BE1027469A1 - TURBOMACHINE ARCHITECTURE WITH ACCELERATED BOOSTER - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet une turbomachine (2), tel un turboréacteur d'aéronef, comprenant : une turbine (32), entrainant en rotation un arbre de transmission (34) ; une soufflante (18) solidaire en rotation de l'arbre de transmission (34) ; un compresseur basse pression (24) comprenant des aubes rotoriques (40); la turbomachine (2) comprenant un dispositif (36) entraînant les aubes rotoriques (40) en rotation à une vitesse supérieure à celle de la soufflante.The subject of the invention is a turbomachine (2), such as an aircraft turbojet, comprising: a turbine (32) rotating a transmission shaft (34); a fan (18) integral in rotation with the transmission shaft (34); a low pressure compressor (24) comprising rotor blades (40); the turbomachine (2) comprising a device (36) driving the rotor blades (40) in rotation at a speed greater than that of the fan.
Description
DescriptionDescription
ARCHITECTURE DE TURBOMACHINE AVEC BOOSTER ACCÉLÉRÉ Domaine technique L’invention concerne le domaine de la conception d'une turbomachine, notamment un turboréacteur d'avion ou un turbopropulseur d'aéronef avec un compresseur basse pression entraîné par un arbre de transmission. L'invention a également trait à des procédés de mise en œuvre d'une telle turbomachine. Technique antérieure Afin de gagner en compacité et en poids, des turbomachines avec turbines contrarotatives ont été développées. En lieu et place d'une alternance entre aubes tournantes et aubes fixes, une succession d’aubes tournant alternativement dans un sens puis dans l'autre sont prévues. Ceci permet un taux de détente du flux de gaz identique mais sur une distance axiale plus courte. Ceci signifie aussi que les turbines tournent moins vites pour une même énergie délivrée par la combustion.TURBOMACHINE ARCHITECTURE WITH ACCELERATED BOOSTER Technical Field The invention relates to the field of the design of a turbomachine, in particular an airplane turbojet or an aircraft turboprop with a low pressure compressor driven by a transmission shaft. The invention also relates to methods of implementing such a turbomachine. PRIOR ART In order to gain in compactness and weight, turbomachines with counter-rotating turbines have been developed. Instead of an alternation between rotating vanes and fixed vanes, a succession of vanes rotating alternately in one direction and then in the other are provided. This allows an identical rate of expansion of the gas flow but over a shorter axial distance. This also means that the turbines turn less quickly for the same energy delivered by the combustion.
Les compresseurs de la turbomachine étant entraînés par la rotation des turbines, il devient nécessaire du fait d'une rotation plus lente des turbines, de multiplier les étages de compression pour obtenir un taux de compression similaire à celui obtenu avec des turbines tournant plus rapidement. Ainsi, le gain obtenu en encombrement au niveau des turbines est en partie perdu au niveau des compresseurs.The compressors of the turbomachine being driven by the rotation of the turbines, it becomes necessary, due to slower rotation of the turbines, to multiply the compression stages in order to obtain a compression ratio similar to that obtained with turbines rotating more rapidly. Thus, the gain obtained in terms of the size of the turbines is partly lost at the level of the compressors.
Resume de l’invention Problème technique L'invention a pour objectif de prévoir une architecture de turbomachine dans laquelle un taux de compression est garanti sans compromission de l'encombrement du compresseur. En particulier l'objectif est d'assurer que les aubes rotoriques du compresseur basse pression tournent à haute vitesse même dans une configuration où la vitesse des turbines est plus « lente ».Summary of the invention Technical problem The object of the invention is to provide a turbomachine architecture in which a compression ratio is guaranteed without compromising the size of the compressor. In particular, the objective is to ensure that the rotor blades of the low pressure compressor rotate at high speed even in a configuration where the speed of the turbines is "slower".
Solution technique L'invention a pour objet une turbomachine, tel un turboréacteur d'aéronef, comprenant : une turbine, entrainant en rotation un arbre de transmission ; une soufflante solidaire en rotation de l'arbre de transmission ; un compresseur basse pression comprenant des rangées d'aubes rotoriques ; et un dispositif entraînant au moins l’une des rangées d'aubes rotoriques en rotation à une vitesse supérieure à celle de la soufflante.Technical solution The subject of the invention is a turbomachine, such as an aircraft turbojet, comprising: a turbine, rotating a transmission shaft; a fan integral in rotation with the transmission shaft; a low pressure compressor comprising rows of rotor blades; and a device driving at least one of the rows of rotor blades in rotation at a speed greater than that of the fan.
Selon des modes avantageux de l'invention, la turbomachine peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniques possibles : - le dispositif entraînant les aubes comprend un train épicycloïdal avec un rapport d'accélération voisin de 2, le train épicycloïdal étant constitué d'un planétaire interne, d’au moins un satellite porté par un porte-satellite et d'une couronne externe. Le rapport d'accélération, défini par la vitesse de sortie du train sur sa vitesse d'entrée, peut être compris entre 1,5 et 2,5 ; - l'arbre de transmission est solidaire du porte-satellite, les aubes rotoriques du compresseur sont solidaires de la couronne externe et le planétaire interne est solidaire du carter de la turbomachine ; - Varbre de transmission est solidaire de la couronne externe, les aubes rotoriques du compresseur sont solidaires du porte-satellite et le planétaire interne est solidaire du carter ; - le dispositif d'entraînement comprend un moteur électrique comprenant un rotor solidaire des aubes rotoriques et dont l'énergie électrique provient d'une génératrice dont le rotor est entraîné en rotation par l’arbre de transmission les aubes rotoriques étant préférentiellement entraînées à au moins deux fois la vitesse de rotation de la soufflante ; - le stator du moteur électrique est solidaire du carter.According to advantageous embodiments of the invention, the turbomachine can comprise one or more of the following characteristics, taken in isolation or according to all the possible technical combinations: the device driving the blades comprises an epicyclic train with an acceleration ratio close to 2, the epicyclic gear being made up of an internal planetary gear, at least one planet gear carried by a planet gear carrier and an outer ring gear. The acceleration ratio, defined by the output speed of the train over its input speed, can be between 1.5 and 2.5; the transmission shaft is integral with the planet carrier, the rotor blades of the compressor are integral with the outer ring gear and the internal sun gear is integral with the casing of the turbomachine; - The transmission shaft is integral with the outer ring gear, the rotor blades of the compressor are integral with the planet carrier and the internal sun gear is integral with the casing; - The drive device comprises an electric motor comprising a rotor integral with the rotor blades and the electrical energy of which comes from a generator whose rotor is driven in rotation by the transmission shaft, the rotor blades preferably being driven at least twice the rotational speed of the blower; - the stator of the electric motor is integral with the casing.
- le rotor de la génératrice est solidaire de l'arbre de transmission et le stator de la génératrice est solidaire du carter ; - le dispositif d'entraînement comprend un moteur électrique comprenant un rotor solidaire des aubes rotoriques et dont l'énergie électrique provient d’une génératrice dont le rotor est entraîné en rotation par une turbine haute pression via un arbre, le stator de la génératrice étant solidaire du carter ; - des moyens de variation de la vitesse et du sens de rotation du rotor du moteur électrique ; - le stator du moteur électrique est solidaire de la couronne du train épicycloïdal.- the rotor of the generator is integral with the transmission shaft and the stator of the generator is integral with the casing; - the drive device comprises an electric motor comprising a rotor integral with the rotor blades and whose electrical energy comes from a generator whose rotor is rotated by a high pressure turbine via a shaft, the stator of the generator being integral with the housing; - Means for varying the speed and direction of rotation of the rotor of the electric motor; - the stator of the electric motor is integral with the crown of the epicyclic gear train.
- la génératrice est axialement à distance du moteur électrique ; - des moyens mécaniques sont prévus pour solidariser le rotor du moteur électrique au stator du moteur électrique, notamment un embrayage frein ; - la couronne externe se prolonge en aval du train épicycloïdal en une portion tubulaire, en ce que le planétaire interne est supporté par une fusée solidaire du carter, la fusée étant au moins partiellement emmanchée dans la portion tubulaire de la couronne externe.- the generator is axially remote from the electric motor; - Mechanical means are provided for securing the rotor of the electric motor to the stator of the electric motor, in particular a brake clutch; the outer ring gear extends downstream from the epicyclic gear in a tubular portion, in that the inner sun gear is supported by a spindle integral with the casing, the spindle being at least partially fitted into the tubular portion of the outer ring gear.
L'invention a également pour objet un procédé de mise en œuvre de la turbomachine, remarquable en ce qu’il comprend une étape de régulation de la vitesse et du sens de rotation du moteur électrique afin d'obtenir, à partir d’une vitesse mesurée de rotation de l'arbre de transmission, une vitesse de rotation de consigne du compresseur basse pression.The subject of the invention is also a method for implementing the turbomachine, remarkable in that it comprises a step of regulating the speed and the direction of rotation of the electric motor in order to obtain, from a speed measured transmission shaft rotation, a setpoint rotation speed of the low-pressure compressor.
L'invention a également pour objet un procédé de mise en œuvre de la turbomachine, remarquable en ce qu'il comprend une étape de régulation du couple délivré par le moteur électrique afin d'obtenir, à partir d’un couple mesuré de l'arbre de transmission, un couple de consigne du compresseur basse pression.The subject of the invention is also a method for implementing the turbomachine, remarkable in that it comprises a step of regulating the torque delivered by the electric motor in order to obtain, from a measured torque of the transmission shaft, a setpoint torque of the low pressure compressor.
De manière générale, les modes avantageux de chaque objet de l'invention sont également applicables aux autres objets de l'invention.In general, the advantageous modes of each subject of the invention are also applicable to the other subjects of the invention.
Chaque objet de l'invention est combinable aux autres objets, et les objets de l'invention sont également combinables aux modes de réalisation de la description, qui en plus sont combinables entre eux, selon toutes les combinaisons techniques possibles, à moins que le contraire ne soit explicitement mentionné.Each object of the invention can be combined with other objects, and the objects of the invention can also be combined with the embodiments of the description, which in addition can be combined with each other, according to all the possible technical combinations, unless the contrary is true. is not explicitly mentioned.
Avantages apportés Les divers modes de réalisation présentés ici permettent de rendre la turbomachine plus compacte tout en garantissant un taux de compression convenable au niveau du compresseur basse pression.Advantages Provided The various embodiments presented here make it possible to make the turbomachine more compact while guaranteeing a suitable compression ratio at the level of the low pressure compressor.
De plus, l'enseignement de l'invention permet d'adapter la conception au taux de compression désiré soit par choix du rapport de réduction du train épicycloïdal, soit par le contrôle du moteur électrique.In addition, the teaching of the invention makes it possible to adapt the design to the desired compression ratio either by choosing the reduction ratio of the epicyclic train, or by controlling the electric motor.
En particulier, le mode de réalisation avec le moteur électrique permet une indépendance totale de la vitesse du compresseur par rapport à la vitesse de l'arbre de transmission ; la vitesse du compresseur peut donc être réglée de façon optimale par rapport au régime moteur, afin d'optimiser le rendement de la turbomachine. Brève description des dessins La figure 1 représente une turbomachine axiale selon l'invention ; La figure 2 représente une partie de turbomachine axiale selon un premier mode de réalisation de l'invention ; La figure 3 représente une partie de turbomachine axiale selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; La figure 4 représente une partie de turbomachine axiale selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; Description des modes de réalisation Dans la description qui va suivre, les termes « interne » (ou « intérieur ») et « externe » (ou « extérieur ») renvoient à un positionnement par rapport à l’axe de rotation d'une turbomachine. La direction axiale correspond à la direction le long de l'axe de rotation dela turbomachine. La direction radiale est perpendiculaire à l'axe de rotation. L'amont et l’aval sont en référence au sens d'écoulement principal du flux dans la turbomachine. Le terme « solidaire » est compris comme solidaire en rotation, et notamment rigidement lié.In particular, the embodiment with the electric motor allows total independence of the speed of the compressor with respect to the speed of the transmission shaft; the speed of the compressor can therefore be adjusted optimally with respect to the engine speed, in order to optimize the efficiency of the turbomachine. Brief description of the drawings FIG. 1 represents an axial turbomachine according to the invention; FIG. 2 represents a part of an axial turbomachine according to a first embodiment of the invention; FIG. 3 represents a part of an axial turbomachine according to a second embodiment of the invention; FIG. 4 represents a part of an axial turbomachine according to a third embodiment of the invention; Description of the Embodiments In the following description, the terms "internal" (or "internal") and "external" (or "external") refer to a positioning relative to the axis of rotation of a turbomachine. The axial direction corresponds to the direction along the axis of rotation of the turbomachine. The radial direction is perpendicular to the axis of rotation. Upstream and downstream refer to the main flow direction of the flow in the turbomachine. The term “integral” is understood as integral in rotation, and in particular rigidly linked.
Par abus de langage, l'expression le « compresseur tourne » ou toute expression équivalente signifie que le rotor d'un tel compresseur est en mouvement de rotation. De même, la vitesse de rotation du moteur électrique désigne par abus de langage la vitesse de rotation du rotor du moteur électrique par rapport à son stator.By abuse of language, the expression the "compressor rotates" or any equivalent expression means that the rotor of such a compressor is in rotational movement. Likewise, the speed of rotation of the electric motor denotes by abuse of language the speed of rotation of the rotor of the electric motor with respect to its stator.
Les figures représentent les éléments de manière schématique, notamment sans certains éléments d'assemblage ou d'étanchéité.The figures show the elements schematically, in particular without certain assembly or sealing elements.
La figure 1 représente une turbomachine 2, et plus exactement un turboréacteur double-flux. La turbomachine 2 présente un axe de rotation 4 pouvant également former un axe de symétrie axiale. La turoomachine 2 présente une entrée annulaire 6 se divisant en une veine primaire 8 et une veine secondaire 10 grâce à un bec de séparation 12 de forme circulaire. Ces veines 8 et 10 sont empruntées par, respectivement, un flux primaire 14 et un flux secondaire 16, qui se rejoignent en sortie de turbomachine.FIG. 1 represents a turbomachine 2, and more exactly a double-flow turbojet. The turbomachine 2 has an axis of rotation 4 which can also form an axis of axial symmetry. The turoomachine 2 has an annular inlet 6 which divides into a primary vein 8 and a secondary vein 10 by virtue of a separating nozzle 12 of circular shape. These veins 8 and 10 are passed through, respectively, a primary flow 14 and a secondary flow 16, which meet at the outlet of the turbomachine.
Le flux primaire 14 et le secondaire 16 sont des flux annulaires coaxiaux et emmanchés l’un dans l'autre.The primary flow 14 and the secondary 16 are annular flows coaxial and fitted into one another.
Le flux secondaire 16 est accéléré par une soufflante 18 disposée en entrée 6 et générant une réaction de poussée.The secondary flow 16 is accelerated by a fan 18 placed at the inlet 6 and generating a thrust reaction.
Celle-ci peut être employée pour le vol d'un 5 aéronef.This can be used for the flight of an aircraft.
Des pales de diffuseur 20 peuvent être disposées dans la veine secondaire et être configurées afin d'augmenter la composante axiale de la vitesse du flux secondaire 16. La soufflante 18 peut être disposée en amont de la veine primaire 8 et de la veine secondaire 10, notamment à distance axiale de ces veines.Diffuser blades 20 may be arranged in the secondary stream and be configured in order to increase the axial component of the speed of the secondary stream 16. The blower 18 may be disposed upstream of the primary stream 8 and of the secondary stream 10, in particular at an axial distance from these veins.
Alternativement, la soufflante peut être du type non caréné, par exemple à double rotor 10 contrarotatifs.Alternatively, the fan may be of the non-ducted type, for example with a double counter-rotating rotor.
Elle peut être placée autour de la veine primaire.It can be placed around the primary vein.
La turbomachine 2 comprend une zone de compression, une chambre de combustion 22 et une zone de détente du flux primaire 14. La zone de compression est formée par deux compresseurs, dont un compresseur en amont 24 (aussi appelé « compresseur basse pression ») et un compresseur aval 26. Le compresseur aval 26, également appelé compresseur haute pression, peut être placé en entrée de la chambre de combustion 22. En aval de la chambre de combustion 22, la turoomachine 2 peut présenter une turbine haute pression 28 couplée à un arbre haute pression 30, puis une turbine basse pression 32 couplée à un arbre basse pression 34. Les arbres 30, 34 peuvent tourner à des vitesses différentes l'une de l'autre et être emmanchés l'un dans l’autre.The turbomachine 2 comprises a compression zone, a combustion chamber 22 and an expansion zone for the primary flow 14. The compression zone is formed by two compressors, including an upstream compressor 24 (also called a “low pressure compressor”) and a downstream compressor 26. The downstream compressor 26, also called a high pressure compressor, can be placed at the inlet of the combustion chamber 22. Downstream of the combustion chamber 22, the turoomachine 2 can have a high pressure turbine 28 coupled to a high pressure shaft 30, then a low pressure turbine 32 coupled to a low pressure shaft 34. The shafts 30, 34 can rotate at different speeds from each other and be fitted one inside the other.
Ces turbines 28, 32 peuvent former la zone de détente du flux d'air 14. Alternativement, deux turbines contrarotatives peuvent être prévues entraînant des arbres de transmission respectifs en sens opposés.These turbines 28, 32 can form the zone of expansion of the air flow 14. Alternatively, two counter-rotating turbines can be provided driving respective transmission shafts in opposite directions.
En fonctionnement, la puissance mécanique reçue des turbines 28, 32 est transmise via les arbres 30, 34 de façon à mettre en mouvement le compresseur 26 et la soufflante 18. Les compresseurs 24 et 26 comportent plusieurs rangées d'aubes de rotor associées à des rangées d'aubes de stator.In operation, the mechanical power received from the turbines 28, 32 is transmitted via the shafts 30, 34 so as to set the compressor 26 and the fan 18 in motion. The compressors 24 and 26 have several rows of rotor blades associated with rows of stator vanes.
La rotation des rotors autour de leur axe de rotation 4 permet ainsi de générer un débit d'air et de comprimer progressivement ce dernier jusqu’à entrée de la chambre de combustion 22. En entrée de la veine 8 figure une première rangée annulaire d’aubes statoriques 37 à proximité du bec 12.The rotation of the rotors around their axis of rotation 4 thus makes it possible to generate a flow of air and to gradually compress the latter until it enters the combustion chamber 22. At the inlet of the duct 8 is a first annular row of stator vanes 37 near the nozzle 12.
Le compresseur basse pression 24 comprend des aubes statoriques 39 et des aubes rotoriques 40 intercalées entre les aubes statoriques 39. Le compresseur 24 peut optionnellement se terminer par deux rangées successives d'aubes statoriques 39. Selon l'invention, le rotor du compresseur 24 est entrainé en rotation par l'intermédiaire d’un dispositif 36 entraînant les aubes 40 en amplifiant ou réduisant la vitesse de rotation des turbines. Ce dispositif 36 sera décrit plus en détail ci-dessous. Ce dispositif 36 permet la rotation de la soufflante 18 et des deux compresseurs 24, 26 à trois vitesses respectives potentiellement différentes, sans nécessiter trois turbines tournant à trois vitesses différentes.The low pressure compressor 24 comprises stator vanes 39 and rotor vanes 40 interposed between the stator vanes 39. The compressor 24 can optionally end with two successive rows of stator vanes 39. According to the invention, the rotor of the compressor 24 is driven in rotation by means of a device 36 driving the blades 40 by amplifying or reducing the speed of rotation of the turbines. This device 36 will be described in more detail below. This device 36 allows the rotation of the fan 18 and of the two compressors 24, 26 at three respective potentially different speeds, without requiring three turbines rotating at three different speeds.
Dans une variante non illustrée, au moins une des rangées statoriques 39 est remplacée par une rangée d’aubes rotoriques contrarotatives, c'est-à-dire de sens de rotation contraire aux aubes 40.In a variant that is not illustrated, at least one of the stator rows 39 is replaced by a row of counter-rotating rotor blades, that is to say with a direction of rotation opposite to the blades 40.
Le stator de la turbomachine 2 peut comprendre plusieurs carters support, dont un carter amont 47 et un carter aval 49 disposés de part et d'autre du compresseur basse pression 24. Le carter aval 49 est également appelé carter intermédiaire. Ces carters 47, 49 peuvent comprendre des manches annulaires définissant des tronçons axiaux de la veine primaire 8. Ils peuvent présenter des bras de supports sensiblement radiaux (dits « struts ») 46, 48 traversant radialement la veine 8. Les manches annulaires peuvent présenter des profils en col de cygne. Elles peuvent marquer des réductions de diamètre de la veine primaire 8, tout comme sa convergence progressive.The stator of the turbomachine 2 can comprise several support casings, including an upstream casing 47 and a downstream casing 49 arranged on either side of the low pressure compressor 24. The downstream casing 49 is also called an intermediate casing. These housings 47, 49 may include annular sleeves defining axial sections of the primary stream 8. They may have substantially radial support arms (called "struts") 46, 48 radially crossing the stream 8. The annular sleeves may have swan neck profiles. They can mark reductions in the diameter of the primary vein 8, as well as its progressive convergence.
Les carters amont et aval 47, 49 et leurs bras 46, 48 peuvent supporter le dispositif 36 entraînant les aubes 40. Des paliers sont également prévus pour supporter en rotation la soufflante 18, l'arbre 34, ou des parties tournantes du dispositif 36.The upstream and downstream housings 47, 49 and their arms 46, 48 can support the device 36 driving the vanes 40. Bearings are also provided to support in rotation the fan 18, the shaft 34, or rotating parts of the device 36.
En aval des bras 48 figure le compresseur haute pression 26 muni d’aubes statoriques 50 et rotoriques 52. Ces dernières sont entraînées en rotation au moyen de l'arbre 30. Dans d’autres modes de réalisations, les aubes rotoriques du compresseur haute pression 26 peuvent être entrainées par l'arbre 34 ou le rotor du compresseur basse pression 28, éventuellement via un réducteur.Downstream of the arms 48 is the high pressure compressor 26 provided with stator blades 50 and rotor 52. The latter are driven in rotation by means of the shaft 30. In other embodiments, the rotor blades of the high pressure compressor 26 can be driven by the shaft 34 or the rotor of the low pressure compressor 28, optionally via a reduction gear.
La figure 2 illustre une partie agrandie de la turbomachine 2 de la figure 1, avec un focus sur le dispositif 36 entraînant les aubes 40, selon un premier mode de réalisation.FIG. 2 illustrates an enlarged part of the turbomachine 2 of FIG. 1, with a focus on the device 36 driving the blades 40, according to a first embodiment.
Le dispositif 36 entraînant les aubes 40 comprend un planétaire intérieur 60 solidaire du bras de carter 48. Une fusée 54 composée par exemple de bras axiaux reliés aux bras 48 et d'une portion cylindrique en amont, vient supporter le planétaire 60. L'homme du métier reconnaîtra que ce n’est ici qu’un exemple de montage rendant possible la fixation du planétaire 60 au carter. Des satellites 62 dont seul un est visible sur la coupe de la figure 2 engrènent avec le planétaire intérieur 60. Les satellites peuvent avoir un double mouvement de rotation, autour de leur axe 64 et autour de l'axe 4. Par abus de langage, nous parlerons dans la présente demande de l'axe 64 pour désigner à la fois l'axe géométrique d'axisymétrie d'un satellite 62 et l'axe physique ou pion, autour duquel le satellite 62 tourne.The device 36 driving the vanes 40 comprises an internal sun gear 60 integral with the casing arm 48. A spindle 54 composed for example of axial arms connected to the arms 48 and an upstream cylindrical portion, supports the sun gear 60. The human being. Those skilled in the art will recognize that this is only an example of an assembly making it possible to attach the sun gear 60 to the housing. Satellites 62, of which only one is visible in the section of FIG. 2, mesh with the internal sun gear 60. The satellites can have a double rotational movement, around their axis 64 and around the axis 4. By abuse of language, we will speak in the present application of the axis 64 to designate both the geometric axis of axisymmetry of a satellite 62 and the physical axis or pin, around which the satellite 62 rotates.
Une couronne 66 (aussi appelée planétaire externe) engrène avec les satellites 62. Dans l’exemple de réalisation de la figure 2, le rotor du compresseur basse pression 44 est solidaire de la couronne 66.A ring gear 66 (also called an external planetary gear) meshes with the planet wheels 62. In the embodiment of FIG. 2, the rotor of the low pressure compressor 44 is integral with the ring gear 66.
Les axes 64 sont assemblés à un anneau ou un disque porte-satellite 68. Ainsi, lorsque le porte-satellite 68 tourne sur lui-même autour de l'axe 4, les satellites 62 parcourent l'espace interplanétaire.The axes 64 are assembled to a ring or a planet carrier disc 68. Thus, when the planet carrier 68 rotates on itself around the axis 4, the satellites 62 travel through interplanetary space.
Dans l'exemple illustré sur la figure 2, l’arbre 34 entraîne le porte-satellite 68 et la soufflante 18. Dans un mode de réalisation non représenté, arbre 34 entraîne la couronne 66, le planétaire 60 est fixe et le porte-satellite 68 entraîne le rotor 44 du compresseur 24.In the example illustrated in FIG. 2, the shaft 34 drives the planet carrier 68 and the fan 18. In an embodiment not shown, shaft 34 drives the ring gear 66, the sun gear 60 is fixed and the planet carrier 68 drives the rotor 44 of the compressor 24.
Le bras du carter 48 étant fixe, la couronne 60 est maintenue immobile et le train 36 se comporte comme un engrenage simple : le rotor 44 tourne à une vitesse plus rapide que l'arbre 34, avec un rapport de vitesses fixe et dicté par le rapport des diamètres des éléments du train 36. Le rapport d'accélération peut par exemple être voisin de 2. Des paliers 80, 90 adaptés peuvent supporter l’arbre 34 et la couronne 66 en rotation. Le carter 47, via une conception adaptée de flasques, permet de contenir les paliers 80, 90.The arm of the housing 48 being fixed, the ring gear 60 is kept stationary and the train 36 behaves like a single gear: the rotor 44 rotates at a faster speed than the shaft 34, with a fixed speed ratio and dictated by the ratio of the diameters of the elements of the train 36. The acceleration ratio can for example be close to 2. Suitable bearings 80, 90 can support the shaft 34 and the ring 66 in rotation. The housing 47, via an adapted design of flanges, makes it possible to contain the bearings 80, 90.
La couronne 66 se poursuit vers l'aval en une portion tubulaire 67 dans laquelle est emmanchée la fusée 54.The ring 66 continues downstream in a tubular portion 67 in which the fuse 54 is fitted.
La figure 3 représente une turbomachine 102 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Seuls les éléments qui sont différents du mode de réalisation de la figure 2 sont incrémentés de 100. Dans cette configuration, le dispositif 136 entraînant les aubes 40 du compresseur 24 comprend une génératrice 103 et un moteur électrique 110. Le rotor 104 de la génératrice électrique 103 est solidaire de l'arbre 34 BP. Le stator 106 de cette même génératrice 103 est solidaire du bras de support 46, il est placé à l'intérieur du bras 46. Alternativement, la génératrice 103 peut être entraînée par l'arbre HP 30 (voir fig. 1) et être disposée à un autre endroit (par exemple en aval) de la turbomachine. Le moteur électrique 110 est électriquement relié, directement ou indirectement, à la génératrice 103. Le stator 112 du moteur 110 est également solidaire du bras 46, placé à l'extérieur du bras 46. Le rotor 114 de ce moteur 110 est solidaire du rotor 44 du compresseur basse pression 24. En fonctionnement la génératrice 103 transforme l’énergie de rotation de arbre 34 en énergie électrique, et grâce à cette énergie le moteur 110, 114 fait tourner le compresseur basse pression 24. Ce système permet de rendre la vitesse de rotation du compresseur basse pression 24 indépendante de la vitesse de rotation de l'arbreFIG. 3 represents a turbomachine 102 according to a second embodiment of the invention. Only the elements which are different from the embodiment of FIG. 2 are incremented by 100. In this configuration, the device 136 driving the vanes 40 of the compressor 24 comprises a generator 103 and an electric motor 110. The rotor 104 of the electric generator 103 is integral with the 34 BP shaft. The stator 106 of this same generator 103 is integral with the support arm 46, it is placed inside the arm 46. Alternatively, the generator 103 can be driven by the HP shaft 30 (see FIG. 1) and be placed. at another location (for example downstream) of the turbomachine. The electric motor 110 is electrically connected, directly or indirectly, to the generator 103. The stator 112 of the motor 110 is also integral with the arm 46, placed outside the arm 46. The rotor 114 of this motor 110 is integral with the rotor 44 of the low-pressure compressor 24. In operation, the generator 103 transforms the energy of rotation of shaft 34 into electrical energy, and thanks to this energy the motor 110, 114 turns the low-pressure compressor 24. This system makes it possible to return the speed rotation speed of the low pressure compressor 24 independent of the shaft rotation speed
34. L'homme du métier saura prévoir les composants électriques intermédiaires appropriés entre la génératrice et le moteur (par ex. onduleur, batterie, rhéostat, etc.). Dans cet exemple également, la soufflante 18 est entraînée par l'arbre 34. Ainsi, la vitesse de rotation du compresseur 24 peut être plus rapide que la vitesse de rotation de la soufflante 18. Ces vitesses de rotation sont donc découplées afin de pouvoir optimiser la vitesse du compresseur indépendamment de celle des turbines. La figure 4 représente une turbomachine 202 selon un troisième mode de réalisation. Seuls les éléments qui sont différents du mode de réalisation de la figure 1 sont incrémentés de 200. Ce mode de réalisation peut être considéré comme une combinaison des enseignements des deux modes de réalisation précédents. Dans cet exemple, le dispositif 236 entraînant les aubes du compresseur 24 comprend un train épicycloïdal 36 combiné à un couple génératrice 203 / moteur électrique 210. Le train épicycloïdal 36 peut être similaire au train 36 de la figure 2. Le couple génératrice 203 / moteur 210 peut être similaire au couple 103/110 de la figure 3. II est choisi ici une représentation schématique dans laquelle le train 36 est celui de la figure 2 mais le couple génératrice 203 / moteur 210 est différent de celui 103/110 de la figure 3. La portion tubulaire 67 en aval de la couronne 66 supporte le stator 212 du moteur électrique 210. Ainsi, il s'agit ici d'un « stator tournant » 212. Le rotor 214 pouvant tourner à une vitesse absolue plus rapide ou moins rapide que le stator 212. Dans cet exemple, la génératrice 203 est encapsulée dans la fusée 54.34. Those skilled in the art will know how to provide the appropriate intermediate electrical components between the generator and the motor (eg, inverter, battery, rheostat, etc.). Also in this example, the fan 18 is driven by the shaft 34. Thus, the rotational speed of the compressor 24 can be faster than the rotational speed of the fan 18. These rotational speeds are therefore decoupled in order to be able to optimize. the speed of the compressor independently of that of the turbines. FIG. 4 represents a turbomachine 202 according to a third embodiment. Only the elements which are different from the embodiment of FIG. 1 are incremented by 200. This embodiment can be considered as a combination of the teachings of the two preceding embodiments. In this example, the device 236 driving the blades of the compressor 24 comprises an epicyclic train 36 combined with a generator 203 / electric motor 210. The epicyclic train 36 may be similar to the train 36 in FIG. 2. The generator 203 / motor torque 210 may be similar to the 103/110 torque of FIG. 3. A schematic representation is chosen here in which the train 36 is that of FIG. 2 but the generator 203 / motor 210 torque is different from that 103/110 of FIG. 3. The tubular portion 67 downstream of the ring 66 supports the stator 212 of the electric motor 210. Thus, it is here a "rotating stator" 212. The rotor 214 can rotate at an absolute speed faster or less. faster than stator 212. In this example, generator 203 is encapsulated in rocket 54.
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