Turbopropulseur La présente invention a pour objet un turbopropul seur à ventilateur monté en by-pass.
Ce turbopropulseur est caractérisé par le fait que le ventilateur, dont l'aubage est réglable, est monté en amont du compresseur et a son aubage réglable placé sous la commande d'un servomécanisme logé, au moins en partie, dans le moyeu du ventilateur, ce moyeu, l'aubage et le servomécanisme étant agencés de manière à tourner comme un tout coaxialement avec la turbine qui les entraîne.
Le dessin représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe axiale montrant l'extrémité antérieure d'une première forme d'exécution et illus trant des détails du ventilateur.
La fig. 2 est une demi-coupe du moyeu du ventila teur, suivant la ligne II-II de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue similaire à celle de la fig. 1 de l'extrémité antérieure d'une autre forme d'exécution, et la fig. 4 est une vue partielle en bout de la fig. 3.
Le turbopropulseur représenté à la fig. 1 comprend un ventilateur 1, comprenant un aubage qui est monté rotativement dans un conduit by-pass fixe 3. Le venti lateur 1 est monté à l'extrémité antérieure du turbopro pulseur, en amont du compresseur de celui-ci, son cu bage 2 étant à pas variable sous la commande d'un servomécanisme logé dans le moyeu 4 du ventilateur. Le servomécanisme comprend un moteur hydraulique de changement de pas 5 et une servo-soupape 6 montée dans un dispositif à piston 7 du moteur 5.
Le dispositif à piston 7 est relié à toutes les pales 2 du ventilateur 1 et la servo-soupape 6 est actionnable manuellement, par une tringlerie de commande 8, dont seule l'extrémité côté engin est représentée au dessin, et qui agit par un ou des paliers 9 pour produire les dépla cements axiaux d'un tube de commande de variation de pas 10.
Le tube de commande 10 traverse coaxiale- ment le moyeu 4 et est relié à la soupape 6, de telle sorte que la tringlerie de commande 8 produit un mou vement axial de la servo-soupape 6 dans le dispositif à piston 7, ce mouvement étant suivi par le moteur 5 pour produire un réglage précis de position.
Un cylindre hydraulique<B>11</B> du moteur 5, dans lequel le dispositif à piston 7 est mobile axialement, le dispositif à piston 7 et la soupape de commande 6, ainsi que le moyeu 4 du ventilateur dans lequel ces organes sont logés, de même que les pales 2 portées par le moyeu, constituent, dans leur ensemble, un tout tournant à l'intérieur d'une enve loppe non rotative 3. Une calotte 12 ferme la partie antérieure du moyeu 4. L'admission d'huile du dispositif hydraulique de commande et son retour à la soupape 6 sont réalisés à l'intérieur et à l'extérieur du tube de commande rotatif 10.
La section compresseur, le dispositif de combustion et la section turbine de l'engin peuvent être à arbre sim ple, la silhouette de l'extrémité antérieure du compres seur ayant seule été représentée en 13. L'entrée du com presseur 14 communique avec le tube by-pass et est ainsi chargée par le ventilateur 1 dont les variations de pas de l'aubage 2 non seulement vont varier le rapport by-pass mais constituent, en fait, un premier étage varia ble du compresseur.
Le ventilateur 1 comporte une mul tiplicité de pales 2, par exemple dix-sept ou plus, et est entraîné par l'arbre de l'engin turbocompresseur par l'intermédiaire d'une boîte de réduction 15. Une cou ronne de pales fixes 16, à .pas fixe, est montée dans le conduit 3, en arrière du ventilateur 1 et en amont de l'entrée 14 du compresseur.
L'aubage 2 du ventilateur est agencé de manière à pouvoir occuper une position dans laquelle son pas est négatif, pour renverser la direc tion du flux d'air dans le conduit 3, et, lorsqu'un tel renversement de pas est réalisé, produire un freinage aérodynamique de l'avion sur lequel l'engin est fixé. Le moyeu 4 comprend un boîtier antérieur 17 qui pésente une partie 18, s'étendant vers l'avant, ména geant le cylindre 11, un boîtier.
postérieur 19 et un corps de moyeu 20 portant l'aubage du ventilateur, et qui est serré entre les boîtiers 17 et 19, suivant des cercles de diamètres inférieurs au diamètre maximum du corps de moyeu. Le corps de moyeu 20 est fendu et est formé de deux parties antérieure 20a et postérieure 20b boulon nées l'une à l'autre pour maintenir les racines des pales. 21 serrées entre elles.
Les racines 21 des pales sont maintenues dans des trous radiaux 22 ménagés entre les faces en contact des moitiés antérieure et -postérieure du corps de moyeu 20, à sa périphérie -extérieure. A cette distance du centre, et aux vitesses de rotation prévues, les forces de :butée- et de pivotement exercées sur les paliers sont élevées, particulièrement les premières. En conséquence, des paliers de butée et de pivotement 23 et 24, respective ment, sont interposés entre les racines 21 des pales et le corps de moyeu 20.
Pour maintenir les charges sur le corps de moyeu 20 à un niveau acceptable, _ le meil leur matériau utilisé pour lés pâles'2 est-lë titane. Une couronne d'écrous 25 (fig. 1) maintient assemblées les deux moitiés 20a et 20b du corps de moyeu, au voisi nage des racines 21 des pales, un boulon 25 passant entre chaque trou 22 de racine de pale.
- -En--se référant à -la construction des fig.-1 et -2;-on voit que le boîtier 19 est ouvert à son extrémité anté rieure, son extrémité postérieure présentant une paroi 26 perpendiculaire à l'axe de rotation du ventilateur 1, et qui sert à la fixation du boîtier postérieur 19, et ainsi de tout l'ensemble rotatif, à une bride- 27 .de montage du ventilateur à l'extrémité antérieure d'une boîte réduc trice de l'engin 28, à travers laquelle passe le tube de commande 10, le tout étant coaxial à l'axe de rotation du turbocompresseur de l'engin.
A cet effet, la paroi postérieure 26 présente une cou ronne de trous correspondant avec une couronne simi laire de trous de la bride de montage 27, des boulons 29 traversant les paires de trous en coïncidence. Le corps de moyeu 20 est annulaire et creux, c'est-à-dire sensi blement en forme de tore, et est d'un diamètre supé rieur à celui des boîtiers 17 et 19. Une couronne -inté- rieure de boulons 30, qui contribue à maintenir assem blées -les moitiés 20a et 20b du corps de moyeu; passe également dans des trous ménagés dans les brides 31 et 32 des boîtiers 17 et 19 et ainsi contribue au 'serrage du corps de moyeu 20 entre les boîtiers.
La paroi postérieure 26 est annulaire et présente, dirigée vers l'avant, à partir de son bord intérieur, une partie cylindrique creuse 33, en forme de manchon, qui occupe le centre du moyeu 4 et traverse la partie cen trale creuse du corps de moyeu pour s'étendre jusque dans le bottier antérieur 17. Le diamètre intérieur de ce manchon 33 est usiné de manière à constituer une sur face cylindrique de guidage axial d'une partie intérieure 34 du dispositif à piston 7, dans laquelle la soupape de commande 6 est disposée coaxialement et dans laquelle les lumières de la soupape sont ménagées.
La surface extérieure, usinée, cylindrique du manchon 33 présente des -dents longitudinales ou cannelures 35 empêchant tout mouvement relatif angulaire du dispositif à piston 7 dont une partie intermédiaire 36, tubulaire, constitue l'organe de prise de force du moteur 5 et est monfée de faon à pouvoir coulisser le long de .la. surface extérieure du manchon 33.
_ Une partie extérieure 38 du dispositif à piston 7 cons titue un piston extérieur coulissant axialement dans le cylindre 18 que forme le boîtier antérieur 17, ce boîtier étant ainsi divisé, par le piston extérieur 38, en deux chambres A et B, de réglage dans les sens croissant et décroissant du pas. La soupape 6 est commandée ma nuellement et détermine l'admission de fluide hydrau lique dans l'une ou l'autre des chambres A et B, selon la direction de déplacement de la soupape et selon que le pas des pales 2 doit être réglé de façon grossière ou fine.
Le fluide- hydraulique est admis -sous: pression à l'extrémité postérieure de la soupape 6 par un conduit 40 qui est lui-même alimenté par une pompe entraînée par l'engin, non représentée, et qui traverse coaxiale- ment l'arbre de réduction 28.
La partie tubulaire 36 du dispositif à piston 7 s'étend vers l'arrière et coulisse sur le manchon 33, à travers le centre creux du corps de moyeu 20. Sur sa surface exté rieure sont ménagées des dents hélicoïdales 42 qui pénè trent dans des espaces ménagés entre des dents hélicoï dales 43 d'un moyeu creux 44 d'une roue conique 45 de grand diamètre. Cet interengagement des dents 42 et 43 constitue un dispositif à came hélicoïdale par lequel le mouvement linéaire du dispositif à piston 7 est trans formé en un mouvement angulaire de la roue 45 autour de l'axe de-rotation du ventilateur 1.
La roue conique 45 est entièrement disposée, à l'exception de son moyeu 44, à l'intérieur du corps de moyeu 20, son voile 46 étant étroitement serré entre les moitiés 20a et 20b du corps de moyeu 20, au voisinage de la périphérie intérieure de celui-ci.
A sa périphérie intérieure, le moyeu @20 prend appui sur la surface extérieure cylindrique du moyeu 44 de la roue conique, avec interposition de garnitures anti friction 47 disposées entre la surface extérieure cylin- driqüë du moyeu 44-et des segments des moitiés anté rieure et postérieure du corps de moyeu 20, pour agir comme des bagues de butée axiale et de maintien radial lorsqu'un mouvement angulaire doit être imparti à la roue conique 45 par rapport au corps de moyeu 20.
Vers sa périphérie extérieure, le voile 46 de la roue conique s'incline, c'est-à-dire que sa-partie centrale est décalée par rapport à sa serge dentée 48, cette inclinai- <U>son</U> étant rendue possible par la forme creuse torique du corps de moyeu 20, à son diamètre. Les dents de la serge 48 engrènent avec des petits pignons coniques 49 solidaires chacun d'une des racines 21 des pales.
On voit que la couronne -de boulons 30 servant au serrage du- corps de moyeu 20 entre les boîtiers 17 et 19 doit passer à travers le voile 46 de la roue conique 45. Afin de permettre ce passage sans empêcher les mou vements angulaires de -la roue conique par rapport au corps de moyeu 20, nécessaires pour produire le réglage du pas des pales 2, le voile 46 présente des trous allon gés 50, en arc de cercle, pour le passage de ces boulons 30.
En variante, les moyens pour produire les mouve ments angulaires synchronisés de l'ensemble des petits pignons coniques 49 pourront être constitués par une multiplicité de segments dentés coniques montés sur des bras radiaux entre lesquels -les -boulons<B>30</B> du moyeu passeront, l'agencement ayant alors la forme -d'un croi sillon denté. ' Le nez 12 présente à sa base une bride 52, dirigée vers l'intérieur, par laquelle il est boulonné sur la moitié antérieure 20a @ du corps de moyEÛ @ 20, @ et .une plaque annulaire de fixation 53 boulonnée à l'extrémité- anté;
rieure -18a de- la partie- cylindrique 18-de la partie_.anté- rieure 17 du moyeu. Cette extrémité antérieure 18a de la partie antérieure du moyeu est tronconique ; un cou vercle cylindrique amovible 54 ferme la petite extrémité du cylindre 11 qui, sans cela, serait ouverte.
Comme le montrent les fig. 1 et 3, le bord d'attaque du conduit stationnaire by-pass 3 entourant le ventila teur rotatif est disposé légèrement en avant de la base du nez 12, et la paroi intérieure du conduit 3 est munie d'un renforcement non rotatif, ou anneau de garde, 55 situé dans le plan des pales 2 du ventilateur, avec lequel les sommets des pales sont à très faible distance. Cet anneau de garde entoure les pales 2 et protège l'avion des détériorations sérieuses qui se produiraient dans le cas où une pale se détacherait ou dans le cas où le ven tilateur éclaterait.
Aux fig. 3 et 4, une variante est prévue dans la liai son entre le dispositif à piston 7 du moteur de change ment de pas 5 et l'ensemble des racines 21 de pales. Une bague 60 est disposée coaxialement dans le corps de moyeu creux 20 et entoure le boîtier postérieur 19 en s'étendant vers l'avant ; elle est reliée au dispositif à pis ton 7 par une couronne de tiges de liaison 61 qui cons tituent la prise de force de sortie du moteur 5. Chaque racine 21 de pale porte une manivelle 62 dont le mane- ton 63 est à rotule 64, qui s'engage dans une gorge péri- phérique 65 de la bague 60.
Le mouvement axial de la bague 60, avec le dispositif à piston 7, sous l'action de la soupape 6, fait tourner toutes les manivelles 62 simul tanément pour produire le réglage de pas des pales 2 du ventilateur. Les tiges 61 passent dans des manchons de g<I>a</I> uidage 66 et 67 montés respectivement dans une paroi annulaire postérieure 68 du boîtier antérieur 17 et dans la demi-partie postérieure 20b du corps de moyeu. Ces manchons de guidage empêchent un mouvement de rota tion du dispositif à piston 7 par rapport au moyeu 4.
Dans cette forme d'exécution, l'ensemble rotatif est supporté par un manchon 69 à travers lequel passe le tube de commande 6, et qui est boulonné sur une. bride de fixation 70 à l'extrémité antérieure de la boîte de réduction 15. Une partie creuse, dirigée vers l'avànt du boîtier postérieur 19 s'étend jusque dans le boîtier anté rieur 17 ; cette partie creuse est,. dans le cas présent, de forme cylindrique à étagés. -Elle@presente une section de grand diamètre 72 qui est entourée par la bague 60 et est adjacente au centre du moyeu creux et qui le ferme, ainsi qu'une partie 73, s'étendant vers l'avant, en forme de manchon.
La partie de grand diamètre 72 est mon tée sur le manchon 69 par l'intermédiaire de paliers antifriction 74, alors que la partie antérieure 73, formant manchon, constitue un élément central sur lequel cou lisse le dispositif à piston 7. Dans cette construction, le dispositif 7 est de forme plus simple, avec son piston extérieur 75 qui coulisse dans le cylndre 11 et divise ce dernier en chambres A et B de réglage de pas grossier et de réglage de pas fin, et une partie centrale tubulaire 76 qui coulisse sur la surface extérieure usinée cylindrique du manchon 73.
A son extrémité postérieure, le manchon 73 est can nelé intérieurement en 77 pour assurer la liaison d'en traînement avec l'arbre tubulaire d'une boîte de réduc tion 78 qui s'étend vers l'avant, dans le manchon 73, coaxialement, à travers le tube de commande 6 et le manchon fixe 69. Le manchon 73 relie la partie 72 du boîtier postérieur 19 par une paroi annulaire radiale 79 de sorte que le corps de moyeu 20 est entraîné par le boîtier postérieur 19. La partie cylindrique 18 du boîtier antérieur 17 présente, dans ce cas, une bride terminale 82 sur laquelle est boulonné un couvercle cylindrique tronconique 83.
Le couvercle 83 s'étend vers l'avant dans une partie 12a en forme de calotte, à double paroi, du nez 12, qui est supportée par la bride cylindrique 82, le reste de la partie extérieure du nez 12 étant, de façon similaire, supporté à son extrémité antérieure et, comme précédemment, muni d'une bride 52 pour son boulon nage sur la demi-partie 20a du corps de moyeu 20.
L'extrémité antérieure du manchon 73 est engagée dans une ouverture terminale 85 du couvercle cylindri que 83 et porte une soupape de décharge de pression d'huile 86 qui se décharge sur la calotte 12a du nez pour refroidir l'huile et réchauffer le nez et constituer ainsi un moyen de dégivrage. Un conduit 87 se dirige vers l'avant, coaxialement, à travers l'arbre d'entraînement creux 78 pour alimenter en huile la soupape 6, ce con duit s'étendant jusqu'à l'extrémité postérieure, d'entrée, de la soupape de décharge 86. Comme on le voit, la soupape de commande 6, dans cette forme d'exécution, est décalée par rapport à l'axe de rotation, étant monté de façon coulissante dans la partie 76 du piston, à l'exté rieur du manchon 73.
Dans les deux engins, une seconde soupape 88 est montée en série, hydrauliquement parlant, entre la sou pape de commande 6 et la chambre A de réglage dans le sens croissant. La soupape 88 est normalement en position ouverte mais elle se ferme si le piston vient à s'éloigner de la position désirée, en raison, par exemple; d'une chute dans la pression d'huile ou d'une rupture de tringlerie, et constitue un verrou hydraulique retenant l'huile dans la chambre A.