La présente invention concerne une turbomachine de type « open rotor » ou turbopropulseur et plus particulièrement un piège de corps étrangers pour une telle turbomachine.

Les turbomachines, et particulièrement les turbomachines d'aéronefs comportent un circuit principal d'air permettant de guider l'air, capté par une entrée d'air, au travers d'un générateur de gaz afin de générer la poussée nécessaire au déplacement de l'aéronef.

L'air qui entre dans les turbomachines peut comporter des corps étrangers, ci-après dénommés FOD, acronyme de l'expression Anglaise « Foreign Object Damage », c'est-à-dire des objets pouvant présenter un risque d'endommagement des éléments internes de la turbomachine.

Parmi ces objets on peut notamment citer le sable, les oiseaux de petite taille ou encore l'eau qui avec l'altitude se transforme rapidement en glace.

Pour prévenir ces risques, il est nécessaire de limiter l'entrée des FOD dans le générateur de gaz ou au moins de réduire leur vitesse, et donc les effets des chocs lorsque les FOD heurtent des éléments internes à la turbomachine.

A cet effet, la demande de brevet internationale WO 201 1/045373 au nom de la demanderesse décrit, comme illustré sur la figure 1 , une turbomachine 10 comprenant une nacelle 12 définissant une entrée 14 d'air, un moyeu 16 central et une veine 18 annulaire d'admission d'air entourant le moyeu 16 central et débouchant dans une veine 20 principale d'alimentation en air d'un générateur de gaz (non représenté). En outre, cette machine comprend un canal 22 d'éjection des FOD qui rejette les FOD hors de la nacelle 12, ce canal 22 d'éjection étant relié à la veine 18 d'admission d'air au droit de la jonction entre la veine 18 d'admission d'air et la veine 20 principale d'alimentation en air. On a représenté, sur cette figure, un axe DD de symétrie de la turbomachine 10, cet axe état confondu avec la direction d'écoulement du flux d'air de l'amont, c'est-à- dire l'entrée 14 d'air, vers l'aval de la turbomachine 10.

Bien que cette machine permette d'éjecter les FOD hors de la nacelle, elle admet une ingestion importante de FOD dans la veine 20 principale d'alimentation en air et reste, de ce fait, perfectible.

En effet, l'ingestion trop importante de FOD dans la veine 20 peut, à terme, rendre la machine dangereuse voire inutilisable.

De plus, pour évacuer les FOD hors de la turbomachine 10, il est typiquement nécessaire de créer un conduit annulaire traversant la nacelle de la turbomachine 10 et débouchant à l'extérieur de la nacelle 10. La nacelle ayant un rôle structurel important pour la turbomachine 10, il est alors nécessaire de renforcer structure de la turbomachine 10 au détriment du poids mais également, et surtout, au détriment de la simplicité architecturale de la turbomachine 10.

Le document US 3 368 332 décrit une turbomachine comprenant une nacelle définissant une entrée d'air, un moyeu central pourvu d'un piège à FOD et une veine annulaire d'admission d'air entourant le moyeu central et débouchant dans une veine principale d'alimentation en air d'un générateur de gaz. Le piège comprend une voie de récupération d'air tubulaire qui traverse la veine annulaire d'admission d'air pour atteindre la nacelle, où est logé un filtre, puis débouche de la nacelle dans la veine principale d'alimentation en air.

La voie de récupération d'air génère ainsi des perturbations dans l'écoulement de l'air circulant dans la veine annulaire d'admission d'air. Ces perturbations peuvent par exemple constituer un déséquilibre circonférentiel du flux d'air dans la veine d'air.

La traversée de la veine d'air par la voie de récupération d'air crée un obstacle qui peut imposer de modifier et notamment de réduire la section de la voie de récupération d'air. Un carénage peut, en outre, s'avérer requis. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ces problèmes techniques, y compris en terme de simplification de l'architecture de la turbomachine.

A cet effet, elle propose une turbomachine pour aéronef, la turbomachine comportant au moins une hélice non carénée et comprenant une nacelle définissant une entrée d'air, un moyeu central positionné en aval de l'entrée d'air et une veine d'admission d'air entourant le moyeu central et débouchant dans une veine principale d'alimentation en air, le moyeu comprenant un piège central ayant une ouverture pour piéger des corps étrangers contenus dans un flux d'air entrant dans la turbomachine, et la veine d'admission d'air étant complètement annulaire autour de l'ouverture du piège central, le piège comprenant une voie de récupération d'air annulaire ou au moins une voie de récupération d'air tubulaire, ladite voie de récupération d'air incluant un filtre permettant de filtrer les corps étrangers de l'air récupéré, caractérisé en ce qu'un débouché de ladite voie de récupération d'air, par lequel ladite voie de récupération d'air débouche dans la veine principale, est situé sur le moyeu central.

L'air récupéré peut alors être réinjecté dans le flux d'air qui peut alimenter ledit générateur de gaz afin de limiter les pertes de rendement de la turbomachine sans que la récupération crée de perturbation dans ledit flux d'air par un canal traversant la veine.

Dans l'hypothèse d'une voie de récupération d'air annulaire, un meilleur écoulement de l'air sera assuré. Ainsi, on évitera les distorsions de pression dans la veine principale d'alimentation en air dudit générateur de gaz.

Un tel piège permet de dissocier les FOD du flux d'air réellement utilisable par la turbomachine de sorte à prévenir son endommagement par les FOD. Ainsi, le flux d'air est dirigé dans la veine annulaire d'admission d'air et les FOD, par leur inertie, se dirigent vers le piège.

Selon un aspect de l'invention, l'entrée d'air présente un diamètre interne ayant un premier extremum, le moyeu présente un diamètre externe ayant un deuxième extremum et la veine principale présente un diamètre externe ayant un troisième extremum. Ces diamètres sont choisis de sorte que le deuxième extremum est hors d'un parallélogramme formé par le premier extremum, le troisième extremum et un axe de symétrie de la turbomachine, dans un plan radial audit axe de symétrie.

Ainsi, lorsque des FOD entrent dans la veine annulaire d'admission d'air, ils rebondissent contre les parois de la veine annulaire, c'est-à-dire contre la nacelle et le moyeu central de sorte à perdre de leur vitesse et de leur énergie avant d'entrer dans la veine principale d'alimentation en air et, ainsi, être moins dangereux pour les éléments internes à la turbomachine.

Le piège peut comprendre un logement dans lequel sont retenus les corps étrangers. Ainsi, il est possible de récupérer les corps étrangers, par l'avant de la nacelle, sans que cela n'impacte ni la veine d'air, ni la structure de la nacelle.

Le piège pourra comprendre deux voies de récupération d'air tubulaires, chacune incluant un dit filtre. Les deux voies de récupération d'air tubulaires seront avantageusement diamétralement opposées l'une à l'autre. Ainsi, on pourra limiter la distorsion circonférentielle de pression à l'entrée du générateur de gaz.

Le filtre de la voie de récupération d'air pourra être situé à l'entrée de ladite voie de récupération d'air, sensiblement dans la continuité d'une paroi interne de fond du piège, de sorte à filtrer l'air circulant depuis le piège vers la veine principale d'alimentation en air.

L'invention sera, si nécessaire, mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention pourront apparaître à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels :

- la figure 1 est une demi-coupe schématique d'une turbomachine selon l'art antérieur ; - les figures 2 à 4 sont des vues schématiques en coupe longitudinale suivant l'axe DD, de la partie amont d'une turbomachine selon l'invention, montrant une première variante de réalisation ;

- la figure 5 est une vue schématique en coupe longitudinale suivant l'axe DD, de la partie amont de turbomachine selon l'invention, montrant une deuxième variante de réalisation ;

- la figure 6 est une vue schématique arrière de la partie amont de la turbomachine selon l'invention, montrant une troisième variante de réalisation ;

- la figure 7 est une vue schématique arrière simplifiée de la turbomachine selon l'invention, d'après la deuxième variante de réalisation de la figure 5.

On a représenté sur la figure 2, la partie amont AM, selon l'invention, d'une turbomachine 24 d'un aéronef. Cette turbomachine 24 comprend, dans sa partie aval AV commune avec l'art antérieur et représentée à la figure 1 , au moins une hélice 14a non carénée, et en l'espèce deux telle hélices 14a. Cette turbomachine 24 comprend aussi une nacelle 26 définissant une entrée 28 d'air, un moyeu 30 central et une veine 32 annulaire d'admission d'air entourant le moyeu 30 central et débouchant dans une veine 34 principale d'alimentation en air qui alimente un générateur de gaz non représenté.

Comme on le voit sur la figure 2, le moyeu 30 central est pourvu d'un piège 36, en l'espèce un évidement formant une ouverture 38 du moyeu 30 central, qui permet de recevoir des corps étrangers ou FOD.

Ces FOD peuvent présenter un risque d'endommagement de la turbomachine 24 lorsqu'à pleine vitesse ils viennent impacter des éléments internes tels que les aubes de compresseur par exemple.

Sur la figure 2, la trajectoire suivie par les FOD est représentée par la flèche 40 centrale et la trajectoire suivie par l'air pour alimenter le générateur de gaz est représentée par les flèches 42 externes. Toutefois, certains FOD arrivant selon une trajectoire non rectiligne ou selon un angle particulier peuvent entrer directement dans la veine 32 annulaire d'admission d'air.

Pour pallier à cette éventualité et empêcher que les FOD n'aient une vitesse trop importante lors de leur impact avec les éléments mobiles ou fragiles, il est nécessaire de faire rebondir les FOD dans le but de les ralentir.

A cet effet, l'entrée 28 d'air présente un diamètre d1 interne ayant un premier extremum A, le moyeu 30 central présente un diamètre d2 externe ayant un deuxième extremum B et la veine 34 principale présente un diamètre d3 externe ayant un troisième extremum C.

Avantageusement, les diamètres (d1 , d2, d3) respectifs de l'entrée 28 d'air, du moyeu 30 central et de la veine 34 principale sont choisis de sorte que le deuxième extremum B soit hors d'un parallélogramme formé par le premier extremum A, le troisième extremum C et un axe DD de symétrie de la machine 24, dans un plan radial à l'axe DD, comme cela est représenté sur la figure 2. Avantageusement, le plan radial est un plan vertical lorsque la machine 24 est montée sur un avion.

Ainsi, les FOD qui entreront directement dans la veine 32 annulaire d'admission d'air iront rebondir au moins contre les parois de ladite veine 32 puis contre le moyeu 30 central ou inversement, d'abord contre le moyeu 30 central puis contre la veine 32, ces rebonds ayant pour effet de ralentir les FOD et de leur faire perdre de l'énergie, ce qui les rend moins dangereux pour les éléments internes de la turbomachine 24.

Les rebonds des FOD sont représentés sur la figure 3 par des lignes discontinues. Ces trajectoires sont représentées à titre d'exemple et ne sont aucunement limitatives des trajectoires possibles pour les FOD. De même, certaines FOD peuvent rebondir plusieurs fois contre les parois de la veine 32 annulaire et contre le moyeu 30 central comme cela est illustré en figure 3. La figure 3 met en lumière une première variante de réalisation (que l'on retrouve aussi aux figures 2 et 4) du piège 36 de la turbomachine 24.

Le piège 36 comprend une paroi 44 interne de fond close qui forme un logement 46. Les FOD sont alors emprisonnés dans ce logement 46 lorsque la turbomachine 24 est en utilisation. A intervalle réguliers ou lors de chaque arrêt de la turbomachine 24, un technicien d'entretien peut alors, à l'aide d'un outil, vider le logement 46 des FOD prisonniers.

Comme représenté sur la figure 4, la paroi 44 interne de fond est pourvue d'au moins une ouverture formant au moins une voie 48 de récupération d'air tubulaire par laquelle une partie de l'air accompagnant les FOD dans le piège 36, peut être réutilisée et injectée dans la veine 34 principale d'alimentation en air. La voie 48 de récupération d'air tubulaire présente un débouché 48a qui est situé sur le moyeu 30 central et par lequel la voie 48 de récupération d'air tubulaire débouche dans la veine 34 principale. La paroi 44 interne de fond comprend au moins un filtre 50, de préférence une grille ou un tamis, permettant de retenir les FOD dans le logement 46 et de laisser circuler l'air depuis le piège 36 vers la veine 34 principale d'alimentation en air.

La présence du débouché 48a sur le moyeu 30 central permet la simplification de l'architecture de la turbomachine 24 de par l'absence de conduit traversant la veine 34 et la nacelle 26 pour le rejet des FOD. Cette absence de conduit traversant évite par ailleurs de perturber le flux d'air dans la veine 34 principale.

Selon un deuxième mode de réalisation représenté sur les figures 5 et 7, la paroi 44 interne de fond est pourvue de deux ouvertures formant deux voies 48 de récupération d'air tubulaires. Bien entendu, chaque voie 48 de récupération d'air tubulaire présente un débouché 48a situé sur le moyeu 30 central, par lequel ladite voie 48 de récupération d'air tubulaire débouche dans la veine 34 principale. Les deux voies 48 de récupération d'air tubulaires sont diamétralement opposées l'une à l'autre de sorte à limiter la distorsion circonférentielle de pression générée par la récupération partielle de l'air piégé et sa réinjection dans la veine 34 principale d'alimentation en air, cette distorsion étant particulièrement importante lorsque la turbomachine 24 est pourvue d'une unique voie 48 de récupération d'air tubulaire. La paroi 44 interne de fond comprend encore, pour chaque voie 48 tubulaire de récupération d'air, un filtre 50, de préférence une grille ou un tamis, permettant de retenir les FOD dans le logement 46 et de laisser circuler l'air depuis le logement 46 vers la veine 34 principale d'alimentation en air. La paroi 44 interne de fond pourrait comprendre un nombre supérieur de voies 48 de récupération d'air tubulaires, de préférence un nombre paire de sorte à limiter la distorsion circonférentielle de pression.

Comme précédemment décrit, à intervalles réguliers ou lors de chaque arrêt de la turbomachine 24, un technicien d'entretien peut, à l'aide d'un outil, vider le logement 46 des FOD prisonniers et nettoyer le filtre 50 des FOD coincés.

Selon une autre variante de réalisation représentée sur la figure 6, la paroi 44 interne de fond est pourvue d'une ouverture annulaire formant une voie 48' de récupération d'air annulaire par laquelle une partie de l'air accompagnant les FOD dans le piège 36 peut être réutilisée et injectée dans la veine 34 principale d'alimentation en air. Ainsi, la voie 48' de récupération d'air annulaire présente aussi un débouché (ici 48a' annulaire) situé sur le moyeu 30 central, par lequel ladite voie 48' de récupération d'air annulaire débouche dans la veine 34 principale.

La paroi 44 interne de fond comprend encore un filtre 50' annulaire, de préférence une grille ou un tamis, permettant de retenir les FOD dans le logement 46 et de laisser circuler l'air depuis le piège 36 vers la veine 34 principale d'alimentation en air.

Avantageusement, chaque filtre 50, 50' est positionné à l'entrée de la voie 48, 48' de récupération, sensiblement dans le prolongement de la paroi 44 interne de fond. La turbomachine 24 pour aéronefs qui vient d'être présentée présente de nombreux avantages parmi lesquels :

- une augmentation de la durée de vie de la turbomachine 24 ainsi qu'une réduction de la fréquence de maintenance des éléments internes de la turbomachine 24 ;

- une augmentation du rendement de la turbomachine 24 ;

- une réduction de la masse et de l'encombrement de l'entrée 28 d'air, et

- une simplification de l'architecture de la turbomachine 24.

L'augmentation de la durée de vie de la turbomachine 24 est réalisée par l'ajout du piège 36 dans le moyeu 30 central. En effet la majorité des FOD sont piégés dans le piège 36 du moyeu 30 central. La quantité de FOD qui parvient à entrer directement dans la veine 32 annulaire d'admission d'air perd de son énergie et de sa vitesse lors des différents rebonds ce qui a pour effet de limiter les impacts dommageables sur les éléments internes de la turbomachine 24.

De ce fait, la maintenance peut être réduite puisque les éléments internes sont moins endommagés. Il en résulte alors une économie dans l'exploitation de la turbomachine 24.

Le rendement de la turbomachine 24 est amélioré par la récupération au moins partielle de l'air piégé avec les FOD. L'air ainsi récupéré peut alors être réinjecté dans la veine 34 principale d'alimentation en air pour fournir au générateur de gaz un débit d'air plus important.

La réduction de la masse de la turbomachine 24 est obtenue par l'utilisation d'une portion du moyeu 30 central qui n'était pas utilisée dans l'art antérieur. Ainsi, une quantité de matière inférieure est nécessaire pour la fabrication du moyeu 30 central, tout en assurant au moyeu 30 central une bonne rigidité.

Ce gain de masse permet, en outre, de réduire la consommation de carburant de la turbomachine 24 et ainsi de limiter l'impact environnemental de la turbomachine 24, notamment en termes de rejet dans l'atmosphère de particules polluantes.

Enfin, la simplification de l'architecture de la turbomachine 24 est due à l'absence de canaux externe qui traversent la nacelle 26 pour le rejet des FOD. De tels canaux réduisent alors la résistance mécanique de la nacelle 26 et augmentent la complexité de conception pour assurer une bonne rigidité de la nacelle 26 toute en limitant l'augmentation de la masse de la turbomachine 24.