BE1032707A1 - Aube pour compresseur de turbomachine d'aeronef, compresseur, turbomachine - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une aube statorique pour compresseur de turbomachine d’aéronef, la turbomachine comportant une soufflante en amont du compresseur dans le sens d’écoulement du flux d’air, la soufflante étant entraînée en rotation via un réducteur de vitesse et étant à calage variable, l’aube comprenant un bord d’attaque (22) et un bord de fuite (24), une corde (26) s’étendant entre le bord d’attaque et le bord de fuite, l’aube présentant une évolution de la longueur de la corde selon des coupes de l’aube dans un plan transversal au bord d’attaque, l’évolution de la longueur de la corde étant en creux et en crêtes, l’amplitude des crêtes de longueur de corde par rapport à une corde moyenne est entre 5% et 20%, la longueur d’onde entre deux crêtes de longueur de corde est entre 10% et 50% de la longueur d’une corde moyenne.

Description

AUBE POUR COMPRESSEUR DE TURBOMACHINE D'AERONEF,

COMPRESSEUR, TURBOMACHINE

Domaine technique

L'invention concerne une aube pour compresseur de turbomachine d'aéronet, un compresseur et une lurbomachine d'aéronef.

Art antérieur

Les compresseurs de turbomachines d'aéronef sont équipés d'aubes dont la forme est déterminante pour la qualité de fonctionnement des compresseurs. En particulier, il est attendu des aubes de compresseur d'avoir une forte capacité de redressement de flux d'air, le flux d'air parvenant aux rangées d'aubes avec une forte incidence. Ceci est particulièrement vrai dans le contexte de compresseurs situés directement en aval de soufflante — que ce soit des soufflanies à calage variable et entraînées via un réducteur. ll y a donc un besoin pour des aubes de compresseur de turbomachine d'aéronef assurant de grandes déviations de flux d'air, jusque 50°, et un fonctionnement sur une grande plage d'incidence, jusque 20° et au-delà.

Exposé de l'invention

À cet effet, l'invention propose une aube siatorique pour compresseur de turbomachine d'aéronef, l'aube comprenant un bord d'attaque et un bord de fuite et une corde s'étendant entre le bord d'attaque et le bord de fuite, l'aube présentant une évolution de la longueur de la corde selon des coupes de l'aube dans un plan transversal au bord d'attaque, l’évolution de la longueur de la corde étant en creux et en crêtes, l'amplitude des crêtes de longueur de corde par rapport à une corde moyenne est entre 5% et 20%, la longueur d'onde entre deux crêtes de longueur de corde est entre 10% et 50% de la longueur d'une corde moyenne.

Selon une variante, l'amplitude des crêtes de longueur de corde par rapport à une corde moyenne est de 10%.

Selon une variante, l'amplitude des crêtes de longueur de corde par rapport à une corde moyenne est entre 1mm est 5mm en valeur absolue.

Selon une variante, la longueur d'onde entre deux crêtes de longueur de corde est entre 30% et 35% de la longueur d'une corde moyenne.

Selon une variante, la longueur d'onde entre deux crêtes de longueur de corde est entre 5% et 20% de la hauteur de l’aube au bord d'attaque, de préférence 10%.

Selon une variante, la longueur d'onde entre deux crêtes de longueur de corde est entre Zmm et 20mm en valeur absolue.

Selon une variante, l'aube comprend en outre un inirados, un extrados et une ligne équidistante entre Vinirados et l’extrados, l'aube présentant un angle squelette compris entre une tangente à la ligne équidistante au bord d'atiaque el un axe moteur de la turbomachine, l'angle squelette au bord d'attaque présentant une évolution selon des coupes de l'aube dans un plan transversal au bord d'attaque, l'évolution de Vangie étant en creux et en crêtes, l’évolution de l'angle au bord d'attaque est proportionnelle à l’évolution de la longueur de la corde.

Selon une variante, l'amplitude des crêtes d'angle squelette est un coefficient, le coefficient étant entre 0° par pourcentage d'amplitude de la longueur de corde et 2° par pourcentage d'amplitude de la longueur de corde, de préférence entre 0,5° et 1° par pourcentage d'amplitude de la longueur de corde.

Selon une variante, le sens d'évolution de l’angie squelette est d'augmenter l'angle au bord d'attaque quand l'évolution de la longueur de corde est vers les creux.

Selon une variante, la longueur d'onde entre deux crêtes d'angle squelette est entre 10% et 50% de la longueur de corde moyenne, de préférence entre 30% et 35% de la corde moyenne.

Selon une variante, la longueur d'onde entre deux crêtes d'angle squelette est entre 5% et 20% de la hauteur de l'aube au bord d'attaque, de préférence 10%.

Selon une variante, l'aube présente des coupes d'aube dans un plan transversal au bord d’aitaque, l'aube comprenant une évolution d'un déport d'une coupe de Paube par rapport à une autre, prises dans un plan transversal au bord d'attaque, le déport étant en rotation autour d’un axe moteur de la turbomachine, l'évolution du déport étant en creux et en crêtes, l'amplitude des crêtes de déport est entre 5% et 20% de la longueur de corde moyenne, de préférence 10%, la longueur d'onde entre deux crêtes de déport est entre 10% et 50% de la longueur d'une corde moyenne, de préférence entre 30% et 35% de la longueur d’une corde moyenne.

Selon une variante, la longueur d'onde entre deux crêtes de déport est entre 5% et 20% de la hauteur de l'aube au bord d'attaque, de préférence 10%.

Selon une variante, la coupe de l'aube est déportée vers l'extrados quand l'évolution de la longueur de corde est vers les creux.

Selon une variante, l'aube comprend en outre un intrados, un extrados et une épaisseur entre l'intrados et l'extracdos, chaque coupe a une évolution de l'épaisseur présentant un valeur d'épaisseur maximale, l'aube ayant une évolution d'épaisseur maximale le long du bord d'attaque de l’aube, cette évolution présentant une ondulation.

Selon une variante, la longueur d'onde entre deux crêtes d'épaisseur maximale est entre 10% et 50% de la longueur d'une corde moyenne, de préférence entre 30% et 35% de la longueur d'une corde moyenne.

Selon une variante, la longueur d'onde entre deux crêtes d'épaisseur maximale est entre 5% et 20% de la hauteur de l'aube au bord d'atiaque, de préférence 10%.

L'invention se rapporte aussi à un compresseur de turbomachine d'aéronef comprenant au moins une aube telle que décrite précédemment, de préférence, au moins une rangée d'aubes telle que décrite précédemment.

Selon une variante, l'aube ou la rangée d'aubes est portée par ie dernier stator du compresseur dont une partie des stators sont à calage variable, ou parle premier stator à calage fixe du compresseur dont une partie des stators sont à calages variables, ou par un stator quelconque à calage fixe du compresseur dont une partie des stators sont à calages variables.

Selon une variante, le compresseur est un compresseur axial pour turbomachine, ou un compresseur transsonigue à géométrie variable, ou un compresseur transsonique à géométrie variable lié à une soufflante, elle-même à calage variable et entraînée parle réducteur.

- À -

L'invention se rapporte aussi à une turbomachine d'aéronef comprenant un compresseur tel que décrit précédemment.

Selon une variante, Pau moins une aube ou Vau moins une rangée d'aubes est en amont ou en aval d'une rangée d'aubes à calage variable, dans le sens d'écoulement du flux d'air.

Selon une variante, la turbomachine comprend une soufflante à calage variable et entraînée par un réducteur de vitesse, Pau moins une aube ou Pau moins une rangée d’aubes est en avai de la soufflante à calage variable et entraînée par un réducieur de vitesse.

Selon une variante, la soufflante est non-carénée.

Selon une variante, Pau moins une aube ou l'au moins une rangée d'aubes est en aval ou en amont d'un col de cygne.

L'usage, dans ce document, du verbe « comprendre », de ses variantes, ainsi que ses conjugaisans, ne peut en aucune façon exclure la présence d'éléments autres que ceux mentionnés. L'usage, dans ce document, de l’article indéfini « un », « une », ou de Particle défini «le», «la > ou «FF», pour introduire un élément n'exclut pas la présence d'une pluralité de ces éléments.

Les termes « premier », « deuxième >», « iroisième », elc. sont, quant à eux, utilisés dans le cadre de ce document exclusivement pour différencier différents elements, et ce sans impliquer d'ordre entre ces éléments.

Les modes de réalisation préférés ainsi que les avantages de l'aube selon l'invention se transposent mutatis mutandis au compresseur et à la turbomachine d'aéronef, et inversement Les différents modes de réalisation peuvent être considérés seuls ou en combinaison.

Brève description des figures

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées qui montrent : - la figure 1 Hlustre une vue schématique d'une coupe de turbomachine d'aéronef :

- la figure 2 lustre un exemple de coupe d'une aube suivant une ligne de courant

Qu un rayon donnée - - la figure 3 Hlustre une forme de l'aube : - la figure 4 illustre une forme de l'aube plus en détail ; - lafigure 5 illustre les caractéristiques géométriques de l'aube.

Les dessins des figures ne sont pas à l'échelle. Des éléments sembiabies sont en général dénotés par des références semblables dans les figures. Dans le cadre du présent document, les éléments identiques ou analogues peuvent porter les mêmes références. En outre, la présence de numéros ou lettres de référence aux dessins ne peut être considérée comme limitative, y compris lorsque ces numéros ou lettres sont indiqués dans les revendications.

Description détaillée de modes de réalisation de l'invention

Cette partie du texte décrit en détails des modes de réalisation préférés de l'invention. Des références à des figures sont ulilisées mais l'invention n'est pas limitée par celles-ci. Les dessins et/ou figures décrits ci-dessous ne sont que schématiques et ne sont pas limitants.

L'invention se rapporte à une aube statorique pour compresseur de turbomachine d'aéronefl. L'invention s'appique dans le contexte d'une turbomachine comportant une soufflante en amont du compresseur dans le sens d'écoulement du flux d'air, la soufflante étant entraînée en rotation via un réducteur de vitesse et étant à calage variable. Ce contexte implique un besoin en aubes plus tolérantes et plus résistantes à l'incidence et aux déviations aérodynamiques vis-à- vis du décollement du flux sur la paroi de l'aube.

Dans ce contexte, l'aube comprend un bord d'attaque, un bord de fuite et une corde s'étencant entre le bord d'attaque et le bord de fuite. L'aube présente une évolution de la longueur de la corde selon des coupes de l'aube dans un plan transversal au bord d'aîtaque. L'évolution de la longueur de la corde est en creux et en crêtes. L'invention permet une plus grande folérance et résistance à l'incidence et aux déviations aérodynamiques vis-à-vis du décollement du flux sur a paroi de Vaube et assure un fonctionnement sur une grande plage d'incidence,

jusque 20° (ou forte incidence). En outre, ceci permet d'assurer de grandes déviations de flux d'air, jusque 50°.

Des références sont représentées sur certaines de ces figures comme repères géométriques abstraits essentiellement afin de quantifier et/ou visualiser des propriétés de modes de réalisation de l'invention. Dans le cadre du présent document, il est fait référence aux directions « axiale », « circonférentielle » el « radiale » correspondant respectivement en des directions parallèles à l'axe moteur, essentiellement circulaire autour de l'axe moteur, et perpendiculaire à l'axe moteur. Un repère sur la figure 1 illustre en particulier la direction de l'axe moteur référencé X, avec un sens. Les termes « intérieur» et «vers l'intérieur » correspondent naturellement à un sens vers l'axe moteur X selon une direction radiale, et les termes « extérieur » et « vers l'extérieur » au sens opposé selon cette direction. Le terme « en / d'entrée » (et respectivement « en / de sortie »), pour parler de la position d’un élément dans une turbomachine d'aéronef ou dans un compresseur, font préférentiellement référence a un premier (respectivement, dernier) tel élément essentiellement en amont (respectivement, essentiellement en aval) de la turbomachine d'aéronef ou du compresseur.

La figure 1 illustre une coupe d'une turbomachine d'aéronef 100 sur laquelle it est prévu d'intégrer l'aube selon l'invention. H peut s'agir d'une turbomachine axiale à double flux comprenant un certain nombre d'éléments. De façon successive, le long de l'axe moteur X, on trouve une soufflante 110, un compresseur basse pression 120, un compresseur haute pression 130, une chambre de combustion 160, une turbine haule pression 140 et une turbine basse pression 150. Ces éléments sont connus d'un homme du métier. Il s'agit d'un exemple d'architecture car l'invention s'applique à d'autres architectures de turbomachines. En fonctionnement, la puissance mécanique des turbines basse 150 et haute 140 pression est transmise via des arbres 101 et 102 aux compresseurs basse 120 et haute 130 pression respectivement, ainsi qu'à la soufflante 110 via l'arore 101. Les rotors de ces compresseurs tournent autour de l'axe moteur X leur permeliant d'aspirer el de comprimer de Pair pour l'amener à des vitesses, pressions et températures adaptées, jusqu'à l'entrée de la chambre

-07- de combustion 160. La soufflante 110 permet de générer des flux d'air 106 et 107 en amont du compresseur basse pression 120. Le flux d'air 106 est principalement destiné à traverser axialement la turbomachine d’aéronef 100, alimentant par cetle occasion la chambre de combustion 160, alors que le flux d'air 107 est principalement destiné à générer une réaction de poussée nécessaire au vol de l’aéronef. La soufflante 110 peut être carénée avec un carénage 112 ou bien peut être une soufflante 110 non carénée (sans le carénage 112). La soufflante 110 peut être qualifiée de rotor, en amont du compresseur basse pression 120.

La soufflante 110 peut être une soufflante à calage variable. Un système à calage variable est schématisé par la référence 109 sur la figure 1. Autrement dE, les aubages de la soufflante ont une orientation variable par rapport à la direction d'écoulement du flux d'air. En d'autres termes encore, les aubages de la soufflante peuvent occuper des positions de calage angulaire. En outre, un réducteur 111 de vitesse peut être interposé sur l'arbre 101, de sorte que les vitesses de rotation de la soufflante 110 et du compresseur basse pression 120 soient proportionnelles. La soufflante 110 est alors entraînée en rotation via le réducteur de vitesse 111 autour de l'axe moteur. Le réducteur 111 permet de réduire la vitesse de rotation de la soufflante 110 par rapport à celle de l'arbre 101 et du compresseur basse pression 120 pour tenir compte des contraintes et limites mécaniques de la soufflante. La vitesse de rotation de la soufflante 110 est donc inférieure à celle du compresseur basse pression 120. La soufflante 110 peut ainsi être à calage variable, ou la soufflante peut être entraînée via un réducteur de vitesse, ou la soufflante peut être à calage variable el être entraînée via un réducteur de vitesse.

Bien que non référencés de façon systématique sur la figure 1, chaque compresseur et chaque turbine comprend un ou plusieurs élages axiaux disposés en série. Chaque étage comprend un stator (ou redresseur) à aubes (ou aubages) fixes et un rotor à aubes (Ou aubages) mobiles apte à être mises en rotation autour de l'axe moteur. Pour les compresseurs basse pression 120 et haute pression 130, ces aubes fixes et mobiles sont respectivement référencés par 121, 122 et 131, 132. Au sein d’un étage, le rotor aspire et accélère le flux d'air 106 en le déviant par rapport à l'axe du moteur X et le stator ou redresseur qui Suit redresse le flux dans l'axe moteur X et le ralentit en transformant une partie de sa vitesse en pression.

Les aubages fixes comprennent des aubes qui peuvent être à orientation fixe et/ou à orientation (ou calage) variable (les aubes occupant des positions de calage angulaire). Ces aubes orientables sont également connues comme aubes à calage variable, ou selon l’acronyme anglo-saxon « VSV » pour « Variable Stator Vane ».

Leur particularité est que Vinclinaison de leurs cordes peut varier par rapport à l'axe du moteur X, et de l'axe des compresseurs 120, 130 en particulier, Les faces intrados 16 et extrados 18 des aubes peuvent être plus ou moins exposées au flux d'air 106. Les intrados 16 s'étendent plus ou moins face au flux d'air 106 afin de moduler la déviation, el donc le redressement qui est imposé au flux d'air 108, Les compresseurs peuvent comporter un ou plusieurs étages d'aubes orientables.

Le calage angulaire (ou en d'autres termes : orientation, position de calage angulaire ou encore, position angulaire) des aubes au sein du stator est commandé par un système de calage variable. Sur la figure 1, un système de calage variable 123 peut être monté sur le carter du compresseur basse pression 120, pour commander le calage angulaire des aubes 121. Un système de calage variable 133 peut aussi être monté sur le carter du compresseur haute pression 130, pour commander le calage angulaire des aubes 131. # est à noter que cette représentation n'est aucunement limitative du nombre ou de la position des systèmes de calage variable que sont susceptibles de comprendre les compresseurs 120, 130. Ge type d'architecture est donné à titre d'exemple, un compresseur intermédiaire pourrait être présent.

Les compresseurs s'étendent le long de l'axe moteur X dirigé d'amont vers aval, entre une extrémité amont d'entrée d'air et une extrémité aval de sortie d'air.

Les compresseurs comprennent une veine 12 de flux d'air entre l'extrémité amont d'entrée d'air et l'extrémité avai de sortie d'air. La veine 12 est une paroi canalisant le flux d'air. Par exemple, la veine 12 canalise le flux d'air 106. Le flux d'air 106 pénètre dans les compresseurs par l'extrémité amont d'entrée d'air et quitte les compresseurs par l'extrémité aval de sortie d'air.

La figure 2 montre un exemple de coupe (suivant une hauteur constante ou ligne de courant) d’aube 121. L'aube 121 de la figure 2 est une coupe de l'aube prise dans un plan transversal au bord d'attaque 22. L'aube 121 est un type d'aube fixe, possiblement à calage angulaire mais de préférence sans calage angulaire, et pour stator de compresseur, de préférence un compresseur basse pression. L'aube 121 peut être à orientation variable par rapport à l'élément statorique la supportant ou être de préférence à orientation fixe par rapport au stator la supportant. L'aube 121 comprend un intrados 16 et un extrados 16. L'aube 121 comprend une ligne équidistante 20 entre l'intrados 16 et Pextrados 18. L'aube 121 comprend aussi un bord d'attaque 22 en amont dans le flux d'air et un bord de fuite 24 en avai dans le flux d'air. L’aube 121 comprend aussi une corde 26 s'étendant entre le bord d'attaque 22 et le bord de fuite 24. Une langente 28 à la ligne équidistante 20 est représentée.

L'aube est apte à s'étendre selon sa hauteur dans la veine 12 de flux d'air. La hauteur de l'aube est selon une direction sensiblement radiale, sensiblement selon la direction Z. La veine 12 de flux d'air a une structure annulaire. La veine 12 de flux d'air a une structure de révolution. La veine 12 peut ainsi comporter une paroi interne, selon la direction radiale vers l'intérieur, La veine 12 peut comporter une paroi externe, selon la direction radiale vers l'extérieur. En coupe, la veine 12 comporte une hauteur, le long de laquelle s'étend les aubes 121. La hauteur de la veine est entre la paroi interne et la paroi externe. La hauteur s’'étend selon la direction Z radiale qui est transversale à l'axe du moteur X. Dans ce qui suit, la forme de l'aube varie en fonction de la coupe de l'aube selon l'axe du moteur X, à différentes hauteurs selon la direction transversale à l'axe du moteur X. L'invention traite de la forme de l'aube, et particulièrement de ses profils correspondants à des coupes de l'aube à différentes hauteurs de veine par une ligne de courant.

La figure 3 illustre une forme de Taube 121. La figure 3 montre l'aube 121 qui s'étend selon la direction radiale. L'aube 121 s'étend selon la direction Z. En particulier, l'aube 121 est ondulée, sur au moins une partie du bord d'aitague.

L’aube 121 comporte des ondulations, selon une ou plusieurs paramètres variant selon des lois, comme cela est décrit par la suite. Les paramètres et lois définissant les ondulations sont pris seuls ou en combinaison, L’aube est ondulée en elle- même et comprend un ou plusieurs types d'ondulation. L’ondulation de l'aube présente des creux et des crêtes. Pour la forme de l'aube elle-même et dans ce qui suit, la notion de « en creux el en crêtes » (ou les formulations équivalentes) se rapporte à une forme ou des valeurs qui augmentent (ou s'élèvent) el qui diminuent {ou s'abaissent) de manière alternative. I! peut s'agir d’une évolution sinusoïdale, selon une sinusoïde régulière ou irrégulière. Autrement dit, il peut s'agir d’une forme ou des valeurs décrivant des courbes allernalivement concaves et convexes.

La figure 4 illustre une forme de l'aube plus en détail, La figure 4 montre des coupes (ou sections) de l'aube 121 prises dans un plan transversal 56 au bord d'attaque 22. En d’autres termes, la figure 4 montre des coupes dans le plan transversal 56 au bord d'attaque à différentes positions ou hauteurs le long du bord d'attaque, selon la figure 3. 1 s'agit de différentes coupes prise à différentes positions ou hauteurs de l'aube, selon la direction Z radiale. La coupe 1214 est la coupe ou coupe moyenne. Sur la figure 4, on n’a pas représenté tous les signes de références de la figure 2 (telles que la corde 26, l'angle 29, l'épaisseur 50, etc.) par souci de simplification de lecture de la figure. Pour chaque coupe 121a, 121b, 121c,.. on se référera à la figure 2 qui montre l'une de ces coupes.

La figure 5 illustre les paramètres de Vaube, selon les abscisses x selon l'axe moteur X et selon les ordonnées h selon la direction radiale Z. Les coordonnées hi, h2 montrent Vondulalion de l'aube ou d'un paramètre de l'aube selon sa hauteur. La coordonnée x1 montre une position de l'aube 121 le long de l'axe moteur. L’aube et les parametres de l'aube (tels que la longueur de corde, l'angle 29, le déport de coupe ou l'épaisseur) varient selon les lois décrites par la suite.

L’amplitude À montre une amplitude de crête 52 à moyenne 54 d'un paramètre de l'aube. La longueur d'onde À montre une longueur de crête à crête.

On appelle angle d'incidence (ou angle de prise d'incidence ou prise d'incidence) Pangle formé par la direction du flux d'air au bord d'attaque 22 par rapport à la tangente 28 à la ligne équidistante 20. Sur la figure 2, À s’agit de l'angle entre Pune ou l’autre des flèches 30 représentant la direction du flux d'air et la tangente 28 à la ligne équidistante 20 (le flux d'air pouvant être « au-dessus » OU « au-dessous » de la tangente 28). Les flèches 30 montrent différents angles d'incidence (maximum). L'écart entre les deux flèches 30 correspond à la plage

- fi - d'angie d'incidence. Dans le cadre de l'invention, l'aube est en mesure d'assurer une grande déviation d'air pour un fonctionnement sur une grande plage d'incidence de Pair, par exemple une plage de 20° entre les deux flèches 30 (la répartition de la plage de part et d’autre de la tangente 28 pouvant être variable, par exemple [-10°; +109] ou 1-57; +159], etc).

On appelle loi de corde l'évolution de la longueur de la corde 26 selon des coupes de l'aube dans un plan transversal au bord d'atlaque (sur au moins une partie du bord d'aîtaque). La loi de corde est l'évolution de la longueur de corde selon des coupes dans un plan transversal au bord d'attaque à différentes positions

Qu hauteurs le long du bord d'atlaque, selon la direction radiale Z. Autrement dit, la loi de corde est l'évolution de la longueur de la corde 26 selon des coupes de l'aube à différentes hauteurs le long de la hauteur de l'aube, selon la direction radiale. En d'autres termes encore, l'aube présente une évolution de la longueur de corde 26 le long de la hauteur de l'aube, Entre deux Coupes successives espacées, la longueur de corde change. Selon les figures 3 et 4, on voit que les coupes 1214, 121b, 121c,.. ont des cordes dont ia longueur varie d’une coupe à l’autre.

On appelle loi d'angie squelette l’évolution, de l'angle squelette 29 selon des coupes de l'aube dans un plan transversal au bord d'attaque. La loi d'angle squelette est l'évolution de l'angle squelette 29 au bord d'attaque, en fonction des coupes de l'aube dans un plan transversal au bord d'attaque à différentes positions ou hauteurs le long du bord d'attaque, selon la direction radiale. L'ondulation est appliquées à la valeur de l'angle squelette au bord d'attaque. Entre deux coupes successives espacées, l'angle 29 change. Selon les figures 3 et À, on voit que les coupes 1214, 121b, 1210, ont un angle 29 qui varie le long de la corde et d'une coupe à l’autre.

On appelle loi d'empilage tangentiel, pour des coupes de l'aube prises dans un plan transversal au bord d'attaque 22, l’évolution d'un déport d'une coupe par rapport à une autre, le déport étant en rotation autour de Faxe moteur X de la turbomachine (ou selon une direction Y transversale à l'axe moteur X et la direction 2). H s'agit du déport en rotation de la position d’un point particulier de l'aube par rapport à ce même point particulier d'une autre coupe — tel qu’un point au bord d'attaque 22, au bord de fuite 24 ou encore au centre de gravité d'une coupe. Entre deux coupes successives espacées, une coupe est déportée par rapport à l’autre.

Selon les figures 3 et 4, on voil que les coupes 121a, 121b, 1210. sont empilées selon la hauteur de l'aube de manière déportées les unes par rapport aux autres.

On voit que un point pris au bord d’attaque 22 ou au centre de gravité est déporté d'une coupe à l’autre.

En outre, chaque coupe a une loi d'épaisseur présentant un valeur d'épaisseur maximale. L'aube présente une évolution d'épaisseur correspondant à l’évolution de l'épaisseur maximale le long du bord d'atiaque de l'aube, cette évolution présentant ondulation, La forme appropriée de ces ondulations permet de générer un système de vortex sur la peau de l'aube, qui viennent stabiliser le flux sous forte incidence. Selon les figures 3 et 4, on voit que les coupes 121a, 121b, 121c,. ont une épaisseur 50 qui varie le long de la corde et d’une coupe à l’autre.

L’aube 121 est capable de redresser le flux d'air en bord de fuite pour que le flux d'air redressé soit le plus possible selon l'axe moteur X ou selon un angle adapté pour les rotors en aval mais le plus constant possible et indépendant de ce qu'il se passe en amont. L’aube 121 est en mesure d'assurer une grande déviation du flux d'air. Sur la figure 2, le flux d'air redressé est schématisé par la flèche 25.

La déviation du flux d'air est l'angle entre la flèche 25 et la flèche 30. Ainsi la déviation du flux d'air varie avec la variation de la flèche 30. I! est possible que suivant l'angle de la flèche 30 l'angle de la flèche 25 varie plus légèrement, du fait de l'efficacité en redressement du stator sous incidence. L'aube 121 est apte à assurer une grande déviation, jusque 50°. En outre, l'aube 121 est capable de supporter d'importantes variations d'incidence de l'air, selon les flèches 30. La plage d'incidence est typiquement jusque 20° et au-delà.

L'aube 121 peut présenter une évolution de la longueur de la corde 26 selon des coupes de l'aube dans le plan 56 transversal au bord d'aitague. L'évolution de la longueur de la corde peut être en creux et en crêtes. En d'autres termes en relation avec la loi de corde, l'aube présente une ondulation qui est une sinusoïde autour d’une foi de corde dile « lisse » (sans les ondulations). Sur la figure À, la corde 26 varie en longueur selon des creux et des crêtes, selon les coupes.

L'amplitude À (crête à moyenne) des crêtes de longueur de corde par rapport à une corde moyenne peut être entre 5% et 20%, de préférence 10% (dans l’ensemble du document, la corde moyenne étant la moyenne de la corde sur la hauteur.

Mathématiquement, il s'agit de fi cordet{h}).dh/H). L'amplitude À (crête à

H moyenne) des crêtes de longueur de corde par rapport à une corde moyenne peut être entre 1mm est 5mm en valeur absolue. La longueur d'onde À entre deux crêtes de longueur de corde (crête à crête) peut être entre 10% et 50% de la longueur d’une corde moyenne, de préférence entre 30% et 35% de la longueur d'une corde moyenne. La longueur d'onde À entre deux crêtes de longueur de corde (crête à crête) peut être entre 5% et 20% de la hauteur de l'aube au bord d'attaque 22, de préférence 10%. La longueur d'onde À entre deux crêtes de longueur de corde (crête à crête) peul être entre 2mm et 20mm en valeur absolue. Ces caractéristiques s'appliquent coupe par coupe, selon la figure 4, résultant en une aube de forme représentée en figure 3.

L’aube 121 peut aussi présenter une évolution de angle squelette 29, selon des coupes de Vaube dans le plan 56 transversal au bord d'aitaque 22. L'évolution de l'angle squelette 29 peul être en creux et en crêtes. En d'autres termes, en relation avec la loi d'angle squelette, l'aube présente une ondulation de la valeur de

Vangie squelette 29 au bord d'attaque qui est une sinusoïde autour de la loi d'angle au bord d'attaque dite « lisse » {sans les ondulations). Sur la figure 4, Vangie 29 varie selon des creux el des crêtes, selon les coupes. L'évolution (ou variation) de l'angle 29 peut être proportionnelle à l'évolution (telle que l'allongement) de la longueur de la corde. L'amplilude À (crête à moyenne) des crêtes d'angle squeletie 29 peut être un coefficient K le coefficient K pouvant être entre 0° par pourcentage d'amplitude de la longueur de corde et 2° par pourcentage d'amplitude de la longueur de corde, de préférence le coefficient K est entre 0,5° et 1°, de préférence de 0,75°, par pourcentage d'amplitude de la longueur de corde. De préférence, le sens d'évolution (ou de modification) de l'angle 29 est d'augmenter l'angle au bord d'attaque quand l’évolution de la longueur de corde est vers les creux (ou en d'autres termes, quand la corde est raccourcie). La longueur d'onde À entre deux crêtes d'angle 29 (crête à crête) peut être entre 10% et 50% de la corde moyenne, de préférence entre 30% et 35% de la longueur de corde moyenne. La longueur d'onde À entre deux crêtes d'angle 29 (crête à crête) peut être entre 5% et 20% de la hauteur de l'aube au bord d'attaque 22, de préférence 10%. La longueur d'onde

A entre deux crêtes d'angle 29 (crête à crête) peul être entre 2mm et 20mm en vaieur absolue. Ces caractéristiques s'appliquent coupe par coupe, selon la figure

À, résultant en une aube de forme représentée en figure 3.

L’aube 121 peut aussi présenter une évolution d’un déport d’une coupe de l'aube par rapport à une autre, prises dans le plan 56 transversal au bord d’aitague, le déport élant en rotation autour d’un axe moteur (X) de la turbomachine.

L'évolution du déport peut être en creux et en crêtes. En d'autres termes, en relation avec la loi d'empilage tangentiel (déport en rotation autour de Faxe moteur d’une coupe ou coupe par rapport à une autre), l'aube présente une ondulation du déport qui estune sinusoïde autour de l'axe d'empiage dit « lisse » (sans les ondulations).

Surla figure 4, le déport entre deux coupe varie selon des creux et des crêtes, selon les coupes. L'ampliitude À (crête à moyenne) des crêtes de départ peut être entre 5% et 20% de la longueur de corde moyenne, de préférence 10%. L'amnlitude A (crête à moyenne} des crêtes de déport peut être entre 1mm et 5mm en valeur absolue. La longueur d'onde À entre deux crêtes de déport (crête à crête) peut être entre 10% et 50% de la longueur d'une corde moyenne, de préférence entre 30% ei 35% de la longueur d’une corde moyenne. La longueur d'onde À entre deux crêtes de déport peut être entre 5% et 20% de la hauteur de l'aube au bord d'attaque 22, de préférence 10%. La longueur d'onde À entre deux crêtes de déport peut être entre 2mm et 20mm en valeur absolue. Ces caractéristiques s'appliquent coupe par coupe, selon la figure 4, résultant en une aube de forme représentée en figure 3. En empilage, la section courte est de préférence déportée vers l’extrados.

Le sens d'évolution (ou modification) de l'épaisseur est de déporter la coupe de

Vaube vers l'extrados quand l’évolution de la longueur corde est vers les creux (ou en d'autres termes, quand la corde est raccourcie).

L'aube 121 peut aussi présenter une évolution de l'épaisseur maximale le long du bord d'attaque. L'évolution de l'épaisseur maximale peut être en creux et en crêtes. En d'autres termes, en relation avec la loi d’épaisseur, Vaube présente une ondulation de (a valeur de) l'épaisseur maximale qui est une sinusoïde autour de l'épaisseur dite « lisse » (sans les ondulations). Sur la figure À, l'épaisseur maximale varie selon des creux et des crêtes, selon les coupes. L'amplitude À (crête à moyenne) des crêtes d'épaisseur maximale par rapport à une épaisseur initiale (ou la loi d'épaisseur dite « lisse », c'est-à-dire, sans ondulation) peut être, en pourcentage de l'épaisseur initiale, de 0 à 2 fois l'amplitude de l'évolution de corde, de préférence 1 fois. La longueur d'onde À entre deux crêtes d'épaisseur maximale (crête à crête) peut être entre 10% et 50% de la corde moyenne, de préférence entre 30% et 35% de la longueur de corde moyenne. La longueur d'onde À entre deux crêtes d'épaisseur maximale (crête à crête) peut être entre 5% et 20% de la hauteur de l'aube au bord d'attaque 22, de préférence 10%. La longueur d'onde À entre deux crêtes d'épaisseur maximale (crête à créte) peut être entre 2mm et 20mm en valeur absolue. Ces caractéristiques s'appliquent coupe par coupe, selon la figure 4, résultant en une aube de forme représentée en figure 3.

Ainsi, l'invention se rapporte à la forme de l'aube, et particulièrement de l'évolution de ses paramètres ou profils (notamment en 2D} en épaisseur, corde, empllage tangentiel et angle le long de sa hauteur, par des motifs d'ondes ou d'ondulation. Selon la figure 4, les caractéristiques ci-dessus varient et se combinent. La forme appropriée de ces ondulations permet de générer un système de vortex ou tourbifions sur la peau de l'aube, qui stabilisent ie flux d'air sous forte incidence, mais génère des pertes supplémentaires à l'incidence d'adaptation. Les paramètres décrits correspondent à une optimisation entre la formation de tourbifions (qui génèrent des pertes aérodynamique) tout en limitant leur apparition pour stabiliser le flux (et énergiser la couche limite). Ainsi, l'homme du métier n’appliquerait pas les enseignements de l'invention dans un contexte de l’état de la technique dans lequel le compresseur qui n’est pas lié à une soufflante à calage variable et entraînée par un réducteur. En effet le coût en performance n'est pas justifié par le faible besoin d'accentuer la tenue en incidence. Dans le cas d’un compresseur lié à un soufflante à calage variable et entraînée par un réducteur (qui est le contexte de la présente invention), il s'avère que les redresseurs dont le calage est fixe supportent une incidence très forte sous certaines conditions de fonctionnement. Un aubage (ou aube) de l'état de la technique étant incapable de tenir une telle incidence de façon stable, le concepteur est obligé d'utiliser un tel aubage d'une façon très pénalisante à son point de performance (ce qu’il n'est donc pas incité à faire). En effel, un tel aubage dans une structure de l’état de la technique, capable de seulement 10° d'incidence mais à qui on demande 20° de façon stable va devoir être utilisé sur son point de performance à -10° d'incidence, ce qui occasionne de nombreuses pertes aérodynamiques (décollement intrados, choc, tourbillons). Ces pertes supplémentaires sont bien supérieures à celles occasionnées par les vortex de peau dus aux ondulalions décrites, et qui permettraient de rapprocher l’utilisation de Vaubage près de son incidence nominale {par exemple, alors que Vaubage de l’étal de l’art est utifisé à -10° en performance pour être capable de tenir les 10° de son incidence maximale, un aubage ondulant capable de 15° d'incidence pourra n'être ulilisé qu’à -5° de son incidence nominale en performance).

L'invention se rapporte aussi à un compresseur 120 de turbomachine d'aéronet, comprenant au moins une aube 121, de préférence au moins une rangée d'aubes 121, comprenant tout ou partie des caractéristiques décrites. L'invention se rapporte aussi à une turbomachine comprenant le compresseur. I s'agit d’un compresseur axial pour turbomachine. Plus particulièrement, U s'agit d'un compresseur transsonique à géométrie variable. Plus particulièrement encore, il s'agit d’un compresseur transsonique à géométrie variable lié à une soufflante, elle- même à calage variable ou à calage variable et entraînée par le réducteur. L’aube 121 ou la rangée d'aube 121 peut être portée par le dernier stator du compresseur dont une partie des stators sont à calage variable. L’aube 121 ou la rangée d'aubes 121 peut être portée par le dernier stator 124 en sortie du compresseur qui doit redresser le flux vers une vitesse purement axiale. L'aube 121 ou la rangée d'aube 121 peut être portée par le premier stator à calage fixe du compresseur dont une partie des stators sont à calages variables. L'aube 121 ou la rangée d'aube 121 peut être portée par un stator quelconque à calage fixe du compresseur dont une partie des stators sont à calages variables.

Le compresseur comportant Paube 121 peut être situé en aval ou en amont d'un col de cygne. Le compresseur peut aussi être situé entre deux cols de cygnes.

Le compresseur peut être situé en aval du réducteur, lui-même en avai d’une soufflante, à calage variable (ou « fan » ou hélice à calage variable} — carénée ou non-carnée.

L'aube 121 permet de façon combinée une grande déviation du flux d'air et un fonctionnement avec une grande prise d'incidence. Ceci peut être obtenu par la loi de corde ou une combinaison de la ici de corde avec une ou plusieurs lois parmi la loi d'angle squelette, la loi d’'empilage tangentiel et la loi d'épaisseur ou avec une loi d'empilage langentielle indépendamment des autres lois. Ceci peut aussi être obtenu par Pune desdites lois considérée individuellement, ou par une combinaison de deux ou plusieurs desdites lois.

L’aube 121 décrite précédemment avec peut être qualifiée d'aube statorique.

La présente invention a été décrite en relation avec des modes de réalisations spécifiques, qui ont une valeur purement iflustrative el ne doivent pas être considérés comme limitatifs. D'une manière générale, ii apparaîtra évident pour un homme du métier que la présente invention n’est pas limitée aux exemples Hustrés etou décrits ci-dessus.

Claims (25)

Hevencdications

1. Aube statorique pour compresseur de lurbomachine d'aéronef, l'aube comprenant - Un bord d'attaque (22) et un bord de fuite (24) - une corde (26) s'étendant entre ie bord d'aîtaque et le bord de fuite, l'aube présentant une évolution de la longueur de la corde selon des coupes de l'aube dans un plan transversai au bord d'aitaque, l’évolution de la longueur de la corde étant en creux et en crêtes, l'amplitude des crêtes de longueur de corde par rapport à une corde moyenne est entre 5% et 20%, la longueur d'onde entre deux crêtes de longueur de corde est entre 10% et 50% de la longueur d'une corde moyenne.

2 Aube selon la revendication 1, dans laquelle l'amplitude des crêtes de longueur de corde par rapport à une corde moyenne est de 10%.

3. Aube selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle l'amplitude des crêtes de longueur de corde par rapport à une corde moyenne est entre 1mm est 5mm en valeur absolue.

4. Aube selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la longueur d'onde entre deux crêtes de longueur de corde est entre 30% et 35% de la longueur d’une corde moyenne.

5. Aube selon Pune des revendications précédentes, dans laquelle la longueur d'onde entre deux crêtes de longueur de corde est entre 5% et 20% de la hauteur de l'aube au bord d'attaque (22), de préférence 10%.

6. Aube selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la longueur d'onde entre deux crêtes de longueur de corde est entre 2mm et 20mm en valeur absolue.

7. Aube selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre un intrados (16), un extrados (18) et une ligne équidistante (20) entre Pintrados et l'extrados, l'aube présentant un angle squelette (29) compris entre une tangente (28) à la ligne équidistante (20) au bord d'attaque et un axe moteur (© de la turbomachine, l'angle squeleite (29) au bord d'aitaque présentant une évolution selon des coupes de l'aube dans un plan transversal au bord d'attaque, l’évolution de l'angle (29) étant en creux et en crêtes, l’évolution de Pangle (29) au bord d'attaque est proportionnelle à l’évolution de la longueur de la corde.

8. Aube selon la revendication précédente, dans laquelle l'amplitude des crêtes d'angle squelette (29) est un coefficient (KO, le coefficient (K) étant entre 0° par pourcentage d'amplitude de la longueur de corde et 2° par pourcentage d'amplitude de la longueur de corde, de préférence entre 0,5° et 1° par pourcentage d'amplitude de la longueur de corde.

9. Aube selon Pune des deux revendications précédentes, dans laquelle le sens d'évolution de l’angle squelette (29) est d'augmenter l'angle au bord d'attaque quand l’évolution de la longueur de corde est vers les creux.

10. Aube selon l’une des trois revendications précédentes, dans laquelle la longueur d'onde entre deux crêtes d’angie squelette (29) est entre 10% et 50% de la longueur de corde moyenne, de préférence entre 30% et 35% de ia corde moyenne.

11. Aube selon l'une des quatre revendications précédentes, dans laquelle la longueur d'onde entre deux crêtes d'angle squelette (29) est entre 5% et 20% de la hauteur de l'aube au bord d'attaque (22), de préférence 10%.

12. Aube selon l’une des revendications précédentes, l'aube présentant des coupes d'aube dans un plan transversal au bord d'attaque, l'aube comprenant une évolution d’un déport d’une coupe de l'aube par rapport à une autre, prises dans un plan transversal au bord d'attaque, le départ étant en rotation autour d’un axe moteur (X) de la turbomachine, l'évolution du déport étant en creux et en crêtes, l'amplitude des crêtes de déport est entre 5% et 20% de la longueur de corde moyenne, de préférence 10%, la longueur d'onde entre deux crêtes de déport est entre 10% et 50% de la longueur d'une corde moyenne, de préférence entre 30% et 35% de la longueur d’une corde moyenne.

13. Aube selon la revendication précédente, dans laquelle la longueur d'onde entre deux crêtes de départ est entre 5% et 20% de la hauteur de l'aube au bord d'attaque (22), de préférence 10%.

14, Aube selon l’une des deux revendications précédentes, dans laquelle la coupe de l'aube est déportée vers l'extrados quand l’évolution de la longueur de corde est vers les creux.

15, Aube selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre un intrados (16), un extrados (18) el une épaisseur entre l'intrados (16) et l'extrados (18), chaque coupe a une évolution de l'épaisseur présentant un valeur d'épaisseur maximale, l'aube ayant une évolution d’épaisseur maximale le long du bord d'aitaque de l’aube, celte évolution présentant une ondulation.

16. Aube selon la revendication précédente, dans laquelle la longueur d'onde entre deux crêtes d'épaisseur maximale est entre 10% et 50% de la longueur d'une corde moyenne, de préférence entre 30% et 35% de la longueur d'une corde moyenne.

17. Aube selon l'une des deux revendications précédentes, dans laquelle la longueur d'onde entre deux crêtes d'épaisseur maximale est entre 5% et 20% de la hauteur de l'aube au bord d'attaque (22), de préférence 10%.

18 Compresseur (120) de turbomachine d’aéronef comprenant au moins une aube (121) selon l’une des revendications précédentes, de préférence, au moins une rangée d'aubes (121) selon l’une des revendications précédentes.

19. Compresseur selon la revendication précédente, dans lequel l'aube ou la rangée d'aubes est portée par le dernier stator du compresseur dont une partie des stators sont à calage variable, Où par le premier stator à calage fixe du compresseur dont une partie des siators sont à calages variables, ou par un stator quelconque à calage fixe du compresseur dont une partie des stators sont à calages variables.

20. Compresseur selon l'une des deux revendications précédentes, le compresseur étant un compresseur axial pour turbomachine, ou un compresseur transsonique à géométrie variable, ou un compresseur transsonique à géométrie variable lié à une soufflante, olle-même à calage variable et entraînée par le réducteur.

21. Turbomachine d'aéronet (100) comprenant un compresseur selon l’une des revendications précédentes.

- 2D -

22. Turbomachine selon la revendication précédente, dans laquelle Pau moins une aube (121) ou Pau moins une rangée d'aubes (121) est en amont ou en avai d’une rangée d'aubes à calage variable, dans le sens d'écoulement du flux d'air.

23. Turbomachine selon l’une de deux revendications précédentes, comprenant une soufflante (110) à calage variable et entraînée par un réducteur de vitesse, Pau moins une aube (121) ou Pau moins une rangée d'aubes (121) est en avai de la soufflante à calage variable et entraînée par un réducteur de vitesse.

24. Turbomachine selon l’une des trois revendications précédentes, dans laquelle la soufflanie est non-carénée.

25. Turbomachine selon l’une des quatre revendications précédentes, dans laquelle Pau moins une aube (121) ou Pau Moins une rangée d'aubes (121) est en avai ou en amont d'un col de cygne.