Brevet FR2970522A1 — publié le 20120720

TURBOREACTEUR PRESENTANT DES PERFORMANCES ACOUSTIQUES AMELIOREES ET PROCEDE DE GESTION DU BRUIT DANS UN TEL TURBOREACTEUR DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un turboréacteur présentant des performances acoustiques améliorées tout en gardant de bonnes performances aéronautiques. La présente invention concerne également un procédé permettant de réduire le bruit généré par un tel turboréacteur, ainsi qu'un procédé permettant d'améliorer les performances aéronautiques d'un tel turboréacteur. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEUR Les figures 1 et 2 représentent un turboréacteur 1 double flux de l'art antérieur. Un tel turboréacteur comporte généralement une nacelle 2. A l'intérieur de la nacelle, le turboréacteur comporte généralement une première roue à aubes 3 formant rotor de soufflante. La première roue d'aubes 3 est mobile en rotation autour d'un axe de référence 4. Le turboréacteur comporte également un compartiment de nacelle 5 disposé en aval de la soufflante. Le compartiment de nacelle 5 est disposé à l'intérieur de la nacelle 2. Le compartiment de nacelle 5 et la nacelle 2 sont concentriques autour de l'axe de référence 4. Le turboréacteur comporte également un carter intérieur 7. Le carter intérieur 7 et le compartiment de nacelle 5 sont concentriques. Le carter intérieur 7 et le compartiment de nacelle 5 définissent entre eux un canal primaire 8 dans lequel s'écoule un flux primaire Fp. La nacelle 2 et le compartiment de nacelle 5 définissent entre eux un canal 25 secondaire dans lequel s'écoule un flux secondaire Fs. La première roue d'aubes 3 aspire de l'air pour former un flux annulaire. Une partie de ce flux annulaire est dirigé dans le canal primaire 8 pour former le flux primaire Fs, l'autre partie du flux annulaire passe dans le canal secondaire pour former le flux secondaire Fs. 2 Le canal primaire 8 est pourvu de différents étages de compression 10. Le canal secondaire 9 est pourvu d'un redresseur 11 qui comporte généralement une roue d'aubes ou d'ailettes fixe. Les aubes ont un profil aérodynamique et sont en nombre suffisant pour redresser le flux secondaire. Le redresseur 11 est donc placé en aval de la première roue d'aubes, dans son sillage, de façon à redresser le flux secondaire issu de la première roue d'aubes 3. La présence du redresseur 11 à proximité de la première roue d'aubes permet d'améliorer les performances aéronautiques du turbomoteur. Toutefois, il a été constaté que la présence du redresseur à proximité de la première roue d'aubes est une source importante de bruit. Différentes solutions ont donc été proposées pour réduire les nuisances sonores dues à l'interaction entre le flux d'air issu de la première roue d'aubes et le redresseur. Ainsi, l'art antérieur propose notamment de recouvrir d'effectuer des traitements acoustiques sur les parois du canal secondaire par exemple en recouvrant les parois du canal secondaire d'un matériau qui amortit le bruit créé par l'interaction entre le sillage provenant de la première roue d'aube et le redresseur. Toutefois, ces solutions ne sont que partiellement satisfaisantes car elles ne permettent d'atténuer que très partiellement le bruit généré. En outre, ces solutions sont difficilement applicables lorsque l'on réduit les dimensions de la nacelle. Une autre solution proposée dans l'art antérieur consiste à réaliser des cavités de taille micrométriques dans les aubes du redresseur de façon à créer des interférences destructives entre le bruit généré par la présence de ces cavités et le bruit généré par l'interaction du flux secondaire issu de la première roue d'aubes et le redresseur. Une telle solution est par exemple décrite dans le document FR2906563. Toutefois, les solutions de l'art antérieur sont compliquées à mettre en oeuvre, et elles ne permettent que partiellement d'atténuer les bruits générés lors de l'interaction entre le flux secondaire issu de la première roue d'aubes et le redresseur.30 EXPOSE DE L'INVENTION L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique en proposant une solution permettant de réduire efficacement le bruit dû à l'interaction entre le flux secondaire et le redresseur, sans diminuer les performances aéronautiques du moteur. Un autre objet de l'invention est de proposer une solution simple et qui peut être mise en oeuvre dans tous les turbomoteurs, quelles que soient leurs dimensions. Pour ce faire, est proposé selon un premier aspect de l'invention, un turboréacteur comprenant : - une première roue d'aubes mobile en rotation autour d'un axe de référence, - un redresseur dans le sillage de la première roue d'aubes, le redresseur étant monté dans le turboréacteur de façon à pouvoir être translaté suivant l'axe de référence. Le fait de pouvoir translater le redresseur suivant l'axe de référence est particulièrement avantageux car cela permet d'éloigner le redresseur de la première roue d'aube lorsque l'on veut diminuer le bruit généré par l'interaction entre le flux d'air issu de la première roue d'aubes et le redresseur. Ainsi, on peut notamment éloigner le redresseur de la première roue d'aubes lors des phases d'atterrissage et de décollage de l'avion, puisque c'est lors de ces phases que le bruit est le plus gênant pour les riverains. En outre, le turboréacteur proposé est particulièrement avantageux car il présente des performances aéronautiques aussi bonnes que les turboréacteurs de l'art antérieur. En effet, en dehors de phases de décollage et d'atterrissage, on peut rapprocher le redresseur de la première roue d'aubes de façon à placer le redresseur dans la même position que les redresseurs de l'art antérieur. On peut également placer le redresseur à une distance inférieure de la première roue d'aube par rapport aux redresseurs de l'art antérieur, si l'on souhaite améliorer les performances aéronautiques du turboréacteur. Ainsi, avec le turboréacteur selon l'invention, on peut éloigner le redresseur de la première roue d'aubes lors des phases d'atterrissage et de décollage de façon à 3 4 diminuer la gêne des riverains, tout en conservant le redresseur à une distance optimale de la première roue d'aubes de façon à ce que le turboréacteur ait de bonnes performances aéronautiques la majorité du temps. Ainsi, l'invention propose de réduire la génération de bruit, tandis que les solutions de l'art antérieur s'attachaient à atténuer le bruit généré. Le turboréacteur selon l'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-après, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. Selon un premier mode de réalisation, le turboréacteur comporte en outre un compartiment de nacelle, le redresseur comportant un pied relié au compartiment de nacelle par l'intermédiaire d'une liaison glissière ou pivot glissant. La liaison glissière ou pivot glissant peut par exemple être formée par un rail disposé sur ou dans le compartiment de nacelle et dans lequel le pied du redresseur peut coulisser selon l'axe de référence. Avantageusement, le turboréacteur comporte en outre une nacelle entourant le compartiment de nacelle, le redresseur présentant une extrémité périphérique reliée à des moyens de contrôle du déplacement permettant de déplacer le redresseur suivant l'axe de référence, les moyens de contrôle du déplacement étant situés dans la nacelle. Ainsi, le déplacement du redresseur est contrôlé grâce aux moyens de contrôle du déplacement qui sont situés dans la nacelle. Selon un autre mode de réalisation, le turboréacteur comporte en outre un compartiment de nacelle, le redresseur comportant un pied relié à des moyens de contrôle du déplacement permettant de déplacer le redresseur suivant l'axe de référence, les moyens de contrôle du déplacement étant situés dans le compartiment de nacelle. Ainsi, selon ce mode de réalisation, les moyens qui permettent de contrôler le déplacement du redresseur sont situés dans le compartiment de nacelle. Avantageusement, le turboréacteur comporte en outre une nacelle entourant le compartiment de nacelle, le redresseur présentant une extrémité périphérique reliée à la nacelle par l'intermédiaire d'une liaison glissière ou pivot glissante. La liaison glissière ou pivot glissant peut par exemple être formée par un rail disposé 5 sur ou dans la nacelle et dans lequel l'extrémité périphérique du redresseur peut coulisser selon l'axe de référence. Selon différents modes de réalisation : - Les moyens de contrôle du déplacement peuvent être contrôlables à distance manuellement. Ainsi, le pilote peut, lors des phases d'atterrissage et de décollage, éloigner le redresseur de la première roue d'aubes, puis le rapprocher à nouveau lorsque l'avion est en vol ; - Les moyens de contrôle du déplacement peuvent être contrôlables automatiquement. Ainsi, on peut par exemple envisager de placer des détecteurs qui détectent l'altitude de l'avion et/ou le régime du moteur, et qui en fonction de ces données, avancent ou reculent le redresseur par rapport à la première roue d'aubes. Les moyens de contrôle du déplacement peuvent comporter au moins un des éléments suivants: un actionneur, une vis sans fin, un vérin, une courroie crantée. Les moyens de contrôle du déplacement peuvent être contrôlés mécaniquement ou électroniquement. L'invention concerne également un procédé de diminution du bruit dans un turboréacteur selon le premier aspect de l'invention, le procédé comportant une étape au cours de laquelle on augmente la distance axiale entre la première roue d'aube et le redresseur. Avantageusement, le redresseur est éloigné de la première roue d'aubes lors de décollage et lors de l'atterrissage de l'avion. Avantageusement, le redresseur est éloigné de la première roue d'aubes pour les phases de décollage, lorsque l'avion est situé en dessous du seuil d'altitude de 3000 6 pieds et pour les phases d'atterrissage, lorsque l'avion est situé en dessous du seuil d'altitude de 600 pieds. Avantageusement, le redresseur est placé à une distance de la première roue d'aubes comprises entre 0.6 fois et 1.2 fois le rayon de la première roue lors des phases d'atterrissage et de décollage de l'avion. L'invention concerne également un procédé d'amélioration des performances aéronautiques d'un turboréacteur selon le premier aspect de l'invention, le procédé comportant une étape au cours de laquelle on diminue la distance axiale entre la première roue d'aube et le redresseur. Avantageusement, le redresseur est approché de la première roue d'aubes lorsque l'avion a atteint sa vitesse de croisière. Avantageusement, le redresseur est rapproché de la première roue d'aubes lorsque l'avion est situé au dessus du seuil d'altitude de 3000 pieds après le décollage et avant les phases d'atterrissage, lorsque l'avion est situé au dessus du seuil d'altitude de 600 pieds. Avantageusement, le redresseur est placé à une distance de la première roue d'aubes comprises entre 0.2 fois et 0.5 fois le rayon de la première roue lorsque l'avion a atteint sa vitesse de croisière. BREVES DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : - La figure 1, une vue en perspective d'un turboréacteur de l'art antérieur ; - La figure 2, une vue en coupe du turboréacteur de la figure 1 ; - La figure 3, une vue en coupe d'un turboréacteur selon un aspect de l'invention ; - La figure 4, une vue agrandie d'une partie du turboréacteur de la figure 3 lors du vol d'un avion qui comprend le turboréacteur de la figure 3 ; 7 - La figure 5, une vue agrandie de la partie du turboréacteur de la figure 4 lors du décollage ou de l'atterrissage de l'avion ; - La figure 6, une vue agrandie d'une partie d'un turboréacteur selon un premier mode de réalisation de l'invention; - La figure 7, une vue agrandie d'une partie d'un turboréacteur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - La figure 8, une courbe représentant le gain sur le bruit de certification en fonction de la distance entre la première roue d'aubes et le redresseur exprimée en rayon de la première roue d'aubes. Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de références identiques sur l'ensemble des figures. DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION La figure 3 représente un turboréacteur ou turbomoteur selon un aspect de l'invention. Dans cet exemple, ce turboréacteur est un turboréacteur double flux qui comporte, comme les turboréacteurs de l'art antérieur, une nacelle 2. La nacelle 2 est formée par un carter extérieur de nacelle 13 et un carter intérieur de nacelle 14. La nacelle 2 est annulaire. Le turboréacteur comporte également une première roue à aubes 3 formant rotor de soufflante. La première roue à aubes est disposée à l'intérieur du carter intérieur de nacelle 14. La première roue d'aubes 3 est mobile en rotation autour d'un axe de référence 4. Le turboréacteur comporte également un compartiment de nacelle 5 disposé en aval de la soufflante. Le compartiment de nacelle 5 est formé par un carter extérieur de compartiment de nacelle 15 et un carter intérieur de compartiment de nacelle 16. Le compartiment de nacelle 5 est disposé à l'intérieur du carter intérieur de nacelle 14. Le compartiment de nacelle 5 et la nacelle 2 sont concentriques autour de l'axe de référence 4. Le turboréacteur comporte également un carter intérieur 7. Le carter intérieur 7 et le compartiment de nacelle 5 sont concentriques. 2970522 s Le carter intérieur 7 et le compartiment de nacelle 5 définissent entre eux un canal primaire 8 dans lequel s'écoule un flux primaire Fp. La nacelle 2 et le compartiment de nacelle 5 définissent entre eux un canal secondaire dans lequel s'écoule un flux secondaire Fs. 5 La première roue d'aubes 3 aspire de l'air pour former un flux annulaire. Une partie de ce flux annulaire est dirigé dans le canal primaire 8 pour former le flux primaire Fs, l'autre partie du flux annulaire passe dans le canal secondaire pour former le flux secondaire Fs. Le canal primaire 8 est pourvu de différents étages de compression 10. Le canal Zo secondaire 9 est pourvu d'un redresseur 11 qui comporte généralement une roue d'aubes ou d'ailettes fixe. Les aubes ont un profil aérodynamique et sont en nombre suffisant pour redresser le flux secondaire. Le redresseur 11 est donc placé en aval de la première roue d'aubes 3, dans son sillage, de façon à redresser le flux secondaire issu de la première roue d'aubes 3. 15 Dans ce document, on utilise les termes « amont » et « aval » en référence au sens de circulation des flux primaires et secondaire dans le turboréacteur. Au contraire des dispositifs de l'art antérieur, le redresseur 11 est mobile en translation suivant l'axe de référence 4, c'est-à-dire que le redresseur 11 peut être translaté, suivant l'axe de référence, de façon à être placé à plus ou moins courte 20 distance de la première roue d'aubes 3. Ainsi, comme on peut le voir sur la figure 4, lorsque les performances acoustiques du turboréacteur importent peu, comme par exemple lorsque le turboréacteur est en altitude, le redresseur 11 est placé à une première distance d1 de la première roue d'aubes 3 de façon à éviter les pertes d'écoulements. 25 La distance d1 est de préférence comprise entre 0.2 fois et 0.5 fois le rayon de la première roue d'aube 3 Au contraire, comme on peut le voir sur la figure 5, lorsque l'on souhaite que le turboréacteur émette peu de bruit, par exemple au décollage et/ou à l'atterrissage où le turboréacteur est à proximité des habitations, le redresseur 11 est placé à une 9 distance d2 de la première roue d'aubes 3 de façon à limiter les interactions entre l'écoulement issu de la première roue d'aubes et le redresseur. La distance d2 est de préférence comprise entre 0.6 fois et 1.2 fois le rayon de la première roue d'aube 3. La figure 8 représente le gain de bruit que l'on peut mesurer lors des vols de certification de l'avion en fonction de la distance entre la première roue d'aubes et le redresseur exprimée en rayon de la première roue d'aubes. Ce gain de bruit sur le bruit de certification est exprimé en EPNdB (sans unité). Dans les turboréacteurs de l'art antérieur, le redresseur est généralement disposé à une distance d3 également 0.5 fois le rayon de la première roue d'aube 3. Comme on peut le voir sur la courbe de la figure 8, lorsque le turboréacteur est placé par rapport à la première roue d'aubes à une distance d inférieure à d3, le rapport du gain de bruit sur le bruit de certification diminue, c'est-à-dire que le bruit généré par le turboréacteur augmente. Au contraire, lorsque le turboréacteur est placé par rapport à la première roue d'aubes à une distance d supérieure à d3, le rapport du gain de bruit sur le bruit de certification augmente, c'est-à-dire que le bruit généré par le turboréacteur diminue. Ainsi, selon l'invention, lorsque l'avion dans lequel se trouve le turboréacteur se trouve à proximité des habitations, c'est-à-dire au décollage ou à l'atterrissage, le redresseur est placé à une distance d supérieure à d3. Au contraire, lorsque l'avion vole et qu'il se trouve suffisamment en altitude pour ne pas gêner les riverains, le redresseur est avancé de façon à augmenter son efficacité. Différentes solutions techniques peuvent être utilisées pour fixer le redresseur dans le turboréacteur de façon à ce qu'il soit mobile en translation suivant l'axe de référence. On peut par exemple fixer le redresseur 11 par une liaison glissière ou pivot glissante dans le canal secondaire 9. Zo Ainsi, la figure 6 représente un premier mode de réalisation dans lequel le redresseur 11 comporte un pied 18 qui est relié au compartiment de nacelle 5, et plus précisément au carter extérieur du compartiment de nacelle 15, grâce à une liaison glissière ou pivot glissante. Pour cela, le carter extérieur du compartiment de nacelle 15 peut être pourvu de rails entre lesquels peut coulisser le pied 18 de redresseur. Pour cela, le pied 18 du redresseur 11 présente de préférence une forme qui facilite son coulissement à l'intérieur des rails : le pied 18 peut par exemple présenter une forme de cylindre. Par ailleurs, le turboréacteur comporte également des moyens de contrôle du Zo déplacement 19 du redresseur 11. Dans ce mode de réalisation, ces moyens de contrôle du déplacement 19 du redresseur 11 sont de préférence logés dans la nacelle 2, c'est-à-dire entre le carter extérieur de nacelle 13 et le carter intérieur de nacelle 14. Ces moyens de contrôle du déplacement 19 du redresseur 11 sont de préférence 15 reliés à l'extrémité périphérique 20 du redresseur. Ces moyens de contrôle du déplacement du redresseur 11 peuvent être un actionneur, une vis sans fin, un vérin, une courroie crantée tout autre moyen connu de l'art antérieur. La figure 7 représente un autre mode de réalisation dans lequel les moyens de 20 déplacement 19 sont logés dans le compartiment de nacelle 5 au lieu d'être logés dans la nacelle 2. Dans ce mode de réalisation, l'extrémité périphérique 20 du redresseur 11 est de préférence reliée à la nacelle 2, et plus précisément au carter intérieur de nacelle 14 par une liaison glissière ou pivot glissante. 25 Pour cela, le carter intérieur de nacelle 14 peut être pourvu de rails entre lesquels peut coulisser l'extrémité périphérique 20 du redresseur 11. Pour cela, l'extrémité périphérique 20 du redresseur 11 présente de préférence une forme qui facilite son coulissement à l'intérieur des rails : l'extrémité périphérique 20 peut par exemple présenter une forme de cylindre qui coulisse entre les rails. Il Naturellement, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisations décrits en référence aux figures et des variantes peuvent être envisagées sans sortir du cadre de l'invention. En particulier l'invention n'est pas limitée à la géométrie de turboréacteur présentée en référence aux figures 1 à 7. En effet, l'invention peut être appliquée à tout type de turboréacteur qui comporte une première roue d'aubes derrière laquelle se trouve une deuxième roue d'aubes fixes. REVENDICATIONS1. Turboréacteur comprenant : - une première roue d'aubes (3) mobile en rotation autour d'un axe de référence (4), - un redresseur (11) dans le sillage de la première roue d'aubes (3), Zo caractérisé en ce que le redresseur (11) est monté dans le turboréacteur de façon à pouvoir être translaté suivant l'axe de référence (4). 2. Turboréacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un compartiment de nacelle (5), le redresseur (11) comportant un pied 15 (18) relié au compartiment de nacelle (5) par l'intermédiaire d'une liaison glissière ou pivot glissant. 3. Turboréacteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une nacelle (2) entourant le compartiment de nacelle (5), le 20 redresseur (11) présentant une extrémité périphérique (20) reliée à des moyens de contrôle du déplacement (19) permettant de déplacer le redresseur (11) suivant l'axe de référence (4), les moyens de contrôle du déplacement (19) étant situés dans la nacelle (2). 25 4. Turboréacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un compartiment de nacelle (5), le redresseur (11) comportant un pied (18) relié à des moyens de contrôle du déplacement (19) permettant de déplacer le redresseur (11) suivant l'axe de référence (4), les moyens de contrôle du déplacement (19) étant situés dans le compartiment de nacelle 30 (5). 510 . Turboréacteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une nacelle 2) entourant le compartiment de nacelle (5), le redresseur (11) présentant une extrémité périphérique (20) reliée à la nacelle (2) par l'intermédiaire d'une liaison glissière ou pivot glissante. 6. Turboréacteur selon l'une quelconque des revendications 3 ou 5, caractérisé en ce que les moyens de contrôle du déplacement (19) comportent au moins un des éléments suivants : un actionneur, une vis sans fin, un vérin, une courroie crantée. 7. Procédé de diminution du bruit dans un turboréacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une étape au cours de laquelle on augmente la distance axiale entre la première roue d'aubes (3) et le redresseur (11). 15 20 8. Procédé d'amélioration des performances aéronautiques d'un turboréacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une étape au cours de laquelle on diminue la distance axiale entre la première roue d'aubes (3) et le redresseur (11). 9. Avion comportant un turboréacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 25