Brevet FR2889861A1 — publié le 20070223

B06-3548FR Aube en flèche à extrémité cambrée La présente invention concerne d'une manière générale des moteurs à turbine à gaz et en particulier des moteurs d'avion à turbosoufflante. Dans un moteur à turbosoufflante., ou réacteur à double flux, l'air est mis sous pression dans un compresseur et mélangé avec le combustible dans une chambre de combustion, afin de produire des gaz de combustion chauds. Une turbine io haute pression (HPT) extrait de l'énergie des gaz de combustion pour alimenter le compresseur. Une turbine basse pression (LPT) extrait de l'énergie supplémentaire des gaz de combustion pour alimenter la soufflante qui est installée en amont du compresseur. Le principal objectif de conception de moteurs d'avions à turbosoufflante consiste à maximiser le rendement de ces moteurs pour propulser un avion en vol et, en conséquence, à réduire la consommation de carburant. Par conséquent, les différents composants de rotor et de stator des zones chaudes et froides qui défmissent les passages d'écoulement internes pour l'air sous pression et les gaz de combustion et qui extraient de l'énergie de ces gaz sont conçus spécifiquement pour maximiser leur rendement, tout en assurant une longue durée de vie. La turbosoufflante elle-même comprend une rangée d'aubes de rotor de grandes dimensions qui s'étendent radialement vers l'extérieur à partir du pourtour d'une roue de support de rotor. La soufflante est alimentée par la turbine basse pression (LPT) pour mettre sous pression l'air entrant, aux fins de produire en ma- jeune partie une poussée de propulsion délivrée à la sortie de la soufflante. Une par-tie de l'air de soufflante est canalisée dans le compresseur où elle est comprimée et mélangée avec du carburant pour produire des gaz de combustion chauds, dont l'énergie est extraite dans les différents étages de la turbine et qui sont ensuite ex-pulsés par une sortie centrale du moteur. Les moteurs à turbosoufflante sont développés et perfectionnés en permanence pour maximiser leur capacité de poussée, avec le meilleur rendement aérodynamique possible. Le réacteur produit une poussée considérable pendant son fonctionnement et génère par conséquent du bruit qui doit être diminué autant que possible, en tenant compte des différents objectifs de conception qui sont en concurrence. 2889861 2 Par exemple, les aubes de soufflante sont typiquement conçues pour maxi-miser leur charge aérodynamique et, de manière correspondante, pour maximiser la poussée de propulsion générée pendant le fonctionnement. Cependant, la charge de soufflante est limitée par le décrochage de courant, les oscillations ou d'autres pa- ramètres d'instabilité de l'air devant être comprimé. Par conséquent, les turboréacteurs modernes sont conçus avec une valeur de stabilité et une marge de décrochage adaptées à leur cycle opératoire, du décollage à l'atterrissage, en passant par le vol de croisière de l'avion, afin de garantir un fonctionnement et une puissance acceptables du moteur, sans surcharger la capacité io du turboréacteur. En outre, les turboréacteurs modernes possèdent des soufflantes de diamètre relativement important, qui tournent à une vitesse suffisante pour engendrer une vitesse supersonique des extrémités des aubes par rapport au flux d'air entrant. Les extrémités d'aube sont donc soumises à la génération d'ondes de choc, à mesure que l'air est canalisé et comprimé dans les passages d'écoulement correspondants, définis entre des aubes contiguës de la soufflante. Par conséquent, chaque aube est adaptée et conçue spécifiquement à partir de sa plateforme située radialement à l'intérieur jusqu'à son extrémité située radialement à l'extérieur et le long de ses intrados et extrados, opposés dans le sens de la circonférence, qui s'étendent en corde, dans le sens axial, entre le bord d'attaque et le bord de fuite opposés de l'aube. L'intrados d'une ailette définit avec l'extrados d'une ailette voisine le passage d'écoulement correspondant qui s'étend de la base jusqu'à l'extrémité des aubes et dans lequel l'air est canalisé pendant le fonctionne-ment. Généralement, chaque ailette présente une torsion, avec un angle de décalage correspondant de la base à l'extrémité, les extrémités des aubes étant alignées de façon oblique entre les orientations axiale et circonférentielle de la soufflante. Pendant le fonctionnement, l'air ambiant entrant s'écoule à des vitesses relatives différentes dans les passages formés entre les aubes, depuis la base jusqu'à l'extrémité des aubes, en un flux d'air subsonique au niveau des bases des aubes et radialement vers l'extérieur à partir de celles-ci, jusqu'à atteindre une vitesse super-sonique de l'air au niveau des extrémités des aubes, pendant différentes phases du domaine de fonctionnement. La marge de décrochage de soufflante constitue une exigence de conception 35 fondamentale pour la turbosoufflante et est influencée par la charge aérodynamique 2889861 3 de soufflante, le coefficient de plénitude de soufflante et le rapport d'allongement des aubes de soufflante. Il s'agit là de paramètres classiques, la charge de soufflante étant l'augmentation d'enthalpie spécifique à travers les aubes, divisée par le carré de la vitesse au niveau des extrémités. Le coefficient de plénitude de l'aube est le rapport entre la corde de l'aube, représentée par sa longueur, et le pas de l'aubage qui est l'espacement circonférentiel des aubes au niveau d'un rayon ou d'un diamètre donné à partir de l'axe médian. En d'autres termes, le pas de l'aubage est la longueur circonférentielle au niveau d'un diamètre donné, divisée par le nombre d'aubes dans la rangée complète d'aubes io de soufflante. Enfin, le rapport d'allongement se définit comme la hauteur radiale, ou étendue, de la partie formant ailette de l'aube, divisée par sa corde maximale. L'expérience ou des enseignements de la technique antérieure montrent que si les nombres de Mach à l'admission sont suffisamment élevés pour que le choc de passage puisse séparer la couche limite de surface d'aspiration de l'air dans les pas- sages d'écoulement entre les aubes, un bon rendement suppose que le coefficient de plénitude soit élevé pour permettre au flux de s'accrocher de nouveau. Dans la pratique, la conception classique pour le rendement de turboréacteurs et des marges adéquates de décrochage de soufflante exige généralement un coefficient de plénitude relativement élevé des extrémités, qui est habituellement égal au nombre de Mach au niveau des extrémités d'aube pour le domaine de conception, par exemple le fonctionnement en vol de croisière. En d'autres termes, il est utile lorsque le nombre de Mach aux extrémités est supérieur à un (1.0) pour l'écoulement supersonique, et le coefficient de plénitude des extrémités est en conséquence supérieur à un et, en général, égal au nombre de Mach relatif pour des conceptions de bonne qualité. Les aspects de conception exposés ci-dessus ne représentent que quelquesuns des nombreux paramètres qui entrent en ligne de compte lors de la conception d'un turboréacteur moderne, principalement pour obtenir une bonne performance aérodynamique et un rendement élevé, ainsi qu'une bonne résistance mécanique afin de garantir une longue durée de vie. Chaque aube de soufflante présente une torsion de la base à l'extrémité, et les intrados et extrados opposés de l'aube présentent également des configurations variables, afin d'adapter spécifiquement les pas-sages d'écoulement entre la base et l'extrémité, dans le but de maximiser le rende-ment de la soufflante, avec une marge de décrochage et une résistance mécaniques appropriées. 2889861 4 La structure de turbosoufflante qui en résulte est de conception très complexe, avec une variation tridimensionnelle des intrados et extrados des ailettes individuelles, suivant leur corde axiale et leur hauteur radiale. En outre, les aubes de soufflante individuelles coopèrent les unes avec les autres dans la rangée d'aubes complète pour définir entre elles les passages d'écoulement et assurer la puissance aérodynamique et la marge de décrochage finales de l'ensemble de la soufflante. Par conséquent, il est souhaitable de perfectionner davantage le rendement du turboréacteur moderne, tout en conservant une stabilité et une marge de décrochage adéquates, malgré les différents objectifs de conception divergents qui ont i o été abordés plus haut. Une aube de soufflante comprend une ailette avec un intrados et un extrados opposés qui s'étendent en hauteur entre une base et une extrémité et en corde entre des bords d'attaque et de fuite opposés. De la base vers l'extrémité, l'ailette présente une torsion croissante et une cambrure décroissante ainsi qu'une longueur de corde croissante pour conférer un arrondi à l'ailette, le long des bords d'attaque et de fuite. L'ailette présente en outre une flèche aérodynamique avant au niveau de l'extrémité et une flèche aérodynamique non orientée vers l'avant entre l'arrondi maximal et la base. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Conformément à des modes de réalisation, indiqués à titre d'exemple, l'invention ainsi que d'autres objets et avantages de l'invention seront expliqués en dé-tail dans la description ci-après, avec référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 représente une vue isométrique, partiellement en coupe, d'une turbosoufflante dans un moteur d'avion destiné à propulser un avion en vol, la figure 2 représente une vue en coupe axiale de la partie de soufflante du moteur de la figure 1, suivant la ligne 2-2, la figure 3 représente une vue de dessus en plan de deux aubes voisines il-30 lustrées dans la figure 2, globalement suivant la ligne 3-3, la figure 4 représente deux graphiques gradués pour la cambrure et la pente de l'ailette pour l'aube montrée dans la figure 2, et une structure d'aube de soufflante de la technique antérieure avec, à titre d'exemple, des coupes radiales ou cylindriques de celle-ci, et 2889861 5 la figure 5 représente une vue en projection latérale de l'aube de soufflante, comme dans la figure 2, et un graphique de la flèche aérodynamique correspondante de celle-ci. La figure 1 représente un moteur à turbine à gaz 10, du type à turbosoufflante, qui est configuré pour propulser un avion 12 en vol et est monté de façon adéquate sur celui-ci. Le moteur est asymétrique autour d'un axe longitudinal ou axe médian et comprend une soufflante ou turbosoufflante 14 qui est installée de façon coaxiale adaptée dans une enveloppe 16 extérieure annulaire. io Pendant le fonctionnement, l'air ambiant 18 entre à l'extrémité d'admission de la soufflante 14 et est comprimé par celle-ci aux fins de produire une poussée de propulsion pour propulser l'avion en vol. Une partie de l'air de soufflante est canalisée de manière appropriée à travers un compresseur basse pression 20 ou de suralimentation et un compresseur haute pression 22 qui compriment l'air encore da- vantage. L'air comprimé est mélangé avec du carburant dans une chambre de combustion 24 annulaire, afin de produire des gaz de combustion chauds 26 qui sont envoyés vers l'aval. Une turbine haute pression (HP) 28 reçoit d'abord les gaz chauds de la chambre de combustion pour en extraire l'énergie et est suivie d'une turbine basse pression (BP) 30 qui extrait de l'énergie supplémentaire des gaz de combustion délivrés par la turbine HP. La turbine HP est reliée par un arbre ou ro-tor au compresseur haute pression 22, et la turbine BP est reliée par un autre arbre ou rotor à la fois au compresseur de suralimentation 20 et à la soufflante 14, en vue de l'entraînement de ceux-ci pendant le fonctionnement. Le moteur à turbosoufflante 10 illustré à titre d'exemple dans la figure 1 peut avoir n'importe quels configuration et mode de fonctionnement classiques pour propulser un avion en vol, du décollage à l'atterrissage, en passant par le vol de croisière, mais il est modifié de la manière décrite ci-après, en vue d'augmenter le rendement aérodynamique de la soufflante 14, tout en conservant une stabilité et une marge de décrochage appropriées pendant le cycle opératoire. Plus précisément, les figures 1 et 2 représentent un exemple de mode de réalisation de la turbosoufflante 14 qui comprend une rangée d'aubes 32 de rotor de soufflante, lesquelles s'étendent en hauteur radialement vers l'extérieur, à partir du bord périphérique d'une roue motrice de support 34. Comme le montre la figure 2, chaque aube comporte une ailette 36 qui s'étend vers l'extérieur depuis une base 38 2889861 6 oblique, défroissant la limite radiale intérieure du passage d'écoulement d'air de soufflante. Chaque aube comporte également une queue d'aronde 40, réalisée d'une seule pièce, qui s'étend radialement vers l'intérieur à partir de l'ailette, en dessous de la base, pour monter chaque aube dans une fente correspondante en queue d'aronde, aménagée dans le bord de la roue motrice. Les aubes de soufflante peuvent être fabriquées à partir de matériaux adaptés à haute résistance, tels que des matériaux à base de titane ou de fibres de car-bone. Par exemple, la majeure partie de l'aube peut être constituée d'un matériau composite renforcé par fibres de carbone, avec des boucliers de titane le long des io bords d'attaque et de fuite et le long de l'extrémité. Comme le montrent les figures 1 et 2, chaque ailette 36 présente une configuration aérodynamique adaptée, avec un intrados 42 généralement concave et un extrados 44 généralement convexe, situé à l'opposé dans le sens de la circonférence. Les faces opposées de chaque ailette s'étendent radialement en hauteur de- is puis l'extrémité côté base intérieure jusqu'à l'extrémité 46 distale située radialement à l'extérieur, dans le voisinage immédiat de l'enveloppe 16 de stator de turbine, afin de laisser subsister un espace ou interstice relativement petit. Comme le montrent les figures 2 et 3, chaque ailette s'étend axialement en corde C entre les bords d'attaque et de fuite 48, 50 opposés, la corde variant en ion- gueur sur la hauteur de l'ailette. Comme le montre la figure 3, des ailettes 36 voisines définissent entre elles, dans le sens de la circonférence, des passages d'écoulement 52 pour comprimer l'air pendant le fonctionnement. Chaque ailette 36 présente un décalage ou une torsion, représentés par l'angle de torsion A par rapport à l'axe longitudinal, ladite torsion augmentant de la base jusqu'à l'extrémité de l'ailette. Par exemple, l'angle de torsion A au niveau de l'extrémité de l'aube peut être substantiel, à savoir d'environ 60 degrés, pour placer le bord d'attaque 48 d'une ai-lette à proximité de l'extrados 44 de l'ailette voisine, dans le sens de la circonférence, mais avec un espacement dans le sens axial, en arrière par rapport au bord d'attaque de l'ailette voisine, pour définir une entrée 54 correspondante pour l'écoulement entre les intrados et extrados opposés des ailettes voisines. Les contours et la torsion des ailettes adjacentes sur l'étendue radiale des aubes font que chaque passage d'écoulement a une forme convergente ou une diminution de la section d'écoulement, jusqu'à former un col 56 de section d'écoulement minimale, qui est espacé vers l'arrière par rapport à l'entrée et s'étend sur la majeure partie, sinon la 2889861 7 totalité, de la hauteur radiale. Comme le montre en outre la figure 3, la torsion A relativement importante place également le bord de fuite 50 d'une ailette 36, dans le sens de la circonférence, à proximité de l'intrados 42 de l'ailette voisine suivante, tout en l'espaçant axialement de celle-ci dans la région de l'extrémité, afin de définir une évacuation ou une sortie 58 correspondante pour le passage d'écoulement correspondant entre des ailettes voisines. Ainsi, l'air entrant 18 est canalisé dans les passages d'écoulement 52 correspondants entre des ailettes voisines, à mesure que celles-ci tournent dans le sens des aiguilles d'une montre dans les figures 1 et 3, afin de comprimer io l'air et produire la poussée de propulsion pendant le fonctionnement. Comme le montrent les figures 2 et 3, une plateforme 60 oblique est disposée entre des paires correspondantes d'ailettes 36 adjacentes et se conforme ou s'adapte aux bases 38 obliques. Chaque plateforme 60 peut être un composant distinct, monté de façon appropriée sur la roue de support de la soufflante, entre des ailettes voisines, ou bien elle peut être constituée de moitiés réalisées d'un seul tenant avec les faces opposées de chaque aube de soufflante, le long de la base. Comme le montre la figure 2, la plateforme 60 est inclinée radialement vers l'extérieur, dans la direction aval ou arrière entre les bords d'attaque et de fuite de l'aube, sous un angle d'inclinaison B d'environ 15 à 20 degrés, et définit la limite radiale intérieure de chaque passage d'écoulement 52 entre les aubes. La plateforme oblique coopère avec les ailettes elles-mêmes pour comprimer le flux d'air s'écoulant vers l'aval. La partie radialement intérieure des ailettes agit généralement avec un flux d'air subsonique pour suralimenter ou initialement comprimer la fraction intérieure de l'air lorsque celui-ci entre dans le compresseur de suralimentation 20. La partie extérieure de l'aube porte l'extrémité extérieure qui est disposée sur un grand dia-mètre extérieur D adapté et tourne à une vitesse de rotation correspondante pour assurer un flux d'air subsonique dans certaines phases de l'exploitation de l'avion qui est équipé du moteur. Une autre caractéristique significative de l'ailette qui influence sa puissance aérodynamique concerne sa cambrure qui représente le degré de courbure de l'ai-lette le long des portions radiales ou transversales entre ses bords d'attaque et de fuite. La figure 4 représente par des lignes continues deux graphiques d'exemples de cambrure et de pente de celle-ci sur la hauteur de l'ailette 36, de sa base, à zéro pour cent de hauteur, jusqu'à son extrémité 46, à cent pour cent de hauteur, ainsi 2889861 8 que deux coupes radiales représentatives de l'ailette, à 70 pour cent de hauteur et 100 pour cent de hauteur. La cambrure de l'ailette peut être définie par la différence entre l'angle d'admission E axiale locale sur le bord d'attaque 48 et l'angle de sortie F axiale locale sur le bord de fuite 50. La ligne de cambrure de l'ailette est la ligne moyenne qui s'étend entre le bord d'attaque et le bord de fuite de chaque tronçon, entre les intrados et extrados opposés. Sur le bord d'attaque, la ligne de. cambrure définit l'angle d'admission E par rapport à l'axe longitudinal du moteur, et sur le bord de fuite, la ligne de cambrure définit l'angle de sortie F, également par rapport à l'axe longitu- i o dinal. La cambrure pour chaque tronçon radial de l'ailette peut être obtenue de manière simple par soustraction de l'angle de sortie F de l'angle d'admission E, la cambrure résultante étant représentée en degrés, comme montré dans le graphique de cambrure, de la base à l'extrémité de l'ailette. Le graphique montre que la cam- brure pour l'aube 32 de soufflante diminue entre la base et l'extrémité de l'ailette, sous la forme d'une courbe sensiblement régulière, de la base jusqu'à une petite dis-tance de l'extrémité, avec une légère augmentation ou crête locale de cambrure dans l'étendue extérieure de l'ailette, directement sous l'extrémité. Comme expliqué plus haut, l'aube de soufflante montrée dans la figure 3 présente une torsion ou un décalage A important, par exemple d'environ 60 degrés, de la base à l'extrémité, avec une variation correspondante de la cambrure dans les tronçons radiaux individuels de la base à l'extrémité, et avec une corde relativement grande. L'ailette 36 de l'aube est configurée spécifiquement pour présenter de façon distincte des bords d'attaque et de fuite 48, 50 effilés, de la base à l'extrémité, qui augmentent progressivement en épaisseur T d'ailette jusqu'à atteindre une épaisseur maximale suivant la zone de milieu de corde entre les bords d'attaque et de fuite opposés. Par exemple, le bord d'attaque 48 effilé de l'ailette peut être défini par un contour circonscrit carré, d'une épaisseur comprise par exemple entre 26 et 42 mils (0,66 à 1,0 mm), le bord de fuite 50 effilé étant représenté par un cercle inscrit d'un diamètre compris entre 28 et 40 mils (0,7 1,0 mm). L'épaisseur maximale de l'ai-lette est de manière correspondante comprise entre 120 et 260 mils (3 à 6,6 mm) de la base à l'extrémité, laquelle épaisseur maximale varie le long de la corde, par exemple dans la plage comprise entre 40 et 60 pour cent, depuis le bord d'attaque, en projection axiale de l'ailette torsadée, suivant l'axe longitudinal du moteur. 2889861 9 Comme le montrent les figures 2 et 3, la torsion A et la longueur de la corde C se combinent pour donner une configuration tridimensionnelle (3D) à chaque ailette. Les cordes de section de l'ailette augmentent typiquement en longueur sur le bord extérieur à partir de la base 38, pour donner un arrondi correspondant à l'ai- lette, au-dessus de la base. L'arrondi d'ailette ou de corde est visible dans la projection axiale latérale représentée dans la figure 2 qui agrandit localement la zone du milieu de corde de l'ailette, de préférence le long des bords d'attaque et de fuite 48, 50. L'arrondi maximal de l'ailette se situe dans une zone appropriée du milieu de corde de l'ailette, au niveau d'une portion radiale intermédiaire d'environ 40 pour Io cent de hauteur de la base, dans le mode de réalisation montré à titre d'exemple. L'arrondi du bord d'attaque prolonge en projection axiale le bord d'attaque en amont ou en avant d'une ligne droite s'étendent entre la base et l'extrémité, sur le bord d'attaque, et en conséquence, l'arrondi de bord de fuite prolonge en projection axiale le bord de fuite en aval ou en arrière d'une ligne droite s'étendant entre la base et l'extrémité, sur le bord de fuite. Ainsi, le bord d'attaque de l'arrondi s'étend axialement en avant de la base de l'ailette, et le bord de fuite est arrondi de manière correspondante et s'étend axialement en arrière de la base. L'arrondi de l'ailette constitue encore une autre caractéristique de l'ailette qui influence la configuration 3D de celle-ci, ainsi que sa puissance aérodynamique pour comprimer le flux d'air canalisé sur l'ailette pendant le fonctionnement. A cet égard, la flèche aérodynamique est un paramètre classique représenté par un angle de flèche local qui est fonction de la direction de l'air entrant et de l'orientation de la surface d'ailette, dans les directions axiales et circonférentielles ou tangentielles. L'angle de flèche est défini en détail dans le brevet américain US 5,167,489 - Wa- dia et al., auquel on pourra se référer. La figure 5 représente l'ailette 32 de soufflante avec l'angle de flèche aérodynamique préféré, tel qu'il est représenté par la lettre majuscule S qui a une valeur négative (-) pour la flèche avant et une valeur positive (+) pour la flèche arrière. Un graphique de flèche aérodynamique S pour le bord d'attaque 48, de la base à zéro pour cent de hauteur jusqu'à l'extrémité à cent pour cent de hauteur, est superposé à l'ailette. L'ailette 36 de soufflante présente de préférence une flèche aérodynamique avant S- à l'extrémité 46 d'ailette, depuis le bord d'attaque 48 au bord de fuite 50. L'arrondi de corde de l'ailette, conjointement avec la flèche avant de l'extrémité, présente des avantages aérodynamiques considérables, tels qu'une capacité d'écou- 2889861 10 lement accrue à une vitesse élevée ou maximale de la soufflante, tout en perfectionnant également le rendement à vitesse partielle et la marge de stabilité. Cependant, l'ailette de soufflante montrée dans la figure 5 présente de préférence une flèche aérodynamique non orientée vers l'avant entre le tronçon radial à arrondi maximal de l'ailette et la base 38 oblique, afin d'améliorer davantage la performance de l'ailette, notamment pour un fonctionnement à vitesse partielle qui favorise l'exploitation de croisière du moteur pour propulser l'avion en vol. Selon le mode de réalisation préféré représenté dans la figure 5, l'ailette 36 présente une flèche aérodynamique relativement faible, dans la région du moyeu, à io proximité de la base 38 ou de la plateforme 60, qui est inférieure à environ la moi- tié de la flèche maximale de l'ailette décrite plus haut. Il convient de signaler que la hauteur radiale de l'ailette est relativement grande dans la turbosoufflante des figures 1 et 2, la partie ou la plaque inférieure de l'ailette qui est située sous le milieu de hauteur fonctionnant à une vitesse Mach is relativement faible du flux d'air lorsque celui-ci est comprimé ou suralimenté avant d'entrer dans le compresseur de suralimentation 20. La partie ou la plaque radiale-ment extérieure de chaque ailette, située au-dessus du milieu de hauteur, présente une forte torsion et fonctionne à une vitesse Mach transsonique ou supersonique du flux d'air pour assurer une augmentation substantielle de la pression de l'air de soufflante, qui est utilisé pour générer l'importante poussée de propulsion du mo- teur. Le niveau relativement faible de flèche aérodynamique, qui est de préférence la flèche arrière à proximité de la base de l'ailette, se situe dans la zone à faible nombre de Mach de l'aube et sert à réduire les contraintes de torsion et de bord d'attaque dans la base de l'aube pour obtenir des avantages sur le plan mécanique et pour améliorer la capacité de compression pour un niveau de cambrure donné. La figure 5 montre que la flèche initialement avant S- au niveau de l'extrémité 46 de l'ailette passe par une flèche nulle puis à une flèche aérodynamique arrière S+, en direction de l'intérieur, dans l'arrondi de l'ailette, le long des bords d'attaque et de fuite. En particulier, l'ailette présente une flèche avant maximale le long du bord d'attaque, au niveau de l'extrémité 46, qui se transforme en flèche arrière maximale en direction de l'intérieur, le long du bord d'attaque dans la région de l'arrondi de l'ailette. Partant de la flèche arrière maximale, la flèche diminue en amplitude arrière, le long du bord d'attaque et en direction de la base 38, à hauteur nulle. Dans le mode de réalisation préféré représenté dans la figure 5, l'ailette pré- 2889861 11 sente une flèche nulle le long du bord d'attaque 48, au niveau de la base 38, avec une crête locale plus faible de flèche arrière le long du bord d'attaque, entre la base 38 et la. flèche arrière maximale. La flèche arrière maximale le long du bord d'attaque se situe à environ 60 pour cent de hauteur de la base, la flèche conservant une orientation arrière sur la totalité de l'étendue de la plaque intérieure, de 60 pour cent en descendant jusqu'à la base où elle redevient nulle. La flèche de bord d'attaque montrée dans la figure 5 diminue rapidement de la flèche arrière maximale, à proximité du milieu de hauteur, jusqu'à la flèche arrière relativement faible dans la plaque intérieure, vers le bas jusqu'à la base, qui est io sensiblement inférieure à l'amplitude de la flèche arrière maximale. La crête locale de flèche de bord d'attaque se situe à environ cinq pour cent de hauteur et est inférieure à la moitié de l'amplitude de la flèche arrière maximale, la flèche arrière ayant une amplitude sensiblement inférieure sur la majeure partie de la plaque intérieure, jusqu'à environ 40 pour cent de la hauteur. Les figures 1 à 3 représentent d'une manière générale la configuratitypique d'un moteur d'avion moderne à turbosoufflante, avec une rangée d'aubes de soufflante présentant un décalage ou une torsion correspondante de la base à l'extrémité. Comme indiqué dans la partie concernant l'arrière-plan, un grand nombre de paramètres de conception entrent en ligne de compte pour la turbosoufflante, afin de trouver un équilibre entre le rendement de la soufflante et la stabilité et la marge de décrochage, des paramètres aéromécaniques, agissant sur les oscillations et le bruit, et la résistance mécanique de l'aube de soufflante qui est soumise à des forces centrifuges pendant le fonctionnement et à la charge aérodynamique. Les figures 4 et 5 illustrent de façon schématique un procédé d'amélioration du rendement aérodynamique du turboréacteur 10 de la figure 1, par exemple par dérivation. Les turboréacteurs modernes sont généralement dérivés de moteurs existants ayant fait leurs preuves en exploitation commerciale. Des changements ou modifications correspondants peuvent ensuite être réalisés en conformité avec les pratiques de conception classiques qui doivent cependant être équilibrées au niveau des différents paramètres entrant en ligne de compte, tels que le rendement et la marge de décrochage. Une augmentation supplémentaire du rendement et de la charge aérodynamique nécessite généralement une réduction de la marge de décrochage et doit par conséquent être équilibrée pour un bon fonctionnement global. La figure 4 représente de façon schématique une aube 62 de soufflante de conception antérieure ou classique, destinée à être utilisée dans le type de turbo- 2889861 12 réacteur représenté dans la figure 1. La soufflante antérieure présente un ensemble complet de vingt-deux aubes de grand diamètre extérieur adapté, pour assurer un flux d'air supersonique au niveau des extrémités pendant le fonctionnement. Un exemple d'aube 62 antérieure figure dans le brevet américain US 6,328,533 Dec- ker et al., auquel on pourra se référer, et englobe la torsion, la cambrure, la flèche et l'arrondi de corde, comme ils ont été décrits ici pour améliorer le rendement et le fonctionnement. La soufflante antérieure présente également un coefficient de plénitude correspondant, qui est un paramètre classique, égal au rapport entre la corde C de l'ai- le lette, représentée par sa longueur, divisée par le pas P circonférentiel d'aube à aube, au niveau de l'emplacement de hauteur ou du rayon correspondant, comme le montre la figure 3. Le pas circonférentiel est égal à la longueur circonférentielle au niveau de la hauteur radiale spécifique, divisée par le nombre total d'aubes dans la rangée d'au- bes. Par conséquent, le coefficient de plénitude est directement proportionnel au nombre d'aubes et à la longueur de corde, et inversement proportionnel au diamè- tre. L'aube 32 de soufflante représentée dans les figures 4 et 5 peut donc être dé-rivée de l'aube 62 classique, en adaptant l'échelle à la taille prévue du moteur, en réduisant le nombre d'aubes comme souhaité, puis en augmentant la cambrure d'ailette, en particulier localement, à proximité de son extrémité 46, et en éliminant en outre la flèche avant S-le long du bord d'attaque, localement à proximité de la base 38 de l'ailette. Les deux graphiques de la figure 4 représentent par des lignes en tirets le profil de cambrure et la pente pour l'aube 62 antérieure, au nombre de 22, lesquelles sont de préférence modifiées pour augmenter (+) localement la cambrure de l'ailette sur la plaque extérieure, depuis environ 50 pour cent de hauteur jusqu'à l'extrémité de l'ailette, avec une structure d'aube de soufflante comptant par exemple 18 aubes, comme indiqué par les courbes continues correspondantes. Dans la partie ou la plaque inférieure de l'ailette, en dessous de par exemple 50 pour cent de hauteur, en descendant jusqu'à la base et englobant celle-ci dans l'ailette 36 perfectionnée, le profil de cambrure spécifique est fonction du nombre d'aubes. Si ce nombre reste le même, la cambrure dans la plaque inférieure peut diminuer. Si le nombre d'aubes diminue, la cambrure de la plaque inférieure peut augmenter légè- rement, comme montré. 2889861 13 De manière correspondante, la flèche aérodynamique avant S- est éliminée le long du bord d'attaque dans la plaque inférieure de l'ailette perfectionnée, en descendant jusqu'à la base et en englobant celle-ci, comme le montre en plus la figure 5. La figure 4 montre que la cambrure diminue en général de la base à l'extrémité, aussi bien dans l'aube initiale que dans l'aube dérivée, avec une diminution similaire dans la plaque intérieure et une diminution moindre sur la plaque extérieure de l'aube dérivée par rapport à l'aube initiale. Le taux ou la pente de diminution de cambrure est donc différente en conséquence et augmente sensiblement la io cambrure locale dans la plaque extérieure, entre le milieu de hauteur et l'extrémité. Comme indiqué plus haut pour la figure 4, la cambrure d'ailette est définie par la différence entre les angles d'admission et de sortie (E-F). L'angle d'admission E augmente de préférence uniformément sur la hauteur de l'ailette, de sa base à son extrémité, l'angle de sortie F de l'ailette augmentant de la base à l'extrémité avec un rapport plus important, avec deux fois l'amplitude globale. L'augmentation de l'angle de sortie de la base à l'extrémité peut être utilisée pour diminuer de façon correspondante la cambrure de la base à l'extrémité, le graphique de cambrure de la figure 4 montrant une augmentation locale de la cambrure dans la plaque extérieure, juste en dessous de l'extrémité de:l'ailette, en descendant à peu près vers le milieu de la hauteur dans l'arrondi. La figure 4 montre en outre que la cambrure présente un taux de diminution ou une pente plus importante, dans la plaque intérieure, radialement sur le bord extérieur depuis la base, dans l'arrondi, par exemple à 50 pour cent de hauteur, que dans la plaque extérieure, sur le bord extérieur depuis l'arrondi, par exemple à 50 pour cent de hauteur, en direction de l'extrémité située radialement à l'extérieur, ce qui augmente en conséquence la cambrure à proximité de l'extrémité de l'ailette ou juste en dessous de celle-ci, sur la majeure partie de la plaque extérieure. Le graphique de pente de cambrure de la figure 4 montre la différence significative entre l'aube 32 dérivée et l'aube 62 antérieure, en introduisant l'augmenta- tion ou la crête locale de la cambrure dans la plaque extérieure, juste sous l'extrémité 46 de l'ailette. La pente représente le changement de cambrure sur la hauteur radiale de l'ailette, de la base à l'extrémité. La pente des deux courbes est initialement négative, de la base vers l'extérieur, car la cambrure diminue en amplitude vers l'extérieur, sur la hauteur. La 35 pente décroissante est similaire dans les deux courbes dans la plaque inférieure des 2889861 14 ailettes et est influencée dans une large mesure par le nombre d'aubes spécifique dans l'ensemble d'aubes de soufflante dans la rangée d'aubes. Cependant, partant de la zone à mi-hauteur vers l'extérieur, au-dessus de l'arrondi dans la plaque extérieure, la cambrure et la pente de celle-ci, représentées par les courbes continues et en tirets, varient fortement. Dans les courbes en tirets, la cambrure diminue vers l'extérieur, sur la plaque intérieure, puis augmente localement sur la plaque extérieure. La pente ou le taux de variation de cambrure pré-sente une crête négative à 20 % de hauteur dans la plaque intérieure et passe à une crête positive à l'extrémité de l'ailette, après un passage par zéro à environ 73 % de io hauteur. Cela correspond à une crête minimale locale de cambrure pour l'aube de soufflante antérieure. Contrairement à cela, la pente de cambrure dans l'aube de soufflante, dérivée de l'aube antérieure, est certes globalement similaire sur la plaque intérieure mais nettement différente sur la plaque extérieure, de sorte que la cambrure présente une is augmentation ou crête locale d'amplitude à environ 80 % de hauteur entre l'extrémité 46 et l'arrondi. Comme indiqué par la courbe continue, la cambrure varie en pente avec une amplitude ou crête négative locale, juste sous l'extrémité 46, à environ 94 % de hauteur, suivie d'une crête positive locale de la pente, plus bas, à environ 70 %de hauteur. Par conséquent, la courbe de pente continue croise la ligne zéro en deux endroits au-dessus de la mi-hauteur, à environ 62 % et 74 % de hauteur. Et, en des-sous de la mi-hauteur, la courbe présente une crête négative maximale à environ 15 % de hauteur. Par conséquent, la cambrure et sa pente dans l'aube 32 de soufflante dérivée sont configurées spécifiquement pour assurer l'augmentation locale de la cambrure dans la plaque extérieure, juste sous l'extrémité, le niveau de cambrure revenant à sa valeur minimale à l'extrémité 46 de l'ailette. Cela permet d'obtenir une amélioration significative de la puissance et du rendement de la soufflante, tout en réduisant les pertes de rendement à l'extrémité même de l'ailette, qui présente un niveau de cambrure très proche de la pratique habituelle. L'aube de soufflante présentant cette combinaison spéciale de flèche aérodynamique sur son bord d'attaque et une cambrure localement accrue dans la plaque extérieure agit pour augmenter la suralimentation de l'air de soufflante au ni-veau du moyeu, tout en conservant la stabilité aérodynamique. La cambrure accrue de la plaque extérieure de l'ailette agit en outre pour retarder les oscillations et 2889861 15 adapte les caractéristiques de rendement de la soufflante en vue d'une amélioration, notamment à vitesse partielle qui correspond au vol de croisière de l'avion. Le maintien de la flèche aérodynamique à un niveau relativement faible dans la direction arrière, à proximité du moyeu ou de la base de l'ailette, peut être utilisé pour réduire à un minimum la torsion requise de l'ailette, afin de réduire ainsi les contraintes dans la base et la queue d'aronde de l'ailette, ce qui est particulièrement avantageux pour des aubes réalisées à partir de métaux composites et de fibres de carbone. Comme conséquence de la flèche arrière modérée dans la zone de base de io l'ailette, la tendance à l'écoulement de sortie radial de l'air comprimé sera réduite pour assurer plus de rotation dans l'air à partir d'un niveau de cambrure donné. La cambrure accrue du panneau extérieur de l'ailette réduira de façon correspondante l'angle d'incidence de l'air entrant et améliorera les caractéristiques aérodynamiques dans la zone de vitesse partielle du domaine de fonctionnement. is La cambrure supplémentaire de la plaque extérieure de l'ailette peut réduire les performances de la soufflante à une vitesse élevée, mais cela peut être compensé par la performance améliorée à vitesse partielle, notamment le fonctionnement en croisière du moteur, afin de maximiser le rendement global de la soufflante. Le rendement aérodynamique peut être amélioré davantage pour le turboréacteur 10 de la figure 1, par réduction du coefficient de plénitude aux extrémités des ailettes en ramenant le nombre d'aubes de vingt-deux à par exemple vingt ou dix-huit, tout en conservant sensiblement constant le rapport entre la corde d'extrémité et le diamètre d'extrémité C/D dans la soufflante 14 dérivée, tel qu'il a été dé-terminé pour la soufflante antérieure. En outre, la réduction du nombre d'aubes de soufflante fait augmenter le pas P circonférentiel entre les ailettes ainsi que la section d'écoulement des passages d'écoulement 52, notamment au niveau de leurs cols 56, afin de réduire le blocage de l'écoulement pendant le fonctionnement, et plus particulièrement au niveau des extrémités des ailettes qui sont soumises au fonctionnement supersonique. Par conséquent, la turbosoufflante 14 dérivée, représentée dans les figures 1 à 3, ne comporte pas plus de vingt des aubes 32 réalisées en réduisant le coefficient de plénitude des extrémités, qui présente une grandeur relativement faible aux extrémités 46, pour placer le bord d'attaque 48 de chaque extrémité 46, dans le sens circonférentiel, à proximité du bord de fuite 50 de l'extrémité 46 voisine suivante, et pour réduire de manière correspondante la largeur du col 56, perpendiculaire2889861 16 ment entre les faces opposées d'intrados et d'extrados d'ailettes adjacentes. La diminution du nombre d'aubes, avec le maintien du rapport cordediamètre C/D à une valeur sensiblement constante aux extrémités des ailettes, pré-sente des avantages considérables pour la nouvelle turbosoufflante, par exemple l'augmentation du rendement, tout en conservant une stabilité et une marge de décrochage appropriées, ainsi que la réduction du bruit, du poids et du coût, grâce au nombre réduit d'aubes de soufflante. Un aspect relativement important de la conception de turbosoufflante à coefficient de plénitude réduit concerne la diminution substantielle du blocage d'écou- lement dans les cols des passages, ce qui compense largement les conséquences du coefficient de plénitude réduit pour la performance aérodynamique. L'analyse moderne par ordinateur de la dynamique des écoulements prédit qu'un coefficient de plénitude réduit, obtenu par réduction du nombre d'aubes, est avantageux pour le rendement en vol de croisière, tandis qu'un coefficient de plénitude réduit, obtenu par réduction du rapport corde-diamètre Cl), aurait des conséquences négatives sur le rendement en vol de croisière, ce qui a été confirmé par des essais. La configuration du passage d'écoulement 52 représenté dans la figure 3 est particulièrement importante pour un bon rendement de la soufflante, notamment aux extrémités des ailettes qui sont soumises à l'écoulement supersonique. Les pro- fils spécifiques des faces d'intrados et d'extrados des ailettes individuelles, l'épaisseur latérale T de l'ailette, le décalage base-extrémité et la cambrure des ailettes et, bien entendu, le coefficient de plénitude réduit, suite à la réduction du nombre d'aubes, tout en conservant le même rapport corde-diamètre C/D, sont tous utilisés pour définir chaque passage d'écoulement 52. En particulier, les extrémités 36 des ailettes présentent localement des angles et varient en épaisseur T ou largeur entre les bords d'attaque et de fuite 48, 50 pour rétrécir de manière classique le passage d'écoulement 52 aux extrémités des ailettes, depuis l'entrée 54 jusqu'au col 56, puis élargir le passage d'écoulement, également à l'extrémité, de l'entrée 56 à la sortie 58. En variante, l'entrée et le col des passages d'écoulement au niveau des extrémités des ailettes peuvent coïncider dans un plan sur les bords d'attaque, les passages d'écoulement continuant de s'élargir après les cols, sur les bords d'attaque, en direction des sorties de passage sur les bords de fuite. L'angle de convergence ou la pente entre l'entrée et le col et l'angle de diver- gence ou la pente entre le col et la sortie peuvent être conçus spécialement pour 2889861 17 maximiser le rendement pendant le fonctionnement supersonique des extrémités d'aube, où un choc aérodynamique est produit lorsque la vitesse du flux d'air est réduite dans la partie convergente et crée un flux étranglé de Mach 1 dans le col 56, suivi d'une diffusion subsonique dans la partie divergente du passage d'écoulement, à partir du col ou en arrière de celui-ci, en direction de la sortie. Le rapport entre la section d'écoulement à la sortie 58 du passage et la section d'écoulement au col 56 constitue une mesure classique de la cambrure effective des ailettes. Le degré réel de cambrure des ailettes à proximité de leurs extrémités peut être légèrement augmenté sur une structure classique de turbosoufflante, io comme indiqué plus haut, afin que la turbosoufflante puisse tolérer le coefficient de plénitude réduit pendant le fonctionnement à vitesse partielle. Comme expliqué plus haut, une turbosoufflante moderne est conçue pour une plage de fonctionnement s'étendant du décollage à l'atterrissage, en passant par le vol de croisière, avec prédominance du vol de croisière pour lequel on souhaite obtenir un rendement et une capacité de fonctionnement maximaux. Toutefois, la performance à vitesse partielle doit également être prise en compte dans une conception de turbosoufflante de qualité et est assurée par la cambrure accrue pré-vue à proximité des extrémités d'aube pour la conception de turbosoufflante à faible coefficient de plénitude. Par conséquent, le fonctionnement à vitesse partielle peut être amélioré en augmentant la cambrure des ailettes 36 aux extrémités 46, conjointement avec la réduction de plénitude par diminution du nombre d'aubes. Compte tenu du fait que le rendement de la soufflante peut être amélioré en diminuant la plénitude, la structure de la turbosoufflante elle-même peut par ail- leurs être classique, à l'exception des modifications prévues conformément au pré-sent exposé. Par exemple, les ailettes 36 représentées dans les figures 1 à 4 ont un diamètre relativement grand, en vue d'un fonctionnement supersonique aux extrémités dans un turboréacteur moderne, avec un taux de compression substantiel d'environ 1,5. Le taux de dilution correspondant de l'air de soufflante, qui contourne le moteur central, est d'environ 7,5 ou plus. De plus, les ailettes peuvent être pourvues d'une flèche aérodynamique appropriée, de préférence une flèche avant ou négative (S-) aux extrémités 46 des ailettes, avec une flèche non orientée vers l'avant à proximité du moyeu ou de la base. En outre, les plateformes 38 d'aube représentées dans la figure 2 peuvent 35 être cannelées pour améliorer davantage la performance aérodynamique de 2889861 18 la turbosoufflante. Des plateformes cannelées ou des parois d'extrémité radiale-ment intérieures sont décrites de façon plus détaillée dans le brevet américain US 6,561,761, auquel on pourra se référer. Les modes de réalisation décrits ci-dessus ne constituent qu'un exemple des différentes caractéristiques qui peuvent être intégrées dans la turbosoufflante 14 pour en maximiser le rendement. Ces caractéristiques ainsi que d'autres propriétés classiques peuvent être utilisées dans la turbosoufflante pour obtenir les avantages classiques, en plus de la modification perfectionnée de la turbosoufflante, consistant à augmenter la cambrure de l'extrémité et à éliminer la flèche avant au niveau io de la base. Liste des pièces Moteur à turbine à gaz 12 Avion 14 Soufflante 16 Enveloppe de soufflante 18 Air ambiant Compresseur de suralimentation 22 Compresseur haute pression io 24 Chambre de combustion 26 Gaz de combustion 28 Turbine HP Turbine BP 32 Aubes de soufflante 34 Roue motrice 36 Ailette 38 Base Queue d'aronde 42 Intrados 44 Extrados 46 Extrémité 48 Bord d'attaque Bord de fuite 52 Passages d'écoulement 54 Entrée 56 Col 58 Sortie Plateforme 62 Aube de soufflante de la technique antérieure 2889861 20 Revendications 1. Aube (32) de soufflante de moteur à turbine à gaz, comprenant une ailette (36) s'étendant vers l'extérieur à partir d'une base (38) oblique et comprenant des faces d'intrados et d'extrados (42, 44) opposées, s'étendant dans le sens longitudinal, en hauteur, depuis ladite base (38), jusqu'à une extrémité (46) opposée, et s'étendant dans le sens axial, en corde, entre des bords d'attaque et de fuite (48, 50) opposés, ladite ailette (36) présentant en outre une torsion qui augmente entre la base Io (38) et l'extrémité (46), une cambrure qui diminue entre ces deux parties et une longueur de corde qui augmente sur le bord extérieur à partir de ladite base (38) pour arrondir ladite ailette (36) le long des deux bords d'attaque et de fuite (48, 50), et ladite ailette (36) présentant une flèche aérodynamique avant maximale au niveau de ladite extrémité (46), qui se transforme en flèche arrière maximale vers l'intérieur, le long dudit bord d'attaque (48) au niveau dudit arrondi, et diminue en amplitude arrière jusqu'à présenter une flèche non orientée vers l'avant, au niveau de ladite base (38). 2. Aube selon la revendication 1, dans laquelle ladite cambrure présente, sur le bord extérieur depuis la base (38) en direction dudit arrondi, un taux de diminution plus grand que sur le bord extérieur depuis ledit arrondi en direction de ladite extrémité (46), pour augmenter localement ladite cambrure à proximité de ladite extrémité (46). 3. Aube selon la revendication 2, dans laquelle ladite ailette (36) présente en outre des bords d'attaque et de fuite (48, 50) effilés, depuis ladite base (38) jusqu'à l'extrémité (46), et augmente progressivement jusqu'à atteindre une épaisseur maximale le long de la zone de milieu de corde centre ces bords. 4. Aube selon la revendication 3, dans laquelle ladite ailette (36) présente en outre une faible flèche à proximité de ladite base (38), qui est inférieure à environ la moitié de la flèche arrière maximale de l'ailette précitée. 5. Aube selon la revendication 4, dans laquelle ladite flèche avant maximale, au niveau de ladite extrémité (46) d'ailette, se transforme en flèche arrière, vers l'intérieur, en direction dudit arrondi d'ailette,. 6. Aube selon la revendication 5, dans laquelle ladite ailette (36) présente une flèche nulle le long dudit bord d'attaque (48) au niveau de ladite base (38). 2889861 21 7. Aube selon la revendication 6, dans laquelle ladite ailette (36) présente une crête locale de flèche arrière, le long dudit bord d'attaque (48) entre ladite base (38) et ladite flèche arrière maximale. 8. Aube selon la revendication 5, dans laquelle la cambrure d'ailette est défi- nie par la différence entre l'angle d'admission axial sur ledit bord d'attaque (48) et l'angle de sortie axial sur ledit bord de fuite (50), et ledit angle de sortie augmente de la base à l'extrémité pour diminuer de façon correspondante la cambrure de la base (38) vers l'extrémité (46). 9. Ensemble de plusieurs aubes (32) de soufflante selon l'une des revendica- io tions précédentes, disposées suivant la circonférence en une rangée pour définir des passages d'écoulement (52) correspondants entre des ailettes (36) adjacentes aux fins de comprimer l'air, chacune desdites ailettes (36) présentant une torsion qui augmente entre la base et l'extrémité (46) pour placer le bord d'attaque (48) d'une ailette, suivant la circonférence, à proximité de l'extrados (44) de l'ailette voisine suivante, aux fins de définir entre elles une entrée (54) pour ledit passage d'écoulement (52) qui se rétrécit pour former un col (56) à l'arrière de ladite entrée (54), des ailettes (36) voisines comprenant une plateforme (60) oblique dont la forme s'adapte à ladite base (38) oblique pour établir avec lesdites ailettes (36) la flèche non orientée vers l'avant, à proximité de ladite plateforme (60), ladite cambrure présentant une augmentation locale entre l'extrémité (46) et l'arrondi. 10. Ensemble d'aubes de soufflante selon la revendication 9, dans lequel: la torsion de l'ailette place le bord de fuite (50) d'une ailette (36), sur la cir- conférence, à proximité de l'intrados (42) de l'ailette (36) voisine suivante pour dé-finir entre elles une sortie (58) pour ledit passage d'écoulement (52), et l'épaisseur desdites extrémités (46) des ailettes varie entre lesdits bords d'attaque et de fuite (48, 50) pour élargir le passage d'écoulement formé entre les ailettes.