Brevet FR2522363A1 — publié le 19830902

ENSEMBLE D'AILETTES DE STATOR DE MOTEUR A TURBINE A GAZ La présente invention se rapporte à un ensemble d'ailettes de stator de moteur à turbine à gaz. Des ensembles d'ailettes de stator pour des moteurs à turbine à gaz et en particulier les ensembles d'ailettes de guidage de tuyère souffrent, à un degré plus au moins impor- tant, de ce que l'on appelle généralement des pertes secon- daires Elles proviennent généralement de l'interaction entre la couche limite des gaz qui s'écoule à proximité des surfaces de travail de l'ensemble d'ailettes et de l'écoule- ment principal de gaz à travers l'ensemble Ainsi, les différences de vitesse et de direction d'écoulement entre la couche limite et le restant de l'écoulement de gaz ont pour résultats des tourbillons qui se forment sur les surfaces de travail de l'ensemble et ceci, à leur tour, peuvent affecter sérieusement l'efficacité de l'ensemble des ailettes. On sait que les pertes secondaires augmentent en gravité avec la diminution du rapport d'aspect (rapport de l'envergure à la corde) des ailettes d'un ensemble d'ailettes particulier Cependant, il est fréquemment souhaitable, pour des installations, d'avoir des ailettes ayant des rapports d'aspect bas La présente invention a pour objet un ensemble d'ailettes de stator ayant des ailettes d'un rapport d'aspect bas, mais ayant des pertes secondaires réduites. Selon la présente invention, un ensemble d'ailettes de stator adapté à un moteur à turbine à gaz comprend un agence-, ment annulaire d'ailettes primaires de faible rapport d'aspect, dont chacune a généralement une forme en coupe transversale de profil d'ailes, une partie de l'étendue de la corde de chacune desdites ailettes étant configurées de façon à n'offrir sensiblement aucune force ascentionnelle à du gaz s'écoulant par dessus, la partie restante de chacune desdites ailettes primaires étant configurée afin d'offrir une force ascentionnelle à tout gaz s'écoulant par dessus, les parties d'ailettes offrant une force ascentionnelle ayant des ailettes secondaires d'un rapport d'aspect élevé interposées entre elles, chacune desdites ailettes secondaires ayant une 2 2522363 coupe transversale en forme de profil d'ailes pour produire des surfaces portantes le long de la totalité de l'étendue de leur corde, qui complètent les surfaces portantes des ailettes primaires et ont une étendue de corde qui est plus simple que celle de chacune desdites ailettes primaires. La partie de chacune des ailettes primaires qui est configurée de façon à n'offrir sensiblement aucune force ascentionnelle à un gaz s'écoulant au-dessus d'elle s'étend de préférence du bord menant jusqu'à peu près mi-chemin le long de sa corde, la partie restante de chacune desdites ailettes primaires s'étendant jusqu'au bord arrière étant configurée de façon à offrir une force ascentionnelle à tout gaz s'écoulant sur elle. Les bords arrière des ailettes primaires et secon- daires sont de préférence alignés les uns avec les autres. L'ensemble d'ailettes de stator peut former une partie de la turbine d'un moteur à turbine à gaz. L'ensemble d'ailettes de stator peut être un ensemble d'ailettes de guidage de tuyère. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation, donnés à titre in-. dicatif mais nullement limitatif, en référence aux dessins annexés dans lequels: La figure 1 est une vue latérale en coupe d'un moteur à turbine à gaz à soufflante canalisée, o est incorporé un ensemble d'ailettes de stator selon la présente invention; La figure 2 est une vue latérale d'une partie d'un ensemble d'ailettes de stator selon la présente invention; et La figure 3 est une vue faite suivant la ligne de coupe A-A de la figure 2. En se référant à la figure 1, un moteur à turbine à gaz à soufflante canalisée généralement indiqué en 10 com- prend, en série en écoulement axial, une soufflante canalisée 11, un compresseur de pression intermédiaire 12, un compres- seur haute pression 13, un équipement de combustion 14, une turbine haute pression 15, une turbine à pression intermé- 3 2522363 diaire 16, une turbine basse pression 17 et une tuyère de propulsion 18 Le moteur à turbine à gaz 10 fonctionne à la façon conventionnelle Ainsi, l'air est comprimé par la soufflante 11, le compresseur intermédiaire 12 et le com- presseur haute pression 13, est mélangé au combustible et le mélange est brûlé dans l'équipement de combustion 14 Les produits résultants de la combustion se dilatent à travers les turbines haute pression, pression intermédiaire et basse pression 15, 16 et 17 avant échappement vers l'atmosphère par la tuyère 18. La turbine 16 à pression intermédiaire comprend un agencement annulaire d'ailettes de guidage 19 de la tuyère, qui dirige les gaz d'échappement des aubes du rotor de la turbine haute pression 15 jusqu'aux aubes du rotor de la turbine pression intermédiaire 16 L'agencement des ailettes 19 de guidage de la tuyère, que l'on peut mieux voir sur les figures 2 et 3, comprend un certain nombre d'ailettes pri- maires et secondaires 20 et 21 respectivement Des blindages 22 et 23 qui sont placés aux extrémités radialement internes et externes des ailettes primaires et secondaires 20 et 21 servent à définir une partie axiale du passage d'écoulement de gaz à travers les turbines haute pression, pression inter- médiaire et basse pression 15, 16 et 17. Chacune des ailettes primaires 20 a un faible rapport d'aspect et une coupe transversale généralement en forme de profil d'ailes comme on peut le voir sur la figure 3 Cepen- dant, la partie de chaque ailette 20 qui s'étend à partir de son bord menant 24 jusqu'à à une position 25 qui est à peu près à mi-chemin le long de l'étendue de sa corde, est confi- gurée de façon à n'offrir aucune force ascentionnelle au gaz d'échappement qui, en utilisation, passe au-dessus d'elle La partie restante de chaque ailette qui s'étend de la position à mi-chemin jusqu'au bord arrière 26 est configurée de façon à offrir une force ascentionnelle au gaz d'échappement passant au-dessus d'elle Ainsi, comme chacune des ailettes primaires 20 n'offre une force ascentionnelle que sur la partie qui s'étend de sa position à mi-corde 25 jusqu'à son bord arrière 26, c'est seulement dans cette partie que des 4 2522363 tourbillons de couche limite et par conséquent des pertes secondaires se produisent La partie des ailettes primaires qui s'étend du bord avant ou menant 24 jusqu'à la position à mi-corde 25, n'offre aucune surface de levée et ne produit donc aucune perte secondaire importante Cependant, cela étend l'étendue de la corde de chaque ailette primaire 20 donc, bien que les pertes secondaires soient diminuées en étant confinées à la partie arrière de chaque ailette primaire 20, l'ailette primaire 20 a néanmoins un faible rapport d'aspect. Comme les ailettes primaires 20 provoquent une perte de l'effet ascentionnel total en vertu de leur configuration, des surfaces ascentionnelles ou portantes supplémentaires sont nécessaires Elles sont formées par les ailettes secon- daires 21, dont chacune est interposée entre des ailettes primaires adjacentes 20 Ainsi, chaque ailette secondaire 21 a un rapport d'aspect élevé et a une coupe transversale en forme de profil d'ailes, de façon à offrir des surfaces ascentionnelles sur toute l'étendue de corde L'étendue de corde de chacune des ailettes secondaires 21 représente moins de la moitié de celle des ailettes primaires 20 et les bords arrière 27 des ailettes secondaires 21 sont alignés les uns avec les autres et avec les bords arrière 26 des ailettes primaires 20. On peut par conséquent voir que l'ensemble d'ailettes de stator selon la présente invention offre des ailettes primaires 20 de faible rapport d'aspect qui ont des pertes secondaires plus faibles que celle qui serait normalement attendue avec des ailettes conventionnelles ayant le même rapport d'aspect. Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à un ensemble d'ailettes de guidage de tuyère faisant partie de l'ensemble d'une turbine, on notera qu'elle s'applique à d'autres ensembles d'ailettes de stator, aussi bien dans la turbine qu'ailleurs dans un moteur à turbine à gaz. 2522363 REVENDICATIONS 1 Ensemble d'ailettes de stator approprié à un moteur à turbine à gaz du type comprenant un agencement annu- laire d'ailettes primaires à faible rapport d'aspect, dont chacune a généralement une coupe transversale en forme de profil d'ailes, caractérisé en ce que les parties de l'éten- due de la corde de chacune desdites ailettes primaires ( 20) est configurée afin de ne produire sensiblement pas de force ascentionnelle pour tout gaz qui s'écoulant, la partie res- tante de chacune desdites ailettes primaires ( 20) étant con- figurée de façon à offrir une force ascentionnelle à tout gaz s'y écoulant, lesdites parties d'ailettes ( 20) qui produisent une force ascentionnelle ayant des ailettes secondaires ( 21) d'un rapport d'aspect élevé, interposées entre elles, chacune desdites ailettes secondaires ( 21) ayant une coupe transver- sale en forme de profil d'ailes pour offrir des surfaces ascentionnelles sur toute l'étendue de leur corde, qui com- plètent les surfaces ascentionnelles des ailettes primaires ( 20) et qui ont une étendue de corde plus faible que celle de chacune desdites ailettes primaires ( 20). 2 Ensemble d'ailettes de stator selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la partie de chacune des ailettes primaires ( 20) précitées qui est configurée de façon à ne produire sensiblement pas de force ascentionnelle à tout gaz s'écoulant au-dessus, s'étend à partir de son bord menant ( 24) jusqu'à peu près à mi-chemin ( 25) le long de sa corde, la partie restante de chacune desdites ailettes ( 20) s'éten- dant jusqu'au bord arrière ( 26) étant configurée afin d'offrir une force ascentionnelle à tout gaz s'y écoulant. 3 Ensemble d'ailettes de stator selon l'une quel- conque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les bords arrière ( 26, 27) des ailettes primaires et secondaires précitées ( 20, 21) sont alignés les uns avec les autres. 4 Ensemble d'ailettes de stator selon l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit ensemble ( 19) fait partie de la turbine ( 16) d'un moteur à turbine à gaz ( 10). Ensemble d'ailettes de stator selon l'une quel- 6 2522363 conque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit ensemble d'ailettes ( 19) est un ensemble d'ailettes de guidage de tuyère.