique de chaque bague et un dispositif rotatif (à platine et couronne notamment) portant la pale et permettant de faire varier le calage de celle-ci, risquent de se détériorer rapidement jusqu'à ne plus garantir un fonctionnement correct des pales, avec les conséquences que cela peut entraîner.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne un moyeu d'hélice à pales à calage variable dont la conception garantit l'absence de déformation des logements cylindriques des bagues.
Selon une conception connue de la demande WO-201 1/069981 (A1 ), on a proposé une hélice non carénée similaire dont un moyeu polygonal comporte des moyens de liaison des bagues qui sont agencés entre les flancs annulaires et qui comportent des cloisons de renfort sensiblement radiales. Les cloisons de renfort sont agencées, par rapport à l'axe A longitudinal du moyeu, dans un plan radial parallèle aux flancs parallèles et/ou dans un plan orthoradial parallèle au plan général de la paroi intermédiaire horizontale qui s'étend sensiblement entre deux bagues consécutives.
Cette conception donne globalement satisfaction. Toutefois, Il est possible de réduire encore les phénomènes d'ovalisation des bagues du moyeu.
L'invention propose à cet effet un nouvel agencement des parois intermédiaires proposant un compartimentage des moyens de liaison visant à obtenir un compromis permettant d'augmenter la rigidité de ces parois intermédiaires dans les directions transversales et longitudinales tout en assurant une tenue mécanique élevée et une masse réduite desdites parois.
Dans ce but l'invention propose un moyeu du type décrit précédemment, caractérisé en ce qu'au moins certaines desdites cloisons de renfort sont reliées auxdits flancs annulaires.
Cette conception permet de prévoir une paroi intermédiaire qui peut être allégée par des alvéoles délimitées entre certaines cloisons de renfort et qui est néanmoins raidie par la présence de cloisons de renfort radiales orientées selon plusieurs directions.
Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, les moyens de liaison comportent des premières cloisons de renfort bordant les flancs, et/ou des deuxièmes cloisons de renfort bordant les bagues, et au moins des troisièmes cloisons de renfort qui délimitent des alvéoles entre les bagues.
Avantageusement, dans ces modes de réalisation, les cloisons de renfort et les alvéoles correspondantes s'étendent entre deux bagues consécutives symétriquement de part et d'autre d'un plan transversal passant par les centres des deux bagues voisines de la paroi intermédiaire et symétriquement de part et d'autre d'un plan axial médian équidistant des centres des deux bagues voisines de ladite paroi intermédiaire.
Selon une première variante de ces modes de réalisation, les moyens de liaison de deux bagues adjacentes délimitent une alvéole centrale et quatre alvéoles périphériques régulièrement réparties autour de l'alvéole centrale.
Ainsi, selon un premier mode de réalisation de l'invention, l'alvéole centrale présente une section en forme d'hexagone et chaque alvéole périphérique présente une section sensiblement triangulaire.
Ainsi, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, l'alvéole centrale présente une section circulaire et en ce que chaque alvéole périphérique présente une section sensiblement trapézoïdale.
Selon une seconde variante de ces modes de réalisation les moyens de liaison de deux bagues adjacentes comportent au moins deux troisièmes cloisons qui s'entrecroisent et qui délimitent quatre alvéoles principales.
Ainsi, selon un troisième mode de réalisation de l'invention, les troisièmes cloisons sont orientées suivant les directions transversale et longitudinale.
Ainsi, selon un quatrième mode de réalisation de l'invention, les troisièmes cloisons sont orientées en diagonale.
Dans d'autres modes de réalisation de l'invention, notamment de cinquième à neuvième modes de réalisation de l'invention, les moyens de liaison de deux bagues adjacentes comportent au moins des premières cloisons bordant les flancs, et des deuxièmes cloisons bordant les bagues. En particulier selon des cinquième, huitième et neuvième modes de réalisation de l'invention, les deuxièmes cloisons ont chacune une forme sensiblement en "C" dont une partie médiane a une épaisseur transversale plus élevée que celle de ses parties d'extrémité.
Avantageusement, l'invention propose une turbomachine du type décrit précédemment.
L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 est une vue d'ensemble en perspective d'une turbomachine à hélices non carénées comportant une hélice selon un état antérieur de la technique,
- la figure 2 est une vue en perspective éclatée d'un moyeu annulaire pour la turbomachine de la figure 1 ,
- la figure 3 est une vue de détail en coupe d'une hélice de la turbomachine de la figure 1 ,
- les figures 4A et 4B sont des vues en perspective respectives de faces externe et interne d'un tronçon angulaire du moyeu polygonal pour l'hélice de la figure 1 ,
- la figure 5 est une vue en perspective d'une face intérieure d'un moyeu polygonal réalisé selon un mode de réalisation préféré de l'invention,
- les figures 6 à 9 sont des vues en perspective de faces intérieures de moyeux polygonaux selon d'autres modes de réalisation de l'invention,
- la figure 10 est une vue en perspective de la face extérieure des moyeux polygonaux des figures 5 à 8,
- les figures 1 1 à 14 sont des vues en perspective de faces extérieures de moyeux polygonaux selon l'invention,
Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. On a représenté à la figure 1 une turbomachine 10 à soufflante non carénée (en anglais « open rotor » ou « unducted fan ») qui comporte de manière connue une nacelle 12 sensiblement cylindrique.
A l'intérieur de la nacelle 12 sont agencés, d'amont en aval et dans le sens d'écoulement "G" des gaz à l'intérieur de la turbomachine d'axe longitudinal "A", un compresseur, une chambre annulaire de combustion, une turbine haute pression (non représentés), et deux turbines basse pression qui sont contrarotatives, c'est-à-dire qu'elles tournent dans deux sens opposés autour de l'axe longitudinal "A" de la turbomachine 10.
Chacune des turbines aval interne est solidaire en rotation d'une hélice externe 14, 16 s'étendant radialement à l'extérieur de la nacelle 12 de la turbomachine.
Le flux d'air qui pénètre dans la turbomachine 10 est comprimé puis est mélangé à du carburant et brûlé dans la chambre de combustion, les gaz de combustion passant ensuite dans les turbines pour entraîner en rotation les hélices 14, 16 qui fournissent la majeure partie de la poussée engendrée par la turbomachine 10. Les gaz de combustion sortant des turbines sont expulsés à travers une tuyère (non représentée) pour augmenter la poussée.
Les hélices 14, 16 sont disposées coaxialement l'une derrière l'autre et comportent une pluralité de pales respectives 18, 20 régulièrement réparties autour de l'axe longitudinal "A" de la turbomachine 10. Ces pales 14, 16 s'étendent sensiblement radialement et sont du type à calage variable, c'est-à-dire qu'elles peuvent tourner autour de leurs axes radiaux "R" de rotation de façon à optimiser leur position angulaire en fonction des conditions de fonctionnement de la turbomachine.
Comme représenté à la figure 2, chacune des hélices 14, 16 précédemment représentées à la figure 1 comprend un moyeu associé 22 recevant en rotation des pieds des pales 18, 20. Les pieds des pales 18, 20 sont respectivement montés en rotation dans des logements 26 du moyeu 22.
Plus particulièrement, comme l'illustre la figure 2, le moyeu 22 comporte des logements 26 recevant des pieds 30 de la pale 14 précédemment représentée à la figure 1 . Comme l'illustre la figure 3, chaque pied 30 de pale est monté à rotation dans le logement 26 du moyeu 22 par l'intermédiaire d'un palier 32 d'axe radial "R". Les axes "R" des logements 26 des moyeux convergent, dans un même plan radial, vers l'axe longitudinal "A" de la turbomachine 10.
Ainsi, en fonction de la vitesse et des phases de vol de l'avion, on peut modifier le calage des pales 14 par une commande globale (non représentée) agissant sur l'angle de rotation des pieds 30 des pales 14.
Le moyeu 22 est généralement structurellement monobloc et il est généralement dit "polygonal," c'est-à-dire que, comme l'illustrent en particulier les figures 2 et 5 à 14, il est réalisé sous la forme d'une succession de tronçons angulaires 23 sensiblement plans dont la réunion forme un anneau fermé. Cette configuration n'est toutefois pas limitative de l'invention.
Comme l'illustrent les figures 2, 4A et 4B, le moyeu 22 comporte pour l'essentiel deux flancs annulaires 34 parallèles entre lesquels sont agencées des bagues 36 qui sont réparties angulairement de manière régulière autour de l'axe longitudinal "A". Les bagues 26 sont reliées aux flancs annulaires 34, et reçoivent les logements 26 recevant les paliers permettant la rotation des pieds des pales.
Les bagues 26 sont séparées les unes des autres par des parois intermédiaires 38 qui sont elles aussi réparties angulairement de manière régulière, et qui alternent donc avec les bagues 26.
A des fins d'allégement du moyeu 22, on a proposé dans le document WO-201 1 /069981 (A1 ), un tel moyeu 22 dont les parois intermédiaires 38 sont ajourées au moyen d'évidements traversants. Pour remédier aux problèmes de rigidité causés par l'évidement des parois intermédiaires de liaison, et notamment pour éviter la déformation des bagues entraînant leur ovalisation suite aux efforts intenses qui s'exercent sur celles-ci, le moyeu comporte des moyens de liaison entre les bagues qui sont agencés entre les flancs annulaires et qui comportent des cloisons de renfort sensiblement radiales. Les cloisons de renfort sont agencées, par rapport à l'axe A longitudinal du moyeu, dans un plan radial parallèle aux flancs parallèles et/ou dans un plan orthoradial parallèle au plan général de la paroi intermédiaire horizontale. Selon cette conception, les moyens de liaison s'opposent au mouvement pendulaire dû aux pales, qui risqueraient de s'amplifier de par l'étendue réduite des zones de raccordement entre les bagues et les flancs annulaires.
Cette conception donne globalement satisfaction. Toutefois, les cloisons radiales de renfort ne s'étendent que dans un plan transversal. Or, il est possible de réduire encore les phénomènes de vrillage de la paroi intermédiaire afin de réduire encore les phénomènes d'ovalisation des bagues en proposant des cloisons de renfort radiales s'étendant dans d'autres directions.
A cet effet, comme l'invention propose à cet effet un compartimentage des moyens de liaison permettant d'augmenter la rigidité de la paroi intermédiaire dans les directions transversale et longitudinale.
Dans ce but, comme l'illustrent les figures 5 à 14, l'invention propose un moyeu 22 du type décrit précédemment, caractérisé en ce qu'au moins certaines desdites cloisons de renfort sont reliées auxdits flancs annulaires 34.
Comme l'illustrent les figures 5 à 14, les parois intermédiaires 38 comportent pour l'essentiel des moyens de liaison 40 comportant des cloisons de renfort.
Ainsi, dans des modes de réalisation préférés de l'invention qui ont été représentés sur les figures 5 à 8, les moyens de liaison 40 comportent des premières cloisons 42 de renfort bordant les flancs 34, et/ou des deuxièmes cloisons de renfort 44 bordant les bagues 36, et/ou et des troisièmes cloisons de renfort 46 qui délimitent des alvéoles 48, 50 entre les bagues 36.
De préférence, les cloisons 42, 44, 46 de renfort et les alvéoles 48, 50 correspondantes s'étendant entre deux bagues consécutives 36 symétriquement de part et d'autre d'un plan transversal "PT" passant par les centres de deux bagues voisines 36 et symétriquement de part et d'autre d'un plan axial médian "PM" équidistant des centres des deux bagues voisines 36.
Cette configuration garantit une répartition uniforme des alvéoles 48, 50 sur la face intérieure 25 de la paroi intermédiaire 38.
Dans la configuration qui a été représentée ici, les alvéoles 48, 50 sont borgnes et elles débouchent uniquement dans une face intérieure 25 du moyeu 22. Dans cette configuration une face extérieure 27 du moyeu 22 ne comporte pas de cloisons de renfort. Il sera toutefois compris que cette configuration n'est pas limitative de l'invention.
Avantageusement, dans les modes de réalisation préférés de l'invention 3, les alvéoles 48, 50 sont prévus pour occuper la majeure partie de la face intérieure 25 de la paroi intermédiaire 38, ceci afin d'une part d'alléger ladite paroi intermédiaire 38 au maximum et d'autre part que cet allégement soit accompagné par une rigidification de la paroi 38 par les cloisons de renfort 42, 44, 46 afin d'éviter les déformations de la paroi intermédiaire 38 qui risqueraient de provoquer l'ovalisation des bagues 36.
Selon une première variante de ces modes de réalisation, comme représenté aux figures 5 et 6, les moyens de liaison 40 de deux bagues adjacentes 36 délimitent une alvéole centrale 48 et quatre alvéoles périphériques 50 régulièrement réparties autour de l'alvéole centrale.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention qui a été représenté à la figure 5, l'alvéole centrale 48 présente une section en forme d'hexagone et chaque alvéole périphérique 50 présente une section sensiblement triangulaire. L'alvéole centrale 48 est délimitée par deux deuxièmes cloisons 44 de renfort et quatre troisièmes cloisons 46 de renfort, et chaque alvéole périphérique est délimité par une première cloison 42 de renfort, une deuxième cloison 44 de renfort et une troisième cloison 46 de renfort.
Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention qui a été représenté à la figure 6, l'alvéole centrale 48 présente une section circulaire et chaque alvéole périphérique 50 présente une section sensiblement trapézoïdale. L'alvéole centrale 48 est délimitée par deux deuxièmes cloisons 44 de renfort et quatre troisièmes cloisons 46 de renfort, et chaque alvéole périphérique est délimité par une première cloison 42 de renfort, une deuxième cloison 44 de renfort et deux troisièmes cloison 46 de renfort.
Selon une seconde variante de ces modes de réalisation, comme représenté aux figures 7 et 8, les moyens de liaison 40 de deux bagues adjacentes 36 comportent au moins deux troisièmes cloisons 46 de renfort qui s'entrecroisent et qui délimitent quatre alvéoles principales 52. Selon un troisième mode de réalisation qui a été représenté à la figure 7, les troisièmes cloisons 46 de renfort sont orientées suivant les directions transversale et longitudinale, c'est-à-dire suivant les traces du plan transversal "PT" et du plan médian "PM". Les alvéoles 52 sont réparties en damier dans la paroi intermédiaire 38 et sont chacune délimitées par une première cloison 42 de renfort, une deuxième cloison 44 de renfort et deux troisièmes cloison 46 de renfort.
Selon un quatrième mode de réalisation qui a été représenté à la figure 8, les troisièmes cloisons 46 de renfort sont orientées en diagonale. Les alvéoles 54 sont réparties sensiblement en trèfle à quatre feuilles dans la paroi intermédiaire 38 et sont chacune délimitées par une première cloison 42 de renfort ou bien une deuxième cloison 44 de renfort et deux troisièmes cloisons 46 de renfort.
Il sera compris que les moyens de liaison 40 de deux bagues pourraient comporter un nombre inférieur ou supérieur de cloisons de renfort, subdivisant la paroi intermédiaire par exemple en deux ou huit alvéoles.
Dans d'autres modes de réalisation de l'invention, notamment de cinquième à neuvième modes de réalisation de l'invention qui ont été représenté à la figure 9 et aux figures 1 1 à 14, les moyens de liaison 40 de deux bagues adjacentes 36 comportent au moins des premières cloisons 42 de renfort bordant les flancs 34, et des deuxièmes cloisons 44 de renfort bordant les bagues 36.
Selon un cinquième mode l'invention, les moyens de liaison 40 sont, comme précédemment, agencés sur une face intérieure 25 de la paroi intermédiaire 38. Toutefois, les moyens de liaison 40 de deux bagues adjacentes 36 comportent seulement des premières cloisons 42 de renfort bordant les flancs 34, et des deuxièmes cloisons 44 de renfort bordant les bagues 36.
Dans ce mode ce réalisation, les deuxièmes cloisons 44 de renfort ont chacune une forme sensiblement en "C" dont une partie médiane 54 a une épaisseur transversale plus élevée que celle de ses parties d'extrémité 56.
Selon des sixième et septième modes de réalisation qui ont été représentés aux figures 1 1 et 12, les moyens de liaison 40 sont agencés sur une face extérieure 27 de la paroi intermédiaire 38. Les moyens de liaison 40 de deux bagues adjacentes 36 comportent au moins des premières cloisons 42 de renfort bordant les flancs 34, et au moins des deuxièmes cloisons 44 de renfort bordant les bagues 36.
Dans ces sixième et septième modes de réalisation, les moyens 40 de liaison comportent, de manière non limitative de l'invention, des troisièmes cloisons 46 de renfort agencées entre les premières cloisons 42.
Ces troisièmes cloisons de renfort 46 peuvent s'étendre transversalement, comme représenté à la figure 1 1 et diviser ainsi la paroi intermédiaire 38 en deux alvéoles 58 d'orientation transversale.
En variante, ces troisièmes cloisons de renfort 46 peuvent s'étendre longitudinalement, comme représenté à la figure 12 et diviser ainsi la paroi intermédiaire 38 en deux alvéoles 60 d'orientation transversale.
Selon des huitième et neuvième modes de réalisation qui ont été représentés aux figures 13 et 14, les moyens de liaison 40 sont agencés sur une face extérieure 27 de la paroi intermédiaire 38. Les moyens de liaison 40 de deux bagues adjacentes 36 comportent au moins des premières cloisons 42 de renfort bordant les flancs 34, et au moins des deuxièmes cloisons 44 de renfort bordant les bagues 36.
Dans ces modes ce réalisation, les deuxièmes cloisons 44 de renfort ont chacune une forme sensiblement en "C" dont une partie médiane 54 a une épaisseur transversale plus élevée que celle de ses parties d'extrémité 56.
Les première et deuxième cloisons de renfort 42, 44 délimitent dans la paroi intermédiaire 38 une alvéole complémentaire 62. Cette alvéole 62 est borgne dans le cas du huitième mode de réalisation de la figure 13, ou peut au contraire être débouchante, dans le cas du neuvième mode de réalisation de la figure 14.
L'invention trouve donc à s'appliquer à une turbomachine comportant une hélice dotée d'un moyeu 22 du type précédemment décrit, et permet de fiabiliser considérablement une telle hélice.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Moyeu (22) pour une hélice (14) non carénée à pales (18) à calage variable de turbomachine, comportant deux flancs annulaires (34) parallèles entre lesquels sont agencées des bagues (36) qui sont réparties angulairement de manière régulière autour d'un axe (A) longitudinal du moyeu, qui sont reliées aux flancs annulaires (34), et qui comportent des logements (26) configurés pour recevoir des paliers (32) d'axes radiaux (R) de guidage en rotation de pieds (30) de pales de ladite hélice,
lesdites bagues (36) étant reliées deux à deux par des moyens (40) de liaison qui sont agencés entre les flancs annulaires (34) et qui comportent des cloisons (42, 44, 46) de renfort sensiblement radiales par rapport à l'axe (A) longitudinal du moyeu,
caractérisé en ce qu'au moins certaines desdites cloisons de renfort (42, 44, 46) sont reliées auxdits flancs annulaires (34).
2. Moyeu (22) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens (40) de liaison comportent des premières cloisons (42) de renfort bordant les flancs, et/ou des deuxièmes cloisons (44) de renfort bordant les bagues (36), et/ou et des troisièmes cloisons (46) de renfort qui délimitent des alvéoles (48, 50, 52) entre les bagues (36).
3. Moyeu (22) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens (40) de liaison de deux bagues (36) adjacentes délimitent une alvéole centrale (48) et quatre alvéoles (50) périphériques régulièrement réparties autour de l'alvéole centrale (48).
4. Moyeu (22) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'alvéole centrale (48) présente une section circulaire et en ce que chaque alvéole périphérique (50) présente une section sensiblement trapézoïdale.
5. Moyeu (22) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'alvéole centrale (48) présente une section en forme d'hexagone et en ce que chaque alvéole périphérique (50) présente une section sensiblement triangulaire.
6. Moyeu (22) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens (50) de liaison de deux bagues adjacentes (36) comportent au moins deux troisièmes cloisons (46) qui s'entrecroisent et qui délimitent quatre alvéoles principales (52).
7. Moyeu (22) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les troisièmes cloisons (46) sont orientées soit suivant les directions transversale et longitudinale, soit en diagonale.
8. Moyeu (22) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de liaison (40) de deux bagues adjacentes (36) comportent au moins des premières cloisons (42) bordant les flancs, et au moins des deuxièmes cloisons (44) bordant les bagues (36).
9. Moyeu (22) selon la revendication 8, caractérisé en ce que les deuxièmes cloisons (44) ont chacune une forme sensiblement en C dont une partie médiane (54) a une épaisseur transversale plus élevée que celle de ses parties d'extrémité (56).
10. Turbomachine (10), comportant au moins un moyeu (22) selon l'une des revendications précédentes.
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