Brevet FR3027876A1 — publié le 20160506

Manche d'entrée d'air pour un turbopropulseur d'aéronef DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne une manche d'entrée d'air pour un turbopropulseur d'aéronef. ETAT DE L'ART Une manche d'entrée d'air de turbopropulseur d'aéronef comprend en général un canal de prélèvement d'air orienté sensiblement selon un premier axe et au moins un canal d'alimentation en air d'un compresseur orienté sensiblement selon un second axe, à distance du premier axe et sensiblement parallèle au premier axe, en particulier pour laisser de la place à un boitier de transmission de puissance, qui prélève sa puissance sur une turbine pour la délivrer à une hélice du turbopropulseur. Le canal de prélèvement reçoit de l'air qui est acheminé jusqu'au canal d'alimentation pour délivrer un flux d'air de prélèvement au moteur du turbopropulseur. Cette manche peut comprendre en outre un canal d'évacuation de particules, qui s'étend sensiblement selon le premier axe et qui permet d'évacuer des corps étrangers afin qu'ils n'entrent pas dans le moteur du turbopropulseur. La manche d'entrée d'air comprend un canal intermédiaire de forme relativement complexe, qui forme une partie de raccordement entre le canal de prélèvement et le canal d'alimentation, ledit canal d'évacuation s'étendant sensiblement dans le prolongement du canal de prélèvement. Le canal intermédiaire a, vu de côté, une forme générale en S dont l'extrémité amont et inférieure est raccordée au canal de prélèvement et dont l'extrémité aval et supérieure est raccordée au canal d'alimentation. Le canal d'alimentation est situé au-dessus du canal d'évacuation et le canal intermédiaire forme une partie « montante » de raccordement du canal de prélèvement au canal d'alimentation. Il existe d'autres types d'entrée d'air, chacune de ces entrées d'air comportant une partie de raccordement formant une déviation du flux d'air. La manche d'entrée d'air a pour rôle d'alimenter le moteur en air de manière la plus homogène possible. Toutefois, la forme complexe de la manche précitée génère des distorsions dans le flux d'air alimentant le moteur, ce qui a une influence négative sur la marge au pompage du compresseur du moteur. Cette distorsion est essentiellement due au décollement d'air du fait de la forte déviation du flux d'air dans la partie de raccordement précitée. Dans un cas particulier, la section de passage du flux d'air dans la manche évolue d'amont en aval en partant d'une section sensiblement elliptique vers une section en forme de C dont l'ouverture est orientée vers le haut, puis il y a séparation avec le canal d'évacuation des particules. La section en C évolue de sorte que les extrémités en regard de cette section se rejoignent pour former une section annulaire, c'est-à-dire en O. on a constaté la présente de tourbillons dans les extrémités de la section en C qui provoquent deux zones à faible pression totale en sortie de la manche. La présente invention propose une solution simple, efficace et économique à ce problème. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention propose une manche d'entrée d'air pour un turbopropulseur d'aéronef, comprenant un canal de prélèvement d'air orienté sensiblement selon un premier axe et un canal d'alimentation en air d'un compresseur, qui est orienté sensiblement selon un second axe à distance du premier axe et sensiblement parallèle au premier axe, ledit canal de prélèvement et ledit canal d'alimentation étant raccordés ensemble par un canal intermédiaire de forme générale en S, vu de côté, caractérisée en ce que ledit canal intermédiaire comprend sur au moins une de ses parois des moyens d'aspiration d'air de la veine du canal intermédiaire, lesdits moyens d'aspiration étant situés et/ou configurés pour aspirer une couche limite de ladite veine. L'aspiration de l'air permet de limiter les décollements d'air dans la zone d'aspiration et ainsi de limiter le risque d'apparition de la distorsion précitée. Par ailleurs, l'air prélevé peut être utilisé efficacement et être par exemple injecté dans un circuit de conditionnement d'air d'une cabine de l'aéronef équipé du turbopropulseur. La manche selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - ledit canal intermédiaire comprend une portion amont reliée audit canal de prélèvement et une portion aval reliée audit canal d'alimentation, lesdites portions amont et aval ayant respectivement en section transversale des largeurs L-1 et L2, avec L2 supérieure à L-1, - lesdits moyens d'aspiration sont situés sur une paroi de déviation de flux d'air dudit canal intermédiaire, - cette paroi de déviation présente une tangente inclinée par rapport auxdits premier et second axes, - lesdits moyens d'aspiration sont situés sur ladite portion amont ou aval, -la manche comprend un canal d'évacuation d'air orienté sensiblement selon ledit premier axe, ledit canal d'alimentation étant située au-dessus dudit canal d'évacuation, et lesdits moyens d'aspiration étant situés sur une paroi supérieure dudit canal intermédiaire, - lesdits moyens d'aspiration comprennent une pluralité d'orifices de passage d'air débouchant dans ladite veine, - lesdits orifices débouchent sur une surface interne incurvée concave définissant ladite veine, - lesdits orifices sont formés par une grille ou directement dans au moins une paroi définissant ladite veine, - lesdits orifices débouchent, du côté opposé à ladite veine, dans une cavité d'un collecteur d'air, et - le collecteur d'air comprend une sortie d'air configurée pour être raccordée à un circuit de conditionnement d'air d'une cabine de l'aéronef. La présente invention concerne également un turbopropulseur d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend une manche telle que décrite ci-dessus. DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue très schématique d'un turbopropulseur d'aéronef, - la figure 2 est une vue schématique de la manche d'entrée d'air du turbopropulseur de la figure 1, - les figures 3a à 3e sont des vues schématiques en coupe selon les lignes Illa-111a, 111b-111b, 111c-111c, 111d-Illd et Ille-Ille, respectivement, de la manche d'entrée d'air de la figure 2, - les figures 4 et 5 sont des vues très schématiques de dessus d'une manche d'entrée d'air, selon deux variantes de réalisation de l'invention, - la figure 6a est une vue schématique de côté d'une manche d'entrée d'air selon l'invention, - la figure 6b est une vue schématique en coupe selon la ligne Vlb-Vlb de la figure 6a, et - les figures 7 et 8 sont des vues très schématiques d'un turbopropulseur équipé d'une manche d'entrée d'air, selon deux variantes de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE On se réfère d'abord à la figure 1 qui représente un turbopropulseur 10 selon la technique antérieure, pour un aéronef. Le turbopropulseur 10 est ici du type double corps et comprend un corps basse pression 12 et un corps haute pression 14, le corps basse pression 12 entraînant une hélice de propulsion par l'intermédiaire d'une 30 boîte d'engrenages 16 ou boîte de réduction, appelée couramment PGB (pour Propeller Gear Box). Seul l'arbre 18 de l'hélice de propulsion est représenté en figure 1. Le corps basse pression 12 comprend ici seulement un rotor de turbine relié par un arbre à la boîte d'engrenages 16. Le corps haute pression 14 comprend un rotor de compresseur relié par un arbre à un rotor de turbine. L'arbre du corps haute pression 14, appelé arbre HP 20, est tubulaire et traversé coaxialement par l'arbre du corps basse pression 12, appelé arbre BP 22 ou de puissance. L'arbre BP 22 comprend à une extrémité un pignon (non représenté) accouplé par l'intermédiaire d'une série de pignons de la boîte d'engrenages 16 à l'arbre 18 de l'hélice de propulsion. Le turbopropulseur 10 comprend un boîtier 24 d'entraînement d'équipements accessoires (appelé boîtier d'accessoires ou AGB pour Accessory Gear Box) qui est accouplé au corps haute pression de la turbomachine 14, et en particulier à l'arbre HP, par l'intermédiaire d'un arbre radial 26. Le boîtier d'accessoires 24 est monté dans la nacelle 28 du turbopropulseur 10, qui est schématiquement représentée par un rectangle. Le turbopropulseur 10 comprend en outre une manche d'entrée d'air 32 pour l'alimentation en air du moteur, et une tuyère 34 d'échappement 20 des gaz de combustion. Le turbopropulseur 10 comprend en outre une chambre de combustion 35, entre le compresseur HP et la turbine HP. Le turbopropulseur 10 est en outre équipé de moyens de prélèvement en air d'un circuit 36 de conditionnement d'air d'une cabine de l'aéronef, ces moyens comprenant classiquement des moyens de 25 prélèvement d'air dans le compresseur du turbopropulseur 10. Le compresseur du turbopropulseur 10 est équipé de deux ports 38 ou bouche de prélèvement d'air comprimé, chacun de ces ports 38 étant relié par une vanne 40, 42 à une canalisation 44 de prélèvement en air du circuit 36. Le premier port 38 ou port amont (par référence au sens 30 d'écoulement des gaz dans le moteur) permet de prélever de l'air à une pression intermédiaire. La vanne 40 reliée à cette canalisation 44 est du type à clapet anti-retour. Le second port 38 ou port aval permet de prélever de l'air à haute pression. La vanne 42 reliée à cette canalisation 44 est ouverte lorsque la pression de l'air prélevé par la vanne 40 n'est pas suffisante, l'air prélevé par la vanne 42 étant empêché d'être réinjecté en amont par la fonction anti-retour du clapet de la vanne 40. La canalisation 44 est équipée d'une vanne 46 qui régule la pression de prélèvement du circuit 36, et d'un échangeur de chaleur 47 du type pré- refroidisseur, qui est destiné à abaisser la température de l'air avant son introduction dans le circuit 36. La canalisation 44 traverse une cloison antifeu 52 avant d'être raccordée au circuit 36. La présente invention concerne la manche d'entrée d'air 32 d'un turbopropulseur, qui est mieux visible aux figures 2 et 3a à 3e. La manche d'entrée d'air 32 comprend un canal amont ou de prélèvement d'air 54 orienté sensiblement selon un premier axe A et au moins un premier canal aval ou d'alimentation en air 56 du compresseur, ce canal 56 étant orienté sensiblement selon un second axe B, à distance de l'axe A et sensiblement parallèle à l'axe A. Dans l'exemple représenté, la manche 32 comprend un second canal aval ou d'évacuation de particules 58 qui s'étend sensiblement selon l'axe A. Ce canal 58 est représenté par des traits pointillés en figure 1. Les canaux 54 et 56 sont raccordés entre eux par un canal intermédiaire 60 de forme relativement complexe. Vu de côté en figure 2, le canal intermédiaire 60 a une forme générale en S dont l'extrémité amont et inférieure est raccordée au canal 54 et dont l'extrémité aval et supérieure est raccordée au canal 56. C'est une extrémité aval et inférieure du canal intermédiaire qui est raccordée au canal 58. Le canal d'alimentation 56 est déporté du canal d'évacuation 58 pour laisser de la place à un boitier de transmission de puissance, qui prélève sa puissance sur la turbine pour la délivrer à l'hélice du turbopropulseur. Le canal intermédiaire 60 forme une partie de raccordement, ici « montante », du canal de prélèvement 54 au canal d'alimentation 56. Les figures 3 a à 3e montrent l'évolution de la section de passage du flux d'air dans la manche. La figure 3a représente la section, ici elliptique, du canal 54 qui définit une veine V1. La figure 3e représente les sections des canaux 56, 58, le canal 56 ayant une section annulaire et définissant une veine V3 et le canal 58 ayant une section de forme elliptique et définissant une veine V2. Les figures 3b à 3d montrent l'évolution de la section du canal intermédiaire 60. Aux figure 3c et 3d, le canal intermédiaire 60 a une forme en C dont l'ouverture est orienté vers le haut. La section du canal 60 évolue d'amont en aval de sorte que ses extrémités libres se rejoignent petit à petit jusqu'à former la section annulaire de la figure 3e. On comprend ainsi que la veine V1 est destinée à se diviser dans le canal intermédiaire 60 en une veine V2 dans le canal d'évacuation 58 et en une veine V3 dans le canal d'alimentation 56, la veine V3 étant la seule veine annulaire comme cela est visible en figures 3e. La manche 32 a pour rôle d'alimenter le moteur en air de manière la plus homogène possible. Toutefois, la forme complexe de la manche 32 génère des distorsions dans le flux d'air alimentant le moteur, ce qui a une influence négative sur la marge au pompage du compresseur du moteur. Cette distorsion est essentiellement due au décollement présent dans la partie de raccordement (présentant la plus forte déviation du flux d'air) précitée, dans la zone Z représentée aux figures 4, 5 et 6a. Cette distorsion génère des tourbillons dans la manche 32 qui provoquent des zones à faible pression totale en sortie de la manche 32. La partie de raccordement présentant la plus forte déviation du flux d'air est mieux visible en figure 6a dans laquelle on peut apprécier que la tangente de la paroi du canal intermédiaire 60, sur laquelle est située la zone Z, est inclinée d'un angle a vis-à-vis des axes A, B, qui sont ici sensiblement parallèles. Plus l'angle a de cette tangente a une valeur importante et plus le flux d'air est dévié dans la manche, pour passer de la veine V1 du canal amont 54 à la veine V3 du canal aval 56. Pour diminuer l'influence de cette zone Z de décollement, l'invention propose de réaliser une aspiration de la couche limite dans cette zone. Cette aspiration pourrait être réalisée par le prélèvement d'air nécessaire à l'alimentation d'un compresseur de charge pour l'alimentation en air d'un circuit de conditionnement d'air d'une cabine de l'aéronef, comme cela sera décrit plus en détail dans ce qui suit en référence aux figures 7 et 8. Le prélèvement d'air dans la manche 32 peut se faire de différentes façons avec de préférence pour point commun le fait de répartir l'aspiration sur sensiblement toute l'étendue de la surface supérieure de la manche 32 dans la zone Z du décollement à l'origine de la distorsion. Selon un premier mode de réalisation représenté de manière très schématique en figure 4, l'aspiration a lieu au moyen d'une grille 64 qui définit une multitude d'orifices 66 de passage d'air. Les orifices 66 peuvent avoir une forme quelconque et par exemple allongée, et être ainsi assimilables à des fentes. La grille 64 est positionnée dans la zone de décollement Z. Cette grille 64 est placée sur la partie supérieure de la manche et peut avoir des formes et des maillages divers (quadrillage, nid d'abeille, etc.) dont le but est de minimiser la perte de charge sur le prélèvement. Comme on le voit aux figures 4 et 5, le canal intermédiaire 60 de la manche 32 comprend une partie au niveau des bras qui a une largeur L2 supérieure à celle L1 des canaux 54, 56. La grille 64 est ici située juste en amont des bras 62 à la liaison entre le canal 54 et le canal intermédiaire 60. Le but ici, est d'avoir une aspiration la plus homogène possible sur la surface traitée avec un système relativement simple de mise en oeuvre. Dans la variante de réalisation de la figure 5, l'aspiration a lieu au moyen d'une multitude d'orifices 66 formés directement dans la paroi de la manche 32, qui est située dans la zone Z. L'intérêt de cette variante est que l'on peut adapter l'aspiration de manière locale à partir de deux critères : la densité des orifices 66 dans la zone Z et leur diamètre. Dans les variantes de réalisation des figures 4 et 5, les orifices 66 débouchent à une extrémité (inférieure) dans la veine du canal intermédiaire 60 et à leur extrémité opposée (supérieure) dans une cavité collectrice d'un collecteur 68, qui est monté sur la manche 32 afin de recouvrir la zone Z comportant les orifices 66 (cf. figure 6a). Dans le cas particulier représenté en figure 6b, la zone Z précitée est située dans un renfoncement de la section. Le collecteur 68 peut avoir une forme allongée de façon à s'étendre le long de toute la largeur L1 de la manche 32. Il comprend une sortie d'air raccordée à une extrémité d'une conduite 70 dont l'extrémité opposée peut être raccordée à l'entrée d'air d'un compresseur de charge. Les figures 7 et 8 représentent deux modes de réalisation d'un turbopropulseur selon l'invention, dans lesquels les éléments déjà décrits dans ce qui précède sont désignés par les mêmes références. Le turbopropulseur 110 de la figure 2 diffère de celui de la figure 1 essentiellement par les moyens de prélèvement en air du circuit 36. Ces moyens de prélèvement comprennent ici un compresseur 72 dédié dont le rotor 74 est accouplé par la boîte d'engrenages 16 au corps basse pression 12 et en particulier à l'arbre BP 22. Le compresseur 72 comprend une entrée 76 et une sortie d'air 78. Dans l'exemple représenté, l'entrée d'air 76 est reliée par une conduite 70 à la manche d'entrée d'air 32 du turbopropulseur 110, dans la zone Z précitée. De l'air relativement frais est ainsi prélevé par la conduite 70 pour alimenter le compresseur 72. La sortie d'air 78 du compresseur 72 est raccordée à la canalisation 44 de prélèvement en air du circuit 36. Comme décrit précédemment, cette 30 canalisation 44 comprend une vanne 46 qui régule la pression de prélèvement du circuit 36, et un échangeur de chaleur 47 du type pré- refroidisseur, qui est destiné à abaisser la température de l'air avant son introduction dans le circuit 36. Le turbopropulseur 210 de la figure 7 diffère de celui de la figure 2 essentiellement en ce que le rotor 61 du compresseur 72 est accouplé à l'arbre BP 22, non pas par la boîte d'engrenages 16, mais par une autre boîte d'engrenages 80, qui peut être dédié pour assurer cette fonction d'accouplement de l'arbre BP au rotor du compresseur 72. La boîte d'engrenages 80 peut être accouplée à l'arbre BP 22 par l'intermédiaire d'un arbre radial 82. L'entrée d'air 62 du compresseur 72 est reliée par une conduite 70 à la manche d'entrée d'air 32 du turbopropulseur 110, dans la zone Z précitée. REVENDICATIONS1. Manche d'entrée d'air (32) pour un turbopropulseur d'aéronef (110, 210), comprenant un canal (54) de prélèvement d'air orienté sensiblement selon un premier axe (A) et un canal (56) d'alimentation en air d'un compresseur, qui est orienté sensiblement selon un second axe (B) à distance du premier axe et sensiblement parallèle au premier axe, ledit canal de prélèvement et ledit canal d'alimentation étant raccordés ensemble par un canal intermédiaire (60) de forme générale en S, vu de côté, caractérisée en ce que ledit canal intermédiaire comprend sur au moins une de ses parois des moyens (64, 66) d'aspiration d'air de la veine du canal intermédiaire, lesdits moyens d'aspiration (64, 66) étant situés et/ou configurés pour aspirer une couche limite de ladite veine. 2. Manche (32) selon la revendication 1, dans laquelle lesdits moyens d'aspiration (64, 66) sont situés sur une paroi de déviation de flux d'air dudit canal intermédiaire, cette paroi de déviation présentant de préférence une tangente inclinée par rapport auxdits premier et second axes (A, B). 3. Manche (32) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle elle comprend un canal (58) d'évacuation d'air orienté sensiblement selon ledit premier axe (A), ledit canal d'alimentation (56) étant située au-dessus dudit canal d'évacuation, et lesdits moyens d'aspiration (64, 66) étant situés sur une paroi supérieure dudit canal intermédiaire (60). 4. Manche (32) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle lesdits moyens d'aspiration (64, 66) comprennent une pluralité d'orifices (66) de passage d'air débouchant dans ladite veine. 5. Manche (32) selon la revendication 4, dans laquelle lesdits orifices (66) débouchent sur une surface interne incurvée concave définissant ladite veine. 6. Manche (32) selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle lesdits d'orifices (66) sont formés par une grille (64) ou directement dans au moins une paroi définissant ladite veine. 7. Manche (32) selon l'une des revendications 4 à 6, dans laquelle lesdits d'orifices (66) débouchent, du côté opposé à ladite veine, dans une cavité d'un collecteur d'air (68). 8. Manche (32) selon la revendication 7, dans laquelle le collecteur d'air (68) comprend une sortie d'air configurée pour être raccordée à un circuit de conditionnement d'air d'une cabine de l'aéronef. 9. Turbopropulseur d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend une manche (32) selon l'une des revendications précédentes.