Titre de l’invention : Turbine à gaz à hélice non carénée comprenant un canal d’air de refroidissement et un canal d’éjection de vanne de décharge variable.

DOMAINE DE L'INVENTION

L’invention concerne une turbine à gaz de propulsion à hélice non carénée et en particulier le refroidissement par air dans ces systèmes. L’invention présente un intérêt particulier lorsqu’elle est appliquée aux turbomachines à gaz pour une propulsion d’aéronef.

ETAT DE LA TECHNIQUE

On connaît une turbine à gaz 10 comprenant une soufflante composée d’une hélice amont non carénée et, en aval, d’une hélice aval non carénée ou redresseur fixe.

Les termes amont et aval se définissent par rapport au sens d’écoulement général des gaz au travers de la turbine à gaz.

Le système de propulsion s’étend selon un axe et comporte successivement, dans le sens d’écoulement des gaz dans la turbomachine, la soufflante, une entrée d’air configuré pour alimenter en air :

- une section de compression pouvant comprendre un compresseur basse pression et un compresseur haute pression,

- une chambre de combustion,

- une section de turbine pouvant comprendre une turbine haute pression, et

- une turbine basse pression.

L’air entrant par l’entrée d’air est finalement expulsé de la turbine à gaz par une sortie principale, située en aval de la turbine basse-pression.

L’hélice amont et le compresseur basse pression sont entraînés en rotation par la turbine basse pression par l’intermédiaire d’un premier arbre de transmission, tandis que le compresseur haute pression est entraîné en rotation par la turbine haute pression par l’intermédiaire d’un deuxième arbre de transmission.

En fonctionnement, un écoulement d'air est comprimé par les compresseurs basse et haute pression et alimente une combustion dans la chambre de combustion, dont l'expansion des gaz de combustion entraîne les turbines haute et basse pression. L'air propulsé par l’hélice amont et les gaz de combustion sortant par la sortie de gaz en aval des turbines exercent une poussée de réaction sur le système de propulsion et, à travers lui, sur un véhicule ou engin tel qu'un aéronef.

Une boîte de réduction de vitesse est entraînée par le premier arbre de transmission. Elle entraîne à son tour l’hélice amont qui tourne avec une vitesse de rotation réduite par rapport à la vitesse de rotation de l’arbre de transmission.

L’air entrant par l’entrée d’air s’écoule à travers un canal jusqu’au compresseur basse-pression. En amont du compresseur basse-pression, une roue d’aubes mobiles placée dans le canal est entraînée par l’arbre de transmission. La roue d’aubes mobiles comprend une pluralité d’aubes de compression et augmente en aval la pression de l’air circulant dans le canal. En amont et/ou en aval de la roue d’aubes mobiles se trouve une roue d’aubes fixes ou redresseur. Un canal complémentaire s’étend depuis le canal, en aval du redresseur d’entrée, jusqu’à une sortie complémentaire donnant sur l’extérieur du corps du système de propulsion. Le canal complémentaire présente une forme annulaire et s’étend autour de l’axe du système de propulsion. La sortie d’air est située en aval de l’hélice aval fixe et en amont de la sortie principale.

Le canal complémentaire permet de refroidir un échangeur thermique, notamment dans l’objectif de refroidir la boîte de réduction de vitesse. Un tel canal complémentaire participe également à une partie de la poussée du moteur.

Cependant, un tel canal complémentaire complexifie la structure du système de propulsion.

Il existe donc un besoin d’une structure du canal complémentaire plus simple et qui assure une fonction de refroidissement.

EXPOSE DE L'INVENTION

Un but de l’invention est de proposer une structure plus simple permettant une puissance de refroidissement plus importante que dans l’art antérieur. Le but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à une turbine à gaz comprenant

- deux hélices non carénées,

- un canal principal,

- au moins un étage de compression situé dans le canal principal, le canal principal étant configuré pour alimenter l’étage de compression en air,

- un canal de refroidissement s’étendant depuis une entrée de refroidissement débouchant dans le canal principal, l’entrée de refroidissement étant située en amont du ou de chaque étage de compression par référence à un sens d’écoulement de l'air,

- un échangeur thermique situé dans le canal de refroidissement,

- un canal d’éjection débouchant dans le canal principal et dans le canal de refroidissement de sorte que l'air passant à travers le canal d’éjection ventile l’échangeur thermique, et

- une vanne de décharge variable configurée pour régler un débit d'air dans le canal d’éjection.

Les termes amont et aval se définissent par rapport au sens d’écoulement de l’air au travers de la turbine à gaz.

L’entrée de refroidissement étant située en amont de tout étage de compression dans le canal principal, tous les étages de compression situés dans le canal principal sont ainsi regroupés en aval de l’entrée de refroidissement ce qui permet de simplifier la structure par rapport à l’art antérieur. De plus, l’air entrant dans le canal de refroidissement n’est pas, contrairement à l’art antérieur, chauffé par un étage de compression situé dans le canal principal en amont de l’entrée de refroidissement de sorte que l’air entrant dans le canal de refroidissement est plus froid et offre une puissance de refroidissement supérieure par rapport à l’art antérieur.

On peut également prévoir les caractéristiques suivantes dans la turbine à gaz :

- une chambre de combustion située en aval de l’étage de compression par rapport au sens d’écoulement de l'air,

- le canal principal s’étendant depuis une entrée principale qui est située entre les deux hélices, - le sens d’écoulement de l'air dirigé de l’entrée principale vers l’étage de compression,

- le canal de refroidissement s’étendant depuis l’entrée de refroidissement jusqu’à une sortie de refroidissement débouchant à l’extérieur de la turbine à gaz située en aval des hélices non carénées

- le canal d’éjection débouchant dans le canal principal en aval de l’étage de compression.

Une telle turbine à gaz est avantageusement et optionnellement complété par les différentes caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison :

- la vanne de décharge variable comprend une vanne rotative configurée pour être mise en rotation ;

- la vanne de décharge variable comprend une porte coulissante ;

- un modulateur de flux configuré pour régler un débit d’un flux passant par l’entrée de refroidissement du canal principal au canal de refroidissement ;

- le modulateur de flux est placé à l’entrée de refroidissement ;

- le modulateur de flux est placé à la sortie de refroidissement, le modulateur comprenant une vanne rotative configurée pour être mise en rotation ;

- le modulateur de flux comprend une section variable du canal de refroidissement ;

- le modulateur de flux comprend une vanne rotative configurée pour être mise en rotation autour d’un axe ;

- l’axe est placé en amont de l’entrée de refroidissement, la vanne rotative étant configurée pour être mise en rotation entre une position fermée où la vanne rotative recouvre l’entrée de refroidissement et une position ouverte où la vanne rotative est à l’intérieur du canal de refroidissement ;

-l’axe est placé en aval de l’entrée de refroidissement, la vanne rotative étant configurée pour être mise en rotation entre une position fermée où la vanne rotative recouvre l’entrée de refroidissement et une position ouverte où la vanne rotative est à l’extérieur du canal de refroidissement ; et - le modulateur de flux comprend une porte coulissante.

L’invention porte en outre sur un aéronef comprenant une turbine à gaz telle qu’on vient de la présenter.

L’invention porte également sur un procédé de commande de la turbine à gaz présentée ci-avant, le procédé comprenant, lorsque la vitesse de rotation d’une parmi les deux hélices dépasse une première vitesse prédéterminée, une étape d’annulation du débit d’air s’écoulant du canal principal dans le canal d’éjection, et optionnellement une étape d’ouverture du canal de refroidissement de sorte que de l’air s’écoule du canal principal dans le canal de refroidissement.

Un tel procédé est avantageusement et optionnellement complété par les différentes caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison :

- la première vitesse prédéterminée est égale à 80% d’une vitesse maximale de rotation de l’hélice ;

- une étape d’adaptation d’un débit d’air passant par l’entrée de refroidissement du canal principal au canal de refroidissement par rapport à un besoin en refroidissement de l’échangeur thermique, la turbine à gaz comprenant un modulateur de flux configuré pour régler un débit d’un flux passant par l’entrée de refroidissement du canal principal au canal de refroidissement ;

- lorsque la vitesse de rotation de l’hélice est inférieure à la première vitesse prédéterminée et supérieure à une deuxième vitesse prédéterminée, une étape d’ouverture partielle de la vanne de décharge variable de sorte que de l’air s’écoule du canal principal au canal d’éjection ;

- lorsque la vitesse de rotation de l’hélice non carénée est inférieure à la première vitesse prédéterminée et supérieure à une deuxième vitesse prédéterminée, une étape de diminution d’un débit d’air passant par l’entrée de refroidissement du canal principal au canal de refroidissement, le canal d’éjection de la turbine à gaz débouchant dans le canal de refroidissement en aval du modulateur de flux ; - lorsque la vitesse de rotation de l’hélice non carénée est inférieure à une deuxième vitesse prédéterminée inférieure à la première vitesse prédéterminée ou lorsque la pression dynamique en amont du canal principal passe sous une valeur minimale, une étape d’ouverture totale du canal d’éjection et une étape d’annulation d’un débit d’air passant par l’entrée de refroidissement du canal principal au canal de refroidissement, le canal d’éjection débouchant dans le canal de refroidissement en aval du modulateur de flux ; et

- la deuxième vitesse prédéterminée est comprise entre 40% et 80% d’une vitesse maximale de rotation de l’hélice.

DESCRIPTION DES FIGURES

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une représentation schématique d’une turbine à gaz selon un mode de réalisation de l’invention ; les figures 2 à 9 sont des représentations schématiques d’un détail de la turbine à gaz selon différents modes de réalisation de l’invention.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

Turbine à az

La figure 1 représente d’une turbine à gaz 110 selon un mode de réalisation de l’invention.

La turbine à gaz 110 s’étend selon un axe A. La turbine à gaz 110 comprend deux hélices 121 et 131 non carénées qui forment une soufflante. En particulier la soufflante est composée de l’hélice amont 121 non carénée mobile en rotation autour de l’axe A qui est située en amont de l’hélice aval 131 non carénée ou redresseur fixe. La turbine à gaz comprend également un canal principal 170 qui s’étend à travers la turbine essentiellement parallèlement à l’axe de la turbine depuis une entrée principale 170 jusqu’à une sortie principale 180 débouchant à l’extérieur du carter de la turbine.

Le canal principal 171 est configuré pour faire circuler un flux d’air selon un sens d’écoulement général des gaz, représenté par la flèche G dans la figure 1 , de l’entrée principale 170 vers la sortie principale 180 qui est donc située en aval de l’entrée principale 170.

Les termes amont et aval se définissent par rapport au sens d’écoulement général des gaz au travers de la turbine à gaz.

Entre les deux hélices, c’est-à-dire en aval d’une hélice amont 121 et en amont d’une hélice aval 131 , la turbine à gaz présente dans son carter l’entrée principale 170 du canal principal 171.

Dans ce même mode de réalisation de l’invention, et tout au long du canal principal 171 , la turbine à gaz 110 comporte successivement dans le sens G d’écoulement des gaz:

- au moins un étage de compression formant par exemple une section de compression, la section de compression pouvant comprendre en amont un compresseur basse pression 145 et en aval un compresseur haute pression 127,

- une chambre de combustion 128.

On entend par étage de compression un ensemble d’une roue d’aubes mobiles (ou rotor avec des aubes mobiles) et d’une roue d’aubes fixes (ou stator avec des aubes fixes), la roue d’aubes mobiles pouvant être située en amont ou en aval de la roue d’aubes fixes. Cet étage de compression, par la mise en rotation de la roue d’aubes mobiles peut créer une augmentation de pression d’air à l’aval de l’étage par rapport à l’amont de l’étage.

Dans le canal principal 171 , la turbine à gaz 110 comporte, en outre, en aval de la chambre de combustion 128 une section de turbine pouvant comprendre en amont une turbine haute pression 129, et en aval une turbine basse pression 150. La turbine à gaz est également alimentée en air par le canal principal 171 . Le canal principal 171 est configuré pour alimenter en air entrant par l’entrée d’air 170 au moins un étage de compression et la chambre de combustion. Plus précisément c’est l’air comprimé par l’au moins un étage de compression qui est déplacé dans le canal principal 171 jusqu’à la chambre de combustion et qui en assure l’alimentation. Cette alimentation s’effectue selon le sens d’écoulement G de l’entrée principale 170 vers les étages de compression.

La turbine à gaz 110 comprend aussi un canal de refroidissement 173 qui s’étend depuis une entrée de refroidissement débouchant dans le canal principal 171 jusqu’à une sortie de refroidissement 178 débouchant à l’extérieur de la turbine à gaz 110. L’entrée de refroidissement est située en amont du ou de chaque étage de compression du canal principal 171. Autrement dit, aucun étage de compression ne se situe entre l’entrée principale 170 et l’entrée de refroidissement. Autrement dit encore, tout étage de compression dans le canal principal 171 se trouve en aval de l’entrée de refroidissement.

La localisation de l’entrée de refroidissement en amont de tous les étages de compression dans le canal principal correspond à un arrangement de la partie de la turbine autour de l’entrée de refroidissement selon lequel tout étage de compression qui serait situé en amont de cette entrée est remplacé par un étage de compression dans le compresseur basse-pression, l’entrée de refroidissement étant en amont de ce compresseur basse-pression. Une telle configuration est avantageuse car d’une part elle occupe moins de place au niveau du canal principal en amont de la chambre de combustion et d’autre part elle simplifie la structure du canal complémentaire, dénommé ici canal de refroidissement. En effet, la suppression d’un étage de compression en amont de l’entrée de refroidissement signifie la suppression de la roue d’aubes mobiles et de la roue d’aubes fixes (ou redresseur). Une telle configuration permet également d’obtenir un rendement global de compression supérieur.

Le canal de refroidissement 173 est localisé radialement plus à l’extérieur que le canal principal 171 , c’est-à-dire que le canal principal se situe entre l’axe A de la turbine à gaz 110 et le canal de refroidissement 173. Le canal de refroidissement 173 peut présenter une forme annulaire et s’étendre autour de l’axe A de la turbine à gaz 110. La sortie d’air 178 est située en aval de l’hélice aval 131 fixe et en amont de la sortie principale 180. Toujours dans le même mode de réalisation de l’invention illustré en figure 1 , la turbine à gaz 110 comprend un échangeur thermique 174 situé dans le canal de refroidissement. L’échangeur thermique 174 est configuré pour être refroidi par l’air s’écoulant à travers le conduit principal. L’échangeur thermique peut être notamment utilisé pour assurer le refroidissement d’une boîte de réduction de vitesse configurée pour entraîner en rotation l’hélice amont 121. Différentes technologies d’échangeur thermique peuvent être envisagées comme les échangeurs volumiques, surfaciques, les échangeurs à ailettes, etc...

Selon ce même mode de réalisation, la turbine à gaz 110 comprend un canal d’éjection 175 débouchant dans le canal principal 170 ainsi qu’une vanne de décharge variable 176 configurée pour régler un débit d’un flux s’écoulant à travers le canal d’éjection 175.

L’entrée d’éjection du canal d’éjection qui débouche sur le canal principal 170 est situé en aval d’au moins un étage de compression situé dans le canal principal, de sorte que l’entrée d’éjection est située en aval de l’entrée de refroidissement et que ces entrées sont séparées par au moins un étage de compression. L’entrée d’éjection peut par exemple se situer en aval du compresseur basse-pression 145.

Le canal d’éjection 175 s’étend depuis le canal principal radialement vers l’extérieur.

Le canal d’éjection 175 débouche dans le canal de refroidissement 173 en aval de l’entrée d’éjection et en amont de la sortie de refroidissement 178.

Le canal d’éjection 175 débouche dans le canal de refroidissement 173 de sorte que l'air passant à travers le canal d’éjection ventile l’échangeur thermique. Autrement dit, un flux s’écoulant selon le sens d’écoulement et passant à travers le canal d’éjection ventile en aval l’échangeur thermique. Cela correspond au canal d’éjection 175 qui débouche dans le canal de refroidissement 173 sur ou en amont de l’échangeur thermique 174, c’est-à- dire que la position dans le canal de refroidissement 173 où le canal d’éjection 175 est débouchant est la position de l’échangeur thermique 174 dans le canal de refroidissement ou bien une position plus en amont que la position de l’échangeur thermique 174 dans le canal de refroidissement. La vanne de décharge variable 176 peut être localisée à l’intersection entre le canal d’éjection 175 et le canal principal 170. Cette intersection définit une entrée d’éjection du canal d’éjection 175.

Selon un aspect particulier de l’invention, la vanne de décharge variable 176 comprend une vanne rotative configurée pour être mise en rotation autour d’un axe fixe, comme illustré sur les figures 2 à 5 et 7 à 9.

L’axe fixe peut être localisé en aval du canal d’éjection 175 et placé pour mettre en rotation la vanne entre une position fermée où la vanne couvre l’entrée d’éjection séparant ainsi le canal d’éjection et le canal principal, et une position ouverte où la vanne est à l’intérieur du canal principal, on parle dans ce cas de vanne écopante. En variante, dans la position ouverte la vanne peut être à l’intérieur du canal d’éjection, on parle dans ce cas de vanne non- écopante. Dans cette variante, la vanne dans la position ouverte peut se trouver plaquée contre une paroi du canal d’éjection, voire s’intégrer dans et faire continuité avec une paroi du canal d’éjection.

Selon un autre aspect particulier de l’invention, la vanne de décharge variable 176 comprend une porte coulissante, comme illustré sur la figure 6. La porte coulissante est configurée pour être mise en translation selon une direction parallèle à l’entrée d’éjection et présentant une projection non nulle selon la direction générale d’écoulement des gaz. La porte coulissante peut coulisser vers l’aval jusqu’à une position fermée où la vanne couvre l’entrée d’éjection séparant ainsi le canal d’éjection et le canal principal, et vers l’amont jusqu’à une position ouverte où la porte coulissante se situe en amont de l’entrée d’éjection. En variante, La porte coulissante peut coulisser vers l’aval jusqu’à une position ouverte où la porte coulissante se situe en aval de l’entrée d’éjection, et vers l’amont jusqu’à une position fermée où la vanne couvre l’entrée d’éjection séparant ainsi le canal d’éjection et le canal principal.

En option des mises en oeuvre de l’invention précédemment présentées, la turbine 110 comprend un modulateur de flux 172 configuré pour régler un débit d’un flux passant par l’entrée de refroidissement du canal principal 171 au canal de refroidissement 173. Le modulateur de flux 172 peut être localisé à l’intersection entre le canal de refroidissement 173 et le canal principal 170, définissant l’entrée de refroidissement.

Dans ce cas, le canal d’éjection débouche dans le canal de refroidissement en aval du modulateur de flux 172.

Lorsque le modulateur de flux 172 est localisé à cet endroit, le modulateur de flux peut être dans une première option une vanne rotative configurée pour être mise en rotation autour d’un axe fixe noté B sur les figures 2 et 3.

Cet axe fixe peut être placé en amont de l’entrée de refroidissement. La vanne rotative est alors configurée pour être mise en rotation entre une position fermée 172b où la soupape recouvre l’entrée de refroidissement et une position ouverte 172a où la soupape est à l’intérieur du canal de refroidissement, comme illustré en figure 2.

Cet axe fixe peut être placé, en variante, en aval de l’entrée de refroidissement. La vanne rotative est alors configurée pour être mise en rotation entre une position fermée 172d où la soupape recouvre l’entrée de refroidissement et une position ouverte 172c où la soupape est à l’intérieur du canal de refroidissement, comme illustré en figure 3.

Lorsque le modulateur de flux 172 est localisé à l’entrée de refroidissement, le modulateur de flux peut être dans une deuxième option une porte coulissante, comme illustré sur les figures 5 et 6. La porte coulissante est configurée pour être mise en translation selon une direction parallèle à l’entrée de refroidissement et présentant une projection non nulle selon la direction générale d’écoulement des gaz. La porte coulissante peut coulisser vers l’aval jusqu’à une position fermée où le modulateur de flux couvre l’entrée de refroidissement séparant ainsi le canal de refroidissement et le canal principal, et vers l’amont jusqu’à une position ouverte où la porte coulissante se situe en amont de l’entrée de refroidissement. En variante, La porte coulissante peut coulisser vers l’aval jusqu’à une position ouverte où la porte coulissante se situe en aval de l’entrée d’éjection, et vers l’amont jusqu’à une position fermée où la vanne couvre l’entrée d’éjection séparant ainsi le canal d’éjection et le canal principal. En résumé, lorsque le modulateur de flux 172 est placé à l’entrée de refroidissement :

- le modulateur de flux 172 peut comprendre une vanne rotative configurée pour être mise en rotation autour d’un axe, et avantageusement l’axe est placé en amont de l’entrée de refroidissement, la vanne rotative étant configurée pour être mise en rotation entre une position fermée où la vanne rotative recouvre l’entrée de refroidissement et une position ouverte où la vanne rotative est à l’intérieur du canal de refroidissement 173, ou bien l’axe est placé en aval de l’entrée de refroidissement, la vanne rotative étant configurée pour être mise en rotation entre une position fermée où la vanne rotative recouvre l’entrée de refroidissement et une position ouverte où la vanne rotative est à l’extérieur du canal de refroidissement 173 ;

-le modulateur de flux 172 peut comprendre une porte coulissante.

Le modulateur de flux 172 peut aussi être localisé à la sortie de refroidissement 178, comme illustré en figure 4. Dans ce cas, le canal d’éjection débouche dans le canal de refroidissement en amont du modulateur de flux 172.

Dans ce cas, le modulateur de flux 172 est une vanne rotative configurée pour être mise en rotation autour d’un axe fixe. Cet axe fixe est placé en amont de la sortie de refroidissement 178. La vanne rotative est alors configurée pour être mise en rotation entre une position fermée 172f où la soupape recouvre la sortie de refroidissement et une position ouverte 172e où la soupape est à l’extérieur du canal de refroidissement, comme illustré en figure 4.

Le modulateur de flux 172 peut enfin être une section variable du canal de refroidissement. Cette section variable peut être située à différents endroits du canal de refroidissement. Le canal d’éjection peut déboucher dans le canal de refroidissement soit en amont soit en aval de la section variable formée par le modulateur de flux 172.

Procédé de commande

Une turbine à gaz comme on vient de la décrire permet de mettre en oeuvre un procédé de commande selon l'invention pour optimiser le refroidissement de l’échangeur thermique 174. Dans une première mise en œuvre, le procédé de commande comprend, lorsque la vitesse de rotation d’une hélice non carénée dépasse une première vitesse prédéterminée, une étape d’annulation du débit d’air s’écoulant du canal principal 171 dans le canal d’éjection 175, et optionnellement une étape d’ouverture du canal de refroidissement de sorte qu’un flux s’écoule à travers le canal de refroidissement.

L’hélice non carénée mentionné plus haut est l’hélice amont 121 qui est mobile. Cette hélice comprime l’air en aval dont l’air entrant dans le canal principal, et en particulier l’air entrant passant du canal principal au canal de refroidissement.

En absence de modulateur de flux 172, l’air passe librement du canal principal 171 au canal de refroidissement 173, aucune étape d’ouverture du canal de refroidissement n’est donc nécessaire.

Dans l’option où un modulateur de flux 172 est présent, une étape d’ouverture du canal de refroidissement permet de configurer le modulateur 172 pour permettre le passage d’air de sorte qu’un flux s’écoule du canal principal 171 dans le canal de refroidissement 173. La figure 7 illustre la situation où la turbine à gaz comprend le modulateur de flux 172 au niveau de l’entrée de refroidissement, le modulateur de flux 172 étant configuré pour laisser passer l’air entre le canal principal 171 et le canal de refroidissement 173.

L’étape d’annulation du débit du flux s’écoulant à travers le canal d’éjection est réalisée par le contrôle de la vanne de décharge variable 176 pour fermer le passage entre le canal principal et le canal d’éjection.

Comme illustré en figure 7, la vanne de décharge 176 bloque le passage de l’air entre le canal principal 171 et le canal d’éjection 175.

Dans cette situation, un flux d’air F1 passe du canal principal au canal de refroidissement 173, alors qu’aucun flux d’air ne passe du canal principal au canal d’éjection 175. Le flux d’air F2 qui traverse l’échangeur 174, flux F2 qui est le prolongement du flux d’air F1 , permet de ventiler et refroidir l’échangeur 174.

La première vitesse prédéterminée correspond à une vitesse au-delà de laquelle le canal de refroidissement ouvert est parcouru par un débit d’air suffisant pour refroidir l’échangeur thermique 174 de manière satisfaisante. Ce débit d’air à travers le canal de refroidissement est assuré par la compression du pied de pale de l’hélice amont 121 et par la pression dynamique de vol. Ces deux facteurs de pression permettent une ventilation de l’échangeur.

La première vitesse prédéterminée peut correspondre à une vitesse de croisière d’un aéronef mis en mouvement par la turbine à gaz. La vitesse de croisière correspond à la vitesse atteinte en vol normal de l’aéronef entre le décollage et l’atterrissage. La première vitesse prédéterminée peut être égale à 80% de la vitesse maximale de rotation de l’hélice.

Par rapport à l’art antérieur dans lequel une roue d’aubes mobiles de compression se situe en amont de l’entrée de refroidissement, le débit dans le canal de refroidissement nécessaire pour garantir une ventilation suffisante de l’échangeur est diminué. En effet, l’absence de la roue d’aubes mobiles de compression rend le flux d’air passant du canal principal au canal de refroidissement plus frais et à débit identique, la puissance de refroidissement est plus importante. Le flux d’air F1 , F2 à travers le canal de refroidissement dépend également de la section de la sortie de refroidissement 178 débouchant à l’extérieur de la turbine à gaz 110. Cette section de la sortie de refroidissement 178 est dimensionnée pour répondre au besoin de refroidissement.

En option dans la première mise en oeuvre, le procédé peut être appliqué à une turbine à gaz comprenant un modulateur de flux 172 tel que présenté plus haut. Dans ce cas, le procédé peut comprendre une étape d’adaptation d’un débit d’air passant par l’entrée de refroidissement du canal principal 171 au canal de refroidissement 173 par rapport à un besoin en refroidissement de l’échangeur thermique 174. L’alimentation du troisième flux est régulée de manière active par le modulateur de flux ce qui permet d’optimiser la performance en fonction des besoins de refroidissement du moteur.

Dans une deuxième mise en oeuvre, le procédé comprend en outre par rapport à la première mise en oeuvre, lorsque la vitesse de rotation de l’hélice non carénée est inférieure à la première vitesse prédéterminée et dépasse une deuxième vitesse prédéterminée, une étape d’ouverture partielle de la vanne de décharge de sorte qu’un flux s’écoule à travers le canal d’éjection. La figure 8 illustre cette situation.

Lorsque la vitesse de l’hélice diminue et prend une valeur en dessous de la première valeur prédéterminée, le débit d’air F3 passant du canal principal 171 au canal de refroidissement 173 par l’entrée de refroidissement n’est pas suffisant pour refroidir l’échangeur thermique 174. Dans ce cas, la vanne de décharge 176 est activée pour ouvrir le passage d’air entre le canal principal et l’entrée d’éjection du canal d’éjection. Un deuxième flux d’air F4 comprimé par au moins un étage de compression 145 située en amont de l’entrée d’éjection s’écoule à travers le canal d’éjection 175. Ce deuxième flux F4 débouche dans le canal de refroidissement sur ou en amont de l’échangeur thermique 174. Le flux global F5 s’écoulant à travers l’échangeur thermique 174 est la somme des flux F3 et F4. De cette manière, l’échangeur peut être refroidi de manière satisfaisante en dépit de la diminution de la vitesse de rotation de l’hélice.

La géométrie du canal de refroidissement et du canal d’éjection peut être dessinée de manière à favoriser l’écoulement dans le canal de refroidissement en exploitant l’effet Venturi produit dans le canal de refroidissement par l’écoulement du deuxième flux dans le canal d’éjection.

La deuxième vitesse prédéterminée peut correspondre à une vitesse d’un aéronef mis en mouvement par la turbine à gaz lors du décollage ou du ralenti de descente. La deuxième vitesse prédéterminée est alors comprise entre 40% et 80% de la vitesse maximale de rotation de l’hélice.

En option de la deuxième mise en oeuvre, le procédé peut être appliqué à une turbine à gaz comprenant un modulateur de flux 172 qui est placé dans le canal de refroidissement 173 plus en amont que la position où le canal d’éjection 175 débouche dans le canal de refroidissement 173. Dans ce cas, le procédé peut comprendre en plus par rapport à la deuxième mise en oeuvre, lorsque la vitesse de rotation de l’hélice non carénée est inférieure à la première vitesse prédéterminée et dépasse une deuxième vitesse prédéterminée, ou bien lorsque la pression dynamique en entrée du canal principal 170 passe en dessous d’une valeur minimale, une étape de diminution du flux d’air passant par l’entrée de refroidissement du canal principal 171 au canal de refroidissement 173. La diminution du flux est produite par le modulateur de flux 172 qui est fermé partiellement pour diminuer le flux passant du canal principal au canal de refroidissement. Comme précisé précédemment, le deuxième flux produit par le canal d’éjection permet un refroidissement supplémentaire de l’échangeur, mais il peut être aussi suffisant à lui seul pour refroidir l’échangeur 174 comme souhaité. En effet, lorsque la vitesse de rotation de l’hélice est diminuée, l’échauffement du moteur est également diminué. Le besoin en refroidissement peut donc être suffisamment faible pour que le débit d’air traversant le canal d’éjection soit suffisant. Dans ce cas, il est possible de fermer le modulateur de flux 172. Comme celui-ci est placé en amont du canal d’éjection, sa fermeture ne diminue par l’écoulement d’air du canal d’éjection 175 dans le canal de refroidissement 173. La fermeture du modulateur peut être totale pour qu’il n’y ait aucun flux d’air passant du canal principal 171 dans le canal de refroidissement 173. Cela permet également d’éviter un refoulement du flux passant à travers le du canal d’éjection 175 et qui passerait ensuite à travers le canal de refroidissement 173 vers l’amont, c’est-à-dire vers l’entrée de refroidissement.

Dans une troisième mise en oeuvre, le procédé est appliqué à une turbine à gaz comprenant un modulateur de flux 172 qui est placé dans le canal de refroidissement plus en amont que la position où le canal d’éjection débouche dans le canal de refroidissement. Cette troisième mise en oeuvre comprend, en plus des étapes du procédé selon la première mise en oeuvre et/ou selon la deuxième mise en oeuvre, lorsque la vitesse de rotation de l’hélice non carénée est inférieure à la deuxième vitesse prédéterminée ou bien lorsque la pression dynamique en entrée du canal principal 170 passe en dessous d’une valeur minimale, une étape d’ouverture totale du canal d’éjection 175 et une étape d’annulation d’un flux d’air passant par l’entrée de refroidissement du canal principal au canal de refroidissement 173.

La figure 9 illustre cette situation.

Lorsque la vitesse de l’hélice diminue et prend une valeur en dessous de la deuxième valeur prédéterminée, ou bien lorsque la pression dynamique en entrée du canal principal 170 passe en dessous d’une valeur minimale, le débit d’air traversant le canal de refroidissement produit une ventilation et un refroidissement de l’échangeur thermique 174 encore plus faible. Le deuxième flux passant à travers le canal d’éjection est alors le seul à permettre un refroidissement suffisant de l’échangeur.

La vanne de décharge variable 176 est alors configurée pour maximiser le flux d’air F6 passant du canal principal 171 au canal d’éjection 175.

Le modulateur de flux 172 est alors configuré pour annuler le flux d’air passant du canal principal dans le canal de refroidissement par l’entrée de refroidissement. Comme le modulateur de flux est placé en amont du canal d’éjection, sa fermeture ne diminue par l’écoulement d’air du canal d’éjection dans le canal de refroidissement. Le flux global F7 s’écoulant à travers l’échangeur thermique 174 est le prolongement du flux F6.

En résumé, la deuxième mise en oeuvre peut comprendre, lorsque la vitesse de rotation de l’hélice est inférieure à la première vitesse prédéterminée et supérieure à une deuxième vitesse prédéterminée, une étape d’ouverture partielle de la vanne de décharge variable 176 de sorte que de l’air s’écoule du canal principal 171 au canal d’éjection 175, et optionnellement, si le canal d’éjection 175 débouche dans le canal de refroidissement 173 en aval du modulateur de flux 176, une étape de diminution d’un débit d’air passant par l’entrée de refroidissement du canal principal 171 au canal de refroidissement 173.

De plus, le procédé de commande peut comprendre en outre, lorsque la vitesse de rotation de l’hélice non carénée est inférieure à une deuxième vitesse prédéterminée inférieure à la première vitesse prédéterminée ou bien lorsque la pression dynamique en entrée du canal principal 170 passe en dessous d’une valeur minimale, une étape d’ouverture totale du canal d’éjection 175 et une étape d’annulation d’un débit d’air passant par l’entrée de refroidissement du canal principal 171 au canal de refroidissement 173, la deuxième vitesse prédéterminée pouvant être comprise entre 40% et 80% d’une vitesse maximale de rotation de l’hélice.