Brevet FR2086419A1 — publié le 19711231

î 2086419 La présente invention est relative aux turboréacteurs, et elle concerne plus particulièrement les turboréacteurs comportant un ventilateur à étages multiples qui travaille dans un conduit. Dans la suite de la description, on doit comprendre qu'un 5 étage de ventilateur ou de compresseur signifie à la fois la couronne d'aubes de rotor et sa couronne correspondante d'aubes de stator. On sait qu'une partie du bruit créé par le ventilateur alimentant une turbine à gaz est due aux ondes produites dans le 10 flux par les couronnes d'aubes amont du ventilateur, exerçant une interaction sur les couronnes d'aubes avalo En vue de réduire le bruit produit par un ventilateur, par conséquent, il a été déjà suggéré de séparer les couronnes d'aubes de rotor et de stator du même étage de ventilateur par au moins deux fois la lon-15 gueur axiale de la corde des aubes appartenant à la couronne amont. Toutefois, lorsqu'il s'agit d'un ventilateur à étages multiples, cette solution aboutit à des moteurs très longs. Conformément à la présente invention, un turboréacteur uti-20 lisant une turbine à gaz comprend un ventilateur à étages multiples monté dans un conduit annulaire, ce ventilateur comportant une première couronne et une seconde couronne d'aubes de rotor, un séparateur de flux qui divise ce conduit en un passage intérieur et un passage extérieur, dans le sens radial, les couronnes 25 d'aubes de rotor s'étendant transversalement à ces deux passages, les premières couronnes d'aubes de stator s'étendant transversalement à chaque passage, entre les couronnes d'aubes de rotor, les couronnes d'aubes dans au moins le passage extérieur étant espacées axialement de la couronne voisine d'aubes amont par au 50 moins une fois et demie la longueur de la corde des aubes dans cette couronne amont, le passage situé radialement à l'intérieur comportant en outre une couronne d'aubes de rotor et une couronne d'aubes de stator disposées entre ladite première couronne d'aubes de stator et la seconde couronne d'aubes de rotor. 55 Dans une forme préférée de réalisation, au moins les quatre premières couronnes d'aubes, dans le passage intérieur, sont également séparées, dans le sens de l'écoulement du fluide par une distance correspondant à deux fois la longueur de la corde des aubes amont» 71 15109 2 2086419 Un exemple de réalisation, de l'invention sera maintenant décrit plus en détails, en se référant aux dessins annexés qui représentent un turboréacteur,utilisant une turbine à gaz^ construit conformément à la présente invention, 5 En se référant à la figure unique du dessin, on voit qu'on a représenté un turboréacteur utilisant une turbine à gaz qui comporte un ventilateur avant à deux étages, désigné dans son ensemble par la référence 1, un compresseur 2 à pression intermédiaire, un compresseur 3 à haute pression, une chambre de 10 combustion 4, une turbine 5 à haute pression, une turbine 6 à basse pression, et une tuyère de propulsion 7» tous ces éléments se succédant en série dans le sens de l'écoulement du flux. Le compresseur à haute pression, la chambre de combustion et les turbines peuvent être tous de la construction habituelle, 15 et ne seront donc pas décrits en détail. II est seulement nécessaire de préciser que la turbine à haute pression entraîne le ventilateur ou compresseur à haute pression par l'intermédiaire de l'arbre haute pression 9» monté dans les portées de roulement antérieure 10 et postérieure 11 respectivement, alors 20 que la turbine à basse pression entraîne à la fois le ventilateur et le compresseur à pression intermédiaire au moyen de l'arbre 13 monté dans des portées de roulement antérieure 14, intermédiaire 15» et postérieure 16. Le ventilateur 1 est monté dans un conduit 20 qui est 25 divisé en un passage intérieur et un passage extérieur, dans le sens radial, par un séparateur de flux 21 qui, en fait, constitue le bord d'attaque de l'enveloppe intérieure 22 du moteur en fermant les compresseurs, la chambre de combustion et les turbines. Une enveloppe extérieure 23 délimite, avec l'enveloppe 30 intérieure 22 et le séparateur de flux 21, un conduit annulaire de by-pass 24 par lequel s'écoule une partie de l'air comprimé par le ventilateur. A l'extrémité aval de ce conduit de by-pass 24, l'air est évacué dans l'atmosphère en passant par une tuyère de propulsion extérieure annulaire 25 qui entoure la tuyère de 35 propulsion principale 7* Le ventilateur 1 comporte deux couronnes d'aubes de rotor 30 et 31 qui s'étendent sur la totalité de la section du conduit 20. La première couronne d'aubes de rotor est disposée en amont du séparateur de flux 21, mais la seconde couronne d'au-40 bes de rotor est divisée dans le sens radial en une couronne 71 15109 3 2086419 intérieure et en une couronne extérieure, par le séparateur de flux. Ce dernier est supporté par l'enveloppe extérieure 23, par l'intermédiaire d'une couronne d'ailettes 32 qui constitue la couronne d'aubes de stator du premier étage du ventilateur, 5 se trouvant dans le passage extérieur. Ces ailettes 32 supportent en outre une couronne d'aubes 33 qui constitue la couronne d'aubes de stator du premier étage du ventilateur, dans le passage intérieur. En vue de réduire le bruit créé par le ventilateur, les 10 rotors et les stators des étages du ventilateur doivent être séparés par une distance correspondant sensiblement à deux fois la corde de la couronne amont des aubes ou ailettes. Attendu que le bruit créé par le ventilateur est plus fort à l'entrée, il est essentiel qu'au moins dans le passage 15 extérieur l'espacement le plus grand soit adopté. Ainsi, les ailettes de stator 32 sont disposées en aval des aubes de rotor 30 d'une distance égale à deux fois la longueur de la corde des aubes de rotor 30, et les aubes de rotor 31 sont, de la même manière, disposées à l'aval des ailettes de stator 32, à une , £°is • ... 20 distance égalé à deux/la longueur de la corde de ces ailettes de stator 32. Une seconde couronne d'ailettes de stator 34 est disposée à l'aval des aubes de rotor 31 à une distance correspondant à deux fois la longueur de la corde des aubes de rotor 31. Les ailettes de stator 34 et les aubes de rotor 31 consti-25 tuent le second étage du ventilateur, dans le passage extérieur. Un étage intermédiaire de compression est prévu dans l'in-. tervalle séparant le premier étage d'aubes de stator du ventilateur et le second étage d'aubes de rotor de celui-ci. Cet étage de compression peut constituer le premier étage du com-30 presseur à pression intermédiaire, ainsi déporté vers l'avant, et de ce fait la longueur totale du moteur sera réduite ou, en variante, cet étage pourra être un étage additionnel aux étages du compresseur à pression intermédiaire, assurant ainsi une surcompression du flux d'air aux bases des aubes de rotor du venti-35 lateur, de façon à augmenter le rapport de compression en ce point. Quoiqu'avec cette disposition on ne réduire pas la longueur totale du moteur, comparée à celle de moteurs utilisant un ventilateur à deux étages à couronnes d'aubes très espacées un rapport de compression plus élevé peut être obtenu dans le 71 15109 4 2086419 ventilateur sans augmenter toutefois la longueur du moteur ou, en variante, le ventilateur pourra tourner plus lentement, tout en assurant le même rapport de pression, et il fonctionnera par conséquent d'une façon plus silencieuse. 5 Gomme moyen additionnel de réduction du bruit, il est pré vu que les rotors et stators successifs, dans le passage intérieur, seront également espacés de deux fois la longueur de la corde des aubes ou ailettes amont. Un tel résultat peut aussi être obtenu sans augmentation 10 de la longueur du moteur, du fait que les aubes de stator 33 sont supportées par les ailettes 32, et n'ont pas besoin d'être de dimensions aussi fortes. En réduisant la longueur de la corde dans les aubes 33» par conséquent, le rotor intermédiaire et le stator qui suit pourront être espacés approximativement de 15 deux fois la longueur de la corde, à l'aval de la couronne correspondante amont d'aubes ou ailettes, dans l'espace qui sépare les aubes 33 et la partie intérieure des aubes de rotor 31. De ce fait, on pourra également réduire le bruit créé par les deux premiers étages, dans le passage intérieur. 20 Au-delà de ces deux premiers étages, le gain obtenu sera faible, en espaçant les rotors et stators des étages suivants d'une distance égale à deux fois la longueur de la corde, du fait de l'augmentation ainsi provoquée dans la longueur du moteur, et par conséquent son poids. 25 Si on le désire toutefois, les couronnes de rotor et de stator, dans le passage extérieur, pourront être espacées davantage, et le troisième étage intérieur pourra être amené à l'é-cartement correspondant à deux fois la longueur de la corde. Il est bien évident que 1'espacement égal à deux fois la 30 longueur de la corde n'est pas limitatif, et que des gains substantiels pourront être acquis par un espacement égal à seulement une fois et demie la longueur de la corde, à partir des aubes ou ailettes amont. Un tel espacement pourra être adopté pour l'étage suivant 35 du ventilateur, où un espacement plus grand n'apporterait que peu de progrès. Des variantes de la forme de réalisation représentée peuvent être également adoptées. Par exemple, le ventilateur pourra comporter trois étages s'étendant sur toute la section du con 71 15109 5 2086419 duit, et des étages intermédiaires s1étendant seulement dans le passage intérieur pourront être prévus, entre tous les rotors du ventilateur. En variante, plus d'un étage intermédiaire pourra être utilisé dans le conduit intérieur, entre deux rotors du ventilateur. 71 15109 s 2086419 HETEIiDICAIIOHS 1 - Turboréacteur utilisant une turbine à gaz, caractérisé par le fait qu'il comprend un ventilateur à étages multiples monté dans un conduit annulaire, ce ventilateur comportant une première couronne et une seconde couronne d'aubes 5 de rotor, un séparateur de flux qui divise ce conduit en un passage intérieur et un passage extérieur, dans le sens radial, les couronnes d'aubes de rotor s'étendant transversalement à ces deux passages, les premières couronnes d'aubes de stator s'étendant transversalement à chaque passage, entre les cou-10 ronnes d'aubes de rotor, les couronnes d'aubes dans au moins le passage extérieur étant espacées axialement de la couronne voisine d'aubes amont par au moins une fois et demie la longueur de la corde des aubes dans cette couronne amont, le passage situé radialement à l'intérieur comportant en outre une couronne d'aubes de rotor et une couronne d'aubes de stator disposées entre ladite première couronne d'aubes de stator et la seconde couronne, d'aubes de rotor. 2 - Turboréacteur suivant la Revendication 1,caractérisé par le fait que les aubes de la première couronne d'aubes de 20 stator qui s'étendent transversalement au passage intérieur sont d'une longueur de corde réduite, par rapport aux ailettes de la première couronne d'aubes de stator dans le passage extérieur, au moins les quatre premières couronnes d'aubes, dans le passage intérieur, étant axialement espacées les unesdes 25 autres d'au moins une fois et demie la longueur de la corde des aubes de la couronne adjacente amont. 3 - Turboréacteur suivant l'une des Revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le ventilateur est un ventilateur avant.