Brevet FR3019209A1 — publié le 20151002

AUBE MOBILE COMPORTANT DES MOYENS REDUCTEURS DE BRUIT DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention propose une aube de turbomachine qui est conformée pour réduire le bruit généré par la soufflante de la turbomachine. L'invention propose aussi une turbomachine comportant des moyens de réduction de bruit. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Dans une turbomachine d'aéronef, la soufflante est une partie de la turbomachine qui est responsable d'une grande partie du bruit produit par la turbomachine. En particulier, le bruit est produit lorsque le flux d'air en sillage des aubes mobiles de la soufflante vient se heurter contre les aubes fixes du redresseur de flux secondaire. Afin de réduire le bruit généré, il a été proposé de modifier la forme aérodynamique des aubes fixes et/ou mobiles. Cependant, une modification du profil des aubes dans un but d'améliorer l'acoustique de la turbomachine, a un impact sur les performances et la consommation en carburant de la turbomachine. L'invention a pour but de proposer une aube de soufflante qui peut limiter le bruit, sans augmenter la consommation de carburant. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention propose une aube mobile de turbomachine qui comporte, selon le sens d'écoulement d'air par rapport à l'aube, un bord d'attaque amont et un bord de fuite aval, caractérisée en ce qu'une partie aval de l'aube est formée d'une pluralité de volets alignés radialement, les volets étant montés articulés par rapport à un corps amont de l'aube autour d'un axe d'articulation sensiblement parallèle à un axe principal du bord de fuite, les volets étant mobiles entre une position d'alignement dans laquelle tous les volets sont alignés et au moins une position de décalage dans laquelle au moins un volet est décalé angulairement par rapport à la position d'alignement. La pluralité de volets au niveau du bord de fuite de l'aube permet de modifier les dimensions des turbulences dans le sillage, afin d'ajuster le bruit produit. Le fait que les volets soient mobiles permet, lorsque les conditions le nécessitent, par exemple lors des phases de décollage/atterrissage, de limiter le bruit, et dans d'autres conditions de fonctionnement, par exemple en vol à haute altitude, de favoriser les performances de la turbomachine. De préférence, l'aube comporte des moyens d'entrainement des volets en déplacement par rapport au corps amont de l'aube autour dudit axe d'articulation. De préférence, chaque volet est entrainé par un actionneur associé monté dans le corps de l'aube. De préférence, l'actionneur de chaque volet est un actionneur du type piézoélectrique. De préférence, des moyens de raccordement électrique des actionneurs à une source d'électricité traversent le corps de l'aube. De préférence, le nombre de volets est compris entre trois et dix. De préférence, l'angle de décalage d'un volet par rapport à sa position d'alignement est compris dans l'intervalle [-15°; 15°]. L'invention propose aussi une turbomachine d'aéronef comportant une soufflante composée d'une pluralité d'aubes selon l'invention et un redresseur de flux, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de mesure du bruit qui sont situés en aval du redresseur de flux et un dispositif de contrôle de la position des volets de chaque aube en fonction du bruit mesuré et en fonction des conditions de fonctionnement de la turbomachine et/ou de l'aéronef. De préférence, les moyens de mesure du bruit comportent des capteurs piézorésistifs ou des microphones. L'invention propose aussi un procédé de commande des volets d'une aube selon l'invention, qui est montée dans une turbomachine, caractérisé en ce que au moins un est déplacé par rapport au corps amont de l'aube et par rapport au volet adjacent lors d'une phase de décollage et/ou d'atterrissage. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 est une représentation schématique d'une partie amont d'un turboréacteur double flux comportant une soufflante munie d'aubes selon l'invention ; - la figure 2 est une représentation schématique en perspective d'une aube de soufflante selon l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS On a représenté sur la figure 1 une turbomachine d'aéronef 10 qui consiste ici en un réacteur double flux qui prélève un flux d'air qui est comprimé et est divisé en un flux d'air primaire 12 qui est destiné à circuler dans la chambre de combustion et un flux d'air secondaire 14 périphérique par rapport au flux primaire. Il sera compris que l'invention n'est pas limitée à une turbomachine 10 du type double flux et qu'elle peut aussi s'appliquer à une turbomachine simple flux. La turbomachine 10 comporte un compresseur basse pression 16, communément appelé "soufflante", qui prélève le flux d'air et lui confère une accélération, et d'un compresseur haute pression (non représenté) situé en aval du compresseur basse pression 16 qui permet d'augmenter la pression du flux d'air. Chaque compresseur haute pression ou basse pression 16 comporte d'une pluralité d'étages de compression, chaque étage étant composé d'une pluralité d'aubes mobiles 22 qui sont portées par le rotor 24 de la turbomachine 10 et d'un redresseur de flux 18, 20 qui réoriente le flux d'air dans l'axe principal de la turbomachine 10. Comme on peut le voir plus en détails à la figure 2, chaque aube mobile 22 comporte un bord d'attaque 26 qui est situé du côté amont par rapport au sens d'écoulement du flux d'air traversant la turbomachine 10 et un bord de fuite 28 situé du côté aval par rapport au sens d'écoulement de ce flux d'air. Lors de sa rotation autour de l'axe principal de la turbomachine, l'aube 22 agit sur le flux d'air pour lui donner une accélération et une orientation inclinée par rapport à l'axe de la turbomachine. Aussi, le sillage de l'aube 22 a une structure turbulente particulière, qui, lorsqu'il vient impacter les aubes du redresseur de flux 18, 20, produit un certain bruit. Lorsque la structure turbulente du sillage de l'aube 22 est cohérente, c'est-à-dire que les tourbillons d'air qui se forment à partir du bord de fuite 28 de l'aube 22, sont de grandes dimensions, le bruit généré est de forte intensité. Par contre lorsque la structure turbulente du sillage de l'aube 22 est peu cohérente, c'est-à-dire que lés tourbillons d'air qui se forment à partir du bord de fuite 28 de l'aube 22, sont de faibles dimensions, le bruit généré est de faible intensité. En effet, des tourbillons de petites dimensions contiennent moins d'énergie que des tourbillons de plus grandes dimensions, ce qui se traduit par une pression acoustique moins élevée. Pour que le sillage de l'aube 22 puisse être constitué de tourbillons de plus faibles dimensions, la partie aval 32 de l'aube 22, dont le bord d'extrémité aval forme le bord de fuite 28, est constituée d'une pluralité de volets 30 qui sont répartis le long de la direction principale radiale de l'aube 22. Les volets 30 sont montés articulés par rapport à un corps amont 34 de l'aube 22 situé en amont de la partie aval 32. Les volets 30 forment ainsi un ensemble mobile de l'aube 22 qui est articulé par rapport au corps amont 34 autour d'un axe d'articulation A sensiblement parallèle à un axe principal du bord de fuite 28, ledit axe d'articulation A étant situé au niveau de l'extrémité amont de la partie aval 32. Le nombre de volets 30 est de préférence compris entre trois et dix. Ici, dans le mode de réalisation représenté à la figure 2, le nombre de volets 30 est de six. Les volets 30 sont montés mobiles les uns par rapport aux autres et par rapport au corps amont 34 de l'aube 22 entre une position initiale d'alignement représentée sur la figure 2, dans laquelle tous les volets 30 sont alignés les uns avec les autres, et une position active de décalage dans laquelle au moins un volet 30, et de préférence plusieurs volets 30 sont décalés angulairement par rapport à leur position d'alignement. Lorsque les volets 30 sont dans la position d'alignement, leurs bords d'extrémité aval, qui forment le bord de fuite 28 sont alignés, de sorte que le bord de fuite 28 consiste en une seule arête continue. Lorsque les volets 30 sont dans la position de décalage, les bords d'extrémité aval des volets qui sont décalés angulairement, sont décalés transversalement par rapport au bord de fuite 28 initial, c'est-à-dire que ces volets ont pivoté autour de l'axe A d'articulation d'un angle de décalage prédéterminé. La valeur de cet angle de décalage est de quelques degrés, et de préférence, il est au maximum de 15 degrés. Le pivotement d'un volet pouvant être réalisé de part et d'autre de la position d'alignement, la valeur de l'angle de décalage est par conséquent compris dans l'intervalle [-15° ; 1501. Au-delà de cette valeur d'angle de décalage, un décollement trop important du flux d'air peut survenir, ce qui provoque alors une augmentation du bruit généré par la turbomachine. Lorsque les volets 30 sont dans la position de décalage, le bord de fuite résultant de l'aube 22 est formé d'une pluralité de segments décalés les uns par rapport aux autres. Le flux d'air s'écoulant de part et d'autre de l'aube 22, lorsque les volets 30 sont dans la position de décalage, produit un sillage très perturbé par rapport à un sillage lorsque les volets 30 sont dans leur position d'alignement. Les fortes perturbations du sillage se caractérisent par des mouvements tourbillonnaires de faibles dimensions qui génèrent un bruit limité lorsqu'ils viennent frapper les aubes du redresseur de flux secondaire 20, par exemple. Cependant, ces fortes perturbations peuvent avoir un effet limitant l'efficacité et le rendement de la turbomachine 10 dans certaines conditions de régime de la turbomachine. Afin de palier à cet inconvénient, chaque aube 22 est avantageusement conçue de manière telle que la position de chaque volet 30 puisse être modifiée entre la position d'alignement et une ou plusieurs positions de décalage. L'aube 22 comporte à cet effet des actionneurs (non représentés) qui réalisent l'entrainement des volets 30 vers la position requise. De préférence, l'aube 22 comporte un actionneur associé à chaque volet 30, qui réalise l'entrainement du volet 30 associé, en déplacement par rapport au corps amont 34 de l'aube 22. Afin de ne pas impacter sur l'écoulement de l'air autour de l'aube 22, les actionneurs sont intégrés à l'aube 22. De préférence, les actionneurs sont du type piézoélectrique. L'aube 22 comporte alors des moyens d'alimentation électrique des actionneurs qui sont montés au travers de l'aube 22, tels que par exemple des câbles électriques de raccordement des actionneurs piézoélectriques avec leur source d'énergie et leurs moyens de commande. La turbomachine 10 comporte aussi des moyens de commande de la position des volets 30 de chaque aube 22, en fonction des conditions de fonctionnement de la turbomachine 10. En effet, la réduction du bruit n'est nécessaire que pour certaines conditions de fonctionnement de la turbomachine 10, comme par exemple lors de phases de décollage et d'atterrissage de l'aéronef, car c'est à ces instants que le bruit est le plus nuisible pour la population, tandis que lors du vol à haute altitude, le bruit n'est pas perceptible par la population. Aussi, les moyens de réduction du bruit réduisent l'efficacité et le rendement de la turbomachine 10. C'est pourquoi il est préférable de ne conserver la configuration des volets 30 en position décalée que lorsque la réduction de bruit est requise, et de maintenir les volets 30 en position alignée le reste du temps, c'est-à-dire principalement en vol. Les moyens de commande de la position des volets 30 comportent un calculateur 38, qui est apte à déterminer les conditions de fonctionnement de la turbomachine, pour définir si la réduction de bruit est requise ou non, et qui est apte à définir la position optimale des volets 30 par rapport au corps amont 34 de l'aube 22. Pour déterminer cette position optimale de chaque volet 30 par rapport au corps 34 de l'aube 22, le calculateur 38 des moyens de commande intègre de préférence une base de données issue d'essais acoustiques qui auront été réalisés au préalable sur différentes positions et configurations des volets 30. Une comparaison entre la valeur cible et la valeur mesurée du bruit émis, ainsi qu'une mesure des conditions de fonctionnement permettront au calculateur 38 de définir les amplitudes de pivotements des volets 30. Le pivotement des volets 30 peut ainsi varier en fonction des conditions de fonctionnement, c'est-à-dire que les angles de décalage des volets 30, ainsi que le sens de pivotement peuvent varier d'un volet 30 à un autre, afin que deux volets 30 adjacents soient décalés angulairement l'un par rapport à l'autre. Aussi, le calculateur 38 peut déterminer si un ou plusieurs volets 30 doivent pivoter, et lesquels. Les moyens de commande comportent aussi un capteur 36 de mesure du niveau de bruit, ou de la pression acoustique, en aval du redresseur 18, 20, au niveau duquel le bruit est généré par le flux d'air en aval des aubes mobiles 22, comme on l'a représenté sur la figure 1. Le capteur 36 est de préférence un microphone ou un capteur piézorésistif. Ainsi, comme représenté schématiquement à la figure 1, après s'être écoulé autour de l'aube 22, le flux d'air, produit un flux turbulent (représenté par la flèche F1) qui vient au contact du redresseur 18, 20 et produit un certain bruit. Ce bruit est mesuré par le capteur 36 qui transmet alors une information de pression acoustique au calculateur 38 (flèche F2). Le calculateur 38 détermine alors quelle doit être la position de chaque volet 30 par rapport au corps amont 34 de l'aube 22, puis transmet les commandes de pivotement aux actionneurs d'entrainement des volets 30 qui doivent pivoter (flèche F3). Après le pivotement des volets 30, un bruit ayant une autre pression acoustique est généré, celui-ci est à nouveau mesuré par le capteur 36 puis, comme décrit ci-dessus, l'information de pression acoustique est transmise au calculateur 38 pour qu'un ajustement des positions des volets 30 puisse être effectué si nécessaire.10 REVENDICATIONS1. Aube (22) mobile de turbomachine (10) qui comporte, selon le sens d'écoulement d'air par rapport à l'aube (22), un bord d'attaque (26) amont et un bord de fuite (28) aval, caractérisée en ce qu'une partie aval (32) de l'aube (22) est formée d'une pluralité de volets (30) alignés radialement, les volets (30) étant montés articulés par rapport à un corps amont (34) de l'aube (22) autour d'un axe d'articulation (A) sensiblement parallèle à un axe principal du bord de fuite (28), les volets (30) étant mobiles entre une position d'alignement dans laquelle tous les volets (30) sont alignés et au moins une position de décalage dans laquelle au moins un volet (30) est décalé angulairement par rapport à la position d'alignement. 2. Aube (22) mobile selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'aube (22) comporte des moyens d'entrainement des volets (30) en déplacement par rapport au corps amont (34) de l'aube (22) autour dudit axe d'articulation (A). 3. Aube (22) mobile selon la revendication précédente, caractérisée en ce que chaque volet (30) est entrainé par un actionneur associé monté dans le corps (34) de l'aube (22). 4. Aube (22) mobile selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'actionneur de chaque volet (30) est un actionneur du type piézoélectrique. 5. Aube (22) mobile selon la revendication précédente, caractérisée en ce que des moyens de raccordement électrique des actionneurs à une source d'électricité traversent le corps (34) de l'aube (22). 6. Aube (22) mobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le nombre de volets (30) est compris entre trois et dix. 7. Aube (22) mobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'angle de décalage d'un volet (30) par rapport à sa position d'alignement est compris dans l'intervalle [-15°; 15°]. 8. Turbomachine (10) d'aéronef comportant un compresseur (16) composé d'une pluralité d'aubes (22) selon l'une quelconque des revendications précédentes et un redresseur de flux (18, 20), caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens (36) de mesure du bruit qui sont situés en aval du redresseur de flux (18, 20) et un dispositif de contrôle de la position des volets (30) de chaque aube (22) en fonction du bruit mesuré et en fonction des conditions de fonctionnement de la turbomachine (10) et/ou de l'aéronef. 9. Turbomachine (10) d'aéronef selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les moyens de mesure du bruit (36) comportent des capteurs piézorésistifs ou des microphones. 10. Procédé de commande des volets (30) d'une aube (22) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, qui est montée dans une turbomachine (10) selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que au moins un volet (30) est déplacé par rapport au corps amont (34) de l'aube (22) et par rapport au volet (30) adjacent lors d'une phase de décollage et/ou d'atterrissage.