Brevet FR2909163A1 — publié le 20080530

Carénage de chambre de combustion de turbomachine La présente invention concerne une chambre annulaire de combustion d'une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion. Une chambre annulaire de combustion de turbomachine comprend une paroi annulaire de fond de chambre reliée à deux parois sensiblement cylindriques et coaxiales s'étendant vers l'aval, et un carénage ou capotage annulaire fixé sur le fond de chambre et s'étendant vers l'amont. Le carénage guide le flux d'air fourni par le compresseur de la turbomachine et le partage en une veine centrale destinée à alimenter la chambre de combustion et en deux veines externes destinées à contourner la chambre de combustion. Le carénage sert aussi à protéger les têtes des injecteurs et la paroi de fond de chambre des chocs résultant, par exemple, de l'ingestion par la turbomachine de solides tels que des oiseaux ou des blocs de glace. L'invention a notamment pour but de perfectionner ces carénages pour augmenter leur durée de vie, réduire l'encombrement axial et la masse dans la partie amont des chambres de combustion et réduire les pertes de charge de contournement des chambres de combustion. Elle propose à cet effet une chambre annulaire de combustion d'une turbomachine, comprenant un fond de chambre portant un carénage annulaire s'étendant vers l'amont à l'extérieur de la chambre, et des injecteurs de carburant montés dans des orifices du fond de chambre, caractérisée en ce que le carénage comprend des rainures sensiblement radiales dans lesquelles les injecteurs sont disposés avec jeu. Ces rainures permettent d'augmenter la rigidité du carénage et donc d'élever ses fréquences de vibration, ce qui augmente sa durée de vie. De plus, la disposition des injecteurs dans les rainures du carénage permet de réduire l'encombrement axial de la chambre de combustion et sa masse, et aussi de protéger les injecteurs qui sont moins sensibles aux chocs. 2909163 2 Chaque rainure du carénage comprend au moins un orifice de passage d'une tête de l'injecteur disposé dans cette rainure. Le jeu des injecteurs dans les rainures est d'au moins 2 millimètres. Un tel jeu, de préférence compris entre 3 et 4 millimètres, permet d'éviter le 5 contact entre les injecteurs et le carénage malgré les vibrations et les dilatations thermiques différentielles inhérentes au fonctionnement de la turbomachine. Le carénage est avantageusement monobloc et comporte des orifices d'entrée d'air disposés entre les rainures pour permettre à une 10 partie de la veine d'air sous pression provenant du compresseur d'atteindre les orifices d'entrée d'air de la paroi de fond de chambre. En variante, le carénage est en deux parties annulaires, l'une radialement interne et l'autre radialement externe par rapport à l'axe de la turbomachine, et les rainures précitées sont formées au moins dans la 15 partie annulaire radialement externe du carénage, puisque c'est le long de cette partie que s'étendent les injecteurs. Ces rainures peuvent aussi être formées dans la partie radialement interne du carénage, pour augmenter sa rigidité. La présente invention concerne également une turbomachine, telle 20 qu'un turboréacteur d'avion, équipée d'une chambre de combustion du type décrit ci-dessus. L'invention concerne encore un carénage de chambre de combustion de turbomachine, caractérisé en ce qu'il comprend des rainures radiales. 25 Ce carénage peut être monobloc ou réalisé en deux parties, l'une radialement interne et l'autre radialement externe, les rainures pouvant être formées dans la partie radialement externe uniquement ou bien dans les deux parties. La présence de rainures dans la partie radialement interne n'a pas 30 d'effet sur l'encombrement axial et la masse, mais permet de rigidifier la partie radialement interne à l'instar de l'autre partie, de manière à obtenir 2909163 3 les mêmes avantages en termes de rigidité et de fréquence propre pour l'ensemble du carénage. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en 5 référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale d'une chambre de combustion de turboréacteur d'un type connu ; la figure 2 est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale d'une chambre de combustion selon une variante de l'invention ; 10 la figure 3 est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale d'une chambre de combustion selon une autre variante de l'invention ; la figure 4 est une vue de face d'un secteur angulaire du carénage de la chambre de combustion décrite à la figure 3. On se réfère d'abord à la figure 1 qui représente une chambre 15 annulaire de combustion 10 selon la technique antérieure et dans laquelle un diffuseur 12 monté en sortie d'un compresseur en amont non représenté alimente en air sous pression un espace annulaire 14 délimité par deux carters coaxiaux, l'un 16 radialement externe par rapport à l'axe 56 de la turbomachine et l'autre 18 radialement interne, et qui contient la chambre 20 de combustion 10, appelée également tube à flammes. Cette chambre de combustion comprend deux parois sensiblement cylindriques et coaxiales 20, 22, et une paroi annulaire amont de fond de chambre 24 sur laquelle est fixé un carénage annulaire 26 de type monobloc qui s'étend vers l'amont. Les extrémités aval des parois 20, 22 sont reliées aux carters 16 et 25 18 respectivement par des brides annulaires 28 et 30. L'extrémité amont de la paroi radialement externe 20 est fixée aux extrémités radialement externes de la paroi de fond de chambre 24 et du carénage 26 par des boulons 32. De façon similaire, l'extrémité amont de la paroi radialement interne 22 est fixée aux extrémités radialement internes de la paroi de fond 30 de chambre 24 et du carénage 26 par des boulons 34. 2909163 4 La paroi de fond de chambre 24 supporte des têtes 38 d'injecteurs 40 qui débouchent dans la chambre de combustion et qui sont orientées dans l'axe de cette chambre. Chaque injecteur 40 s'étend à travers un orifice 42 du carénage et comporte une partie coudée qui contourne le bord 5 amont du carénage et qui est reliée à des moyens d'alimentation en carburant 44 portés par le carter externe 16. Le carénage 26 comporte, outre les orifices 42 de passage des injecteurs, des orifices d'entrée d'air intercalés circonférentiellement entre les orifices 42 et non visibles sur la vue en coupe de la figure 1. 10 En fonctionnement, le flux d'air fourni par le compresseur et sortant du diffuseur 12 est guidé par le carénage 26 et se divise en une partie 46 qui passe au travers des orifices d'entrée d'air 60 précités du carénage et au travers d'orifices correspondants du fond de chambre pour alimenter la chambre de combustion, et en deux parties 48 et 50 qui contournent la 15 chambre de combustion, et dont une fraction alimente également la chambre de combustion en passant par des orifices 52 formés en aval dans les parois cylindriques 20, 22. Le carénage 26, outre sa fonction de guidage du flux d'air, assure également une fonction de protection des têtes d'injecteurs 38 et du fond 20 de chambre 24 contre les chocs susceptibles de se produire, par exemple suite à l'ingestion de corps solides par la turbomachine. La chambre de combustion selon l'invention représentée en figure 2 diffère de celle de la figure 1 en ce que le carénage 26 comporte des rainures 54 sensiblement radiales par rapport à l'axe 56 de la 25 turbomachine. Chaque rainure 54 est formée, par exemple par emboutissage, dans la paroi radialement externe du carénage et a une section sensiblement en U dont la concavité est tournée vers l'amont. De préférence, ces rainures 54 sont formées également dans la paroi radialement interne du carénage, 30 pour augmenter sa rigidité. 2909163 5 Chaque rainure 54 est alignée avec un injecteur 40 de façon à ce qu'une partie de l'injecteur s'étende dans la rainure. La largeur et la profondeur de chaque rainure 54 sont choisies de manière à garantir un jeu qui est par exemple d'environ 3 ou 4 millimètres 5 autour de l'injecteur 40 logé dans cette rainure, afin d'éviter tout contact entre l'injecteur et la rainure malgré les vibrations et les dilatations thermiques susceptibles de se produire pendant le fonctionnement de la turbomachine. Les rainures 54 ont plusieurs avantages : elles améliorent la rigidité 10 et la tolérance aux vibrations du carénage 26, et donc sa longévité. La disposition des injecteurs 40 dans les rainures 54 permet également de réduire la dimension axiale globale de l'espace annulaire 14 contenant les injecteurs et la chambre de combustion et donc de réduire la masse et l'encombrement axial du module de combustion. 15 L'invention n'est pas limitée à un carénage monobloc tel que représenté sur la figure 2, mais est également applicable aux carénages en deux parties. Dans ce dernier cas, la partie radialement interne du carénage peut ne pas comporter de rainure puisque les injecteurs sont disposés en face de la partie radialement externe uniquement. Cependant il 20 est préférable que la partie radialement interne du carénage comporte aussi des rainures radiales de manière à ce que l'ensemble du carénage présente les mêmes caractéristiques de rigidité. L'invention est également applicable aux chambres multi têtes, c'est-à-dire comportant des ensembles annulaires concentriques d'injecteurs de 25 carburant. Dans ce cas, chaque rainure 54 doit comporter plusieurs orifices 42 répartis le long de cette rainure, le nombre d'orifices 42 de passage d'injecteurs étant au moins égal au nombre d'ensembles annulaires d'injecteurs. La figure 3 représente ainsi une chambre de combustion à deux 30 rangées annulaires de têtes selon l'invention, dans laquelle les rainures radiales 54 du carénage comportent chacune deux orifices 42 faisant face 2909163 6 à des moyens 36 de support d'injecteurs portés par la paroi de fond de chambre 24, les injecteurs n'étant pas représentés sur cette figure. Dans cet exemple, le fond de chambre est en deux parties annulaires externe et interne assemblées par des boulons 62 qui servent également à la fixation 5 d'une partie annulaire intermédiaire des fonds des rainures radiales 54. La figure 4 est une vue de face d'un secteur angulaire du carénage 26 de cette chambre de combustion, où sont en outre représentés des orifices d'entrée d'air 60 intercalés circonférentiellement entre les orifices 42. 10 REVENDICATIONS 1. Chambre annulaire (10) de combustion d'une turbomachine, comprenant un fond de chambre (24) portant un carénage annulaire (26) s'étendant vers l'amont à l'extérieur de la chambre, et des injecteurs (40) de carburant montés dans des orifices du fond de chambre, caractérisée en ce que le carénage (26) comprend des rainures (54) sensiblement radiales dans lesquelles les injecteurs (40) sont disposés avec jeu. 2. Chambre de combustion (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque rainure (54) du carénage (26) comprend au moins un orifice (42) de passage d'une tête de l'injecteur (40) disposé dans cette rainure (54). 3. Chambre de combustion (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les rainures (54) sont à section sensiblement en U et à concavité tournée vers l'amont. 4. Chambre de combustion (10) selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que le jeu des injecteurs (40) dans les rainures (54) est d'au moins 2 millimètres. 5. Chambre de combustion (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le carénage (26) comporte des orifices (60) d'entrée d'air formés entre les rainures (54). 6. Chambre de combustion (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le carénage (26) est monobloc. 7. Chambre de combustion (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le carénage (26) comporte deux parties annulaires, l'une radialement interne et l'autre radialement externe par rapport à l'axe (56) de la turbomachine, et en ce que les rainures (54) sont formées au moins dans la partie annulaire radialement externe du carénage (26). 8. Chambre de combustion (10) selon la revendication 7, caractérisée en 2909163 8 ce que les rainures (54) sont formées également dans la partie radialement interne du carénage (26). 9. Turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend une chambre de combustion (10) 5 selon l'une des revendications 1 à 8. 10. Carénage (26) de chambre de combustion (10) de turbomachine, caractérisé en ce qu'il comprend des rainures radiales (54). 11. Carénage (26) selon la revendication 10, caractérisé en ce que les rainures radiales (54) sont formées dans une partie annulaire 10 radialement externe du carénage (26). 12.Carénage (26) selon la revendication 11, caractérisé en ce que des rainures radiales (54) sont formées également dans la partie annulaire radialement interne du carénage (26). 13. Carénage (26) selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce 15 qu'il est monobloc ou formé de deux parties annulaires radialement interne et radialement externe.