Brevet FR3038940A1 — publié le 20170120

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne une turbomachine à simple flux dite « pseudo-biflux ». ETAT DE L'ART Une turbomachine 1 à double flux du type de la figure 1 présente une soufflante 3 (ou « fan ») comprimant une grande masse d'air froid, dont une part est injectée dans le compresseur et chauffée (flux primaire), le reste formant un écoulement cylindrique (flux secondaire) enveloppant le moteur, redressé par une grille d'OGV 4 (« Outlet Guide Vane », redresseur de flux secondaire) et dirigé vers l'arrière pour créer de la poussée. Dans le cadre d'essais partiels aérodynamiques de la soufflante (en banc d'essai au sol), les concepteurs de telles turbomachines sont amenés à concevoir et tester des configurations très différentes (géométrie soufflante, géométrie OGV, forme de veine, nombre d'aubages, etc.). La machine privilégiée pour supporter ces essais partiels présente une architecture monoflux telle que visible sur la figure 2. Comme l'on voit, une seule veine V s'étend à l'arrière de la soufflante 3, et est redressée par une grille d'OGV 4. Cette configuration permet une grande modularité en s'affranchissant d'une reconception du compresseur basse pression (le « booster ») complète lorsque le module soufflante testé est différent du précédent. Cette machine permet de répondre à plusieurs objectifs de démonstration et dresser des comparaisons en relatif d'une configuration soufflante à une autre. Cependant ce passage à une architecture monoflux peut induire des écarts vis-à-vis de la « cible » moteur, c'est-à-dire la turbomachine opérationnelle visée (elle à double flux comme expliqué) et ainsi conduire à une perte de représentativité. Il serait souhaitable de disposer d'une nouvelle turbomachine d'essais conservant les avantages actuels, i.e. la possibilité d'un 3038940 2 changement de configuration à moindre coût et la modularité, tout en obtenant des écoulements aérodynamiques plus cohérents avec la cible moteur. 5 PRESENTATION DE L'INVENTION La présente invention propose ainsi une turbomachine à simple flux, comprenant : - une soufflante montée sur un arbre définissant une veine : 10 - un ensemble redresseur du flux ; caractérisée en ce que l'ensemble redresseur comprend une plateforme annulaire divisant localement la veine en une veine interne et une veine externe. 15 Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives : - la veine externe est plus large que la veine interne ; - l'ensemble redresseur comprend au moins une première grille de redresseurs dans la veine externe et au moins une deuxième grille de redresseurs dans la veine interne ; 20 - l'ensemble redresseur comprend une première grille de redresseurs dans la veine externe et deux grilles de redresseurs dans la veine interne ; - la première grille de redresseurs est en aval de la deuxième grille de redresseurs ; - chaque première ou deuxième grille de redresseurs présente une 25 pluralité de pales sensiblement radiales s'étendant autour de la plateforme ; - la plateforme présente un pseudo-bec à son extrémité amont ; - la plateforme est creuse de sorte à permettre le passage de conduites de gaz. 30 Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un banc d'essai comprenant une turbomachine selon le premier aspect de l'invention. 3038940 3 Selon un troisième aspect, l'invention concerne un adaptateur pour une turbomachine à simple flux comprenant une soufflante montée sur un arbre définissant une veine, ledit adaptateur étant caractérisé en ce qu'il 5 consiste en un ensemble redresseur du flux comprenant : une plateforme annulaire configurée pour diviser localement la veine en une veine interne et une veine externe ; au moins une première grille de redresseurs configurée pour s'étendre dans la veine externe ; et 10 au moins une deuxième grille de redresseurs configurée pour s'étendre dans la veine interne. PRESENTATION DES FIGURES 15 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation préférentiel. Cette description sera donnée en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 précédemment décrite représente un exemple de 20 turbomachine à double flux ; la figure 2 précédemment décrite illustre une turbomachine d'essai à simple flux connue ; la figure 3 représente un mode de réalisation d'une turbomachine selon l'invention. 25 DESCRIPTION DETAILLEE En référence à la figure 3, la présente turbomachine 1 est à simple flux. Il s'agit typiquement d'une machine d'essai, en d'autres termes d'une 30 machine adaptée pour un banc d'essai, voire intégrée à un banc d'essai. En cela elle ne comprend pas de « générateur de gaz », c'est-à-dire d'ensemble compresseur/chambre de combustion/turbine. 3038940 4 La turbomachine comprend une soufflante 3 montée sur un arbre 2. L'arbre 2 est entouré d'un carter interne, et un carter externe entoure la soufflante 3. La soufflante 3 définit ainsi une veine V entre ces deux carters. La soufflante est préférentiellement le seul organe aérodynamique tournant. 5 On comprendra que cette machine est dite à simple flux car elle présente un unique échappement (même si comme l'on verra cette veine V se subdivise localement en deux pseudo-veines), contrairement à une turbomachine à double flux qui possède un échappement primaire central et un échappement secondaire autour de l'échappement primaire, i.e. deux 10 échappements distincts contribuant à la poussée générée par la turbomachine. Ensemble redresseur du flux 15 La présente turbomachine 1 comprend un ensemble redresseur 4 du flux. Plus précisément, le flux est tourbillonnant en sortie de la soufflante 3, et l'ensemble redresseur 4 permet de façon connue de redresser la direction de l'écoulement via des ailettes fixes formant stator. Le présent ensemble redresseur 4 se distingue en ce qu'il comprend 20 une plateforme 42 annulaire (préférentiellement cylindrique) divisant localement la veine V en une veine interne VI et une veine externe VE. Plus précisément, la plateforme 42 simule la séparation de flux que l'on va trouver dans une turbomachine à double flux. Ainsi la veine interne VI (respectivement la veine externe VE) reproduit l'ensemble primaire 25 (respectivement l'ensemble secondaire) d'une telle turbomachine. A ce titre, de façon préférée la veine externe VE est plus large que la veine interne VI. On peut voir cette plateforme 42 comme formant un « adaptateur » permettant d'approximer une machine double flux avec une machine simple flux (voir plus loin). 30 On comprendra toutefois qu'il ne s'agit que de rendre les phénomènes aérodynamiques en sortie de soufflante plus réalistes, et que l'ajout de la plateforme 42 ne rend en rien la présente turbomachine à 3038940 5 double flux, puisque d'une part la veine interne VI n'est en rien équipée des équipements de type compresseur, chambre de combustion ou turbine qui constitue un ensemble primaire, et d'autre part la présente turbomachine n'a toujours qu'un seul échappement. 5 En d'autres termes, a minima la veine interne VI ne comprend pas de générateur de gaz, de façon préférée la turbomachine de comprend pas de générateur de gaz, et de façon particulièrement préférée il n'y a pas d'organes tournants autres que la soufflante,. La présente turbomachine 1 est ainsi dite pseudo-biflux. 10 Redresseurs De façon préférée, l'ensemble redresseur 4 comprend au moins une première grille de redresseurs 40 dans la veine externe VE et au moins une 15 deuxième grille de redresseurs 41 dans la veine interne VI. Par « grille » de redresseurs, on entend une pluralité de redresseurs (i.e. d'aubes de redressement du flux) typiquement disposées de façon circulaire sur toute la section de veine, comme l'on verra plus loin. Une grille de redresseurs peut être appelée un étage de redresseurs. 20 En d'autres termes, à la place de la couronne OGV monoflux que l'on voit sur la figure 2, on trouve d'une part une grille pseudo-OGV (la première grille de redresseurs 40) entre la plateforme 42 et le carter externe, et d'autre part une grille pseudo-IGV (la deuxième grille de redresseurs 41) entre le carter interne et la plateforme 42. 25 On rappelle qu'IGV signifie « !Met Guide Vane », redresseur de flux primaire, et correspond à une couronne fixe de type stator en entrée de l'ensemble primaire d'une machine à double flux. Si de façon préférée il n'y a qu'une seule première grille de redresseurs 40, il peut y avoir plusieurs deuxièmes grilles de redresseurs 41 30 (en particulier deux), i.e. plusieurs couronnes successives dans la veine interne VI, selon les phénomènes aérodynamiques que l'on souhaite simuler. 3038940 6 Chaque grille de redresseurs 40, 41 est avantageusement constituée d'une pluralité de pales sensiblement radiales s'étendant autour de la plateforme 42, avantageusement sur 360° azimutalement. Les pales s'étendent vers l'intérieur ou l'extérieur selon la veine VE, VI à laquelle elles 5 appartiennent. Elles sont de préférence disposées régulièrement sur la circonférence de la plateforme 42 de façon similaire à ce que l'on peut trouver pour des vrais OGV/IGV. On note que la plateforme 42 peut présenter des surfaces axisymétriques, ou bien être localement non-axisymétrique, par exemple 10 selon un motif qui se répète entre chaque couple de pales consécutif. Par ailleurs, le nombre de pales de la première grille de redresseurs 40 (pseudo-OGV) peut être différent du nombre de pales de la deuxième grille de redresseurs 41 (pseudo-IGV), en particulier inférieur. Cela permet par exemple d'ajouter de la solidité localement en pied pour améliorer le 15 comportement aérodynamique du redresseur impacté par l'écoulement issu du pied de soufflante. En outre, pour reproduire au mieux l'entrée d'un ensemble secondaire (le booster), la première grille de redresseurs 40 est en aval de la deuxième grille de redresseurs 41 (voire de chaque deuxième grille de 20 redresseurs 41). Plateforme La plateforme 42 peut présenter un grand nombre de géométries. Il 25 est possible de maitriser la forme (lignes haute et basse) de la plateforme 42 pour obtenir un écoulement à l'amont, à travers et à l'aval du pseudoOGV cohérent de l'objectif moteur et maitriser au mieux les décollements y compris à l'aval de la fermeture du profil créé. Ainsi, de façon préférée, elle présente un pseudo-bec à son 30 extrémité amont BA (i.e. son bord d'attaque), de sorte à diviser le flux de façon propre. 3038940 7 Similairement, elle peut présenter à son extrémité aval BF (i.e. son bord de fuite) une forme effilée correspondant à la fermeture du capotage ayant servi à créer le bec de séparation deux pseudos flux. Cette fermeture a préférentiellement un profil défini pour éviter les problèmes de 5 décollements aérodynamiques, en d'autres termes elle s'étend en aval des grilles de redresseurs 40, 41. Structurellement, la plateforme 42 est préférentiellement creuse. Elle peut être monobloc, ou constitué de plusieurs tronçons connectés par des éléments d'étanchéité. Par ailleurs, dans un mode de réalisation 10 avantageux, cette conception creuse de la plateforme 42 permet le passage de conduites de gaz, qui peuvent être utilisées pour injecter des flux complémentaires à des positions données. Banc et adaptateur 15 Selon un deuxième aspect, est proposé le banc d'essai comprenant une turbomachine 1 selon le premier aspect de l'invention. En d'autres termes, il s'agit de la machine d'essais pseudo-biflux pour la réalisation d'essais au sol de géométries de soufflantes 3. Un tel banc n'est pas équipé 20 d'organes de combustion de carburant, et généralement d'aucune pièce tournante (compresseur/turbine) autre que la soufflante. Selon un troisième aspect, est proposé un adaptateur pour une turbomachine 1 à simple flux comprenant une soufflante 3 montée sur un arbre 2 définissant une veine V. Cet adaptateur permet comme expliqué de 25 décomposer un écoulement total en deux pseudos écoulements primaire et secondaire à partir d'une architecture monoflux simplifiée, et donc de simuler une turbomachine à double flux avec une turbomachine à simple flux. Ledit adaptateur consiste en un ensemble redresseur 4 du 30 flux comprenant : - une plateforme 42 annulaire configurée pour diviser localement la veine V en une veine interne VI et une veine externe VE ; 3038940 8 au moins une première grille de redresseurs 40 configurée pour s'étendre dans la veine externe VE ; et au moins une deuxième grille de redresseurs 41 configurée pour s'étendre dans la veine interne VI. 5 L'architecture de l'adaptateur reste simple et les modifications apportées ne remettent pas en question les intérêts principaux de la machine (monoflux simplifiée) mais l'effet aérodynamique obtenu et les conclusions issues des dépouillements d'essais deviennent forts. REVENDICATIONS1. Turbomachine (1) à simple flux, comprenant : une soufflante (3) montée sur un arbre (2) définissant une veine (V) : un ensemble redresseur (4) du flux ; caractérisée en ce que l'ensemble redresseur (4) comprend une plateforme (42) annulaire divisant localement la veine (V) en une veine interne (VI) et une veine externe (VE). 2. Turbomachine (1) selon la revendication 1, dans laquelle la veine externe (VE) est plus large que la veine interne (VI). 3. Turbomachine (1) selon l'une des revendications 1 et 2, dans laquelle l'ensemble redresseur (4) comprend au moins une première grille de redresseurs (40) dans la veine externe (VE) et au moins une deuxième grille de redresseurs (41) dans la veine interne (VI). 4. Turbomachine (1) selon la revendication 3, dans laquelle l'ensemble redresseur (4) comprend une première grille de redresseurs (40) dans la veine externe (VE) et deux deuxièmes grilles de redresseurs (41) dans la veine interne (VI) 5. Turbomachine (1) selon l'une des revendications 3 et 4, dans laquelle la première grille de redresseurs (40) est en aval de la deuxième grille de redresseurs (41). 6. Turbomachine (1) selon l'une des revendications 3 à 5, dans laquelle chaque première ou deuxième grille de redresseurs (40, 41) présente une pluralité de pales sensiblement radiales s'étendant autour de la plateforme (42). 3038940 10 7. Turbomachine (1) selon l'une des revendications 1 à 6, dans laquelle la plateforme (42) présente un pseudo-bec à son extrémité amont (BA). 5 8. Turbomachine (1) selon l'une des revendications 1 à 7, dans laquelle la plateforme (42) est creuse de sorte à permettre le passage de conduites de gaz. 9. Banc d'essai comprenant une turbomachine (1) selon 10 l'une des revendications 1 à 8. 10. Adaptateur pour une turbomachine (1) à simple flux comprenant une soufflante (3) montée sur un arbre (2) définissant une veine (V), ledit adaptateur étant caractérisé en ce qu'il consiste en un 15 ensemble redresseur (4) du flux comprenant : - une plateforme (42) annulaire configurée pour diviser localement la veine (V) en une veine interne (VI) et une veine externe (VE) ; - au moins une première grille de redresseurs (40) configurée pour s'étendre dans la veine externe (VE) ; et 20 - au moins une deuxième grille de redresseurs (41) configurée pour s'étendre dans la veine interne (VI).