Domaine de l'invention

La présente invention concerne le domaine de la propulsion aéronautique. Elle vise un module à doublet d'hélices entraîné par une turbomachine, notamment à turbine à gaz et monté en amont de celle-ci. Elle concerne plus particulièrement un système de changement de pas des pales de l'hélice amont du doublet. Etat de la technique

Les documents US-A-2 455 239, US-A1-2005/229605, FR-A- 993 914, EP-A1-2 907 747 et US-A-2 760 738 représentent l'art antérieur de la présente demande.

Les moteurs à doublet d'hélices sont désignés dans le domaine par les expressions « open rotor » ou moteur à soufflante non carénée, « unducted fan » en anglais. Ils se distinguent en effet des turboréacteurs multiflux par l'utilisation d'une hélice au lieu d'une soufflante. Celle-ci est par ailleurs formée de deux hélices coaxiales contrarotatives. Le développement de ces moteurs porte sur une architecture où les hélices sont soit à l'arrière du générateur de gaz et désignée « pusher », soit à l'avant, autrement dit à l'amont de ce dernier et désignée « puller ». L'invention concerne un moteur de ce dernier type. L'art antérieur montre pour ce cas que les hélices, formant le propulseur, et le générateur de gaz sont coaxiaux, dans le prolongement l'un de l'autre. Le moteur est dit en ligne. L'entraînement des hélices par la turbine de puissance couplée au générateur de gaz, tournant à une vitesse plus élevée que les hélices, est effectué au travers d'un réducteur différentiel. L'entrée d'air peut être agencée de différentes manières, en amont des hélices avec une ouverture centrale et un canal annulaire entre le moyeu et une couronne supportant les pales des hélices. L'entrée d'air peut être aussi aménagée entre les deux hélices sous la forme d'un canal annulaire. L'entrée d'air peut être enfin aménagée derrière les hélices et avoir, par exemple, une forme mono lobée.

Dans une architecture avec propulseur à doublet d'hélices amont, il importe également de porter attention à l'agencement des servitudes. Chaque hélice, étant à calage variable, comporte un mécanisme de variation du pas des pales avec un vérin d'entraînement en rotation des pivots. Il faut pouvoir alimenter en servitudes fluidiques et électriques les différents vérins. Lorsque ceux-ci sont disposés en amont, il faut faire passer ces servitudes depuis un repère fixe, lié au carter structural, vers un repère tournant au niveau des hélices. En particulier, le vérin étant rotatif, l'huile doit passer au travers d'un système de transfert d'huile qui génère beaucoup de fuites. En outre, faire passer les servitudes électriques depuis un repère fixe vers un repère tournant impose de mettre en place un transformateur tournant. Enfin, il est souhaitable aussi de ne pas avoir à traverser la veine d'air alimentant le générateur de gaz en raison des pertes de charge induites.

Le présent déposant s'est fixé comme premier objectif de réaliser un système de changement de pas des pales des hélices plus compact et plus léger en comparaison des solutions connues. L'invention concerne en particulier le système de changement de pas des pales de l'hélice amont, dans le but d'en améliorer les performances et son intégration .

Il s'est également fixé comme objectif la réalisation d'un moteur à doublet d'hélices amont dont la transmission de puissance entre la turbine de puissance et le doublet d'hélices permet une implantation aisée entre un réducteur et la turbine qui l'entraîne.

Il s'est fixé également comme objectif de réaliser un moteur dont l'entrée d'air est, à la fois, peu sensible aux variations d'incidence de l'aéronef et induit une perte de charge aussi faible que possible pour une longueur moteur aussi faible que possible.

Il s'est également fixé comme objectif la réalisation d'un moteur dont l'agencement permet un rapport de moyeu faible.

Exposé de l'invention

On parvient à réaliser ces objectifs, conformément à l'invention avec un module de turbomachine comportant un propulseur amont avec doublet d'hélices respectivement amont et aval, un arbre d'une turbine de puissance destiné à entraîner en rotation le doublet d'hélices, un réducteur de vitesse raccordé au doublet d'hélice et entraîné par l'arbre de turbine, un système de changement de pas comprenant un vérin commandant le pas des pales de l'hélice amont, l'axe de rotation du doublet d'hélices étant décalé par rapport à celui de l'arbre de turbine, le vérin étant disposé en aval du réducteur, et le système de changement de pas comprenant un arbre de commande du pas des pales reliant le vérin aux pales de l'hélice amont, le vérin étant agencé de manière à déplacer l'arbre de commande axialement.

Un avantage de cette solution est la possibilité d'aménager le cône avant du propulseur avec un système de commande de pas des pales allégé, permettant un positionnement du centre de gravité en aval par rapport au propulseur, favorable à la suspension du moteur. Cette solution est également plus compacte par rapport aux solutions de l'art antérieur qui utilisent notamment un vérin annulaire.

En particulier, le vérin est configuré de manière à entraîner un déplacement en translation de l'arbre de commande suivant l'axe de rotation du doublet d'hélices de manière à entraîner le changement de pas des pales de l'hélice amont.

Conformément à un mode de réalisation avantageux, le réducteur de vitesse comprend un train d'engrenages différentiel avec un engrenage planétaire, un porte- satellites et une couronne. Plus précisément, l'arbre de commande traverse l'engrenage planétaire.

Conformément à une autre caractéristique, l'arbre de commande est mobile en translation suivant l'axe de rotation du doublet d'hélices. Conformément à une autre caractéristique, le système de changement de pas comprend un mécanisme de changement de pas lequel comporte des pivots de pales, l'arbre de commande étant relié aux leviers de calage des pivots des pales de telle manière que le déplacement axial de l'arbre entraîne le changement de pas des pales.

De préférence, la cinématique entre le mécanisme de changement de pas, l'arbre de commande et le vérin est agencée de manière à ce que l'arbre de commande travaille au moins en traction. Il s'ensuit l'avantage de permettre l'utilisation d'un arbre de commande de relativement faible diamètre. Il est certain que le diamètre de l'arbre de commande est un paramètre important dans la conception du propulseur : il conditionne la taille de la roue planétaire dans le réducteur de vitesse et donc le diamètre de celui-ci. Il est à noter que la réduction du diamètre de l'arbre de commande est aussi due à l'absence des canalisations de servitudes telles qu'on les trouve dans les réalisations de l'art antérieur, c'est à dire les canalisations d'huile à haute pression d'alimentation du vérin.

L' invention permet le routage des quelques servitudes restantes dans le repère statique. Un tel agencement n'est pas possible dans le cas d'une architecture en ligne. En outre l'incorporation d'un fourreau dans le propulseur décalé par rapport au générateur de gaz permet un accès plus aisé. Conformément à une autre caractéristique, l'arbre de commande est solidaire en rotation de l'hélice amont. Il est mobile en translation par rapport à celle-ci et dans ce but il est guidé par des glissières, notamment à billes, à l'intérieur du rotor de l'hélice amont.

Dans la mesure où le vérin est fixe, solidaire des organes structuraux du moteur, l'arbre de commande est monté rotatif par rapport à l'organe mobile du vérin par l'intermédiaire d'un palier à transfert de charge. Ce palier assure à la fois le caractère rotatif de l'arbre de commande et la transmission des efforts axiaux exercés par l'organe mobile du vérin.

Conformément à d'autres caractéristiques, prises individuellement ou en combinaison : L'entrée d'air du moteur comprenant une manche d'entrée d'air, la manche d'entrée d'air est en forme de lobe adjacent au réducteur de vitesse.

Le réducteur de vitesse comprend un premier étage en forme de train d'engrenages simple entre l'arbre de puissance et le réducteur différentiel, notamment le train d'engrenages simple du premier étage comporte une roue reliée à la roue planétaire du réducteur. Le porte-satellites du réducteur de vitesse relié à l'hélice amont et la couronne à l'hélice aval du doublet d'hélices.

Le réducteur différentiel comprend une roue planétaire, un porte-satellite et une couronne, le porte-satellites étant relié à l'hélice amont et la couronne à l'hélice aval.

Le module de turbomachine comporte une structure fixe avec un manchon, un premier élément d'arbre supporté par l'intermédiaire de paliers à l'intérieur du manchon, ledit premier élément d'arbre reliant la couronne à l'hélice amont du doublet ; le module de turbomachine comporte également un second élément d'arbre supporté par des paliers à l'intérieur du premier élément d'arbre, le second élément d'arbre reliant le porte-satellites à l'hélice aval du doublet d'hélices.

L'invention concerne également une turbomachine comprenant un module présentant l'une quelconque des caractéristiques susmentionnées.

Selon une caractéristique de l'invention, la turbomachine comprend un générateur de gaz présentant un axe principal et entraînant la turbine de puissance autour de cet axe.

Ainsi par la combinaison d'un décalage des arbres de turbine et des hélices et d'une manche d'entrée d'air adjacente au réducteur de vitesse,

- on réduit la longueur du moteur par rapport aux moteurs en ligne (dans la mesure où au moins 80% de l'encombrement axial de la transmission est pris sur l'encombrement de la manche d'entrée d'air) tout en respectant la contrainte de maintenir une faible déviation de l'air entre la manche d'entrée et l'entrée du compresseur. Cela se traduit par une économie de masse,

- on améliore les conditions d'accès pour la maintenance des principaux modules que sont le générateur de gaz et le propulseur,

- l'entrée d'air lorsqu'elle est mono lobée et décalée permet d'améliorer les performances aérodynamiques du canal de guidage de l'air jusqu'à l'entrée du compresseur et d'intégrer facilement un piège à particules, l'intégration de la configuration externe est plus aisée ; le moteur dispose de plus d'espace pour loger les équipements (AGB, pompe....) qui par ailleurs est situé dans une partie froide du moteur,

- l'installation du moteur comme pour celle d'un turbopropulseur est possible, avec l'avantage par rapport à un moteur en ligne, d'avoir une garde au sol augmentée, pour un même diamètre d'hélice,

- on peut s'affranchir des carters tournants à grand diamètre présents sur les autres architectures de moteur car il n'y a pas de veine d'air traversant le moyeu. Il s'ensuit une réduction de masse importante.

En particulier, l'étage d'engrenages entre l'arbre de puissance et le réducteur :

- permet d'avoir un degré de liberté supplémentaire dans la détermination des régimes et couples des hélices par rapport à la turbine de puissance. En effet dans une transmission différentielle, le rapport des couples entre les deux sorties est lié au rapport de réduction entrée/sortie.

Avec cet étage supplémentaire, il est permis d'optimiser les caractéristiques de la turbine de puissance - Une turbine de puissance rapide a une masse moindre car on peut diminuer son rayon moyen et son intégration en est également facilitée. Cet étage supplémentaire permet également d'avoir plus de liberté pour réduire la masse du différentiel. Plusieurs solutions peuvent être explorées et combinées : augmenter le rapport de réduction pour diminuer le diamètre du planétaire central, diminuer le diamètre des satellites, ou optimiser le rapport de réduction global pour diminuer la masse totale des roues .

Le rapport entre les couples de l'hélice aval et de l'hélice amont est fixé par des paramètres aérodynamiques et acoustiques de manière à avoir un rendement propulsif optimal du doublet d'hélices. Le rapport de réduction global est différent du rapport de réduction de la transmission différentielle. On cherche à avoir un rapport de réduction global entre 8 et 15 et un rapport de réduction sur la partie différentielle entre 6 et 11. Le rapport de la transmission global est compris entre 0,5 et 2 du rapport de réduction de la transmission différentielle. On choisit préfèrentiellement un rapport multiplicateur pour le train d'engrenages simple de manière à avoir les rapports de vitesse corrélés au rapport de couple précité. En particulier on cherche à avoir un différentiel avec un plus fort rapport de réduction pour limiter son poids. Parallèlement, le train d'engrenages simple produit un décalage entre les axes du propulseur et du générateur. Ce décalage permet d'assurer une optimisation de la modularité entre le propulseur et le générateur de gaz ainsi qu'un faible rapport de moyeu au niveau des hélices, rendu possible par l'absence de veine interne dans le propulseur. Il permet également d'entraîner directement des équipements par le réducteur, par exemple un compresseur de charge.

La déviation du flux d'entrée d'air due au contournement de la couronne est réduite par le décalage entre les axes. Au plus proche de la manche d'entrée d'air, la distance à contourner n'est plus que le rayon de la roue d'entrée du train d'engrenages simple. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la roue d'entrée à un rayon au moins deux fois moins grand que celui de la couronne. Alternativement, on peut réaliser ce décalage par des cardans, des joints homocinétiques , ou un système combinant une pompe et un moteur hydrauliques.

Brève description des figures

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative détaillée qui va suivre, de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples purement illustratifs et non limitatifs, en référence aux dessins schématiques annexés .

Sur ces dessins :

La figure 1 représente schématiquement en coupe axiale un exemple de moteur conforme à l'invention ;

La figure 2 représente plus en détail les éléments structurels d'un mode de réalisation d'un moteur selon 1 ' invention ;

La figure 3 montre le détail se rapportant à l'arbre de commande du calage de pas pour l'hélice amont ;

Les figures 4A et 4B illustrent un mode de réalisation d'un système de changement de pas selon l'invention ;

Les figures 5A et 5B illustrent un autre mode de réalisation d'un système de changement de pas selon l'invention ; et,

Les figures 6A et 6B représentent différents moyens de translation pouvant être utilisés dans un module selon 1' invention . Description de modes de réalisation de l'invention

En référence à la figure 1, la turbomachine 1 est représentée en position d'être montée sur un aéronef A par exemple dans la partie arrière du fuselage. Elle est susceptible d'être accrochée à celui-ci dans deux plans de suspension, un plan en amont et un plan en aval. La turbomachine comprend un module comportant de l'amont vers l'aval, un propulseur 3 formé de deux hélices contrarotatives , 31 et 32, respectivement amont et aval tournant autour d'un axe XX, dit axe du propulseur. Vers l'aval, la turbomachine comprend un générateur de gaz 5 qui est formé d'un moteur à turbine à gaz avec un ensemble de compression, une chambre de combustion 54 et un ensemble de turbines. Les gaz du générateur de gaz 5 sont éjectés dans l'atmosphère par une tuyère d'éjection 12 à l'arrière du moteur. Les arbres du générateur de gaz 5 sont coaxiaux et montés rotatifs autour d'un axe YY, dit axe du générateur de gaz. Les axes XX et YY sont décalés l'un par rapport à l'autre. Sur la figure 1, les axes XX et YY sont décalés radialement. Par rapport à la position sur l'aéronef, sur la figure 1, l'axe XX est positionné au-dessus de l'axe YY ; il permet d'augmenter la distance du sol au propulseur et d'avoir un moteur positionné plus bas sur l'aéronef ou positionné sur un aéronef nécessitant une importante garde au sol.

Le décalage permet aussi, le cas échéant, de rapprocher le générateur de gaz du fuselage pour limiter le porte-à-faux du moteur tout en éloignant les hélices. Dans ce cas les axes seront plutôt à la même hauteur mais décalés horizontalement ou bien décalés en hauteur et horizontalement. Une partie de la puissance fournie par le générateur de gaz 5 est transmise par un arbre 53A au propulseur. L'arbre 53A se prolonge vers l'amont et entraîne les rotors 31 et 32 du propulseur au travers d'un réducteur de vitesse du module de turbomachine . Le réducteur de vitesse comprend un réducteur différentiel 7 et un premier étage 6 à train d'engrenages simple. Le train d'engrenages est dit simple car les axes des roues dentées sont fixes. Le générateur de gaz 5 est logé dans une nacelle 10 qui comprend une manche d'entrée d'air 11 pour alimenter en air le générateur de gaz. Cette manche d'entrée d'air est adjacente à l'ensemble formé par le train d'engrenages simple 6 et le train d'engrenages différentiel 7. Le plan lia d'entrée de la manche 11 est perpendiculaire à l'axe XX.

Comme nous pouvons le voir sue les figures 1 et 2, le plan lia d'entrée de la manche 11 est situé sensiblement radialement en-dessous du réducteur de vitesse. Ce plan lia d'entrée est sensiblement en amont du réducteur de vitesse différentiel 7. La manche 11 est agencée de manière à diriger l'air entrant selon une direction parallèle à XX le long du réducteur puis, en aval de celui-ci le canal formant un coude interne, à le dévier vers un canal 14 à l'entrée du compresseur du générateur de gaz 5. La courbure du conduit d'admission d'air permet l'incorporation d'un piège 13 à particules et d'objets étrangers susceptibles d'endommager le moteur .

Il est à noter que le décalage entre les axes permet d'intégrer la manche d'air 11 avec une hauteur d'ouverture plus favorable en termes de perte de charge par rapport aux ouvertures annulaires. Cela résulte de la couche limite qui dans le présent canal d'entrée d'air en occupe une partie relativement faible comparativement à l'air non perturbé en dehors de cette couche limite. La largeur de la manche 11 s'étend sur une portion de cercle, par exemple de 90°. Par ailleurs, de manière avantageuse, la lèvre amont de la manche d'entrée d'air, côté nacelle, est détachée de celle-ci de manière à éviter ou au moins réduire l'ingestion de l'air de la couche limite formée par l'écoulement le long des nacelles tournantes des hélices.

Le générateur de gaz 5 est formé d'un moteur à turbine à gaz avec un ensemble de compression, une chambre de combustion 54 et un ensemble de turbines. Le générateur est formé ici de trois rotors 51, 52, 53. Les deux rotors 51 et 52 comprennent respectivement, un compresseur 51C, 52C et une turbine 51T, 52T, reliés par un arbre, 51A et 52A. Les arbres du générateur 5 sont coaxiaux et montés rotatifs autour de l'axe YY. La chambre de combustion 54 est disposée entre le compresseur 52C, compresseur haute pression, et la turbine 52T, turbine haute pression. En aval de la turbine 51T, turbine basse pression, une turbine de puissance 53 est montée sur l'arbre 53A coaxial avec les arbres 51A et 52A.

En référence à la figure 2, le premier étage 6 à train d'engrenages simple comprend selon ce mode de réalisation une roue dentée 61, solidaire de l'arbre 53A, engrenant avec une roue dentée 63, montée rotative autour de l'axe XX du propulseur. Le décalage entre les axes XX et YY correspond à l'écart entre les axes des deux roues 61 et 63. Selon les rayons respectifs des deux roues ce premier étage 6 entraîne une réduction ou une augmentation de vitesse de rotation entre les roues d'entrée et de sortie. Le train d'engrenages est dit simple car les axes sont fixes contrairement au différentiel .

La roue 63 entraîne les roues du réducteur différentiel 7. Ce différentiel comprend une roue planétaire centrale 71, une couronne 73 et entre les deux, les satellites 72 montés sur le porte-satellites 72P. Les trois éléments 71, 73 et 72P du différentiel et l'axe XX sont coaxiaux. Les arbres 31A et 32A des rotors du propulseur sont coaxiaux avec l'axe XX et sont solidaires respectivement avec le porte-satellites 72P et la couronne 73 du réducteur différentiel . La roue 63 de sortie du premier étage de réduction entraîne par son arbre l'arbre de la roue planétaire 71.

Le propulseur de la turbomachine comprend un système de changement de pas des hélices. En particulier, le système de changement de pas comprend au moins un vérin schématisé ici en 31V commandant le pas des pales de chacune de hélice amont. Par exemple, la modification du pas est assurée par l'entraînement par manivelle des pales autour de leur axe. La structure fixe 20 comprend un ensemble d'éléments de carter formant des supports de paliers. Ainsi, le carter comprend un manchon 21 s' étendant vers l'amont. Ce manchon 21 et les arbres 32A et 31A des deux hélices sont coaxiaux. Le manchon supporte, par l'intermédiaire de paliers 22, l'arbre 32A de l'hélice aval relié à la couronne 73 du réducteur différentiel. Cet arbre 32A est solidaire à son autre extrémité du moyeu de l'hélice aval 32. L'arbre 31A, relié à l'hélice amont 31, est supporté par l'arbre 32A par l'intermédiaire de paliers inter-arbres 321. A l'aval, l'arbre 31A est rattaché au porte-satellites 72p et lui est solidaire.

L'arbre 63A reliant la roue dentée du premier étage 6 à la roue planétaire 71 est supporté par un élément de carter fixe par l'intermédiaire de paliers 24. Le système de changement de pas comprend un arbre de commande destiné à agir sur les pales de l'hélice. En particulier, l'arbre de commande 25 qui est logé à l'intérieur des arbres 63A et 31A. Le vérin est configuré de manière à entraîner un déplacement en translation de l'arbre de commande suivant l'axe de rotation du doublet d'hélices de manière à entraîner le changement de pas des pales de l'hélice amont. Pour cela, l'arbre de commande 25 relie le vérin 31V aux pales de l'hélice amont. Le système de changement de pas comprend un mécanisme de changement de pas et une virole 25V d' actionnement du mécanisme de changement de pas. L'arbre de commande 25 est relié à la virole 25V. Le vérin agit sur le mécanisme de liaison via l'arbre de commande 25 de manière à entraîner la rotation des pales de l'hélice. Le mécanisme de changement de pas comprend des leviers 31P1 de calage des pivots 31P des pales de l'hélice amont 31. Cette virole 25V comprend un rail 25V1 perpendiculaire à la direction XX et dans lequel sont logés des galets des manivelles formant les leviers de calage 31P1. Les leviers sont solidaires des pivots 31P de telles façon que le déplacement de translation de la virole 25V le long de l'axe XX entraîne le déplacement des galets dans le rail de guidage et la rotation des pivots 31P autour de leur axe. Le rail 25V1 forme ainsi un anneau de synchronisation du calage des pas. La virole 25V est ici de forme tronconique et son sommet est solidaire de l'arbre de commande 25. Cet arbre de commande 25 est monté à l'intérieur de l'arbre 31A de l'hélice amont, de manière à être solidaire en rotation avec celui-ci, par l'intermédiaire d'une glissière 29 qui autorise le déplacement en translation de l'arbre de commande 25 le long de l'axe XX. Le déplacement en translation de l'arbre de commande 25 entraîne le déplacement en translation de la virole 25V. L'arbre de commande 25 est également supporté à l'intérieur de l'arbre 63A à l'aval, reliant la roue du premier étage 6 de réduction au planétaire 71 du réducteur 7, par une glissière 28 qui autorise à la fois le déplacement axial de l'arbre 25 et la rotation de l'arbre 25A par rapport à l'arbre 63A. Les glissières 28, 29 peuvent être des glissières à billes. Il est à noter que les deux glissières 28, 29 autorisent les translations et les rotations autour de l'axe principal XX. Cependant, la glissière 29 amont voit essentiellement des mouvements de translation alors que la glissière 28 aval voit des mouvements de translation et est en rotation permanente car celle-ci est placée entre le carter et l'arbre de commande 25. Cet arbre de commande 25 est lié en rotation à l'hélice soit par le système transformant son mouvement de va-et-vient en calage des pas des hélices soit par un arrêt en rotation spécifique. Un arrêt spécifique peut être réalisé par des cannelures entre l'arbre de commande 25 et l'arbre 31A d' hélice .

L'arbre de commande 25 est lui-même commandé par le vérin 31V. Ce dernier est monté sur la structure fixe du carter. Ici, le vérin 31V comprend une structure statorique 31V1 ménageant une chambre alimentée en huile par laquelle un piston 31V2 peut être mis en mouvement de translation le long de l'axe XX. Ce piston ici coaxial par rapport à l'axe XX est relié à l'arbre de commande 25 par le biais d'un palier de transfert de charge 27. Ce palier 27 comprend une bague extérieure solidaire du piston 31V2 et une bague intérieure solidaire de l'arbre de commande 25; entre les deux des roulements qui assurent la rotation de l'une par rapport à l'autre. Ces roulements sont disposés de manière à pouvoir transmettre les efforts axiaux du piston à l'arbre de commande 25. Ces roulements sont par exemple deux roulements à billes du type à contact oblique orientés en sens opposés de manière à optimiser la transmission des efforts axiaux. Le mécanisme de changement de pas des pales de l'hélice amont 31 est ainsi commandé par un vérin dont l'organe mobile ne se déplace qu'en translation, sans rotation. Ce vérin 31V est en outre placé en aval du réducteur 6 - 7 dans un volume rendu disponible par le décalage des axes XX et YY . L'espace situé dans le cône de l'hélice amont 31 peut être ainsi occupé uniquement par les leviers de commande et la virole de synchronisation ce qui limite la masse en porte à faux. Le vérin est ici montré dans le prolongement de l'axe XX mais il peut être décalé par rapport à cet axe. Le palier 27 est également monté en aval du réducteur de vitesse 6 - 7.

Le palier de transfert de charge 27 et le vérin 31V sont agencés de manière à être logés dans un espace entre le réducteur et la manche d'entrée d'air 11. En référence à la figure 3, la manche d'entrée d'air 11 possède deux bras 30 remontant le long de l'arbre 53A entraînant le réducteur de vitesse et qui relient le canal de section pleine ici oblongue de l'entrée d'air au canal 14 annulaire alimentant le compresseur. On peut voir en particulier sur les figures 1, 2 et 3 que le volume entre les bras 30 est en partie occupé par l'arbre 53A sur sa partie inférieure, et le volume supérieur qui est peu accessible peut être avantageusement occupé par le vérin 31V et le palier de transfert de charge 27.

On a représenté sur la figure 3 la disposition du mécanisme de changement de pas des pales de l'hélice amont. On voit qu'il s'intègre favorablement par rapport à la manche 11 d'entrée d'air. La virole 25V d' actionnement et de synchronisation est située à l'intérieur du moyeu du rotor de l'hélice 31 avec un rail à sa périphérie guidant les galets des leviers de calage. L'ensemble est ainsi compact et robuste à la fois.

Le fonctionnement de ce moteur est le suivant. L'air est guidé par la manche 11 vers le compresseur du générateur de gaz 5 qui fournit une énergie appropriée pour entraîner l'arbre moteur 53A. Les gaz issus du moteur sont éjectés au travers de la tuyère 12.

L'arbre 53A entraîne en rotation les roues du premier étage 6, la vitesse de rotation de la roue en sortie par rapport à celle de l'arbre 53A est déterminée par le rapport de réduction/ ou d'augmentation défini avec les caractéristiques du moteur. La roue de sortie du premier étage entraîne le planétaire du différentiel 7 qui met en rotation le porte-satellites et les roues satellites que ce dernier supporte. Ces roues satellites entraînent la couronne en rotation inverse par rapport à celle du planétaire. Les deux hélices sont ainsi entraînées en rotations inverses par l'arbre 53A.

La commande du calage des pivots de l'hélice amont est assurée par le vérin 31V dont le piston se déplace uniquement en translation et entraîne la translation de l'arbre de commande 25 qui lui est solidaire en rotation de l'hélice amont . Sur les figures 4A et 4B est illustré un autre mode de réalisation du mécanisme de changement de pas selon l'invention. Comme cela est illustré, le pivot 31P de l'hélice amont est monté sur un anneau 41 au moyen de roulements à billes 42 qui permettent un maintien radial ici de la pale 40 sur l'anneau tout en autorisant sa rotation autour d'un axe radial. En d'autres termes, la pale 40 ne peut pas se déplacer radialement. L'anneau 41 peut être par exemple un anneau polygonal. Ces roulements à billes 42 permettent avantageusement de reprendre les efforts centrifuges du pivot 31P de la pale. Ceux-ci permettent également que le mécanisme de changement de pas des pales ne soit pas soumis aux forces centrifuges induites par la pale 40. Dans cet exemple, le pivot 31P est lié à une tige radiale 43 par le biais d'une liaison hélicoïdale 44 du type vis sans fin. Cette liaison hélicoïdale 44 permet de transformer un mouvement de translation radial de la tige radiale 43 en une rotation du pivot 31P de pale, et donc de la pale 40.

Dans le présent exemple, la liaison hélicoïdale 44 est constituée par une vis à recirculation de billes 45 qui est logée dans le pivot 31P. Cette vis à recirculation est agencée à l'extrémité radialement extérieure de la tige radiale 43. De la sorte, le pivot 31P forme un écrou pour la vis 45. Cette dernière 45 comprend un ensemble de billes 46 et une gorge de recirculation de billes 47 ménagée à l'intérieur de la vis 45. Cela permet que les billes puissent circuler en circuit fermé autour et à l'intérieur de la vis 45. Une telle vis à recirculation de billes permet de réduire les frottements induits par la rotation du pivot de pale, et augmente notamment son efficacité et sa durée de vie.

Le mécanisme de changement de pas comprend également un ressort de rappel 48 présentant une première et une seconde extrémités opposées. La première extrémité ici supérieure est fixée à la tige radiale 43, par exemple au niveau de l'extrémité inférieure de la vis 45. La seconde extrémité ici inférieure est fixée à un capot 49. Ce capot 49 est lui-même fixé à l'intérieur de l'anneau rotatif 41 par le biais d'éléments de fixation 49a. Les fixations des première et seconde extrémités du ressort 48 peuvent être réalisées par collage ou soudage. Le ressort 48 est, dans le présent exemple, disposé autour de la tige radiale 43. En d'autres termes, la tige radiale 43 est insérée dans le ressort 48. Cependant, il est envisageable d'utiliser un ressort disposé d'une manière différente tout en restant dans l'esprit de la présente invention. Il est bien entendu possible d'utiliser une pluralité de ressorts de rappel, en série ou en parallèle .

Le capot 49 peut prendre la forme d'une pluralité de capots présents au niveau de chaque pale pour diminuer la masse globale du mécanisme. De manière alternative, un capot annulaire peut être prévu sur toute la circonférence de l'anneau rotatif 41, pour un montage plus aisé. Le capot 49 est ici percé de manière que la tige radiale 43 traverse celui-ci.

En référence à la figure 4A, le ressort 48 est au repos. Dans cette position limite, la vis 45 est poussée vers l'extérieur par le ressort 48 et le pivot 31P est orienté dans une position correspondant à une mise en drapeau de la pale 40. Il est entendu dans la présente invention par l'expression « mise en drapeau » que la pale est orientée dans une position où celle-ci se trouve dans la direction d'écoulement de l'air afin de réduire sa traînée. Sur la figure 4B, le ressort 48 est comprimé (ou déformé) par l'action de moyens de translation (non représentés ici) qui ont déplacé radialement la tige 43 vers l'intérieur, dans le sens de la flèche. La position illustrée correspond à une position limite dite « reverse » de la pale 40, dans laquelle celle-ci fait un angle de 120° environ avec la direction d'écoulement de l'air. Dans ce mode de réalisation, l'arbre de commande du système de changement de pas travaille essentiellement en traction.

Sur les figures 5A et 5B est illustré un autre mode de réalisation du mécanisme de changement de pas. Ce mécanisme comprend en particulier un autre type de liaison hélicoïdale 144 du type vis sans fin également. Les signes de références identiques sur les différentes figures désignent, sauf mention contraire, des éléments ou caractéristiques identiques. Un embout 143 de forme générale ici sensiblement cylindrique est disposé à une extrémité radialement extérieure de la tige 43. La surface externe 144 sensiblement cylindrique de cet embout 143 est munie de billes 145 en saillie de celle-ci. Le pivot 31P de pale comprend quant à lui une portion cylindrique à l'intérieur de laquelle est monté l'embout 143. Cette portion cylindrique comprend des cannelures hélicoïdales 146 avec lesquelles coopèrent les billes 145. Sur la figure 5A, la liaison hélicoïdale 144 occupe une position en drapeau dans laquelle le ressort 48 est au repos tandis que sur la figure 5B, la liaison hélicoïdale 144 occupe une autre position dans laquelle le ressort 48 est comprimé par un déplacement radial de la tige 43 vers l'intérieur. L'arbre de commande 25 travaille également essentiellement en traction.

Sur les figures 6A et 6B sont représentés des coupes transversales au niveau de l'hélice amont 31 du turbopropulseur montrant un exemple de moyens de translation 60 mettant en œuvre l'arbre de commande 25 et le vérin 31V. Dans cet exemple, les moyens de translation 60 comprennent un plateau 61 de la virole 25V centré sur l'axe longitudinal et monté sur l'arbre de commande 25. Le plateau 61 est relié à chaque tige 43 au moyen de levier 131P1. Ce dernier présente une extrémité qui est fixée sur le plateau 61 par une liaison pivot 63 selon un axe tangentiel. Un axe tangentiel est un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal et à un axe radial. L'autre extrémité opposée du levier 131P1 est fixée sur la tige radiale 43 au moyen d'une liaison pivot 64 autour d'un axe tangentiel. De la sorte, lorsque le vérin 31V est actionné et déplace de l'amont vers l'aval le plateau 61, le levier 131P1 déplace la tige radiale 43 vers l'extérieur, ce qui entraîne une rotation simultanée des pales 40. Bien entendu, il y a ici autant de levier 131P1 que de tiges 43, et donc de pales 40. L'arbre de commande 25 travaille également essentiellement en traction. II est entendu que les modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent se combiner, notamment une liaison hélicoïdale 44 ou 144 peut se combiner indifféremment à des moyens de translation 60. Par ailleurs, le dimensionnement en traction est moins sévère que le dimensionnement en compression, en particulier, car il n'y a pas de risque de flambage de l'arbre de commande 25 en traction.

Le poids des leviers 31P1, 131P1 et des tiges 43 participe, grâce à la force centrifuge, au retour des pales 40 dans une position pouvant correspondre à leur position de mise en drapeau. Les ressorts 48 participent également au retour des pales 40 dans une position pouvant correspondre à leur position de mise en drapeau. Le retour des pales dans leur position de mise en drapeau étant alors automatique cela permet d'éviter, de manière avantageuse, l'utilisation d'un système de contrepoids. Cette configuration implique que l'arbre de commande 25 travaille essentiellement en traction et n'est dimensionné que pour contrer les efforts aérodynamiques s' appliquant sur les pales lors du calage vers les grand pas .