FR3133645A1 - Carter d’échappement de turboréacteur à encombrement réduit - Google Patents
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Abstract
Carter d’échappement (1) de turbomachine s’étendant autour d’un axe (X) et comprenant une virole interne (5) et une virole externe (7) centrées sur l’axe (X), la virole externe (7) étant radialement plus éloignée de l’axe (X) vis-à-vis de la virole interne (5), la virole interne (5) et la virole externe (7) étant chacune annulaire et définissant entre elles une veine (3) d’écoulement d’air, la virole interne (5) et la virole externe (7) comprenant chacune une surface de veine annulaire, le carter d’échappement étant caractérisé en ce qu’au moins une des surfaces de veine s’étend autour de l’axe (X) en passant par un premier point (P1) à une première distance (D1) de l’axe (X) et un deuxième point (P2) circonférentiellement décalé du premier point (D1) et qui se situe à une deuxième distance (D2) de l’axe (X), la première distance (D1) étant différente de la deuxième distance (D2).
Figure pour l’abrégé : Fig. 2
Description
L’invention concerne des turbomachines, et plus particulièrement des carters de turbomachines et notamment des carters d’échappement de turboréacteur.
Un turboréacteur comprend généralement une soufflante, un corps comprenant à son aval, l’aval étant défini par rapport à la direction générale d’écoulement des gaz dans le turboréacteur, un carter d’échappement qui entoure à l’aval du corps, la zone d’échappement des gaz.
Le carter d’échappement est une pièce de stator dans la turbomachine, elle est également connue sous la désignation anglaise «Turbine Rear Frame» abrégée en TRF.
Dans l’objectif de réduire d’une manière générale l’encombrement des pièces d’un turboréacteur, il existe un besoin de réduire l’encombrement du carter d’échappement. En particulier on cherche à en réduire l’encombrement radial, c’est-à-dire l’encombrement dans une direction transverse à l’axe du turboréacteur qui correspond à la direction verticale lorsque le turboréacteur est monté sur un aéronef. On cherche en particulier à ce que la longueur à prévoir sous l’aile pour y placer le turboréacteur diminue par rapport à l’art antérieur.
Un but de l’invention est de proposer un carter d’échappement qui présente un encombrement réduit par rapport à l’art antérieur.
Le but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un carter d’échappement de turbomachine s’étendant autour d’un axe, le carter d’échappement comprenant une virole interne et une virole externe centrées sur l’axe, la virole externe étant radialement plus éloignée de l’axe vis-à-vis de la virole interne, la virole interne et la virole externe étant chacune annulaire et définissant entre elles une veine d’écoulement d’air entourant l’axe, la virole interne et la virole externe comprenant chacune une surface de veine annulaire qui délimite la veine d’écoulement d’air, le carter d’échappement étant caractérisé en ce que au moins une des surfaces de veine s’étend autour de l’axe en passant par un premier point à une première distance de l’axe et un deuxième point circonférentiellement décalé du premier point et qui se situe à une deuxième distance de l’axe, la première distance étant différente de la deuxième distance.
Le carter selon l’invention présente parmi la virole interne et la virole externe, une virole qui n’est pas circulaire. Ce degré de liberté permet d’ajuster la forme du carter d’échappement selon les contraintes d’encombrement et de résoudre le problème mentionné ci-dessus.
Un tel système/procédé est avantageusement et optionnellement complété par les différentes caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison :
- un rapport d’une différence entre la première distance et la deuxième distance sur la première distance est supérieur ou égal à 5 % et inférieur ou égal à 40% ;
- la surface de veine passant par le premier point et le deuxième point comprend en outre une pluralité d’autres points, le premier point, le deuxième point et les autres points étant situés sur une ellipse centrée sur l’axe ;
- la surface de veine passant par le premier point et le deuxième point présente au moins en partie une forme polygonale, la pluralité de points formant des sommets de la forme polygonale ;
- la virole interne présente tout autour de l’axe une forme d’une ellipse ou une forme polygonale définie par des sommets situés sur une ellipse, l‘ellipse étant définie par un rapport d’ellipse de virole interne calculé entre un premier grand axe de virole interne sur un premier petit axe de virole interne, la virole externe présentant tout autour de l’axe une forme d’une ellipse ou une forme polygonale définie par des sommets situés sur une ellipse, l’ellipse étant définie par un rapport d’ellipse de virole externe calculé entre un deuxième grand axe de virole externe sur un deuxième petit axe de virole externe, le rapport d’ellipse de virole interne et le rapport d’ellipse de virole externe étant chacun compris entre 1.05 et 1.40 ;
- le rapport d’ellipse de virole externe est compris entre 85 % et 97 % du rapport d’ellipse de virole interne ;
- la surface de veine de la virole interne comprend une portion d’une première ellipse et la surface de veine de la virole externe comprend une portion d’une deuxième ellipse, la première ellipse étant différente de la deuxième ellipse ;
- la surface de veine de la virole interne et/ou la surface de veine de la virole externe comprend une première portion qui correspond à une portion d’une première d’ellipse et une deuxième portion qui correspond à une portion d’une deuxième ellipse, la première ellipse étant différente de la deuxième ellipse ;
- le carter comprend un moyeu définissant la virole interne, le carter d’échappement comprenant une pluralité de bras, chaque bras s’étendant à travers la veine d’écoulement depuis le moyeu jusqu’à la virole externe, un écart angulaire séparant des bras circonférentiellement adjacents d’une paire étant différent d’un écart angulaire séparant des bras circonférentiellement adjacents d’une autre paire ;
- le carter est configuré pour que chaque section angulaire de la veine d’écoulement s’étendant depuis un bord d’attaque d’un premier bras à un bord d’attaque d’un deuxième bras circonférentiellement adjacent au premier bras définit une superficie, et pour chaque section un rapport d’une différence entre la superficie et une superficie de référence prédéterminée sur la superficie de référence est supérieur ou égal à 5% et inférieur ou égal à 10%.
L’invention porte également sur une turbomachine comprenant un carter d’échappement tel qu’on vient de le décrire.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
la représente schématiquement une turbomachine ;
les figures 2 à 4 représentent schématiquement des carters d’échappement selon différents modes de réalisation de l’invention ;
En référence à la , une turbomachine est représentée de manière schématique, plus spécifiquement un turboréacteur axial 100 à double flux. Le turboréacteur 100 illustré s’étend selon un axe A et comporte successivement, dans le sens d’écoulement des gaz dans la turbomachine, une soufflante 20, une section de compression pouvant comprendre un compresseur basse pression 30 et un compresseur haute pression 40, une chambre de combustion 50, et une section de turbine pouvant comprendre une turbine haute pression 60 une turbine basse pression 70.
La soufflante 20 et le compresseur basse pression 30 sont entrainés en rotation par la turbine basse pression 70, tandis que le compresseur haute pression 40 est entrainé en rotation par la turbine haute pression 60.
En fonctionnement, la soufflante 20 génère un flux secondaire C qui s’écoule à travers une veine secondaire définie par la nacelle 80.
La soufflante 20 génère également un flux primaire B qui s’écoule à travers une veine primaire situé radialement plus à l’intérieur que la veine secondaire. Le flux primaire B est comprimé par les compresseurs basse et haute pression 30 et 40 avant d’alimenter une combustion dans la chambre de combustion 50, dont l'expansion des gaz de combustion entraîne les turbines haute et basse pression 60, 70. La dernière partie de la turbomachine traversée par le flux primaire est le carter d’échappement 90.
L'air propulsé par la soufflante 20 et les gaz de combustion sortant du turboréacteur 1 à travers une tuyère d’échappement en aval des turbines 60, 70 exercent une poussée de réaction sur le turboréacteur 100 et, à travers lui, sur un véhicule ou engin tel qu'un aéronef (non illustré).
En rapport avec les figures 2, 3 et 4 un objet de l’invention est un carter 1 d’échappement de turbomachine s’étendant autour d’un axe X.
L’axe X est l’axe de la turbomachine autour duquel s’écoulent les gaz traversant la turbomachine depuis un amont de la turbomachine vers un aval de la turbomachine. L’axe X définit une direction longitudinale, des directions radiales qui rayonnent à partir de l’axe X et des direction circonférentielles ou ortho-radiales. Une direction circonférentielle est associée à une direction radiale, la direction circonférentielle étant perpendiculaire à la direction radiale et à la direction axiale.
Le carter 1 d’échappement comprend une virole interne 5 et une virole externe 7. La virole externe est radialement plus éloignée de l’axe X que la virole interne 5. La virole interne 5 et la virole externe 7 s’étendent dans la direction circonférentielle tout autour de l’axe X. Autrement dit, chacune de la virole interne 5 et la virole externe 7 est annulaire. En particulier, chaque virole parmi la virole interne 5 et la virole externe 7 définit une courbe fermée autour de l’axe. Ces courbes fermées sont comprises par exemple dans un plan transverse à l’axe X.
La virole interne 5 et la virole externe 7 définissent entre elles une veine 3 d’écoulement d’air qui entoure l’axe X.
En particulier cette veine d’air correspond à la veine primaire de la turbomachine, c’est-à-dire la veine d’air qui passe par la chambre de combustion de la turbomachine.
La veine d’écoulement est délimitée d’une part par une surface de veine interne qui est comprise dans la virole interne 5 et d’autre part par une surface de veine externe qui est comprise dans la virole externe 7.
L’une, c’est-à-dire au moins une, parmi la virole interne et la virole externe comprend une surface de veine annulaire qui délimite la veine d’écoulement d’air. Cette surface de veine s’étend autour de l’axe X et passe par un premier point P1 à une première distance D1 de l’axe X et un deuxième point P2 à une deuxième distance D2 de l’axe X, la première distance D1 étant différente de la deuxième distance D2. Le deuxième point P2 est circonférentiellement décalé du premier point D1, c’est-à-dire que les deux points P1 et P2 sont dans un même plan perpendiculaire à l’axe X, c’est-à-dire un plan radial à l’axe X de sorte que les points P1 et P2 correspondent à des positions angulaires différentes atour de l’axe X.
Tous les points qui forment cette surface de veine ne se trouvent donc pas à la même distance de l’axe X.
Au moins une des viroles parmi la virole interne 5 et la virole externe 7 comprend donc une surface de veine qui ne présente donc pas une forme exactement circulaire. Dans l’exemple des figures 2 et 3, c’est la virole interne 5 qui définit une surface de veine qui passe par les points P1 et P2, la distance D1 étant supérieure à la distance D2.
Le carter d’échappement présente donc une veine d’écoulement d’air dont l’une des surfaces de veine au moins n’est pas circulaire.
Il n’est pas nécessaire que le carter d’échappement présente une symétrie circulaire compte-tenu de la localisation de ce carter à l’aval de la turbomachine.
Le fait que le carter ne présente pas une surface de veine circulaire crée un degré de liberté. Ce degré de liberté permet d’adapter la forme générale du carter d’échappement ou TRF. Ce degré de liberté permet de modifier l’encombrement du carter selon n’importe quelle direction radiale.
En particulier la illustre deux directions radiales H et V perpendiculaires entre elles et perpendiculaires à l’axe X. La direction H est par exemple destinée à être dans un plan horizontal lorsque le carter d’échappement est monté dans une turbomachine elle-même montée sur un aéronef. La direction V peut être destinée à être dans un plan vertical dans cette même situation.
En diminuant la dimension du carter selon la direction V, l’encombrement du carter suivant sa hauteur peut être diminué.
Cela permet par exemple de disposer de davantage de place pour positionner un empochement d’un bras traversant la veine et limiter ainsi la protrusion de l’empochement dans la veine.
Cela permet par exemple de diminuer localement le diamètre du carter, et par conséquent le diamètre d’une nacelle et la hauteur nécessaire pour installer le moteur sous l’aile. Il y a alors un gain de place du moteur installé sous l’aile.
Par ailleurs ce degré de liberté permet aussi d’augmenter une superficie de la veine dans un plan perpendiculaire à l’axe X. A fonctionnement constant de la turbomachine en amont du carter d’échappement, la vitesse du flux arrivant dans le carter est diminuée par cette augmentation de superficie. La vitesse du flux de gaz ou ‘niveau de Mach’ dans les bras traversant la veine est diminuée. L’augmentation de la superficie, via cette diminution de vitesse, diminue les pertes dans le carter d’échappement mais la masse globale augmente. Ces pertes augmentent en effet proportionnellement au carré de la vitesse du flux de gaz, c’est-à-dire qu’une augmentation de la vitesse produit une augmentation des pertes du bras structural égale au carré de l’augmentation de ladite vitesse du gaz.
Ce degré de liberté permet de chercher et d’obtenir un meilleur compromis entre la performance aérodynamique de la turbomachine et sa masse.
Pour résumer, l’invention permet de ne plus être contraint par une forme cylindrique ce qui permet d’augmenter la surface disponible pour faire s’écouler les gaz par rapport à un carter d’échappement de forme circulaire. Cela permet d’améliorer la performance thermodynamique de l’ensemble propulsif, et en particulier d’améliorer la quantité de kérozène nécessaire pour fournir une certaine poussée au moteur, paramètre également connu sous l’expression anglaise «Specific Fuel Consumption» abrégée en SFC. Ce paramètre permet de comparer des moteurs entre eux quelle que soit leur taille ou l’altitude à laquelle ils volent.
De manière avantageuse, le rapport d’une différence entre la première distance (D1) et la deuxième distance (D2) sur la première distance (D1) est supérieur ou égal à 5 % et inférieur ou égal à 40%.
Autrement dit, le rapport│D1-D2│/D1 est compris entre 5% et 40%. L’expression │D1-D2│ est la valeur absolue de la différence entre la première distance D1 et la deuxième distance D2.
Ce rapport quantifie l’écart de la surface de veine non circulaire vis-à-vis d’une forme de surface de veine qui serait circulaire. Plus le rapport est important et plus l’écart est important. Le gain en encombrement dans la direction où la surface de veine est rapprochée de l’axe par rapport à la forme circulaire est d’autant plus important que le rapport est important.
Idéalement ce rapport est compris entre 5% et 40%.
Dans un premier mode de réalisation, la surface de veine non circulaire passe par une pluralité de points situés sur une ellipse centrée sur l’axe. En particulier la pluralité de points se situe dans un même plan radial, c’est-à-dire un plan orthogonal à l’axe X.
La présente une illustration d’ellipse référencée 10.
L’ellipse est une forme plane caractérisée par :
- un demi-grand axe référencé « a » et situé selon l’axe référencé « x »,
- un demi-petit axe référencé « b » et situé selon l’axe référencé « y », et
- un centre O au croisement des axes référencés x et y, et
- un rapport « a/b » du demi-grand axe sur le demi-petit axe.
L’équation générale d’une telle ellipse dans le plan cartésien (O,x,y) s’écrit (x/a)2+ (y/b)2=1.
La pluralité de points relative au premier mode de réalisation peut notamment comprendre les points P1 et P2 mentionnés précédemment.
Dans ce cas, l’ellipse est non circulaire. La pluralité de points s’étend circonférentiellement autour de l’axe ou uniquement sur un secteur angulaire selon les besoins d’ajustement de la forme du carter d’échappement.
L’ellipse peut présenter un demi-grand axe et un demi-petit axe dans les directions H et V mentionnés précédemment.
Il est à noter que la première distance D1 et la deuxième distance D2 peuvent correspondre au demi-grand axe et au demi-petit axe. Dans ce cas, lorsque le rapport de la différence entre la première distance D1 et la deuxième distance D2 sur la première distance D1 est supérieur ou égal à 5 % et inférieur ou égal à 40 %, alors le rapport (a/b) du demi-grand axe sur le demi-petit axe est supérieur ou égal à 1,05 et inférieur ou égale à 1,40.
Selon une première variante de ce mode de réalisation, la surface de veine non circulaire présente au moins en partie une forme polygonale, la pluralité de points formant des sommets de la forme polygonale.
Dans l’exemple de la , la virole interne 5 présente une forme polygonale dont les sommets P3, P4 et P5 ont été référencés. La forme polygonale s’étend ici tout autour de l’axe X. Les différents sommets de la forme polygonale sont situés sur une ellipse dont le demi grand axe se trouve dans l’axe référencé H sur la . Le demi petit axe se trouve dans l’axe référencé V sur la . Il n’est pas nécessaire qu’un sommet du polygone se trouve selon le demi-grand axe ou le demi-petit axe.
La forme polygonale peut présenter des points qui sont espacés angulairement de manière régulière. Autrement dit, pour chaque paire de points adjacents, les points de la paire sont séparés par un écart angulaire égal à un écart prédéterminé.
Selon une deuxième variante de ce mode de réalisation, la surface de veine non circulaire suit au moins en partie une forme de l’ellipse.
Autrement dit sur un secteur angulaire correspondant à un angle non nul, le secteur angulaire présentant son sommet sur l’axe X et défini dans un plan perpendiculaire à l’axe X, la surface de veine non circulaire suit la forme de l’ellipse.
Dans l’exemple des figures 2 et 3, la virole interne 5 présente une forme d’ellipse qui s’étend tout autour de l’axe X. Le secteur angulaire s’étend ici sur 360°.
Le demi grand axe de l’ellipse se trouve dans l’axe référencé H sur les figures 2 et 3. Le demi petit axe se trouve dans l’axe référencé V sur les figures 2 et 3.
Comme mentionné précédemment, au moins l’une des viroles parmi la virole interne et la virole externe définit une surface de veine non circulaire en forme polygonale.
Dans le cas où ces deux viroles définissent chacune une surface de veine non circulaire polygonale, alors elles peuvent toutes les deux être mises en œuvre selon une des variantes du premier mode de réalisation avec un secteur angulaire qui s’étend sur 360°.
Autrement dit chaque surface de veine peut présenter, tout autour de l’axe X, une forme polygonale définie par des sommets situés sur une ellipse (première variante) ou une forme d’ellipse (deuxième variante). L’ellipse de la surface interne définie par la virole interne ou première ellipse est alors de dimensions plus faibles que l’ellipse de la surface externe définie par la virole externe ou deuxième ellipse.
De manière préférée, les directions principales de la première ellipse et de la deuxième ellipse sont choisies identiques. Autrement dit, chaque ellipse présente un demi-grand axe dans la même première direction et chaque ellipse présente un demi-petit axe dans la même deuxième direction.
Dans cette situation, les formes elliptiques de la virole interne et de la virole externe sont étirées dans la même première direction par rapport à une forme circulaire, ou de manière équivalente comprimées dans la même deuxième direction par rapport à une forme circulaire.
Cette situation vient renforcer les possibilités d’ajustement de la forme du carter d’échappement de sorte à limiter par exemple l’encombrement dans le premier sens.
On peut définir :
- un rapport de virole interne entre le premier demi-grand axe sur le premier demi-petit axe de la première ellipse, et
- un rapport de virole externe entre le deuxième demi-grand axe sur le deuxième demi-petit axe de la deuxième ellipse.
Le rapport de virole interne comme le rapport de virole externe peut être choisi supérieur ou égal à 1.05 et inférieur ou égal à 1.40.
De manière avantageuse, lorsque la première ellipse et la deuxième ellipse présentent un demi-grand axe dans une même direction, le rapport de virole externe peut être choisi supérieur ou égal à 85 % du rapport de virole interne et inférieur ou égal à 97 % du rapport de virole interne. Autrement dit la fraction rapport de virole externe divisée par rapport de virole interne est supérieure ou égal à 85 % et inférieure ou égal à 97 %.
Dans ce cas, la veine d’écoulement d’air qui s’étend depuis la virole interne jusqu’à la virole externe présente une hauteur de veine à peu près constante autour de l’axe X.
La hauteur de veine est définie, selon la direction radiale, pour chaque position angulaire autour de l’axe, comme la distance séparant la virole interne de la virole externe dans la direction radiale correspondant à la position angulaire.
Une hauteur de veine à peu près constante autour de l’axe X signifie que pour chaque position angulaire l’écart de la hauteur de veine à une valeur de référence est inférieur à un certain seuil.
Un cas intéressant de la deuxième variante correspond au cas où la surface de veine de la virole interne 5 comprend une portion d’une première ellipse et la surface de veine de la virole externe 7 comprend une portion d’une deuxième ellipse, la première ellipse étant différente de la deuxième ellipse.
Comme présenté précédemment il est un premier mode de réalisation de l’invention selon lequel la surface de veine non circulaire passe par une pluralité de points situés sur une ellipse centrée sur l’axe. Ce premier mode peut être mis en œuvre selon une première variante « polygonale » où la surface de veine non circulaire suit au moins en partie une forme polygonale définie par des sommets situés sur une ellipse et une deuxième variante « continue » où la surface de veine non circulaire suit au moins en partie une forme d’ellipse.
Il est présenté maintenant un deuxième mode de réalisation dépendant du premier mode de réalisation, optionnellement mis en œuvre selon la première variante ou la deuxième variante, et selon lequel la pluralité de points est une première pluralité de points et l’ellipse est une première ellipse, la surface de veine non circulaire qui passe par le premier point P1 et le deuxième point P2 passe en outre par une deuxième pluralité de points situés sur une deuxième ellipse centrée sur l’axe, la deuxième ellipse étant différente de la première ellipse.
Dans ce deuxième mode de réalisation, il est donc ajouté un autre degré de liberté, correspondant à la deuxième pluralité de points, permettant un ajustement supplémentaire à la forme de la surface de veine non circulaire. Cela permet un ajustement encore plus fin de l’encombrement du carter d’échappement.
La surface de veine non circulaire présente par exemple deux zones distinctes, de sorte que :
- dans la première zone la surface de veine non circulaire passe par la première pluralité de points et la forme de la surface de veine non circulaire dans la première zone dépend de la première pluralité de points, et
- dans la deuxième zone la surface de veine non circulaire passe par la deuxième pluralité de points et la forme de la surface de veine non circulaire dans la deuxième zone dépend de la deuxième pluralité de points.
L’ajustement de la forme de la surface de veine non circulaire peut porter en particulier sur la forme dans la première zone indépendamment de l’ajustement de la forme dans la deuxième zone.
Un cas intéressant du deuxième mode de réalisation est le cas où la surface de veine de la virole interne 5 et/ou la surface de veine de la virole externe 7 comprend une première section qui correspond à une section d’une première d’ellipse et une deuxième section qui correspond à une section d’une deuxième ellipse, la première ellipse étant différente de la deuxième ellipse
La section d’une surface de veine est comprise ici comme un secteur angulaire de la surface prise dans un plan radial. Les ellipses mentionnées ici sont centrées sur l’axe X.
Les deux zones distinctes peuvent par exemple être choisies comme séparées par le plan horizontal H décrit précédemment.
Dans un plan perpendiculaire à l’axe X, il est possible de définir deux directions radiales H et V perpendiculaires entre elles. La direction H est destinée à être dans un plan horizontal lorsque le carter d’échappement est monté dans une turbomachine elle-même montée sur un aéronef. La direction V est destinée à être dans un plan vertical dans cette même situation.
En option du deuxième mode de réalisation, la première pluralité de points et la deuxième pluralité de points sont situées de deux côtés différents du plan horizontal H.
L’ajustement de la forme de la surface de veine non circulaire peut alors être effectuée indépendamment d’un côté du plan horizontal et de l’autre côté du plan horizontal.
Par exemple, la première ellipse et la deuxième ellipse peuvent être choisies avec le même demi-grand axe dans la direction horizontale et des demi-petit axes différents mais tous les deux dans la direction verticale.
Il est possible alors de choisir la première ellipse qui gouverne la forme de la surface de veine non circulaire au-dessus du plan horizontal (ou partie supérieure) avec un demi-petit axe plus important, et la deuxième ellipse qui gouverne la forme de la surface de veine non circulaire en-dessous du plan horizontal (ou partie inférieure) avec un demi-petit axe moins important.
Une telle configuration permet à la fois une marge de manœuvre pour les passages de servitudes dans la partie supérieure du carter (au-dessus du plan horizontal par rapport à la direction verticale) et un encombrement moindre côté partie inférieure (en dessous du plan horizontal par rapport à la direction verticale).
Il est possible de mettre en œuvre cette option dans une première variante selon laquelle la surface de veine non circulaire présente une forme polygonale, la première pluralité de points de référence et la deuxième pluralité de points de référence formant des sommets de la forme polygonale.
Il est possible de mettre en œuvre cette option dans une deuxième variante selon laquelle la surface de veine non circulaire présente une forme selon la première ellipse d’un côté du plan horizontal et une forme selon la deuxième ellipse de l’autre côté.
Le carter d’échappement comprend en son sein la veine d’écoulement définie par la virole interne et la virole externe.
Le carter peut comprendre un moyeu 2 qui définit la virole interne.
Le carter comprend une pluralité de bras 4, chaque bras s’étendant à travers la veine d’écoulement depuis le moyeu jusqu’à la virole externe.
Les bras permettent la tenue mécanique de la structure du carter d’échappement et le passage de servitudes. Les bras sont profilés aérodynamiquement de sorte à orienter la direction du flux des gaz et limiter les pertes d’énergie liées à l’écoulement des gaz.
Chaque bras est dirigé sensiblement radialement dans un plan transverse à l’axe X. Le bras peut être légèrement incliné par rapport à une direction purement radiale. Il est en tout cas possible de définir un écart angulaire entre deux bras adjacents dans un plan transverse à l’axe X.
Le carter peut être configuré pour que l’écart angulaire qui sépare deux bras adjacents varie d’une paire de bras adjacents à une autre.
Dans ce cas, un écart angulaire séparant des bras adjacents d’une paire est différent d’un écart angulaire séparant des bras adjacents d’une autre paire.
Ce degré de liberté permet de répartir les bras de manière non uniforme ou non régulière. En jouant sur l’écart angulaire séparant deux bras adjacents, il est possible d’optimiser la répartition de travail par bras, c’est-à-dire la répartition du travail aérodynamique à l’importance du flux d’air dévié par chaque bras
Cette méthode est avantageuse car elle permet d’ajuster la répartition de sorte que :
- les bras du carter d’échappement qui génèrent beaucoup de pertes, comme par exemple les bras épais ou les bras présentant un empochement, correspondent à un travail moins important, et
- les bras du carter d’échappement qui génèrent moins de pertes, comme par exemple les bras minces, correspondent à un travail plus important.
Le travail d’un bras référencé N dépend notamment de la superficie de la section angulaire de la veine d’écoulement qui s’étend depuis le bord d’attaque de ce bras N jusqu’au au bord d’attaque du bras adjacent suivant N+1.
Il peut être avantageux que chaque section angulaire de la veine d’écoulement s’étendant depuis un bord d’attaque d’un premier bras à un bord d’attaque d’un deuxième bras adjacent au premier bras définit une superficie, et pour chaque section un rapport d’une différence entre la superficie et une superficie de référence prédéterminée sur la superficie de référence est supérieur ou égal à 5% et de préférence inférieur ou égal à 10%.
De cette manière, la superficie des sections angulaires varie peu d’une section angulaire à une autre tout autour de l’axe X.
En rapport avec la , les bras ‘4N’, ‘4N+1’ et ‘4N+2’ s’étendent radialement depuis la virole interne 5 jusqu’à la virole externe 7.
Chaque bras, comme par exemple le bras ‘4N+1’ de la , présente un bord d’attaque 41 côté amont et un bord de fuite 42 côté aval, en référence à la direction générale de l’écoulement des gaz à travers la turbomachine.
Entre les bras ‘4N’ et ‘4N+1’ un premier secteur angulaire définit une première superficie S1.
Entre les bras ‘4N+1’ et ‘4N+2’ un deuxième secteur angulaire définit une deuxième superficie S2.
Ces superficies S1 et S2 sont proches d’une superficie de référence SR de sorte que :
- le rapport│S1-SR│/SR est supérieur ou égal à 5% et de préférence inférieur ou égal à 10%, et
- le rapport│S2-SR│/SR est supérieur ou égal à 5% et de préférence inférieur ou égal à 10%.
Enfin l’invention porte sur une turbomachine comprenant un carter d’échappement tel qu’on vient de le présenter et un aéronef comprenant une telle turbomachine.
Claims (11)
- Carter d’échappement (1) de turbomachine s’étendant autour d’un axe (X), le carter d’échappement (1) comprenant une virole interne (5) et une virole externe (7) centrées sur l’axe (X), la virole externe (7) étant radialement plus éloignée de l’axe (X) vis-à-vis de la virole interne (5), la virole interne (5) et la virole externe (7) étant chacune annulaire et définissant entre elles une veine (3) d’écoulement d’air entourant l’axe (X), la virole interne (5) et la virole externe (7) comprenant chacune une surface de veine annulaire qui délimite la veine d’écoulement d’air, le carter d’échappement étant caractérisé en ce que au moins une des surfaces de veine s’étend autour de l’axe (X) en passant par un premier point (P1) à une première distance (D1) de l’axe (X) et un deuxième point (P2) circonférentiellement décalé du premier point (D1) et qui se situe à une deuxième distance (D2) de l’axe (X), la première distance (D1) étant différente de la deuxième distance (D2).
- Carter d’échappement (1) selon la revendication 1 dans lequel un rapport d’une différence entre la première distance (D1) et la deuxième distance (D2) sur la première distance (D1) est supérieur ou égal à 5 % et inférieur ou égal à 40%.
- Carter d’échappement (1) selon la revendication 1 ou 2 dans lequel la surface de veine passant par le premier point (P1) et le deuxième point (P2) comprend en outre une pluralité d’autres points, le premier point(P1), le deuxième point (P2) et les autres points étant situés sur une ellipse centrée sur l’axe (X).
- Carter d’échappement (1) selon la revendication 3 dans lequel la surface de veine passant par le premier point (P1) et le deuxième point (P2) présente au moins en partie une forme polygonale, la pluralité de points formant des sommets de la forme polygonale.
- Carter d’échappement (1) selon la revendication 4 dans lequel
la virole interne (5) présente tout autour de l’axe (X) une forme d’une ellipse ou une forme polygonale définie par des sommets situés sur une ellipse, l‘ellipse étant définie par un rapport d’ellipse de virole interne calculé entre un premier grand axe de virole interne (5) sur un premier petit axe de virole interne (5),
la virole externe (7) présentant tout autour de l’axe (X) une forme d’une ellipse ou une forme polygonale définie par des sommets situés sur une ellipse, l‘ellipse étant définie par un rapport d’ellipse de virole externe calculé entre un deuxième grand axe de virole externe (7) sur un deuxième petit axe de virole externe (7),
le rapport d’ellipse de virole interne et le rapport d’ellipse de virole externe étant chacun compris entre 1.05 et 1.40. - Carter d’échappement (1) selon la revendication 5 dans lequel le rapport d’ellipse de virole externe est compris entre 85 % et 97 % du rapport d’ellipse de virole interne.
- Carter d’échappement (1) selon l’une quelconque des revendication 1 à 6, dans lequel la surface de veine de la virole interne (5) comprend une portion d’une première ellipse et la surface de veine de la virole externe (7) comprend une portion d’une deuxième ellipse, la première ellipse étant différente de la deuxième ellipse.
- Carter d’échappement (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la surface de veine de la virole interne (5) et/ou la surface de veine de la virole externe (7) comprend une première portion qui correspond à une portion d’une première d’ellipse et une deuxième portion qui correspond à une portion d’une deuxième ellipse, la première ellipse étant différente de la deuxième ellipse.
- Carter d’échappement (1) selon l’une des revendications précédentes, comprenant un moyeu (2) définissant la virole interne (5), le carter d’échappement comprenant une pluralité de bras (4), chaque bras (4) s’étendant à travers la veine d’écoulement depuis le moyeu (2) jusqu’à la virole externe (7), un écart angulaire séparant des bras (4) circonférentiellement adjacents d’une paire étant différent d’un écart angulaire séparant des bras (4) circonférentiellement adjacents d’une autre paire.
- Carter d’échappement (1) selon la revendication 9 configuré pour que chaque section angulaire de la veine d’écoulement s’étendant depuis un bord d’attaque d’un premier bras (4) à un bord d’attaque d’un deuxième bras (4) circonférentiellement adjacent au premier bras (4) définit une superficie, et pour chaque section un rapport d’une différence entre la superficie et une superficie de référence prédéterminée sur la superficie de référence est supérieur ou égal à 5% et inférieur ou égal à 10%.
- Turbomachine comprenant un carter d’échappement (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2202243A FR3133645B1 (fr) | 2022-03-15 | 2022-03-15 | Carter d’échappement de turboréacteur à encombrement réduit |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2202243 | 2022-03-15 | ||
| FR2202243A FR3133645B1 (fr) | 2022-03-15 | 2022-03-15 | Carter d’échappement de turboréacteur à encombrement réduit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3133645A1 true FR3133645A1 (fr) | 2023-09-22 |
| FR3133645B1 FR3133645B1 (fr) | 2025-03-28 |
Family
ID=81648652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2202243A Active FR3133645B1 (fr) | 2022-03-15 | 2022-03-15 | Carter d’échappement de turboréacteur à encombrement réduit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3133645B1 (fr) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2645911A1 (fr) * | 1989-04-18 | 1990-10-19 | Snecma | Moteur a grand taux de dilution a soufflante amont et soufflante aval |
| EP1482159A2 (fr) * | 2003-05-31 | 2004-12-01 | Rolls-Royce Plc | Tuyère et moteur avec une telle tuyère |
| US20170037813A1 (en) * | 2015-08-05 | 2017-02-09 | General Electric Company | Exhaust nozzle with non-coplanar and/or non-axisymmetric shape |
| US9951692B2 (en) * | 2011-12-23 | 2018-04-24 | Gkn Aerospace Sweden Ab | Support structure for a gas turbine engine |
| WO2020020637A1 (fr) * | 2018-07-23 | 2020-01-30 | Airbus Operations Limited | Nacelle de moteur d'aéronef |
-
2022
- 2022-03-15 FR FR2202243A patent/FR3133645B1/fr active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2645911A1 (fr) * | 1989-04-18 | 1990-10-19 | Snecma | Moteur a grand taux de dilution a soufflante amont et soufflante aval |
| EP1482159A2 (fr) * | 2003-05-31 | 2004-12-01 | Rolls-Royce Plc | Tuyère et moteur avec une telle tuyère |
| US9951692B2 (en) * | 2011-12-23 | 2018-04-24 | Gkn Aerospace Sweden Ab | Support structure for a gas turbine engine |
| US20170037813A1 (en) * | 2015-08-05 | 2017-02-09 | General Electric Company | Exhaust nozzle with non-coplanar and/or non-axisymmetric shape |
| WO2020020637A1 (fr) * | 2018-07-23 | 2020-01-30 | Airbus Operations Limited | Nacelle de moteur d'aéronef |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3133645B1 (fr) | 2025-03-28 |
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