FR3009578A1 - Ensemble pour commander la variation du pas d'une helice de turbomachine, et turbomachine equipee d'un tel ensemble - Google Patents

Abstract

L'ensemble (25) relie un carter statique (24) de la turbomachine, dans lequel arrivent des lignes d'alimentation notamment fluidiques (23), aux pales de l'hélice, et comporte : - un système de commande de pas fluidique (27) solidaire du carter statique (24), apte à être relié aux lignes d'alimentation, - un actionneur linéaire (28) à deux chambres séparées par un piston (71) dont le coulissement est imposé par le système de commande et permet la rotation des pales, et - deux tubes concentriques (36, 37) logés dans l'arbre planétaire du réducteur épicycloïdal et reliant le système (27) à l'actionneur (28) en délimitant deux passages fluidiques (45, 48) en liaison respective avec les deux chambres (72, 73) de l'actionneur.

Description

La présente invention concerne un ensemble pour commander la variation du pas d'une hélice de turbomachine et plus particulièrement, quoique non exclusivement, l'application d'un tel ensemble à une turbomachine à doublet d'hélices de propulsion contrarotatives amont et aval, la variation de pas de l'hélice aval étant commandée par ledit ensemble. Les turbomachines à hélices de propulsion concernées sont des turbomoteurs désignés par l'expression anglaise « open rotor » ou « unducted fan », lesquels turbomoteurs font l'objet de nombreux développements notamment en raison de leur moindre consommation de carburant comparativement aux turboréacteurs multiflux en service sur les avions. L'architecture des turbomoteurs open rotor se distingue de celle des turboréacteurs par le fait que la soufflante est, non plus interne, mais externe et qu'elle se compose de deux hélices coaxiales et contrarotatives pouvant être situées en amont ou en aval du générateur de gaz. L'invention peut également s'appliquer à un turbopropulseur comportant une turbomachine et une hélice, ladite turbomachine étant apte à entraîner ladite hélice en rotation par un réducteur. Un turbopropulseur comporte également un système de gestion de pas de ladite hélice, permettant de gérer le mouvement de calage des pales de l'hélice. Un turbomoteur 1 à doublet d'hélices contrarotatives amont 2 et aval 3 est représenté schématiquement en regard de la figure 1 et comporte principalement, selon un axe longitudinal central A, deux parties distinctes. Une partie « générateur de gaz » G est située à l'intérieur d'une nacelle cylindrique fixe 4 à carter structural 5, portée par la structure de l'aéronef (comme la partie arrière du fuselage d'un avion), et une partie « propulsion » P avec le doublet d'hélices contrarotatives 2, 3 constituant la soufflante non carénée (« open rotor »). Cette partie P prolonge, dans cet exemple de turbomoteur, la partie générateur de gaz G et la nacelle 4. La partie générateur de gaz G du turbomoteur 1 comporte usuellement, d'amont en aval selon le sens d'écoulement, par rapport à l'axe A, du flux gazeux F entrant dans la nacelle 4 du turbomoteur, un ou deux compresseurs 7 selon l'architecture du générateur de gaz à simple ou double corps, une chambre annulaire de combustion 8, une ou plusieurs turbines 9 à pression distincte selon ladite architecture, dont l'une d'elles entraîne, par l'intermédiaire d'un réducteur différentiel ou boîtier à trains épicycloïdaux 10 (désigné par l'acronyme anglais PGB pour Power Gear Box) et de façon contrarotative, les arbres concentriques et coaxiaux 11 et 12 des deux hélices amont 2 et aval 3, alignées selon l'axe A du turbomoteur. L'arbre 12 de l'hélice aval, solidaire de la couronne du réducteur, est interne par rapport à l'arbre alors externe 11 de l'hélice amont, solidaire du porte-satellites dudit réducteur. Une tuyère 13 termine de façon usuelle le turbomoteur 1. Concernant la partie propulsion P, les deux hélices contrarotatives (ou rotors), respectivement amont (avant) 2 et aval (arrière) 3, sont disposées dans des plans parallèles radiaux, perpendiculaires à l'axe A, et comprennent des carters rotatifs à anneaux polygonaux 14, 15 prolongeant la nacelle et dans lesquels sont ménagés des logements cylindriques radiaux 16, 17 régulièrement répartis pour la réception des pieds ou pivots 18, 19 des pales 20, 21 des hélices. Les carters à anneaux 14, 15 sont respectivement reliés aux arbres d'entraînement 11, 12 tournant dans des sens de rotation inverses par le biais de la turbine et du réducteur 10, ce dernier imposant notamment les sens de rotation inverses aux deux hélices. Fonctionnellement et brièvement, le flux d'air F entrant dans le turbomoteur 1 est comprimé, puis mélangé à du carburant et brûlé dans la chambre de combustion 8. Les gaz de combustion engendrés passent ensuite dans la partie à turbines 9 pour entraîner en rotation inverse, via le réducteur épicycloïdal 10, les hélices 2, 3 qui fournissent la majeure partie de la poussée. Les gaz de combustion sont expulsés à travers la tuyère 13 augmentant ainsi la poussée du turbomoteur 1. Par ailleurs, pour permettre le fonctionnement optimal du turbomoteur 1 selon les différentes phases de vol rencontrées, un ensemble de commande fluidique approprié 25 permet de faire varier le calage des pales en cours de vol, c'est-à-dire le pas de chaque hélice contrarotative. Pour cela, les pivots 18, 19 des pales radiales sont entraînés en rotation par leurs ensembles respectifs 25 pour tourner, par rapport à leurs axes B sensiblement perpendiculaires à l'axe longitudinal A, dans les logements radiaux 16, 17. Par exemple, selon l'ensemble, les pales peuvent tourner de + 90° à 30° pour les phases de vol, de + 30° à - 30° pour les phases au sol et de reverse (inversion de poussée), et avoir un retour rapide à 90°, en position drapeau, en cas de dysfonctionnement en vol (panne moteur), pour laquelle les pales sont effacées par rapport à la direction d'avance de l'avion et offrent le moins de traînée possible. L'orientation angulaire entre les positions extrêmes drapeau et reverse est de l'ordre de 120°. Seul l'ensemble 25 de commande des pales de l'hélice aval 3 est montré schématiquement sur la figure 1 et plus en détail sur la figure 2. A partir d'un carter d'échappement statique 24 du turbomoteur 1 à l'intérieur duquel arrivent radialement des lignes ou canalisations de servitudes 23, telles que des lignes d'alimentation fluidiques (dans l'application, hydrauliques) et électriques destinées notamment au fonctionnement de l'ensemble 25 de l'art antérieur, ce dernier comprend usuellement un fourreau cylindrique 26, servant à acheminer les lignes d'alimentation 23 jusqu'à un système de commande de pas fluidique 27 définissant les bornes de fonctionnement de la géométrie des pales de l'hélice Le système comprend ensuite un actionneur linéaire 28 transmettant le mouvement axial imposé par le système 27 par des tubes concentriques 36, 37 dont les passages internes mettent en communication, selon les phases choisies, les chambres du système à celles de l'actionneur délimitées par un piston. A l'actionneur est également associé un mécanisme de liaison 29 reliant la partie mobile de l'actionneur aux pivots 19 des pales 21 transformant ainsi le coulissement du piston de l'actionneur (imposé par le système via les tubes), en une rotation des pales de l'hélice aval autour des axes. L'actionneur 28 est situé sensiblement à l'aplomb du moyeu de l'hélice aval 3 pour faciliter la transmission de mouvement de sa partie mobile coulissante aux pivots rotatifs des pales de l'hélice aval. Dans la suite de la description, le système de commande de pas fluidique 27 sera désigné système FFS correspondant à l'acronyme anglais Flight Fine Stop pour les trois phases de fonctionnement ci-dessus de l'ensemble. Comme on le voit sur les figures 1 et 2, le fourreau cylindrique 26 est relié mécaniquement, en amont, au carter statique 24 du générateur de gaz G et, en aval, au système de commande de pas FFS 27 menant à l'actionneur 28. Pour cela, le fourreau est logé, selon l'axe A, dans l'arbre interne 12 en passant également à l'intérieur du réducteur épicycloïdal 10. Pour le fonctionnement du système FFS 27 selon les phases spécifiques ci-dessus, parmi les lignes 23, trois lignes d'alimentation en lubrifiant (huile) 23' courent à l'intérieur du fourreau 26. Ces lignes 23' sont alimentées depuis une source fluidique de lubrifiant non représentée, située dans le carter structural 5, côté nacelle, et passent par des bras radiaux pour aboutir dans la partie générateur de gaz G. En plus de ces lignes 23' du système de commande FFS 27 transitent, dans le fourreau 26, des lignes de lubrification 23" pour différents paliers, comme le palier inter-arbres 30 représenté en partie sur la figure 2, et celui 31 situé entre le fourreau 26 et l'arbre interne 12 de l'hélice aval, ainsi que des lignes de servitudes électriques 23" destinées aux capteurs de l'actionneur et à d'autres équipements électriques aval. On se rend donc compte de la multitude de lignes hydrauliques et électriques passant à l'intérieur de ce fourreau 26 pour alimenter notamment le système de variation à bornes FFS pour le fonctionnement du vérin, ainsi que les lubrifications en huile des paliers concernés. Cela implique un fourreau 26 ayant un diamètre d'encombrement en conséquence pour y faire cheminer toutes les lignes, d'autant plus que le diamètre des lignes d'alimentation 23' du système FFS 27 est important en raison des débits et pressions nécessaires, comme le montre la coupe CP sur la figure 2. Ce fourreau impose à son tour un diamètre minimal pour la définition de l'arbre planétaire 10' (celui coopérant avec l'arbre 32 de la turbine de puissance pour entraîner en rotation le réducteur 10) du réducteur épicycloïdal différentiel, puisque ce fourreau passe à l'intérieur de l'arbre planétaire. Ainsi, l'intégration même du réducteur pose problème par l'espace important occupé par le fourreau 26 au coeur du turbomoteur 1. On cherche donc à concevoir un ensemble de commande de pas d'hélice dont les lignes d'alimentation et le fourreau présentent un encombrement restreint. En particulier, on cherche à ce que le diamètre de passage nécessaire pour que ces éléments passent à l'intérieur de l'arbre planétaire du réducteur épicycloïdal soit réduit.

Un autre inconvénient spécifique aux open rotors, qui découle du diamètre imposé par les lignes d'alimentation et le fourreau, est qu'il peut être difficile, voire impossible, de respecter le rapport de réduction du réducteur dans l'espace imparti, étant donné que le diamètre extérieur du réducteur 10 est limité par la veine d'écoulement du flux gazeux passant autour du réducteur. De plus, cette architecture (fourreau 26, système FFS 27 et actionneur 28) de l'ensemble de commande fluidique 25 présente de plus un autre problème au niveau des connexions des lignes d'alimentation hydraulique et des harnais électriques qui s'effectuent en aveugle, avec les raccords du système FFS de l'ensemble s'engageant dans des raccords des lignes et harnais situés à l'intérieur du fourreau, donc non visibles. Une solution à ce problème a été cependant présentée dans la demande de brevet français du demandeur FR 1256923. La présente invention a pour but d'apporter une solution à ces différents problèmes.

A cet effet, elle concerne un ensemble de commande fluidique pour varier le pas d'une hélice de turbomachine, telle qu'une turbomachine comportant un réducteur épicycloïdal entraîné par l'arbre planétaire lié à une turbine de puissance de la turbomachine, ledit ensemble reliant un carter statique de la turbomachine, dans lequel arrivent des lignes d'alimentation fluidique et électrique, aux pales de l'hélice, et comportant : - un système de commande de pas fluidique solidaire du carter statique' apte à être relié aux lignes d'alimentation, - un actionneur linéaire à deux chambres séparées par un piston dont le coulissement est imposé par le système de commande et permet la rotation des pales, et - deux tubes concentriques logés dans l'arbre planétaire du réducteur épicycloïdal et reliant le système à l'actionneur en délimitant deux passages fluidiques en liaison respective avec les deux chambres de l'actionneur. Selon l'invention, l'ensemble présente ainsi un encombrement réduit et permet d'avoir un réducteur de diamètre réduit. Ainsi, grâce à la nouvelle architecture de l'ensemble, on raccorde directement selon l'invention les lignes au système FFS, si bien que l'encombrement de l'ensemble, au niveau du réducteur peut être fortement réduit puisque dépourvu maintenant des lignes fluidiques nécessaires au système FFS (d'autant plus que ces lignes sont de diamètre conséquent). Le diamètre extérieur des tubes concentriques est bien entendu nettement inférieur aux trois diamètres distincts des lignes d'alimentation du système FFS, passant initialement dans le fourreau. En outre, le problème lié au réducteur et notamment au rapport de réduction de celui-ci ne se pose plus, l'espace gagné permettant d'une part, de réduire le diamètre du planétaire et d'augmenter ainsi le rapport de réduction, et d'autre part, de faciliter l'intégration du réducteur. Dans un exemple préféré de réalisation, le système de commande fluidique est agencé à l'intérieur du carter statique et comporte un corps creux solidaire du carter et à l'intérieur duquel sont reçus les deux tubes concentriques coulissants respectivement externe et interne, et des chambres internes délimitées par le corps et les tubes et en liaison respective avec les lignes d'alimentation pour commander, par le coulissement des tubes et du piston de l'actionneur, l'orientation des pales de l'hélice, selon les phases de fonctionnement de la turbomachine.

Par exemple, le corps creux comprend deux chambres adjacentes séparées par une cloison et traversées par le tube externe, les deux chambres communiquant, par une ouverture ménagée sur le tube externe, avec le passage annulaire prévu entre les deux tubes et débouchant dans l'une des chambres de l'actionneur, d'un côté du piston, et une troisième chambre en liaison avec le passage fluidique du tube interne et débouchant dans l'autre chambre de l'actionneur, de l'autre côté du piston. En particulier, les deux tubes coulissants externe et interne sont guidés et maintenus entre eux par un manchon annulaire, à l'une de leurs extrémités, tandis que leurs autres extrémités sont liées au piston de l'actionneur. Dans une réalisation préférée, l'ensemble est aménagé dans un fourreau solidaire du corps cylindrique fixe du système de commande fluidique à son extrémité amont, le fourreau est supporté sur sa longueur par au moins un palier, et le fourreau est également logé dans l'arbre planétaire du réducteur épicycloïdal. Un tel fourreau diffère de l'art antérieur en ce qu'il ne contient pas exactement les mêmes lignes d'alimentation. Le mot fourreau dans la suite de la description désigne un tel fourreau.

Le fourreau sert alors d'arbre statique intermédiaire entre le système FFS et l'actionneur en protégeant les tubes de liaison et d'alimentation fluidique s'étendant entre le système et l'actionneur. De plus, puisque le fourreau a un diamètre inférieur car étant dépourvu des lignes hydrauliques de gros diamètres du système FFS, les lignes de lubrification de paliers et/ou électriques, au moins pour certaines de celles-ci, voire pour toutes, peuvent être agencées le long de l'extérieur du foureau du fait de l'espace environnant gagné par la réduction de diamètre du fourreau. Ainsi, la connexion des lignes avec des pièces et autres équipements s'effectue de façon visible et, donc, sûre.

Avantageusement, le fourreau présente, en périphérie extérieure, des surépaisseurs radiales, locales, pour le support d'un palier, entre lesquelles peuvent passer, le long du fourreau, des lignes d'alimentation hydraulique et/ou électrique en direction de paliers et/ou d'équipements. Selon une autre caractéristique de l'ensemble, l'actionneur est fixe en translation et solidaire d'un carter tournant de l'hélice, et le piston coulissant auquel sont reliés les tubes du système de commande, est lié à un mécanisme à bielles ou analogues articulé aux pivots des pales de l'hélice à orienter, montées sur le carter à anneau de celle-ci. Aussi, pour permettre le changement de repère entre les tubes coulissants du système de commande et l'actionneur rotatif, des paliers sont prévus d'une part entre le tube externe et le piston et, d'autre part, entre le tube interne et le piston. Selon encore une autre caractéristique, le carter statique comporte un carter extérieur et dans celui-ci un carter aérodynamique pour le passage du flux gazeux et ayant des bras radiaux pour le passage des lignes d'alimentation en direction du système de commande, entre le carter aérodynamique et le système de commande étant prévu un collecteur pour réunir les lignes d'alimentation sur un support cylindrique et définir avec ce dernier et des cloisons transversales amont et aval, une enceinte de ventilation avec le flux gazeux et, sous le support, une enceinte de récupération de lubrifiant issu du système de commande.

L'invention concerne également une turbomachine notamment pour aéronef, du type comportant une partie générateur de gaz et une partie de propulsion à doublet d'hélices coaxiales et contrarotatives amont et aval, et des ensembles pour commander la variation du pas des hélices amont et aval en fonction des phases de fonctionnement de la turbomachine. Avantageusement, l'ensemble pour commander la variation du pas de l'hélice aval est tel que défini ci-dessus. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un turbomoteur à doublet d'hélices contrarotatives respectivement amont et aval, et incorporant 10 schématiquement un ensemble de commande fluidique pour la variation du pas de l'hélice aval, selon l'art antérieur. La figure 2 est une vue en coupe axiale agrandie de la figure 1 montrant l'ensemble de commande fluidique selon l'art antérieur avec l'agencement de ses composants, comportant une coupe transversale CP montrant les lignes d'alimentation 15 hydraulique et électrique transitant par le fourreau et une coupe transversale d'une pale 21 montrant son profil. La figure 3 est une vue en coupe axiale, conformément à l'invention, de l'ensemble de commande fluidique pour la variation du pas de l'hélice aval, montrant notamment l'agencement de ses composants. 20 La figure 4 montre, en perspective partielle, un carter statique avec les lignes d'alimentation le traversant et aboutissant au système FFS de l'ensemble de commande, situé à l'intérieur de ce carter. La figure 5 est une vue en coupe longitudinale du carter statique et du système FFS. 25 La figure 6 montre, en coupe longitudinale, le fourreau selon l'invention faisant partie de l'ensemble de commande, agencé entre le système FFS et l'actionneur linéaire. La figure 7 montre, en coupe longitudinale, l'actionneur linéaire tel qu'un vérin, auquel sont liés les tubes du système FFS, et dont le coulissement entraîne la 30 variation angulaire des pales de l'hélice aval par un mécanisme de liaison intermédiaire.

Dans la suite de la description, l'invention est expliquée sur un exemple d'une turbomachine à hélices contrarotatives, mais l'invention peut également s'appliquer à un turbopropulseur. Sur la figure 3 représentant, selon l'invention, l'ensemble de commande 25 pour modifier le pas des pales 21 de l'hélice aval 3 du turbomoteur 1, le système de commande fluidique (hydraulique) FFS 27, le fourreau 26 et l'actionneur linéaire 28, tel qu'un vérin hydraulique, sont agencés dans cet ordre selon l'axe A, d'amont en aval du turbomoteur 1 par rapport au sens du flux gazeux, depuis le carter statique 24 d'où proviennent les lignes de servitude 23 d'alimentation en lubrifiant et électrique jusqu'au vérin 28 auquel est associé un mécanisme à bielles 29 (voir figure 2) qui peut faire tourner les pales sur leurs pivots et, ainsi, faire varier leur calage selon les phases de fonctionnement demandées. Le système FFS 27 comporte structurellement, comme le montrent les figures 3, 4 et 5, un corps creux 35. Ce corps creux 35 est de forme généralement cylindrique à passage traversant et centré sur l'axe A. Le corps 35 est fixé avantageusement au carter statique 24. A l'intérieur du passage du corps 35 sont prévus deux tubes concentriques coulissants respectivement 36 externe et interne 37. Deux chambres adjacentes gauche 38 et droite 39 sont ménagées entre le corps et le tube externe en étant séparées par une cloison transversale correspondant à un épaulement interne du corps qui contribue aussi au guidage du tube externe par rapport au corps. Des lignes (ou canalisations) d'alimentation en huile 23' sont raccordées au corps pour communiquer avec les chambres. Sur les figures 3-5, la ligne d'alimentation 23' de la chambre de gauche 38 n'est pas visible, seul l'orifice d'accès 41 à cette chambre et ménagé dans le corps est représenté. En revanche, la ligne d'alimentation 23' de la chambre de droite 39 est représentée avec le raccord 42 fixé au corps. Par ailleurs, dans la paroi 43 du tube externe 36 est ménagée une ouverture oblongue 44 qui se trouve, dans la représentation illustrée correspondant à la position drapeau (figure 4), dans la chambre de gauche 38, et qui donne dans le passage annulaire 45 prévu entre les deux tubes. Cette ouverture oblongue 44 a une longueur supérieure à la longueur de la cloison de séparation 40, pour permettre le passage d'une position quasi-reverse des pales, à une position reverse des pales. Le changement de position est obtenu par un jeu de pressions entre les deux chambres 38 et 39 mises en communication par l'ouverture oblongue 44 grâce au coulissement des tubes. Le passage 45, dans lequel transite l'huile, est en communication en aval avec l'une des chambres du vérin, à savoir la chambre amont 72.

Une troisième chambre 47 est prévue dans le corps 35 en liaison avec le passage fluidique central 48 du tube interne 37. Pour amener le fluide hydraulique dans ce tube, un capot 49 est fixé du côté amont du corps et enveloppe les extrémités amont 36', 37' des tubes 36, 37, lesquelles font saillie du corps. Une ligne ou canalisation d'alimentation hydraulique 23' provenant du carter est raccordée au capot par un orifice d'accès 34 ménagé dans celui-ci. L'huile arrivant par la ligne 23' communique par l'orifice 34 avec un espace annulaire définissant la troisième chambre 47 délimitée entre le capot 49 et le tube externe 36 pour parvenir au passage fluidique central 48 du tube interne. Par ailleurs, pour garantir la coaxialité et le guidage des tubes entre eux, il est prévu un manchon de guidage 46 entre ceux-ci situé au niveau des extrémités amont 36', 37' des tubes entourées par le capot. Le manchon 46 est lié au fond du capot 49 et des trous 90 sont ménagés dans la partie du manchon faisant saillie des extrémités des tubes. Ainsi, la communication fluidique entre l'espace annulaire 47 et le passage central 48 est établie. Quant aux extrémités aval 36", 37" des tubes, elles sont liées au piston du vérin, comme on le verra plus loin. Le carter statique 24, à travers lequel passent les différentes lignes hydrauliques et électriques 23 (ces dernières sous forme de harnais 23") issues du carter structural 5, comporte, dans l'exemple de turbomoteur 1 représenté en regard des figures 3 et 4, un carter extérieur 50, un carter aérodynamique 51 et un collecteur 52. En particulier, le carter extérieur 50 définit la ligne géométrique de carter externe et permet de connecter les lignes de servitude 23 provenant d'équipements amont du turbomoteur. Le carter aérodynamique 51 définit les parois cylindriques externe 53 et interne 54 de veine intérieure 55 des turbines et comporte des bras radiaux 56 reliant les parois entre elles. Comme on le voit sur la figure 4, des bras radiaux épais 56 permettent de faire transiter à l'intérieur les différentes lignes 23 et des bras radiaux minces 57 assurent la fonction aérodynamique pour l'orientation du flux d'air dans la veine 55. Entre ce carter aérodynamique 51 et le système FFS 27, se trouve le collecteur annulaire 52 qui permet de réunir et de maintenir sur un support cylindrique intermédiaire 58, les lignes de servitude 23', 23", 23"' visibles sur la figure 4 provenant des bras radiaux épais 56. Le collecteur annulaire 52 achemine les lignes de servitude 23', 23", 23" vers l'ensemble 25, notamment vers le corps du système en minimisant leurs encombrements. Une cloison transversale amont 60 et une cloison transversale aval 61 sont rapportées fixement au support cylindrique 58. Comme le montrent les figures 3 et 5, la cloison amont 60 est fixée à sa périphérie extérieure au carter aérodynamique 51, tandis que sa périphérie intérieure est solidaire du capot 49 du système FFS 27, et la cloison aval 61 est fixée en périphérie extérieure au carter aérodynamique 51 et solidaire en périphérie intérieure du corps 35 du système FFS. Ainsi, on voit que deux enceintes annulaires respectivement externe 62 et interne 63 sont ménagées entre les cloisons 60,61 et le support 58. L'enceinte externe 62, en communication avec la veine 55, forme une enceinte de ventilation pour l'environnement immédiat et l'enceinte interne 63 forme une enceinte de récupération d'huile pouvant provenir du système FFS 27. Par ailleurs, la cloison aval 61 permet également de définir la purge pour le refroidissement des disques de la turbine, et aussi de définir la frontière entre le carter statique 24 et le système FFS 27. On remarque aussi que le système FFS 27 est logé à l'intérieur du collecteur (carter statique 24), de sorte qu'il est ainsi au plus près des lignes pour y être raccordé au mieux, et que ce nouvel agencement de l'ensemble 25 gagne en compacité, comme on peut le voir en comparant la figure 2, où le carter 25, le fourreau 26, le système FFS 27 et l'actionneur 28 sont alignés les uns à la suite des autres, avec la figure 3, où le carter et le système FFS sont intégrés l'un dans l'autre, puis suivis du fourreau et de l'actionneur. Les trois lignes d'alimentation en huile 23' destinées aux trois chambres 38,39,47 du système FFS 27 sont avantageusement directement raccordées à ce dernier, depuis le collecteur 52. Ainsi, ces lignes qui présentent un diamètre significatif (figure 4) en raison des débits et pressions nécessaires, ne transitent plus par le fourreau. Comme les lignes d'alimentation arrivent directement au corps 35 du système FFS 27, sans passer par le fourreau 26, seuls passent dans ce dernier les tubes délimitant les passages hydrauliques pour la commande du vérin. Ces tubes concentriques 36,37, l'un dans l'autre, sont ainsi diamétralement plus petits (diamètre égal au tube externe) que les trois lignes d'alimentation distinctes 23' (disposées côteà-côte, coupe CP de la figure 2) parcourant le fourreau selon l'art antérieur. De la sorte, le fourreau 26 a un diamètre largement inférieur. A titre d'exemple, le diamètre du fourreau pour une architecture de l'art antérieur (figure 2) passe d'un diamètre de 100 mm à un diamètre de 60 mm avec la nouvelle architecture de l'ensemble selon l'invention (figure 3). En particulier, le fourreau 26 est statique et est, du côté de son extrémité amont 26', fixé à la cloison ou flasque aval 61 du collecteur, en entourant le corps cylindrique 35 du système FFS 27. Du côté de l'extrémité aval 26", le fourreau 26 se trouve proche du vérin 28, sans être liée à ce dernier, puisque, comme on le verra plus loin, dans la réalisation de l'ensemble de commande fluidique 25 de l'invention, le vérin linéaire 28 est aussi rotatif, solidaire du rotor portant l'hélice aval 3. Par ailleurs, compte tenu de la longueur de ce fourreau 26 (supérieur au mètre) entre le carter statique 24 et l'hélice aval 3, au moins un palier supporte le fourreau en partie médiane de celui-ci. On voit, sur la figure 3 (axialement tronquée en raison de cette longueur) et la figure 6, que des surépaisseurs radiales, locales 67 sont avantageusement prévues de façon régulièrement répartie sur l'extérieur du fourreau 26. Autour des surépaisseurs est monté le palier 31 par sa bague interne 31', la bague externe non représentée étant au contact de l'arbre interne d'entraînement 12 de l'hélice aval 3. On a aussi schématisé sur la figure 3, le réducteur 10 coopérant par l'arbre planétaire 10' avec l'arbre de turbine 32 qui entoure le fourreau, et les arbres 11, 12 des hélices, liés au réducteur. Entre les surépaisseurs 67 peuvent ainsi passer des lignes d'alimentation par exemple électriques 23" sous forme de harnais (en trait mixte sur la figure 6), issues du carter statique 24 et s'étendant ensuite autour de l'extérieur du corps 35 du système FFS 27, puis du fourreau 26 pour passer entre les surépaisseurs 67 et alimenter des équipements électriques aval non représentés. Des lignes de lubrification hydrauliques 23" pour des paliers (par exemple le palier inter-arbres) peuvent suivre ce cheminement le long du fourreau et ainsi contribuer à la diminution diamétrale de ce dernier. On pourrait également faire passer entre le tube externe 36 et le fourreau 26 d'autres lignes de lubrification. En ce qui concerne le vérin 28 de l'ensemble de commande 25, représenté notamment sur les figures 3 et 7, le cylindre ou partie externe 70 de celui-ci est fixe en translation, selon l'axe A, et solidaire d'un carter rotatif non visible du turbomoteur, en l'occurrence un carter rotatif de l'hélice aval. Le piston 71 du vérin, mobile en translation par le système FFS 27, sépare l'intérieur du cylindre en deux chambres respectivement amont 72 et aval 73 et est également rotatif, comme on le verra ci-après. Dans la chambre amont 72 du vérin débouche le passage annulaire 45 des tubes concentriques du système 27. Le tube externe 36 est entouré à son extrémité 36" logée dans la chambre amont, d'un capot externe 74 qui est fixé au piston par des éléments non représentés. Des trous 75 ménagés dans le capot mettent en communication le passage annulaire 45 des tubes débouchant dans l'intérieur du capot 76, avec la chambre amont 72 du vérin.

Dans la chambre aval 73 du vérin débouche le passage central 48 du tube interne 37, au-delà d'une cloison 77 séparant fluidiquement le passage annulaire 45 des tubes du passage central 48 axial du tube interne. Ce dernier émerge donc du tube externe, traverse axialement la cloison 77 et débouche par son extrémité 37" dans une cavité interne 78 du piston 71. Le passage central 48 du tube interne 37 communique avec la chambre aval 73 du vérin par des trous 79 ménagés dans le piston entre la cavité 78 et la chambre aval 73. Le piston se prolonge, du côté de la chambre aval, vers l'extérieur du cylindre par la tige 80 solidaire du piston à laquelle est lié le mécanisme à bielles 29 de l'ensemble 25. Les bielles 29 de l'ensemble 25 sont articulées aux pivots ou axes 19 des pales 21 pour modifier leur orientation autour des axes B (figure 1) en fonction de la position de la tige 80. Le piston 71 et sa tige 80 sont ainsi liés en rotation au carter à anneau 15 de l'hélice aval 3 par le mécanisme à bielles 29. Le vérin linéaire 28 est ainsi rotatif Deux paliers (roulements) sont prévus entre le vérin 28 et respectivement les tubes coulissants 36, 37 du système FFS 27 pour permettre la rotation du piston par rapport aux tubes et ainsi le changement de repère entre le repère statique du carter 24 et le repère tournant de l'hélice. L'un 81 est disposé entre le tube externe 36 et le capot 74 solidaire du piston 71. L'autre 82 est disposé dans la cavité 78, entre le tube interne 37 et le piston 71. Ainsi, la rotation du vérin 28 (cylindre et piston) et le coulissement du piston 71 par rapport au cylindre 70 imposé par l'huile sous pression circulant dans les chambres du corps par les passages 45 et 48 des tubes peuvent s'effectuer sans problème. Les fonctions de contrôle de la course axial du système FFS (tubes) sont ainsi dissociées du vérin qui assure le transfert de mouvement proprement dit. La séparation des fonctions entre le vérin et le système est obtenue. Les paliers assurent le changement de repères. Dans l'agencement antérieur, on rappelle que les tubes du système sont rotatifs et que seule la partie mobile en translation du vérin est rotative. Sans entrer dans une description détaillée du fonctionnement du système FFS qui ne fait pas partie ici de l'invention, on rappelle que l'orientation souhaitée des pales de l'hélice aval 3 est obtenue de la façon suivante. Les chambres 38, 39, 48 du système FFS 27 sont alimentées en huile par les trois lignes respectives 23', et les pressions envoyées dans celles-ci et commandées en amont de l'ensemble 25, déterminent les différentes phases de fonctionnement dudit ensemble et, par suite, le calage souhaité des pales de l'hélice aval 3. Ainsi, l'alimentation en huile de la chambre amont 72 du vérin 28, à partir de la chambre de gauche 38 du corps, de l'ouverture 44 et du passage annulaire 45, imprime au piston 71 sa course de coulissement vers la droite (sortie de la tige 80 du vérin) et, simultanément celui des tubes 36, 37, ce qui correspond aux phases de vol et de roulage au sol, avec une orientation des pales, via le mécanisme à bielles 29, depuis la position drapeau jusqu'à une position quasi-reverse.

Le passage en position reverse des pales est obtenu par la poursuite du déplacement des tubes vers la droite grâce à la mise en communication progressive des deux chambres 38, 39 du système FFS par l'ouverture oblongue 44 plus grande que la cloison 40. Le surplus d'huile pressurisée qui parvient dans la chambre 72 entraîne la poursuite de la course de coulissement du piston 71 vers la droite du cylindre et la sortie totale de la tige 80, correspondant à la position reverse des pales.

Le retour rapide dans la position de mise en drapeau des pales est obtenu par l'alimentation en huile issue du passage central ou chambre 48 du système FFS 27, de la chambre aval 73 du vérin 28. Le piston 71 est totalement repoussé (course retour) vers la gauche du cylindre (figure 7). L'ensemble de commande 25 avec sa nouvelle architecture atteint les objectifs fixés. Du fait de l'agencement du système FFS 27 directement en liaison avec le carter fixe 24 et les servitudes 23 transitant par celui-ci, les grosses lignes d'alimentation hydrauliques 23' sont raccordées immédiatement sur le corps du système FFS 27, et ne passent plus par l'intérieur du fourreau (figure 2). Le diamètre de ce dernier peut être alors réduit significativement, puisque seul le diamètre du tube externe est à passer, diamètre qui est fortement moindre que la somme des trois diamètres des grosses lignes hydrauliques agencées initialement côte-à-côte. Par ailleurs, le fourreau 26 ainsi réduit dégage de l'espace autour de celui-ci, notamment pour permettre l'agencement, le long du fourreau, de harnais électriques à destination d'équipements et d'autres lignes de lubrification des paliers, lesquelles lignes (hydrauliques et électriques) sont alors accessibles et visibles et peuvent ainsi être raccordées, non plus en aveugle, mais de manière aisée et sûre depuis l'extérieur. Et surtout, ce gain d'espace par la limitation de la dimension radiale du fourreau permet de définir un réducteur épicycloïdal 10 ayant un plus grand rapport de réduction, puisque l'arbre planétaire 10' de ce réducteur peut avoir un diamètre plus petit, ce qui augmente le rapport de réduction du réducteur.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Ensemble de commande fluidique (25) pour varier le pas d'une hélice de turbomachine, telle qu'une turbomachine comportant un réducteur épicycloïdal entraîné par l'arbre planétaire lié à une turbine de puissance de la turbomachine, ledit ensemble reliant un carter statique (24) de la turbomachine, dans lequel arrivent des lignes d'alimentation notamment fluidiques (23), aux pales de l'hélice, et comportant : - un système de commande de pas fluidique (27) solidaire du carter statique (24), apte à être relié aux lignes d'alimentation, - un actionneur linéaire (28) à deux chambres séparées par un piston (71) dont le coulissement est imposé par le système de commande et permet la rotation des pales, et - deux tubes concentriques (36, 37) logés dans l'arbre planétaire du réducteur épicycloïdal et reliant le système (27) à l'actionneur (28) en délimitant deux passages fluidiques (45, 48) en liaison respective avec les deux chambres (72, 73) de l'actionneur.
2. 2. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel le système (27) est agencé à l'intérieur du carter statique (24) et comporte un corps creux (35) solidaire du carter et à l'intérieur duquel sont reçus les deux tubes concentriques coulissants respectivement externe (36) et interne (37), et des chambres internes délimitées (38,39,47) par le corps (35) et les tubes (36,37) et en liaison respective avec les lignes d'alimentation pour commander, par le coulissement des tubes et du piston de l'actionneur, l'orientation des pales de l'hélice, selon les phases de fonctionnement de la turbomachine.
3. 3. Ensemble selon la revendication 2, dans lequel le corps creux (35) comprend deux chambres adjacentes (38,39) séparées par une cloison (40) et traversées par le tube externe (36), les deux chambres communiquant, par une ouverture (44) ménagée sur le tube externe (36), avec le passage fluidique annulaire (45) prévu entre les deux tubes (36,37) et débouchant dans l'une (72) des chambres de l'actionneur, d'un côté du piston, et une troisième chambre (47) en liaison avec le passage fluidique (48) du tube interne (37) et débouchant dans l'autre chambre (73) de l'actionneur, de l'autre côté du piston.
4. 4. Ensemble selon la revendication 3, dans lequel les deux tubes coulissants externe (36) et interne (37) sont guidés et maintenus entre eux par un manchon annulaire (46), à l'une de leurs extrémités, tandis que leurs autres extrémités sont liées au piston de l'actionneur (28).
5. 5. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 4, aménagé dans un fourreau (26) solidaire du corps fixe (35) du système de commande fluidique (27) à son extrémité amont, le fourreau étant supporté sur sa longueur par au moins un palier (31), l'extrémité aval du fourreau étant située prés de l'actionneur (28) et le fourreau étant logé dans l'arbre planétaire du réducteur épicycloïdal.
6. 6. Ensemble selon la revendication précédente, dans lequel le fourreau (26) présente, en périphérie extérieure, des surépaisseurs radiales, locales (67) pour le support d'un palier, entre lesquelles peuvent passer, le long du fourreau, des lignes d'alimentation hydraulique et/ou électrique (23", 23") en direction de paliers et/ou d'équipements.
7. 7. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel l'actionneur (28) est rotatif, le cylindre (70) fixe en translation étant solidaire d'un carter tournant de l'hélice (3), et le piston coulissant (71) auquel sont reliés les tubes (36,37) du système de commande (27), est lié à un mécanisme à bielles ou analogues (29) articulé aux pivots (19) des pales (21) à orienter, montés sur un carter à anneau (15) de l'hélice.
8. 8. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel, pour permettre le changement de repère entre les tubes coulissants (36,37) du système de commande (27) et l'actionneur rotatif (28), des paliers (81,82) sont prévus d'une part entre le tube externe (36) et le piston (71) et, d'autre part, entre le tube interne (37) et le piston.
9. 9. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel le carter statique (24) comporte un carter extérieur (50) et dans celui-ci un carter aérodynamique pour le passage du flux gazeux, et ayant des bras radiaux (56,57) pour le passage des lignes d'alimentation (23) en direction du système de commande (27), entre le carter aérodynamique et le système de commande étant prévu un collecteur (52) pour réunir les lignes d'alimentation sur un support cylindrique (58) et définir avec ce dernier et des cloisons transversales amont (60) et aval (61), une enceinte deventilation (62) avec le flux gazeux et, sous le support, une enceinte de récupération (63) de lubrifiant issu du système de commande.
10. 10. Turbomachine notamment pour aéronef, du type comportant une partie générateur de gaz (G) et une partie de propulsion (P) à doublet d'hélices coaxiales (2, 3) et contrarotatives amont et aval, et des ensembles (25) pour commander la variation du pas des hélices amont (2) et aval (3) en fonction des phases de fonctionnement de la turbomachine, caractérisée par le fait que l'ensemble (25) pour commander la variation du pas de l'hélice aval (3) est tel que défini selon l'une des revendications 1 à 9.