FR3162425A1 - Ensemble pour turbomachine comprenant un systeme de recuperation de la foudre - Google Patents

Ensemble pour turbomachine comprenant un systeme de recuperation de la foudre

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Guillaume Jean René FOUCRAS
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Abstract

Un ensemble (1) d’aubage à pas variable pour turbomachine non carénée d’aéronef, l’ensemble comprenant un rotor (3) mobile par rapport à un axe radial (X) de la turbomachine, un stator (4) fixe par rapport audit axe radial (X) et au moins un système de récupération de la foudre (5). Le système de récupération de la foudre (5) comprend un pion (6), au moins une face dudit pion (6) étant en contact par frottement avec le rotor (3), une vis (7) prolongeant radialement ledit pion (6) et un moyen de liaison (8) du pion (6) et de la vis (7), ledit moyen de liaison (8) comprenant un ressort intercalé entre le pion (6) et la vis (7). Figure pour l’abrégé : Fig 1

Description

ENSEMBLE POUR TURBOMACHINE COMPRENANT UN SYSTEME DE RECUPERATION DE LA FOUDRE
L’invention concerne le dimensionnement d’une turbomachine en particulier en vue de la gestion d’un impact de foudre sur une turbomachine.
L’invention concerne une turbomachine à aubage à pas variable comprenant un rotor et un stator et en particulier une turbomachine non carénée dans laquelle le rotor comprend un pied d’aube en rotation vis-à-vis du stator.
L’aubage d’une turbomachine non carénée est susceptible d’être frappée par la foudre contrairement à des turbomachines carénées comprenant une nacelle de protection.
Une turbomachine non carénée doit donc impérativement comprendre un système de récupération de la foudre comprenant une liaison de mise à la masse du courant récupéré. Le système de récupération de la foudre créé un chemin de court-circuit préférable pour la foudre. Il permet ainsi d’éviter des dommages structurels dans la turbomachine, pouvant s’avérer dangereux.
Aujourd’hui, les liaisons de mise à la masse de la foudre équipant les turbomachines comprennent généralement une tresse conductrice d’électricité comprenant des câbles en cuivre ou en aluminium. La tresse permet de fournir un chemin sécurisé qui évacue rapidement le courant électrique induit par la foudre.
La tresse est reliée par une première extrémité au rotor de la turbomachine et par une deuxième extrémité au stator de la turbomachine. Si la foudre entre en contact avec l’aubage de la turbomachine, le courant induit par la foudre est directement transmis dans la tresse qui le dirige vers l’avion.
Cependant, cette solution n’est pas optimale car la tresse induit des efforts de frottements importants, notamment lorsque le rotor est en rotation vis-à-vis du stator de la turbomachine. La tresse est par ailleurs difficile à intégrer dans un environnement encombré localement comme l’est la turbomachine au niveau de son ensemble stator/rotor. En outre, le système de récupération de la foudre doit comprendre une tresse avec une longueur importante afin que celle-ci puisse être enroulée autour du rotor lorsqu’il est en mouvement.
Les inconvénients précités engendrent des problèmes d’architecture et d’encombrement au niveau des aubages de la turbomachine.
La présente invention a pour but de pallier les problèmes précités et, en particulier, de limiter les efforts de frottement et d’optimiser l’architecture au sein de la turbomachine.
L’invention a donc pour objet un ensemble d’aubage, notamment d’aubage à pas variable pour turbomachine non carénée, l’ensemble comprenant un rotor mobile par rapport à un axe radial de la turbomachine, un stator fixe par rapport à l’axe radial et au moins un système de récupération de la foudre.
Le système de de récupération de la foudre comprend un pion, au moins une face dudit pion étant en contact par frottement avec le rotor, une vis prolongeant radialement ledit pion et un moyen de liaison du pion et de la vis, ledit moyen de liaison comprenant un ressort intercalé entre le pion et la vis.
Avantageusement, le rotor comprend un pied d’aube et des aubes à pas variable fixées sur le pied d’aube.
Selon un mode de réalisation, la vis du système de récupération de la foudre traverse le stator selon un axe longitudinal de la turbomachine et dans lequel le pion est en contact avec la surface latérale externe du rotor.
Avantageusement, la surface latérale externe du rotor comprend une gorge radiale dans laquelle est inséré le pion.
Selon un mode de réalisation, le pion comporte du graphite.
Avantageusement, au moins la face du pion en contact avec le rotor comporte un revêtement comprenant un faible coefficient de frottement.
Selon un mode de réalisation, la vis comprend un taraudage dans lequel sont insérés le ressort et une partie du pion.
Avantageusement, la face du pion en contact avec le rotor comprend un profil concave épousant la forme du rotor.
Selon un mode de réalisation, l’ensemble comprend deux systèmes de récupération de la foudre répartis radialement autour du rotor.
L’invention a aussi pour objet une turbomachine non carénée comprenant un ensemble tel que défini ci-dessus.
D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figureFIG. 1est une vue schématique d’un ensemble d’aubage à pas variable comprenant un système de récupération de la foudre ;
- la figureFIG. 2est une vue schématique d’un système de récupération de la foudre ;
- la figureFIG. 3est une vue schématique de dessus d’un ensemble d’aubage à pas variable comprenant un système de récupération de la foudre.
 Description détaillée
On a représenté sur laFIG. 1un ensemble d’aubage à pas variable d’une turbomachine pour aéronef, l’ensemble étant désigné par la référence numérique 1. L’ensemble s’inscrit dans un repère orthonormé X, Y, Z, dans lequel l’axe X désigne une direction radiale de la turbomachine, l’axe Y désigne une autre direction radiale de la turbomachine, l’axe Y étant transversal à l’axe X de la turbomachine, et l’axe Z désigne une direction longitudinale de la turbomachine, qui est sensiblement parallèle à une direction longitudinale de l’aéronef lorsque la turbomachine est installée sur ce dernier.
L’ensemble 1 comprend une structure principale, un rotor 3 mobile par rapport à l’axe radial X de la turbomachine, un stator 4 fixe par rapport à l’axe radial X de la turbomachine et un système de récupération de la foudre 5.
Le rotor 3 comprend un pied d’aube 3a, des aubes à pas variable non représentées sur les figures fixées sur le pied d’aube 3a et un pivot 3b. Le stator 4 entoure le rotor 3, plus particulièrement ledit stator 4 entour le pivot 3b du rotor 3 et est fixé sur la structure principale de la turbomachine.
Tel qu’illustré sur laFIG. 2, le système de récupération de la foudre 5 comprend un pion 6, une vis 7 et un moyen de liaison 8 du pion 6 et de la vis 7. Au moins une face dudit pion 6 est en contact par frottement avec le rotor 3 et la vis 7 est située dans le prolongement radial dudit pion 6. La vis 8 traverse le stator 4 selon l’axe longitudinal Z de la turbomachine.
Selon le mode de réalisation représenté par les figures, le pion 6 a sensiblement une forme de cylindre dont l’une des bases latérales est en contact par frottement avec une surface latérale externe du pivot 3b du rotor 3. Le pion 6 prolonge ainsi radialement vers le stator 4 la surface latérale externe du pivot 3b du rotor 3. Le pion 6 et la vis 7 forment un élément allongé en contact avec le pivot 3b du rotor 3 et traversant le stator 4 jusqu’à un point de sortie 9. Avantageusement, le pion 6 comporte du graphite.
Le moyen de liaison 8 du pion 6 et de la vis 7 comprend un ressort intercalé entre ledit pion 6 et ladite vis 7. Plus particulièrement, la vis 7 comprend un taraudage 7a dans lequel est inséré le ressort et une partie du pion 6. Le ressort permet donc de lier la vis 7 et le pion 6 et de créer une force mécanique imposant au pion 6 le contact avec le rotor 3. Le pion 6 est en contact avec la vis 7 et plus particulièrement avec le taraudage 7a de la vis 7 afin de faciliter la transmission du courant lors du contact de la foudre avec l’ensemble 1.
En outre, la surface latérale externe du rotor 3 comprend une gorge radiale 3c dans laquelle est inséré au moins une partie du système de récupération de la foudre 5 et en particulier dans laquelle est inséré le pion 6 et une partie de la vis 7. La gorge 3c du rotor 3 permet de ne pas encombrer localement l’ensemble d’aubage à pas variable 1, le système de récupération de la foudre 5 étant ainsi directement imbriqué dans l’ensemble d’aubage à pas variable 1.
Comme illustré sur laFIG. 1, le courant induit par la foudre traverse le pied d’aubage 3a et le pivot 3b du rotor 3 et est attiré par le pion 6 en graphite, traverse le ressort et la vis 7 et se dirige vers le point de sortie 9 du système de récupération de la foudre 5. Le point de sortie 9 du système de récupération de la foudre 5 dirige ensuite le courant vers la structure de l’aéronef.
On a représenté sur laFIG. 3une vue de dessus du pivot 3b du rotor 3 et du pion 6 en contact avec la surface latérale externe dudit pivot 3b. La face du pion 6 en contact avec ledit pivot 3b comporte un profil concave 10. Le profil concave 10 du pion 6 est de forme complémentaire de la surface latérale externe du pivot 3b, permettant ainsi d’améliorer le contact entre le pion 6 et le pivot 3b. En particulier, le profil concave 10 du pion 6 épouse la forme cylindrique du pivot 3b du rotor 3.
Cette caractéristique permet également d’agrandir la zone de contact entre le rotor 3 et le pion 6 et augmenter l’efficacité du système de récupération de la foudre 5 lorsque le courant à récupérer est puissant. Si le courant à récupérer est plutôt faible, un simple contact ponctuel entre le rotor 3 et le pion 6 peut suffire.
Au moins la face du pion 6 en contact avec le rotor 3 comporte un revêtement 11 comprenant un faible coefficient de frottement, de préférence compris entre 0.02 micromètre et 0.1 micromètre. De la même manière, la face latérale externe du rotor 3 ou la face intérieure de la gorge 3c en contact avec le pion 6 comprend un revêtement comprenant un faible coefficient de frottement.
Par ailleurs, le pion 6, la vis 7 et le moyen de liaison 8 du pion 6 et de la vis 7 sont aptes à supporter la charge du courant de la foudre récupérée. Le pion 6, la vis 7 et le moyen de liaison 8 du pion 6 et de la vis 7 comprennent des matériaux conducteurs d’électricité.
Bien entendu, on ne sort pas du cadre de l’invention lorsque l’ensemble 1 présente une composition différente. Il est ainsi possible de concevoir un système de récupération de la foudre 5 comprenant plusieurs pions 6 et/ou plusieurs vis 7 et/ou plusieurs moyens de liaison 8 du pion 6 et de la vis 7. On peut aussi envisager que le système de récupération de la foudre 5 soit positionné axialement entre le pied d’aube 3a et le stator 4, le pion 6 étant ainsi en contact par frottement avec la face inférieure du pied d’aube 3a. En outre, un ensemble d’aubage à pas variable 1 peut comprendre plusieurs systèmes de récupération de la foudre 5 tels que décrits plus haut.
Finalement, un système de récupération de la foudre 5 s’applique pour n’importe quel système comprenant une pièce en rotation vis-à-vis d’une pièce fixe, ledit système étant susceptible d’être frappé par la foudre.
Le système de récupération de la foudre 5 permet d’apporter une continuité électrique entre le rotor 3 et le stator 4 d’une turbomachine sans générer de frottements trop importants dans l’ensemble 1. Le système de récupération de la foudre 5 est facile de fabrication et d’installation et n’encombre pas localement la turbomachine. Par ailleurs, en cas de maintenance sur la turbomachine, le système de récupération de la foudre 5 est facilement accessible.

Claims (10)

  1. Ensemble (1) d’aubage à pas variable pour turbomachine non carénée d’aéronef, l’ensemble comprenant un rotor (3) mobile par rapport à un axe radial (X) de la turbomachine, un stator (4) fixe par rapport audit axe radial (X) et au moins un système de récupération de la foudre (5), caractérisé en ce que le système de récupération de la foudre (5) comprend un pion (6), au moins une face dudit pion (6) étant en contact par frottement avec le rotor (3), une vis (7) prolongeant radialement ledit pion (6) et un moyen de liaison (8) du pion (6) et de la vis (7), ledit moyen de liaison (8) comprenant un ressort intercalé entre le pion (6) et la vis (7).
  2. Ensemble (1) selon la revendication 1, dans lequel le rotor (3) comprend un pied d’aube (3a) et des aubes à pas variable fixées sur le pied d’aube (3a).
  3. Ensemble (1) selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel la vis (7) du système de récupération de la foudre (5) traverse le stator (4) selon un axe longitudinal (Z) de la turbomachine et dans lequel le pion (6) est en contact avec la surface latérale externe du rotor (3).
  4. Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la surface latérale externe du rotor (3) comprend une gorge radiale (3c) dans laquelle est inséré le pion (6).
  5. Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le pion (6) comporte du graphite.
  6. Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel au moins la face du pion (6) en contact avec le rotor (3) comporte un revêtement (11) comprenant un faible coefficient de frottement, de préférence compris entre 0.02 micromètre et 0.1 micromètre.
  7. Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la vis (7) comprend un taraudage (7a) dans lequel sont insérés le ressort et une partie du pion (6).
  8. Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la face du pion (6) en contact avec le rotor (3) comprend un profil concave (10) épousant la forme du rotor (3).
  9. Ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, qui comprend deux systèmes de récupération de la foudre (5) répartis radialement autour du rotor (3).
  10. Turbomachine non carénée comprenant un ensemble (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.
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