Brevet FR2828709A1 — publié le 20030221

AUBE DE REDRESSEUR DESCRIPTION Le sujet de cette invention est une aube de redresseur. Une forme simple d'aube 7 de redresseur de compresseur de turbomachine est représentée à la figure 2 et appartient à l'implantation de la figure 1, où un étage circulaire de ces aubes 7 est fixé à une portion de stator 1 de la machine derrière un étage circulaire d'aubes mobiles 2 tournant avec une portion de rotor 3. On peut représenter l'aube 7 par une série de sections empilées entre une section de pied P ayant le rayon le plus petit et une section de tête T ayant le rayon le plus grand ; les sections s'étendent chacune d'un bord d'attaque A à un bord de fuite F. Cette aube 7 est appelée bidimensionnelle car les sections sont empilées les unes sur les autres dans une direction radiale R de la machine et ne diffèrent en pratique que par une cambrure plus grande vers la tête T pour tenir compte des variations de direction d'écoulement du gaz à des rayons différents. Il en résulte que les bords d'attaque et de fuite A et F s'étendent sensiblement radialement, avec seulement une petite inclinaison dans les directions axiale X et tangentielle 8 de la machine. Cette forme simple d'aube de redresseur pèche par le bruit qu'elle produit. On s'intéresse depuis longtemps à la réduction des émissions acoustiques des aéronefs, et des modifications des aubes de redresseurs ont été déjà proposées pour contribuer à résoudre ce problème. Dans le brevet américain 4 131 387, il est reconnu qu'une source essentielle du bruit est associée au caractère périodique et régulier du passage des gaz des aubes du rotor aux aubes du redresseur. La solution proposée dans ce brevet consiste à incliner les aubes du redresseur pour que leur bord d'attaque forme un angle avec le bord de fuite des aubes du rotor et que le passage des gaz d'une aube à l'autre soit ainsi réparti sur un instant plus long, ce qui contrarie la formation de bruit à certaine fréquences privilégiées, déterminées par la vitesse de rotation de la machine. Une forme d'aube 8 dite acoustique connue et dérivant de cet enseignement est représentée à la figure 3 et se distingue en ce que ses sections sont inclinées dans la direction tangentielle 0 en se dirigeant vers la tête T. La discrétion acoustique de la machine est alors améliorée, mais on observe une perte de rendement aérodynamique due à une migration du débit vers le pied de l'aube. La présente invention consiste en une modification de la forme du bord d'attaque d'une aube telle que celle de la figure 3 afin de limiter la migration de débit vers le pied de l'aube sans renoncer à l'atténuation du bruit. L'aube proposée est d'abord caractérisée en ce qu'elle comprend une partie de pied, s'étendant dans une direction radiale sur 10% à 25% d'une hauteur totale de l'aube à partir d'un rayon minimal de pied de l'aube, et inclinée dans une direction axiale sur 10% à 50% d'une trace de section du pied de l'aube mesurée également dans la direction axiale, et une partie médiane raccordée à la partie de pied et ayant une inclinaison généralement supérieure à 200 par rapport à la direction radiale dans une direction tangentielle. Ces dispositions-là sont essentielles pour procurer le résultat recherché, qu'on peut renforcer si la partie médiane a une inclinaison dans le sens aval supérieure à 50, mais inférieure à 100, par rapport à la direction radiale dans la direction axiale, et la partie de pied a une inclinaison inférieure à 100 par rapport à la direction radiale dans la direction tangentielle. Enfin, l'aube est améliorée aux points de vue mécanique et aérodynamique si elle comprend une partie de tête du bord d'attaque, s'étendant sur 10% à 25% de la hauteur totale de l'aube et d'un rayon maximal de tête de l'aube à la partie médiane, ayant une inclinaison opposée à l'inclinaison de la partie de pied dans la direction axiale et une inclinaison inférieure ou opposée à l'inclinaison de la partie médiane dans la direction tangentielle. L'invention sera maintenant décrite au moyen des figures suivantes : - la figure 1 représente une disposition d'aubes dans un compresseur ; les figures 2 et 3 déjà décrites représentent deux aubes classiques en perspective ; - la figure 4 représente l'aube selon l'invention en perspective ; - les figures 5 et 6 illustrent les traces respectivement axiale et tangentielle des bords d'attaque des aubes des figures 2,3 et 4 ; et la figure 7 est une autre vue de l'aube selon l'invention. L'aube conforme à l'invention porte la référence 9. Il est utile de se reporter tout de suite aux figures 5 et 6 où les traces axiales (en projection dans le plan des axes radial et axial [R, X]) et tangentielles (en projection dans le plan des axes radial et tangentiel [R, 9]) de leurs bords d'attaque sont notées 17 et 27 pour l'aube 7 bidimensionnelle, 18 et 28 pour l'aube 8 acoustique et 19 et 29 pour l'aube 9 de l'invention. L'axe radial R est gradué en pourcentage de la hauteur totale de l'aube considérée, de 0 au rayon de pied (rayon minimal) à 100 au rayon de tête (maximal) de l'aube, et les axes axial R et tangentiel 9 sont gradués en millimètres de l'amont vers l'aval de la machine et dans le sens de rotation du rotor. Les traces axiales 17 et 18 des aubes connues 7 et 8 sont inclinées uniformément et à une valeur forte ; celle 19 de l'aube 9 présente une partie de pied 11, une partie médiane 12 et une partie de tête 13 successives, qui se joignent ici à 15% et 85% de la hauteur totale de l'aube 9. Des valeurs différentes pourraient être rencontrées dans la pratique, et notamment la partie de pied pourrait se joindre à la partie médiane 12 à entre 10% et 25% de la hauteur de l'aube et la partie médiane 12 à la partie de tête 13 à entre 75% à 90%, la partie de tête 13 s'étendant sur les 10% à 25% restants. La partie de pied 11 présente une inclinaison assez importante, nettement plus que dans les conceptions connues, vers l'aval quand on se dirige vers la tête de l'aube et qui s'étend sur 10% à 50% de la trace axiale, c'est-à-dire de la projection sur l'axe X longitudinal d'une section complète de l'aube 9 à cette partie de pied ; cette projection est notée 1 sur les figures 4 et 7. La partie médiane 12 présente une inclinaison dans le même sens aval mais plus faible, et même plus faible que dans les conceptions connues, et qui peut être de 50 par rapport à l'axe radial R et devrait rester inférieure à 100. Enfin, la partie de tête 13 est caractérisée par une inclinaison dans le sens opposé, vers l'amont. Se reportant à la figure 6, on voit que la trace tangentielle 27 de l'aube 7 bidimensionnelle simple présente une inclinaison modérée mais que la trace 28 de l'aube 8 acoustique présente une inclinaison forte dans le sens du mouvement du rotor. La trace 29 de l'aube 9 caractéristique de l'invention possède aussi une telle inclinaison sur la plus grande partie de son extension. Il convient pourtant d'examiner plus en détail la forme de cette trace 29, sur laquelle on retrouve des caractéristiques distinctes dans la partie de pied 11, la partie médiane 12 et la partie de tête 13, qui sont comme précédemment raccordées à environ 15% et 85% de la hauteur totale de l'aube. La partie de pied 11 est peu inclinée, voire presque radiale, une inclinaison inférieure à 100 convenant bien ; la partie médiane 22 est plus fortement inclinée que la trace 28 de l'aube 8, d'environ 200 par rapport à l'axe radial R ; et la partie de tête 23 est fortement redressée et peut même prendre une inclinaison contre le sens de mouvement du rotor. L'aube 9 présente des performances aérodynamiques restaurées, comparables à celles de l'aube bidimensionnelle 7, sans que la discrétion acoustique obtenue avec l'aube acoustique 8 ait été sacrifiée : elle est même légèrement supérieure. Cet effet combiné est redevable à la forme d'ensemble du bord d'attaque 1 et peut être détaillé comme ceci pour les diverses parties de ce bord : la partie de pied 11, fortement inclinée en trace axiale en s'éloignant du bord de fuite des aubes de rotor, permet d'atténuer l'effet de la migration du débit à cet endroit que produit l'inclinaison générale de l'aube en trace tangentielle. Cette atténuation est renforcée par la diminution de l'inclinaison de la partie de pied 11 en trace tangentielle qui contrarie encore cette migration ; la discrétion acoustique à la partie de pied 11 est moins bonne, mais cela est compensé par l'inclinaison plus forte qu'on a la faculté de donner à la partie médiane 12 de l'aube en trace tangentielle, car c'est ici que les gains en discrétion sont surtout à rechercher ; l'abaissement des performances aérodynamiques par la migration vers la partie de pied 11 est maintenant moins gênante, grâce aux disposition précédentes à la partie de pied 11 et à l'inclinaison plus faible de la partie médiane 12 en trace axiale, qui rend la récupération des gaz de plus en plus facile vers la tête de l'aube 9 et améliore donc l'uniformité du débit ; enfin, la forme redressée de la partie de tête 13 améliore la rigidité du montage au stator 1 et facilite l'écoulement. Une représentation supplémentaire de l'aube 9 est donnée à la figure 7. On y distingue le bord d'attaque A substantiellement en trace axiale. Les sections d'aube, notamment au pied, ont sensiblement les mêmes contours que les aubes connues 7 et 8, ce qui explique que le bord de fuite F est quelque peu parallèle au bord d'attaque A, et notamment aussi déporté vers l'aval à partir du pied de l'aube 9, sans que cela produise d'effet particulier. REVENDICATIONS 1. Aube (9) de redresseur, caractérisée en ce qu'elle possède un bord d'attaque (A) comprenant : une partie de pied (11), s'étendant dans une direction radiale (R) sur 10% à 25% d'une hauteur totale de l'aube à partir d'un rayon minimal de pied de l'aube, et inclinée dans une direction axiale (X) sur 10% à 50% d'une trace de section du pied de l'aube mesurée également dans la direction axiale (X) ; et une partie médiane (12) raccordée à la partie de pied (11) et ayant une inclinaison généralement supérieure à 200 par rapport à la direction radiale (R) dans une direction tangentielle (8). 2. Aube de redresseur selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie médiane (12) a une inclinaison dans le sens aval supérieure à 50, mais inférieure à 100, par rapport à la direction radiale (R) dans la direction axiale (X), et la partie de pied (11) a une inclinaison inférieure à 100 par rapport à la direction radiale (R) dans la direction tangentielle (0). 3. Aube de redresseur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comprend une partie de tête (13) du bord d'attaque, s'étendant sur 10% à 25% de la hauteur totale de l'aube et d'un rayon maximal de tête de l'aube à la partie médiane, ayant une inclinaison opposée à l'inclinaison de la partie de pied (11) dans la direction axiale (X) et une inclinaison inférieure ou opposée à l'inclinaison de la partie médiane (12) dans la direction tangentielle (8).