FR3159196A1 - Propulseur aéronautique - Google Patents
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Abstract
Propulseur aéronautique (10) comprenant un moyeu (12) comprenant une face radialement externe, une première plateforme (20) et une deuxième plateforme (20) disposées dans un logement (13) du moyeu (12) et comprenant une face radialement externe (21) délimitée par un bord (22) périphérique, une première pale statorique (16) solidaire de la première plateforme (20), une deuxième pale statorique (16) solidaire de la deuxième plateforme (20), le propulseur aéronautique (10) présentant une première configuration dans laquelle un angle de calage de la première pale statorique (16) est différent d’un angle de calage de la deuxième pale statorique (16) et dans laquelle les bords (22) de la première plateforme (20) et de la deuxième plateforme (20) sont chacun radialement affleurant avec la face radialement externe (15) du moyeu (12).
Figure de l’abrégé : Figure 7
Description
La présente description se rapporte au domaine des propulseurs aéronautiques.
On ne se réfèrera ci-après qu’au cas des turbomachines, dès lors que le(s) type(s) de moteur que comprend le propulseur aéronautique n’est pas ici déterminant.
Une turbomachine à soufflante « non-carénée » (ou turbopropulseur de type « Propfan » ou « Open Fan » ou « Open rotor » ou « Counter-Rotating Open Rotor ») est un type de turbomachine dans laquelle la soufflante (ou hélice) s’étend en dehors du carter moteur (ou nacelle), contrairement aux turbomachines classiques (de type « Turbofan ») dans lesquelles la soufflante est carénée. Un exemple d’une telle turbomachine est représenté à laFIG. 1 . La turbomachine 10 comprend un moyeu 12, définissant le carter moteur, et sur lequel est montée une rangée annulaire de pales amont 14 non-carénées et une rangée annulaire de pales aval 16 non-carénées qui sont espacées l’une de l’autre suivant un axe longitudinal X de la turbomachine 10. La rangée annulaire de pales amont 14 et la rangée annulaire de pales aval 16 définissent respectivement une hélice amont et une hélice ou stator aval.
Dans la suite de la description, sauf précision contraire, les qualificatifs d’orientation, tels que « longitudinal », « radial » ou « circonférentiel », sont définis par référence à l’axe longitudinal X de la turbomachine 10. Les qualificatifs relatifs « amont » et « aval » sont définis l’un par rapport à l’autre en référence à l’écoulement des gaz dans la turbomachine 10 le long de l’axe longitudinal X.
La turbomachine 10 comporte, d’amont en aval à l’intérieur du carter moteur, un (ou des) compresseur(s), au moins une chambre de combustion, une (ou des) turbine(s) et au moins une tuyère d’échappement.
Parmi ces turbomachines à soufflante non-carénée, on connait les turbomachines de type « Unducted Single (or Stator) Fan » (USF) dans chacune desquelles, comme illustré à laFIG. 1 , la rangée annulaire de pales amont 14 non-carénées est montée mobile en rotation autour de l’axe longitudinal X et la rangée annulaire de pales aval 16 non-carénées est fixe. En d’autres termes, la rangée annulaire de pales amont 14 est de type rotorique et la rangée annulaire de pales aval 16 est de type statorique. Le sens de rotation des pales rotoriques amont 14 n’est pas déterminant. La rangée annulaire de pales statoriques aval 16 peut être centrée sur un axe coïncidant ou non avec l’axe longitudinal X. Les pales rotoriques amont 14 et les pales statoriques aval 16 peuvent être à calage variable. Comme illustrée à laFIG. 1 , la rangée annulaire de pales statoriques aval 16 est centrée sur l’axe longitudinal X. Une telle configuration de type USF permet de valoriser, à travers l’hélice aval, l’énergie de giration de l’écoulement d’air issu de l’hélice amont. Le rendement de la turbomachine 10 est ainsi amélioré, notamment vis-à-vis d’une turbomachine classique comprenant une unique hélice rotative. Les pales rotoriques amont 16 non-carénées sont entraînées en rotation autour de l’axe longitudinal X par la (ou les) turbine(s) 6 qui entraîne(nt) elle(s)-même(s) le(ou les) compresseur(s) 2. La turbomachine 10 comprend généralement un boitier de réduction de vitesse (« gearbox » en anglais) afin de découpler la vitesse de rotation des turbines 6 par rapport à la vitesse de rotation de l’hélice amont. Par ailleurs, l’un des intérêts d’une turbomachine de type USF par rapport à une turbomachine type « Counter-Rotating Open Rotor » est de réduire le bruit tonal émis par la turbomachine du fait que les pales statoriques aval 16 non-carénées ne sont pas entrainées en rotation autour de l’axe longitudinal X.
La turbomachine 10 peut avoir une configuration dite « pusher » dans laquelle la rangée annulaire de pales rotoriques amont 14 et la rangée annulaire de pales statoriques aval 16 sont situées au niveau d’une portion d’extrémité aval de la turbomachine 10 (configuration représentée à laFIG. 1 ), ou la turbomachine 10 peut avoir une configuration dite « puller » dans laquelle la rangée annulaire de pales rotoriques amont 14 et la rangée annulaire de pales statoriques aval 16 sont situées au niveau d’une portion d’extrémité amont de la turbomachine 10.
Dans la configuration puller, la rangée annulaire de pales rotoriques amont 14 et la rangée annulaire de pales statoriques aval 16 peuvent entourer une section du(des) compresseur(s) 2 de la turbomachine ou du boitier de réduction de vitesse. Dans la configuration pusher, la rangée annulaire de pales amont 14 et la rangée annulaire de pales statoriques aval 14 peuvent entourer une section de la(des) turbine(s) 6 de la turbomachine 10.
L’absence de carénage entraine une augmentation du niveau de bruit émis par la turbomachine 10 si la rangée de pales rotoriques et la rangée de pales statoriques ne sont pas correctement adaptées. En effet, le bruit généré par les rangées annulaires de pales rotoriques amont 14 et de pales statoriques aval 16 non-carénées se propage en champ libre. Une cause principale du bruit émis est liée d’une part à l’interaction du sillage des pales rotoriques amont 14 sur les pales statoriques aval 16, et d’autre part, à des structures tourbillonnaires générées dans l’écoulement d’air au niveau des extrémités radialement externes libres des pales rotoriques amont 14 qui impactent les pales statoriques aval 16.
Toutefois, un niveau de bruit trop important est préjudiciable au confort des passagers de l’aéronef sur lequel est installée la turbomachine. De plus, les normes actuelles imposent un seuil maximum de bruit, notamment en zone proche du sol, c'est-à-dire lors des phases de décollage et d’atterrissage.
En outre, lorsque l’écoulement d’air amont perçu par la turbomachine 10 n’est pas parallèle à l’axe longitudinal X (notamment lors des phases d’atterrissage et de décollage), les efforts générés sur chaque pale rotorique amont 14 varient selon la position autour de l’axe longitudinal X de la pale rotorique amont 14 lors de sa rotation autour de l’axe longitudinal X. Ainsi la directivité du rayonnement acoustique en champ lointain n’est pas axisymétrique. Aussi, l’incidence de l’écoulement d’air perçu par la turbomachine 10 est modifiée par l’hélice amont de manière hétérogène autour de l’axe longitudinal X. En conséquence, la charge aérodynamique appliquée à chacune des pales statoriques aval 16 diffère selon la position autour de l’axe longitudinal X de la pale statorique aval 16, ce qui peut mener à une poussée fournie par l’hélice ou stator aval qui n’est pas satisfaisante lors des phases de fonctionnement en incidence de la turbomachine 10, notamment lors des phases d’atterrissage et de décollage.
Par ailleurs, en fonctionnement, la présence d’éléments de structure d’aéronef (mât, fuselage, aile, bec, volets, etc.) situés à proximité de l’hélice ou stator aval peut modifier les conditions d’écoulement d’air (pression, composante longitudinale de la vitesse d’écoulement, etc.) de manière locale autour de l’axe longitudinal X, au niveau de la rangée annulaire de pales statoriques aval 16. Or un écoulement d’air hétérogène autour de l’axe longitudinal X au niveau de l’hélice ou stator aval présente également l’inconvénient de causer une charge aérodynamique appliquée à chacune des pales statoriques aval 16 qui diffère selon la position autour de l’axe longitudinal X de la pale statorique aval 16.
Afin de pallier ces inconvénients, il a été proposé dans les documents FR 3 133 367 et FR 3 133 368, d’ajuster l’angle de calage de chaque pale statorique aval pour tenir compte des contraintes locales aérodynamiques, acoustiques et d’installation du propulseur aéronautique. Chaque pale statorique aval peut ainsi être tournée autour d’un axe de calage respectif pour changer l’angle d’incidence du flux d’air sur la pale statorique aval. Le réglage en rotation de chaque pale statorique aval autour de l’axe de calage respectif peut être effectué en fonction d’une phase de fonctionnement du propulseur aéronautique (par exemple phase de croisière, phase d’atterrissage ou phase de décollage), et/ou en fonction des conditions d’écoulement d’air prises localement au niveau de la pale statorique aval, celles-ci pouvant dépendre, selon la position de la pale statorique aval autour de l’axe longitudinal, du sillage des pales rotoriques amont et/ou de la présence d’éléments de structure d’un aéronef sur lequel est monté le propulseur aéronautique (mât, fuselage, aile, bec, volets, etc.).
Pour ce faire, comme visible à laFIG. 2 , chaque pale statorique aval 16 est montée au niveau de son extrémité inférieure sur une plateforme 20 qui forme une surface d’écoulement d’air au niveau de l’extérieur inférieure de la pale statorique aval. Toutefois, la surface radialement externe du moyeu est généralement arrondie autour de l’axe longitudinal X de sorte que lorsque le calage de l’une des pales statoriques aval 16 est modifié, des marches montantes 100a et des marches descendantes sont formées entre la plateforme 20 correspondante de la pale statorique aval 16 et le moyeu 12. De telles marches montantes 100a et descendantes 100b sont représentées aux figures 3 et 4. Ces marches montantes ou descendantes 100a ; 100b génèrent des pertes aérodynamiques, ce qui diminue les performances du propulseur aéronautique.
Il est proposé un propulseur aéronautique d’axe longitudinal, le propulseur aéronautique comprenant :
- un moyeu comprenant une face radialement externe,
- une rangée annulaire de pales statorique non-carénées qui comprend au moins une première pale statorique et une deuxième pale statorique,
- une pluralité de plateforme qui comprend au moins une première plateforme et une deuxième plateforme, chaque plateforme étant disposée dans un logement correspondant du moyeu et comprenant une face radialement externe délimitée par un bord périphérique,
-- la première pale statorique étant solidaire de la première plateforme, la première plateforme étant centrée et mobile en rotation autour d’un premier axe de calage de la première pale statorique par rapport au moyeu,
-- la deuxième pale statorique étant solidaire de la deuxième plateforme, la deuxième plateforme étant centrée et mobile en rotation autour d’un deuxième axe de calage de la deuxième pale statorique par rapport au moyeu, et
le propulseur aéronautique présentant au moins une première configuration dans laquelle un angle de calage de la première pale statorique est différent d’un angle de calage de la deuxième pale statorique et dans laquelle le bord de la première plateforme et le bord de la deuxième plateforme sont chacun radialement affleurant sur toute la périphérie avec la face radialement externe du moyeu.
- un moyeu comprenant une face radialement externe,
- une rangée annulaire de pales statorique non-carénées qui comprend au moins une première pale statorique et une deuxième pale statorique,
- une pluralité de plateforme qui comprend au moins une première plateforme et une deuxième plateforme, chaque plateforme étant disposée dans un logement correspondant du moyeu et comprenant une face radialement externe délimitée par un bord périphérique,
-- la première pale statorique étant solidaire de la première plateforme, la première plateforme étant centrée et mobile en rotation autour d’un premier axe de calage de la première pale statorique par rapport au moyeu,
-- la deuxième pale statorique étant solidaire de la deuxième plateforme, la deuxième plateforme étant centrée et mobile en rotation autour d’un deuxième axe de calage de la deuxième pale statorique par rapport au moyeu, et
le propulseur aéronautique présentant au moins une première configuration dans laquelle un angle de calage de la première pale statorique est différent d’un angle de calage de la deuxième pale statorique et dans laquelle le bord de la première plateforme et le bord de la deuxième plateforme sont chacun radialement affleurant sur toute la périphérie avec la face radialement externe du moyeu.
Chaque plateforme peut être reçue par complémentarité de formes dans le logement correspondant du moyeu. Le bord périphérique de chaque plateforme peut être circulaire autour de l’axe de calage de la pale statorique correspondante.
Chaque pale statorique peut s’étendre radialement entre un pied et une tête. Au moins l’une des plateformes, de préférence chacune des plateformes, peut comprendre une première partie et une deuxième partie structurellement indépendante et entre lesquelles est disposée, voire est serré, le pied de la pale statorique correspondante.
La première partie et la deuxième partie de chaque plateforme peuvent présenter une forme de demi-disque.
Le pied de chaque pale statorique peut comprendre un bord d’attaque à l’amont et un bord de fuite à l’aval entre lesquels s’étendent une face d’intrados et une face d’extrados. La première partie de chaque plateforme peut comprendre une face interne complémentaire de la face d’intrados et en vis-à-vis de, voire en appui sur, la face d’intrados de la pale statorique correspondante et la deuxième partie de chaque plateforme peut comprendre une face interne complémentaire de la face d’extrados et en vis-à-vis de, voire en appui sur, la face d’extrados de la pale statorique correspondante.
La face interne de la première partie et la face interne de la deuxième partie de chaque plateforme peuvent présenter chacune un renfoncement recevant par complémentaire de forme une partie du pied de la pale statorique correspondante.
La face interne de la première partie et la face interne de la deuxième partie de chaque plateforme peuvent être en vis-à-vis l’une de l’autre, voire en appui l’une sur l’autre, en amont et/ou en aval du pied de la pale statorique correspondante.
L’angle de calage de chacune des pales statoriques dans la première configuration du propulseur aéronautique peut être compris entre 65° et 95°, préférentiellement entre 73° et 87°.
Un jeu périphérique peut être formé entre chaque plateforme et le logement correspondant du moyeu radialement par rapport à l’axe de calage de la pale statorique correspondante, le jeu périphérique étant inférieur à 15 mm, de préférence inférieur à 10mm, de préférence encore inférieur à 2 mm, de préférence encore inférieur à 1 mm.
Un premier jeu interne peut être formé entre la première partie de chaque plateforme et le pied de la pale statorique correspondante et/ou un deuxième jeu interne peut être formé entre la deuxième partie de chaque plateforme et le pied de la pale statorique correspondante, le premier jeu interne et/ou le deuxième jeu interne étant inférieur à 15 mm, de préférence inférieur à 10mm, de préférence encore inférieur à 2 mm, de préférence encore inférieur à 1 mm.
D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :
Il est maintenant décrit, en référence aux figures 5 à 12, un propulseur aéronautique 10 d’axe longitudinal X visible dans son ensemble à laFIG. 5 .
Le propulseur aéronautique 10 comprend :
- un moyeu 12 comprenant une face radialement externe,
- une rangée annulaire de pales statorique 16 non-carénées qui comprend au moins une première pale statorique 16a et une deuxième pale statorique 16b,
- une pluralité de plateforme 20 qui comprend au moins une première plateforme 20a et une deuxième plateforme 20b, chaque plateforme 20 étant disposée dans un logement 13 correspondant du moyeu 12 et comprenant une face radialement externe 21 délimitée par un bord 22 périphérique.
- un moyeu 12 comprenant une face radialement externe,
- une rangée annulaire de pales statorique 16 non-carénées qui comprend au moins une première pale statorique 16a et une deuxième pale statorique 16b,
- une pluralité de plateforme 20 qui comprend au moins une première plateforme 20a et une deuxième plateforme 20b, chaque plateforme 20 étant disposée dans un logement 13 correspondant du moyeu 12 et comprenant une face radialement externe 21 délimitée par un bord 22 périphérique.
La première pale statorique 16a est solidaire de la première plateforme 20a. La première plateforme 20a est centrée et mobile en rotation autour d’un premier axe de calage AC de la première pale statorique 16a par rapport au moyeu 12. De même, la deuxième pale statorique 16b est solidaire la deuxième plateforme 20b. La deuxième plateforme 20b est centrée et mobile en rotation autour d’un deuxième axe de calage AC de la deuxième pale statorique 16b par rapport au moyeu 12.
De manière remarquable à la figure 6a, le propulseur aéronautique 10 présente au moins une première configuration dans laquelle un angle de calage γ de la première pale statorique 16a est différent d’un angle de calage γ de la deuxième pale statorique 16b et dans laquelle le bord 22 de la première plateforme 20a et le bord 22 de la deuxième plateforme 20b sont chacun radialement affleurant sur toute la périphérie avec la face radialement externe 15 du moyeu 12. Selon une formulation équivalente du terme « affleurant », dans la première configuration du propulseur aéronautique 10, le bord 22 de la première plateforme 20a et le bord 22 de la deuxième plateforme 20b sont chacun radialement bord-à-bord avec un bord du logement 13 correspondant du moyeu 12. Les première et deuxième plateformes peuvent être géométriquement différentes.
Dans la première configuration du propulseur aéronautique 10, on obtient un profil aérodynamique optimal du fait de la continuité de surfaces entre la face radialement externe 15 du moyeu 12 et les faces radialement externes des première et deuxième plateformes 20a, 20b, ce qui permet de limiter, voire éviter, des réductions de performances dues à des pertes aérodynamiques associées à d’éventuelles marches montantes ou descendantes.
L’angle de calage γ de chacune des pales statoriques 16 dans la première configuration du propulseur aéronautique 10 peut être compris entre 65° et 95°, préférentiellement entre 73° et 87°. De telles plages de valeurs permettent d’obtenir une configuration de calage pour différents points de vol.
De manière générale, chaque pale statorique 16 peut être reliée rigidement à une plateforme 20 correspondante parmi la pluralité de plateformes 20. Chaque plateforme 20 peut être centrée et mobile en rotation autour d’un axe de calage AC de la pale statorique 16 correspondante. Chaque plateforme 20 peut être disposée dans un logement 13 correspondant du moyeu 12. Le moyeu 12 peut donc comprendre une pluralité de logements 13. En particulier, le moyeu 12 peut comprendre au moins un premier logement 13 recevant la première plateforme 20a et un deuxième logement 13 recevant la deuxième plateforme 20b. La face radialement externe 21 de l’une ou plusieurs des plateformes 20, voire chacune des plateformes 20, peuvent présenter une forme arrondie autour de l’axe longitudinal X.
La pluralité de plateformes 20 et la pluralité de logements 13 peuvent être réparties autour de l’axe longitudinal X, par exemple de manière régulière. Autrement dit, le propulseur aéronautique 10 peut comprendre une rangée annulaire de plateformes 20 et la face radialement externe 15 du moyeu 12 peut présenter une rangée annulaire de logements 13.
Chaque pale statorique 16 peut être venue de matière avec la plateforme 20 correspondante comme visible à laFIG. 11 . Alternativement, chaque pale statorique 16 peut être reliée rigidement à la plateforme 20 correspondante, par tout moyen de fixation connu, par exemple par boulonnage.
Selon un exemple particulier représenté à la figure 6b, le propulseur aéronautique 10 peut comprendre au moins une troisième pale statorique 16c et une quatrième pale statorique 16d non-carénées. Le propulseur aéronautique 10 peut comprendre une troisième plateforme 20c et une quatrième plateforme 20d. La troisième pale statorique 16c peut être solidaire la troisième plateforme 20c, la troisième plateforme 20 étant centrée et mobile en rotation autour d’un troisième axe de calage AC de la troisième pale statorique 16c par rapport au moyeu 12. La quatrième pale statorique 16d peut être solidaire la quatrième plateforme 20d, la quatrième plateforme 20d étant centrée et mobile en rotation autour d’un quatrième axe de calage AC de la quatrième pale statorique 16d par rapport au moyeu 12. Dans la première configuration du propulseur aéronautique 10, des angles de calage des première, deuxième, troisième et quatrième pales statoriques 16a ; 16b ; 16c ; 16d peuvent être chacun différent des uns et des autres, et les bords 22 des première, deuxième, troisième et quatrième plateformes 20a ; 20b ; 20c ; 20d peuvent être chacun radialement affleurant sur toute la périphérie avec la face radialement externe 15 du moyeu 12. Chacune des première, deuxième, troisième et quatrième plateformes peut être géométriquement différente.
Alternativement, selon une variante non représentée de la première configuration du propulseur aéronautique 10, la première pale statorique 16a et la troisième pale statorique 16c peuvent présenter un premier angle de calage γ identique et la deuxième pale statorique 16b et la quatrième pale statorique 16d peuvent présenter un deuxième angle de calage γ identique qui est différent du premier angle de calage γ. Dans cette variante, les bords 22 des première, deuxième, troisième et quatrième plateformes 20a ; 20b ; 20c ; 20d peuvent aussi être chacun radialement affleurant sur toute la périphérie avec la face radialement externe 15 du moyeu 12. Les première et troisième plateformes peuvent être différentes des deuxième et quatrième plateformes.
Selon une autre variante non représentée de la première configuration du propulseur aéronautique 10, la première pale statorique 16a, la troisième pale statorique 16c et la quatrième pale statorique 16d peuvent présenter un premier angle de calage γ identique et la deuxième pale statorique 16b peut présenter un deuxième angle de calage γ qui est différent du premier angle de calage γ. Dans cette variante, les bords 22 des première, deuxième, troisième et quatrième plateformes 20a ; 20b ; 20c ; 20d peuvent aussi être chacun radialement affleurant sur toute la périphérie avec la face radialement externe 15 du moyeu 12. Les première, deuxième et troisième plateformes peuvent être différentes de la quatrième plateforme.
Selon une autre variante de la première configuration du propulseur aéronautique 10 représentée à la figure 6c, chaque pale statorique 16 peut présenter un angle de calage γ respectif qui diffère d’un angle de calage γ d’une ou plusieurs autres des pales statoriques 16 de la rangée annulaire de pales statoriques 16, voire de chacune des autres pales statoriques 16 de la rangée annulaire de pales statoriques 16. Ici aussi, le bord 22 de chaque plateforme 20 peut être radialement affleurant sur toute la périphérie avec la face radialement externe 15 du moyeu 12. Chacune des plateformes associées à une pale statorique ayant un angle de calage différent peut être géométriquement différente des autres plateformes.
Le propulseur aéronautique peut présenter au moins une deuxième configuration dans laquelle l’angle de calage γ de la première pale statorique 16a et l’angle de calage γ de la deuxième pale statorique 16b sont différents respectivement de l’angle de calage γ de la première pale statorique 16a et l’angle de calage γ de la deuxième pale statorique 16b dans la première configuration du propulseur aéronautique. Autrement dit, lesdites au moins première et deuxième configurations du propulseur aéronautique peuvent être caractérisées par l’angle de calage desdites au moins première et deuxième pales statoriques 16a ; 16b, de préférence également par l’angle de calage desdites au moins troisième et quatrième pales statoriques 16c ; 16d, de préférence encore par l’angle de calage de chacune des pales statoriques 16.
En référence à laFIG. 7 , pour chaque point Pi du bord 22 périphérique de chaque plateforme 20, il peut être associé un point Pj de la face radialement externe 15 du moyeu 12 qui est radialement aligné avec ledit point Pi du bord 22 périphérique par rapport à l’axe de calage AC de pale statorique 16 correspondante et qui délimite le logement 13 correspondant du moyeu 12. Autrement dit, ledit point Pj associé de la face radialement externe peut être situé sur le contour dudit logement. Aussi, pour chaque point Pi du bord 22 périphérique de chaque plateforme 20, il peut être défini d’une part une première distance D1 qui sépare ledit point Pi du bord 22 périphérique d’une intersection entre l’axe longitudinal X et l’axe de calage AC de la pale statorique 16 associée, et d’autre part une deuxième distance D2 qui sépare ledit point Pj associé de la face radialement externe 15 du moyeu 12 de ladite intersection. Lorsqu’il est décrit que le bord 22 périphérique d’une plateforme 20 est radialement affleurant sur toute la périphérie avec la face radialement externe 15 du moyeu 12, il peut être entendu que la différence entre la première distance D1 et la deuxième distance D2 pour chaque point Pi du bord 22 de la plateforme 20 est la plus petite possible, par exemple, notamment selon les tolérances de fabrication, celle-ci peut être inférieure ou égale à 2 mm, de préférence inférieure ou égale à 1 mm.
En outre, comme visible à laFIG. 5 , le propulseur aéronautique 10 peut comprendre une rangée annulaire de pales rotoriques 14 non-carénées. La rangée annulaire de pales statoriques 16 peut comprendre lesdites au moins première et deuxième pales statoriques 16b, voire la troisième pale statorique 16c et la quatrième pale statorique 16d. Il n’est pas exclu que la rangée annulaire de pales statoriques 16 présente une ou plusieurs pales statoriques 16 d’un autre type qui diffère des pales statoriques 16 telles que décrites ci-avant et ci-après dans la présente description, par exemple dont la géométrie est différente pour une ou plusieurs pales, ou par exemple encore à calage fixe, dont la géométrie est différente ou encore dont l’assemblage au moyeu 12 est différent. La rangée annulaire de pales rotorique peut être agencée en amont de la rangée annulaire de pales statoriques 16 selon l’axe longitudinal X. Aussi, les pales rotoriques 14 peuvent être qualifiées de pales rotoriques 14 amont et les pales statoriques 16 peuvent être qualifiées de pales statoriques 16 aval.
La rangée annulaire de pales rotoriques 14 est mobile en rotation autour de l’axe longitudinal X. La rangée annulaire de pales statoriques 16 est bloquée en rotation autour de l’axe longitudinal X. La rangée annulaire de pales statoriques 16 est donc fixe autour de l’axe longitudinal X. Autrement dit, les pales statoriques 16 ne sont pas entrainées en rotation autour de l’axe longitudinal X. La rangée annulaire de pales rotoriques 14 et la rangée annulaire de pales statoriques 16 peuvent respectivement définir une hélice amont et une hélice aval. La rangée annulaire de pales statoriques 16 peut être un redresseur. Le propulseur aéronautique 10 peut comprendre entre 2 et 25 pales rotoriques 14, de préférence entre 4 et 16 pales rotoriques 14, de préférence encore entre 10 et 14 pales rotoriques 14. Le propulseur aéronautique 10 peut comprendre entre 2 et 25 pales statoriques 16, de préférence entre 4 et 16 pales statoriques 16, de préférence encore entre 8 et 14 pales statoriques 16.
Le terme « non-carénée » utilisé en référence aux pales rotoriques 14 et aux pales statoriques 16 indique que les pales rotoriques 14 et les pales statoriques 16 ne sont pas entourées par une nacelle, contrairement aux propulseurs aéronautiques classiques dans lesquelles la soufflante est carénée à l’intérieur d’une nacelle.
Le propulseur aéronautique peut être une turbomachine à soufflante « non-carénée » (ou turbopropulseur de type « Propfan » ou « Open fan », ou « Open rotor » ou « Counter-Rotating Open Rotor »). Comme dans l’exemple représenté à laFIG. 5 , le propulseur aéronautique 10 peut être dans une configuration « puller ». Alternativement, le propulseur aéronautique 10 selon la présente description peut être dans une configuration « pusher ». Il n’est pas exclu que le propulseur aéronautique peut comprendre (au moins) un moteur thermique, en particulier turbomachine, turbomoteur, turboréacteur, turbosoufflante, et/ou (au moins) un moteur électrique, et/ou (au moins) un moteur à hydrogène, et/ou (au moins) un moteur hybride : thermique et/ou électrique et/ou à hydrogène.
Il est maintenant décrit une pale statorique plus en détail en référence à laFIG. 7 . Chaque pale statorique 16 peut s’étendre radialement. Chaque pale statorique 16 peut s’étendre entre une extrémité radialement interne, celle-ci étant située au niveau du c’est-à-dire la plus proche du moyeu 12 du propulseur aéronautique 10, et une extrémité radialement externe 31. L’extrémité radialement interne peut être, longitudinalement, au niveau d’un bord d’attaque 32 de la pale ou au niveau de l’axe de calage AC de la pale statorique 16 considérée. Chaque pale statorique 16 peut comprendre un pied 30 au niveau de l’extrémité radialement interne. L’extrémité radialement externe 31 de chaque pale statorique 16 est l’extrémité opposée de l’extrémité radialement interne de la pale statorique 16. L’extrémité radialement externe 31 peut être l’extrémité libre de la pale statorique 16, notamment en ce que la pale statorique 16 est non-carénée. L’extrémité radialement interne et l’extrémité radialement externe de chacune des pales statoriques 16 peuvent être radialement alignées et/ou au niveau d’une même position longitudinale. Il n’est pas exclu que l’extrémité radialement interne et l’extrémité radialement externe de chacune des pales peuvent être longitudinalement et/ou circonférentiellement décalées l’une par rapport à l’autre.
Chaque pale statorique 16 peut présenter un profil aérodynamique. À cet effet, chaque pale statorique 16 peut comprendre un empilement de sections 40 selon la direction radiale. Une telle section 40 est visible à laFIG. 8 . Pour chaque pale, il peut être défini une ligne d’empilage qui passe par le centre de gravité de chaque section 40 de la pale. Il n’est pas exclu que la ligne d’empilage de l’une ou plusieurs des pales statoriques 16 forme une courbe non linéaire. Dans un cas particulier, la ligne d’empilage peut s’étendre radialement de manière rectiligne. Chaque section 40 s’étend dans un plan de section 40 respectif qui est perpendiculaire à la direction radiale d’extension de la pale statorique 16 correspondante. Chaque section 40 peut comprendre un bord d’attaque 41 à l’amont et un bord de fuite 42 à l’aval entre lesquels s’étendent une ligne d’intrados 43 et une ligne d’extrados 44. Chaque section 40 peut définir un profil aérodynamique. Chaque section 40 peut comprendre une corde C définie par une portion de droite reliant le bord d’attaque 41 au bord de fuite 42. Lorsqu’il est fait référence au profil aérodynamique d’une section 40 ou d’une pale, il est entendu la conformation bidimensionnelle de la section, ou respectivement tridimensionnelle de la pale, destinée à optimiser l’écoulement d’air sur la pale, indépendamment de l’angle de calage γ de la pale ou de la position angulaire de la pale autour de l’axe longitudinal X.
Le bord d’attaque 41 et le bord de fuite 42 de l’ensemble des sections 40 de l’empilement de sections 40 peuvent former respectivement, pour chaque pale statorique 16, un bord d’attaque 32 et un bord de fuite 33 de la pale. De même, la ligne d’intrados 43 et la ligne d’extrados 44 de l’ensemble des sections 40 de l’empilement de sections 40 peuvent former respectivement, pour chaque pale statorique 16, une face d’intrados 34 et une face d’extrados 35 de la pale statorique 16. Quelle que soit la configuration de calage de chacune des pales statoriques 16, la face d’intrados 34 et la face d’extrados 35 peuvent être, pour chacune des pales statoriques 16, positionnées l’une par rapport à l’autre selon un même sens dans la direction circonférentielle. Il peut être défini pour chaque pale statorique 16 un côté intrados et un côté extrados de part et d’autre de la pale statorique 16, les côtés intrados et extrados coïncidant avec les faces intrados et extrados de la pale.
Chaque pale statorique 16 présente un axe de calage AC respectif. L’axe de calage AC de chaque pale statorique 16 peut être compris dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal X. Autrement dit, l’axe de calage AC de chaque pale statorique 16 peut s’étendre selon une direction dont une composante longitudinale est nulle. L’axe de calage AC de chaque pale statorique 16 peut s’étendre radialement. Il n’est pas exclu que l’axe de calage AC comprenne une composante radiale et/ou une composante longitudinale et/ou une composante circonférentielle.
L’angle de calage γ de chaque pale statorique 16 peut correspondre à l’angle formé entre, d’une part, un premier axe A1 qui est défini par l’intersection O entre le plan de section d’une section de référence parmi l’empilement de sections de la pale et un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal X qui peut comprendre l’axe de calage AC de la pale statorique 16, et d’autre part, la corde C de la section de référence de la pale statorique 16. L’angle peut être mesuré du côté amont du plan perpendiculaire à l’axe longitudinal X. L’angle peut être mesuré positivement selon un sens allant du premier axe A1 à la corde C de la section de référence, et plus particulièrement dans un sens coïncidant avec le sens allant de la ligne d’intrados 43 vers la ligne d’extrados 44.
La section de référence de chaque pale statorique 16 peut être située au niveau de l’extrémité radialement interne de la pale statorique 16. Alternativement, la section de référence de chaque pale statorique 16 peut être située, sur la pale statorique 16 correspondante, à une distance radiale à l’axe longitudinal X qui correspond par exemple à 75% d’un rayon radialement externe de la pale statorique 16 correspondante. Alternativement encore, la section de référence de chaque pale statorique 16 peut être située, sur la pale statorique 16, à une distance radiale à l’axe longitudinal X qui correspond à 75% du rayon radialement externe de la pale statorique 16 qui présente le rayon radialement externe minimal parmi la rangée annulaire de pales statoriques 16.
Une pale statorique 16 parmi la rangée annulaire de pales statoriques 16 peut être dite « à calage fermé » relativement à une autre pale statorique 16 de la rangée annulaire de pales statoriques 16 lorsqu’elle présente un angle de calage γ inférieur à l’angle de calage γ de la seconde pale statorique 16, de préférence d’au moins 0,1°, de préférence encore d’au moins 1°. À l’inverse, une pale statorique 16 de la rangée annulaire de pales statoriques 16 peut être dite « à calage ouvert » relativement à une autre pale statorique 16 de la rangée annulaire de pales statorique lorsqu’elle présente un angle de calage γ supérieur à l’angle de calage γ de la seconde pale statorique 16, de préférence d’au moins 0,1°, de préférence encore d’au moins 1°.
Le propulseur aéronautique 10 peut comprendre en outre des moyens pour entrainer indépendamment ou ensemble chacune des plateformes 20 en rotation autour de l’axe de calage AC respectif. En particulier, chaque plateforme 20 peut être reliée, au niveau d’une face radialement interne 23, à un bras de calage qui est adapté pour tourner autour de l’axe de calage AC de la pale statorique 16 correspondante.
Enfin, le moyeu 12 peut être axisymétrique autour de l’axe longitudinal X. Par exemple, une portion du moyeu 12 longitudinalement au niveau de la rangée annulaire de pales statoriques 16 peut être cylindrique de révolution autour de l’axe longitudinal X. Un diamètre de la portion cylindrique de révolution peut être supérieur ou égal à 1m, de préférence supérieur ou égal à 3m. Le moyeu 12 peut délimiter radialement à l’intérieur une veine d’écoulement d’air V autour du propulseur aéronautique 10, ladite étant représentée à laFIG. 5 .
Dans la suite, il est fait référence plus particulièrement aux figures 9 à 12.
Chaque plateforme 20 peut être reçue par complémentarité de forme dans le logement 13 correspondant du moyeu 12. Le bord 22 périphérique de chaque plateforme 20 peut être circulaire autour de l’axe de calage AC de la pale statorique 16 correspondante. Cela permet d’assurer la mobilité en rotation de chaque plateforme 20 autour de l’axe de calage AC de la pale statorique 16 correspondante par rapport au moyeu 12 tout en réduisant un jeu formé entre chaque plateforme 20 et le moyeu 12. Autrement dit, le bord 22 périphérique de chaque plateforme 20 et le logement 13 correspond du moyeu 12 peuvent être circulaire autour de l’axe de calage AC de la pale statorique 16 solidaire de ladite plateforme 20.
Au moins l’une des plateformes 20, de préférence chacune des plateformes 20, peut comprendre une première partie 24 et une deuxième partie 25 structurellement indépendante et entre lesquelles est disposée, voire est serré, le pied 30 de la pale statorique 16 correspondante. Cela permet de faciliter l’assemblage entre chaque plateforme 20 et la pale statorique 16 correspondante. Le bord 22 périphérique de ladite au moins une parmi les plateformes 20 peut donc être discontinu et être formé en partie par la première partie 24 et la deuxième partie 25 de la plateforme 20.
La première partie 24 et la deuxième partie 25 de chaque plateforme 20 peuvent présenter une forme de demi-disque.
Selon une variante représentée à laFIG. 9 , le pied 30 de chaque pale statorique 16 peut comprendre un bord d’attaque 32 à l’amont et un bord de fuite 33 à l’aval entre lesquels s’étendent une face d’intrados 34 et une face d’extrados 35. La première partie 24 de chaque plateforme 20 peut comprendre une face interne complémentaire de la face d’intrados et en vis-à-vis de, voire en appui sur, la face d’intrados 34 de la pale statorique 16 correspondante et la deuxième partie 25 de chaque plateforme 20 comprend une face interne complémentaire de la face d’extrados 35 et en vis-à-vis de, voire en appui sur, la face d’extrados 35 de la pale statorique 16 correspondante. Cela permet de limiter un jeu formé chaque plateforme 20 et la pale statorique 16 correspondante de part et d’autre du pied 30.
Selon la variante représentée à laFIG. 10 , la face interne de la première partie 24 et la face interne de la deuxième partie 25 de chaque plateforme 20 peuvent comprendre chacune un renfoncement recevant par complémentaire de forme une partie du pied 30 de la pale statorique 16 correspondante. Cela permet de limiter un jeu formé chaque plateforme 20 et la pale statorique 16 correspondante de part et d’autre du pied 30. Le pied 30 de chaque pale statorique 16 peut présente une forme quelconque, notamment parallélépipédique, cylindrique ou elliptique. Plus spécifiquement, le pied de chaque pale statorique 16 peut présenter une forme qui diffère du profil aérodynamique de la pale statorique 16. Il n’est donc pas exclu que le pied de chaque pale statorique 16 présente une forme autre que parallélépipédique, cylindrique ou elliptique. Aussi, la face interne de la première partie 24 et la face interne de la deuxième partie 25 de chaque plateforme 20 peuvent être en vis-à-vis l’une de l’autre, voire en appui l’une sur l’autre, en amont et/ou en aval du pied 30 de la pale statorique 16 correspondante. Cela permet de limiter encore plus le jeu formé chaque plateforme 20 et la pale statorique 16 correspondante de part et d’autre du pied 30.
Un jeu périphérique jp peut être formé entre chaque plateforme 20 et le logement 13 correspondant du moyeu 12 radialement par rapport à l’axe de calage AC de la pale statorique 16 correspondante. Le jeu périphérique jp peut être inférieur à 15 mm, de préférence inférieur à 10mm, de préférence encore inférieur à 2 mm, de préférence encore inférieur à 1 mm. Pour chaque plateforme 20, le propulseur aéronautique 10 peut comprendre un joint périphérique d’étanchéité logé dans le jeu périphérique jp, de préférence serré entre la plateforme 20 et le logement 13 correspondant du moyeu 12 radialement par rapport à l’axe de calage AC de la pale statorique 16 correspondante.
Un premier jeu interne ji1 peut être formé entre la première partie 24 de chaque plateforme 20 et le pied 30 de la pale statorique 16 correspondante et/ou un deuxième jeu interne ji2 peut être formé entre la deuxième partie 25 de chaque plateforme 20 et le pied 30 de la pale statorique 16 correspondante. Le premier jeu interne ji1 et/ou le deuxième jeu interne ji2 peuvent être inférieur à 15 mm, de préférence inférieur à 10mm, de préférence encore inférieur à 2 mm, de préférence encore inférieur à 1 mm. Pour chaque plateforme 20, le propulseur aéronautique 10 peut comprendre un premier joint interne d’étanchéité et/ou un deuxième joint interne d’étanchéité logés respectivement dans le premier jeu interne ji1 et le deuxième jeu interne ji2, de préférence serrés respectivement entre la première partie 24 de la plateforme 20 et le pied 30 de la pale statorique 16 correspondante et entre la deuxième partie 25 de la plateforme 20 et le pied 30 de la pale statorique 16 correspondante.
En référence à laFIG. 12 , chaque plateforme 20 peut présenter un bord d’attaque 26 qui correspond au point du bord 22 périphérique coïncidant avec une extrémité amont de la plateforme 20. Le bord d’attaque 26 de chaque plateforme 20 peut être côté intrados ou côté extrados de la pale statorique 16 correspondante selon l’angle de calage γ de la pale statorique 16 correspondante. Chaque plateforme 20 peut présenter un bord de fuite qui correspond au point du bord 22 périphérique coïncidant avec une extrémité aval de la plateforme 20.
Le bord d’attaque 41 de la section en pied d’une ou plusieurs pales statoriques 16, voire de chacune des pales, peut être longitudinalement au même niveau ou longitudinalement en aval du bord d’attaque 26 de plateforme 20 correspondante. Alternativement, Le bord d’attaque 41 au niveau de la section en pied d’une ou plusieurs pales statoriques 16, voire de chacune des pales statoriques 16, peut être longitudinalement en amont du bord d’attaque 26 de plateforme 20 correspondante. La section en pied peut être définie comme étant la section 40, complète ou tronquée, de la pale statorique 16 qui est radialement alignée avec la plateforme 20. Alternativement, la section en pied peut être définie comme étant la section 40, complète ou tronquée, de la pale statorique 16 radialement à l’extérieur de la plateforme 20 qui est la plus proche de la plateforme. Autrement dit, la section en pied peut être définie comme étant la première section 40, ou la section 40 inférieure, de la pale statorique 16 radialement à l’extérieur de la plateforme 20.
Le bord de fuite 33 au niveau du profil en pied 30 d’une ou plusieurs pales statoriques 16, voire de chacune des pales statoriques 16, peut être longitudinalement au même niveau, en aval ou en amont par rapport au bord de fuite de plateforme 20 correspondante.
Pour chaque plateforme 20, le bord 22 périphérique comprend un point amont radialement aligné avec la corde C de la section en pied de la pale statorique 16 correspondante et un point aval aligné avec la corde C de la section du pied 30 de la pale statorique 16 correspondante. Pour chaque plateforme 20, il peut être défini d’une part un arc amont Aam sur le bord 22 périphérique entre le bord d’attaque 26 de la plateforme 20 et le point amont du bord 22 périphérique, et d’autre part un arc aval Aav sur le bord 22 périphérique de la plateforme 20 entre le bord d’attaque 26 de la plateforme 20 et le point aval du bord 22 périphérique. Dans la première configuration du propulseur aéronautique 10, la première plateforme 20a peut présenter un ratio de l’arc amont Aam par rapport à l’arc aval Aav différent de celui de la deuxième plateforme 20b.
Le bord 22 périphérique de chaque plateforme 20 peut présenter un rayon Rp par rapport à l’axe de calage AC de la pale statorique 16 correspondante. Un ratio de l’arc amont Aam de chaque plateforme 20 par rapport au rayon Rp du bord 22 périphérique peut être compris entre -0,3 et 0,3, de préférence entre.0,12 et 0,12. De telles plages de valeurs sont adaptées à différents points de vol.
Claims (10)
- Propulseur aéronautique (10) d’axe longitudinal (X), le propulseur aéronautique (10) comprenant :
- un moyeu (12) comprenant une face radialement externe,
- une rangée annulaire de pales statorique (16) non-carénées qui comprend au moins une première pale statorique (16a) et une deuxième pale statorique (16b),
- une pluralité de plateforme (20) qui comprend au moins une première plateforme (20a) et une deuxième plateforme (20b), chaque plateforme (20) étant disposée dans un logement (13) correspondant du moyeu (12) et comprenant une face radialement externe (21) délimitée par un bord (22) périphérique,
-- la première pale statorique (16a) étant solidaire de la première plateforme (20a), la première plateforme (20a) étant centrée et mobile en rotation autour d’un premier axe de calage (AC) de la première pale statorique (16a) par rapport au moyeu (12),
-- la deuxième pale statorique (16b) étant solidaire de la deuxième plateforme (20b), la deuxième plateforme (20b) étant centrée et mobile en rotation autour d’un deuxième axe de calage (AC) de la deuxième pale statorique (16b) par rapport au moyeu (12), et
le propulseur aéronautique (10) présentant au moins une première configuration dans laquelle un angle de calage (γ) de la première pale statorique (16a) est différent d’un angle de calage (γ) de la deuxième pale statorique (16b) et dans laquelle le bord (22) de la première plateforme (20a) et le bord (22) de la deuxième plateforme (20b) sont chacun radialement affleurant sur toute la périphérie avec la face radialement externe (15) du moyeu (12). - Propulseur aéronautique (10) selon la revendication précédente, dans lequel chaque plateforme (20) est reçue par complémentarité de forme dans le logement (13) correspondant du moyeu (12) et dans lequel le bord (22) périphérique de chaque plateforme (20) est circulaire autour de l’axe de calage (AC) de la pale statorique (16) correspondante.
- Propulseur aéronautique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, chaque pale statorique (16) s’étendant radialement entre un pied (30) et une tête, et dans lequel au moins l’une des plateformes (20), de préférence chacune des plateformes (20), comprend une première partie (24) et une deuxième partie (25) structurellement indépendante et entre lesquelles est disposée, voire est serré, le pied (30) de la pale statorique (16) correspondante.
- Propulseur aéronautique (10) selon la revendication précédente, la revendication 2 s’appliquant, dans lequel la première partie (24) et la deuxième partie (25) de chaque plateforme (20) présentent une forme de demi-disque.
- Propulseur aéronautique (10) selon la revendication 3 ou 4, le pied (30) de chaque pale statorique (16) comprenant un bord d’attaque (32) à l’amont et un bord de fuite (33) à l’aval entre lesquels s’étendent une face d’intrados (34) et une face d’extrados (35) et dans lequel la première partie (24) de chaque plateforme (20) comprend une face interne complémentaire de la face d’intrados et en vis-à-vis de, voire en appui sur, la face d’intrados (34) de la pale statorique (16) correspondante et la deuxième partie (25) de chaque plateforme (20) comprend une face interne complémentaire de la face d’extrados (35) et en vis-à-vis de, voire en appui sur, la face d’extrados (35) de la pale statorique (16) correspondante.
- Propulseur aéronautique (10) selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel la face interne de la première partie (24) et la face interne de la deuxième partie (25) de chaque plateforme (20) présentent chacune un renfoncement recevant par complémentaire de forme une partie du pied (30) de la pale statorique (16) correspondante.
- Propulseur aéronautique (10) selon l’une quelconque des revendications 3 à 6, dans lequel la face interne de la première partie (24) et la face interne de la deuxième partie (25) de chaque plateforme (20) sont en vis-à-vis l’une de l’autre, voire en appui l’une sur l’autre, en amont et/ou en aval du pied (30) de la pale statorique (16) correspondante.
- Propulseur aéronautique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’angle de calage (γ) de chacune des pales statoriques (16) dans la première configuration du propulseur aéronautique (10) est compris entre 65° et 95°, préférentiellement entre 73° et 87°.
- Propulseur selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un jeu périphérique (jp) est formé entre chaque plateforme (20) et le logement (13) correspondant du moyeu (12) radialement par rapport à l’axe de calage (AC) de la pale statorique (16) correspondante, le jeu périphérique (jp) étant inférieur à 15 mm, de préférence inférieur à 10mm, de préférence encore inférieur à 2 mm, de préférence encore inférieur à 1 mm.
- Propulseur selon l’une quelconque des revendications précédentes, la revendication 3 s’appliquant, dans lequel un premier jeu interne (ji1) est formé entre la première partie (24) de chaque plateforme (20) et le pied (30) de la pale statorique (16) correspondante et/ou un deuxième jeu interne (ji2) est formé entre la deuxième partie (25) de chaque plateforme (20) et le pied (30) de la pale statorique (16) correspondante, le premier jeu interne (ji1) et/ou le deuxième jeu interne (ji2) étant inférieur à 15 mm, de préférence inférieur à 10mm, de préférence encore inférieur à 2 mm, de préférence encore inférieur à 1 mm.
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