Au cours des dernières années, RTX a déposé des demandes de brevet pour les technologies liées aux moteurs à rotor ouvert, bien que la société insiste sur le fait qu’elle reste déterminée à développer un turbofan à engrenages (GTF) mis à jour pour alimenter les futurs jets à corps étroit.
Le Bureau des brevets et des marques des États-Unis a publié les documents de brevet entre juin et juillet.
La filiale RTX Pratt & Whitney (P&W) et le concurrent CFM International se sont publiquement engagés à poursuivre des pistes de développement moteur entièrement divergentes. Beaucoup est en jeu, car les sociétés ont l’intention d’offrir des produits pour les Jets de nouvelle génération des Jets d’allée unique Airbus et Boeing devraient introduire dans les années 2030.
CFM, détenue conjointement par GE Aerospace et Safran Aircraft Moteurs, s’est lancée dans le développement d’un moteur à rotor ouvert dans le cadre de son programme révolutionnaire Innovation for Sustainable Engines. Également appelés ventilateurs induits, les rotors ouverts manquent de structures environnantes et permettent des ventilateurs plus larges. CFM tire pour 20% de gains d’efficacité du carburant.
Mais la filiale RTX P&W a insisté sur le fait qu’un ventilateur ouvert n’est pas la meilleure solution. Il a adopté une approche différente qu’il appelle moins risqué: développer une version mise à jour et plus efficace de son GTF. Les variantes actuelles de ce moteur alimentent désormais Airbus A220, A320neo-Family Jets et Embraer E-Jet E2S.
P&W insiste sur le fait qu’il reste attaché à ce chemin.
Mais au cours des deux dernières années, RTX a recherché plusieurs brevets couvrant des caractéristiques spécifiques aux moteurs à fans ouverts. Il décrit les applications comme faisant partie d’un effort de longue date pour développer des technologies de moteur avancées.
Le 8 juillet, le Bureau des brevets américains a émis RTX un brevet couvrant une «lame à pas variable de rotor ouvert avec (a) rétractant le bord de fuite intérieur». Le brevet dit que les lames à pas variable, lorsqu’elles sont pivotées, peuvent laisser des «lacunes importantes» entre les lames et les parois, réduisant l’efficacité.
La solution de RTX est des lames avec des bords réglables et un dispositif d’actionnement qui étend les bords pour combler les lacunes, dit le brevet.
« Les ventilateurs à rotor ouvert ou induts ont été considérés comme des alternatives aux ventilateurs canalisés pour assurer des ratios de dérivation plus élevés et une meilleure consommation de carburant spécifique », explique le brevet de RTX. «Les architectures de rotor ouvert intègrent généralement des lames à pas variable… pour permettre une gamme de niveaux de poussée (y compris les poussées inverses) sur une plage de vitesse de rotation relativement petite.»
Le Bureau des brevets du 19 juin a publié une demande de brevet RTX couvrant un système anti-ficture de moteur à rotor ouvert. La conception consiste à saigner et à diriger «le gaz chauffé vers la structure de la vane guide pour réduire ou prévenir l’accumulation de glace sur les aubes guides».
En mai, l’agence a publié deux demandes de brevet RTX couvrant un système de refroidissement du moteur à rotor ouvert. Il s’agit d’un échangeur de chaleur et d’une entrée d’air dans le cône de nez d’un rotor.
Ces applications disent que l’air de contournement se déplace dans canalisé Les turbofans sont sous pression en raison du boîtier environnant, ce qui rend l’air adapté aux échangeurs de chaleur de refroidissement. Mais l’air se déplaçant à travers des moteurs à rotor ouvert a une pression ambiante en raison de l’absence de logement, ce qui signifie que «l’obtention de l’air de refroidissement peut être un défi».
P&W dit à FlightGlobal que les documents ne reflètent aucun changement de stratégie et qu’il reste déterminé à développer une mise à jour GTF conventionnelle et canalisée pour la prochaine itération de jets à corps étroit.
«Dans le cadre de nos efforts continus pour explorer de nouveaux concepts de propulsion, Pratt & Whitney a étudié et déposé des brevets pour des technologies de rotor ouvert remontant à plusieurs décennies, y compris récemment que l’année dernière», explique la société. «Sur la base de nos recherches, nous avons conclu que les défis de l’installation et de l’intégration associés à une architecture de rotor ouvert réduiraient le bénéfice potentiel de brûlure de carburant, renforçant ainsi notre conviction que l’architecture de moteur GTF canalisé de deuxième génération reste le bon chemin vers l’avant pour (Jets à aire unique de nouvelle génération).».
En mai, P&W a déclaré que sa GTF de deuxième génération aura des lames d’éventail composites, des matériaux fabriqués à partir de composites de matrice céramique (CMC) et éventuellement des capacités hybrides-électriques.
Les moteurs à rotor ouvert posent des défis d’ingénierie. Historiquement, ils ont été plus forts que les turbofans et ils manquent de bagues de confinement – les structures sur des turbofans canalisés destinés à empêcher les composants du moteur défaillants des structures et systèmes d’aéronefs frappants. Une solution à ce défi peut être de renforcer le fuselage d’un avion, mais cela peut ajouter du poids, en réduisant les avantages d’efficacité.
Les ventilateurs ouverts tirent une efficacité améliorée car les nacelles de l’abandon et d’autres structures environnantes éliminent la traînée et leur permet d’avoir des ventilateurs plus larges. En tant que conceptions nouvelles, les fans ouverts pourraient laisser certains clients se méfiants compte tenu des lacunes de durabilité affectant les turbofans d’aujourd’hui.
CFM insiste sur le fait que son fan de Rise Open sera gagnant. Il a dit que, grâce à l’informatique avancée, il peut concevoir un fan ouvert qui est plus silencieux que les turbofans d’aujourd’hui. CFM dit également qu’il a une solution au défi de confinement.
Le démonstrateur Rise aura un seul ventilateur avec des lames composites à pas variable vers l’avant des aubes statiques, et un noyau «compact» contenant des matériaux CMC qui brûlent plus chauds et à des pressions plus élevées que les noyaux de turbofan traditionnels. Un système hybride-électrique est également en cours de développement, a déclaré CFM.
«Dans le cadre du programme de démonstration CFM Rise, nous faisons progresser les nouvelles technologies innovantes pour répondre aux besoins de nos clients et croyons que Open Fan est la voie la plus prometteuse pour réaliser un changement d’efficacité et de durabilité», a déclaré CFM à FlightGlobal.
La société refuse de dire que si elle poursuit également le développement d’un futur turbofan conventionnel conventionnel au cas où la montée en hausse est en cours. Cependant, les dirigeants de GE ont déclaré que les technologies en cours de développement par Rise peuvent s’appliquer à d’autres conceptions de groupes motopropulseurs.
